Чернозёмы развиваются в зоне степей. Чернозёмы могут возникать и возникают на любых горных породах (на гранитах на Украине, на базальтах в Закавказье), но больше всего способствуют образованию чернозёмов лёссовидные породы.
Характер материнской породы сказывается на почве и, наряду с рельефом, например, обусловливает возникновение различных почвенных разновидностей. Однако направление почвообразования остаётся одним и тем же, — свидетельство того, что почвообразование в данном случае регулируется какой-то более общей причиной. Эта общая причина — климат и характер растительности.
Климат в степях сухой. Это вызвано как небольшим (400—500 мм) количеством атмосферных осадков, так и тем, что выпадают они главным образом летом, когда температуры высоки и, следовательно, велико испарение. Из этого факта можно сделать ряд выводов:
1. Поскольку влаги мало, почва должна слабо промываться. Это должно привести к слабому расчленению почвенного профиля на горизонты, к богатству почвы основаниями (которые из неё почти не выносятся) и к тому, что из верхних горизонтов в нижние будут выноситься только легко растворимые вещества.
2. В степях развивается только травянистая растительность, но так как она отмирает ежегодно, то в почву ежегодно поступает очень большое количество органического вещества как в форме остатков наземных частей растений, так и в форме остатков их густой корневой системы.
3. Минерализация органического вещества должна протекать слабо. Летом почва высыхает, зимой, если только снежный покров недостаточно мощен, замерзает. Следовательно, на зиму биохимические процессы резко замедляются или прекращаются. Высокие летние температуры благоприятствуют деятельности микроорганизмов, разлагающих органическое вещество, но недостаток влаги угнетает их деятельность. В результате органические остатки не могут быть разложены до конца, накопляются продукты неполного разложения и, следовательно, почва должна быть богата гумусом.
4. Материнская порода (лёсс) содержит много солей, в особенности карбонаты кальция. Стало быть, почвенный раствор богат электролитами, а поглощающий комплекс насыщен кальцием. В этих условиях коллоиды должны находиться в свёрнутом состоянии. Последствия этого факта двоякие: почвенные частицы связываются в агрегаты, образуя прочную зернистую (с диаметром зёрен, не превышающим нескольких миллиметров) структуру, весьма благоприятную для водного и воздушного режима почвы; образованию структуры помогает и густая сеть корней, расчленяющих почву на мелкие комки. Кроме того, свёрнутые органические коллоиды, насыщенные кальцием, как известно, с трудом поддаются разрушению (диспергированию) даже в присутствии большого количества воды, т. е. становятся мало подвижными, и, таким образом, гумусовые вещества, защищённые от разрушающего действия воды и от выноса из почвы, накопляются. Иными словами, аккумуляции гумуса в чернозёмах должно способствовать не только медленное биохимическое разложение органических веществ, происходящее только весной, когда в почве достаточно влаги, но и свойства самой породы, содержащей много электролитов, в том числе и такой энергичный коагулятор, как ион кальция.
Все описанные выше признаки, действительно, присущи типичному чернозёму. В нём можно отличить два основных горизонта: гумусовый и карбонатный. Гумусовый горизонт тёмный, почти чёрный, так как содержит 4—18% гумуса; он является элювиально-аккумулятивным (потому что гумус в нём накопляется, а простые соли и растворы некоторых органических веществ выносятся) и делится на подгоризонты А и В1. Показателем слабости элювиального процесса является то, что состав почвы по горизонтам меняется сравнительно мало, только в нижних горизонтах обнаруживается заметное скопление карбонатов.
Мощность чёрного подгоризонта А, обладающего хорошо выраженной зернистой структурой, 50 и более сантиметров. Горизонт B1 (мощностью 50—70 см) почти такой же окраски, но он уже под действием раствора HCl вскипает в нижней своей части, свидетельствуя тем самым о том, что карбонаты из него вымыты не полностью. Серо-палевый горизонт В2 (мощностью 40—60 см) вскипает очень бурно, и выделение карбонатов кальция в виде белых пятнышек здесь очень обильное. Все описанные горизонты содержат гумусовые вещества, и изменение их окраски служит показателем уменьшения сверху вниз содержания гумуса. Материнской породой для типичного чернозёма служит лёсс.
В силу разнородности природных условий степной зоны существует много разновидностей чернозёмов. Чем засушливее климат, тем меньше гумуса в чернозёмах; кроме того, меняется мощность горизонта А, степень вышелоченности почвы и т. п. Не вдаваясь здесь в рассмотрение всех этих разновидностей, отметим только, что типичные чернозёмы по содержанию в них гумуса делятся на тучные (гумуса более 10%), обыкновенные (6—10%) и южные (4—6%). Эти подтипы, в свою очередь; по мощности гумусового горизонта подразделяются каждый на мощные (больше 80 см), среднемощные (50—80 см) и маломощные (меньше 50 см).