CC BY
17
УДК 631.4
ФОСФАТНОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕРНОЗЕМОВИДНЫХ ГИДРОМОРФНЫХ ПОЧВ СЕВЕРА ТАМБОВСКОЙ РАВНИНЫ1
А.С. Никифорова, Л.В. Степанцова, С.Б. Сафронов, В.Н. Красин
Фосфатное состояние черноземовидных почв северной лесостепи Тамбовской низменности определяется типом заболачивания и особенностями гидрологического режима. При поверхностном заболачивании и свободном оттоке воды в черноземовидных оподзо-ленных почвах открытых депрессий водоразделов вынос оснований и железа определяет снижение валового содержания фосфора на 10—15% за счет уменьшения количества активных минеральных фосфатов. Органическое вещество играет роль буфера, удерживающего фосфор от вымывания. При поверхностном заболачивании и затрудненном оттоке в чер-ноземовидных оподзоленных и подзолистых глееватых почвах замкнутых депрессий водоразделов накапливается значительное количество фосфатов железа в мелкоземе и ортштей-нах. При грунтовом заболачивании в черноземовидных оглеенных, глееватых и глеевых почвах надпойменных террас в составе активного минерального фосфора преобладают фосфаты кальция.
Ключевые слова: поверхностное и грунтовое переувлажнение, черноземовидные почвы, фракционный состав фосфора.
Введение
Изучением фосфора как одного из важнейших элементов питания растений занимались многие исследователи [11, 12, 18—20]. Рассматривалось содержание фосфора в почвах и с генетической точки зрения. П.А. Костычев [11] и Д.Н. Прянишников [18] в составе почвенных фосфатов отмечали наличие как минеральных, так и органических форм. А.В. Соколов [19] обнаружил, что содержание органического фосфора тем больше, чем богаче почва гумусом, при этом минеральный фосфор может находиться в виде фторапатита на нейтральных и фосфатов полуторных окислов — на кислых почвах. Известны данные о соотношении содержания общего и органического фосфора [2, 17, 21].
Особое место занимают исследования, связанные с изучением влияния реакции почвы на обогащен-ность фосфором органического вещества. В.Г. Не-стеренкова с соавт. [14] указывает, что в нейтральных черноземах сорбция фосфат-ионов органическим веществом существенно ниже, чем на кислых дерново-подзолистых почвах. М.И. Макаров [13] установил, что в кислых почвах большая часть органического фосфора ассоциирована с фракцией гу-миновых кислот, а в нейтральных органический фосфор преобладает во фракции фульвокислот. Наиболее вероятно взаимодействие фосфатной группы с гуминовыми кислотами через «металлические» мостики, наиболее выраженные в кислых почвах. Исследования С.Н. Иванова и Н.И. Семененко [8] показали, что только органическое вещество, насыщенное железом и алюминием, участвует в сорб-
ции фосфора. В ином случае гумусовые вещества на поверхности глинистых минералов образуют пленку, поэтому непосредственный контакт фосфат-ионов с минеральной частью уменьшается.
Большое влияние на перераспределение почвенных фосфатов оказывает водный режим. Так, Е.М. Ноздрунова [15], И.С. Кауричев и Д.С. Орлов [10] указывали, что на почвах с периодическим переувлажнением таежно-лесной зоны происходит связывание фосфора с железом. Этот процесс отмечен и в периодически переувлажняемых бурых лесных почвах Приморья [20]. Причиной мобилизации минеральных фосфатов является снятие пленок окиси железа с поверхности глинистых минералов и увеличение растворимости фосфатов железомарган-цевых конкреций при переходе окисного железа в закисные формы [9]. Последующее высушивание почв приводит к перегруппировке «активных» фосфатов и увеличению количества их труднорастворимых форм.
Сведения о фракционном составе фосфора черноземных почв ЦЧП представлены в монографии П.Г. Адерихина [1]. К.Е.Гинзбург [2], характеризуя фракционный состав фосфора черноземов, отмечала высокое (0,15—0,35%) содержание валового и органического фосфора, который составлял 50—70% от валового. Содержание валового фосфора с глубиной снижается постепенно, органического — резко. Минеральные формы фосфора представлены преимущественно фракциями фосфатов кальция, причем с глубиной апатитовая фракция увеличивается. Фракция фосфатов полуторных окислов в этих почвах содержится в незначительных количествах и не характерна для черноземов. По мне-
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 06-04-9634 и 08-04-00139).
нию Л.П. Попович [16], высокое содержание органического фосфора — одна из причин того, что на черноземах сельскохозяйственные культуры ощущают большой недостаток этого элемента и в большей мере отзываются на фосфорные удобрения.
Несмотря на значительную изученность фосфатного состояния черноземов, в литературе весьма ограничены данные о фракционном составе фосфора переувлажненных черноземовидных почв, которые существенно отличаются от выщелоченного чернозема по многим химическим свойствам, определяющим их фосфатное состояние. Поэтому соотношение различных фракций фосфатов заслуживает внимание не только с генетической точки зрения, но актуально и в диагностическом отношении.
Объект и методы исследований
Объектом исследований послужили черноземо-видные почвы поверхностного и грунтового увлажнения. Изучали три ряда почв (рисунок). 1-я и 2-я катены расположены на водораздельном участке рек Иловай и Лесной Воронеж на территории землепользования учхоза «Комсомолец» Мичуринского р-на Тамбовской обл. 1-я катена приурочена к открытой западине и представлена черноземом выщелоченным среднемощным среднегумусным (разр. 1, выровненный участок, фоновая почва), черноземо-видной оподзоленной слабооглеенной среднемощ-ной среднегумусной (разр. 2, на склоне) и черно-земовидной оподзоленной слабослитой глееватой среднемощной среднегумусной (разр. 3, на дне депрессии). 2-я катена — замкнутое понижение диаметром около 100 м, почвенный покров которой представлен черноземовидной мощной среднегу-мусной (разр. 4, начало склона), черноземовидной оподзоленной среднемощной среднегумусной (разр. 5, середина склона) и черноземовидной подзолистой глееватой маломощной среднегумусной (разр. 6, дно западины) почвами. Все почвы водораздела сформированы на покровном карбонатном суглинке и имеют тяжелосуглинистый гранулометрический состав. В весенний период в профиле черноземовид-ных почв образуется верховодка. Грунтовые воды залегают на глубине более 7 м и не влияют на водный режим рассматриваемых почв.
Почвы 3-й катены приурочены к первой надпойменной террасе р. Лесной Воронеж на территории учхоза «Роща» Мичуринского р-на и представлены черноземовидной слабооглеенной среднемощной среднегумусной (разр. 7, выровненная поверхность), черноземовидной глееватой среднемощной средне-гумусной (разр. 8, склон) и черноземовидной глее-вой высокогумусной среднемощной (разр. 9, центр западины). Почвы сформированы на легкоглинистых аллювиальных отложениях и имеют тяжелосуглинистый гранулометрический состав. Водный режим их определяется постоянным присутствием
Схема профилей исследуемых почв: А — 1-я катена (открытая депрессия на водоразделе); Б — 2-я катена (замкнутая депрессия на водоразделе); В — 3-я катена (замкнутая западина на надпойменной террасе). Почвы: 1 — выщелоченный чернозем, 2 — черноземовидная оподзоленная слабооглеенная, 3 — чер-ноземовидная оподзоленная слабослитая глееватая, 4 — черноземовидная, 5 — черноземовидная оподзоленная, 6 — черноземовидная подзолистая глееватая, 7 — черноземовидная слабооглеенная, 8 — черноземовидная глееватая, 9 — черноземовидная глеевая. Почвенные новообразования: а — марганцево-желези-стые конкреции (ортштейны), б — карбонатные конкреции, в — марганцевые вкрапления, г — гумусовые кутаны, д — пятна оглеения; УГВ — уровень грунтовых вод в августе
в профиле жестких грунтовых вод гидрокарбонат-но-кальциевого состава. Более подробно морфологические особенности, водный режим, физические и химические свойства этих почв рассмотрены нами ранее [3—7].
Комплекс исследований включал определение «активного» минерального фракционного фосфора по Гинзбург—Лебедевой [2], органического фосфора и прочносвязанного фосфора по Чангу—Джексону в модификации Аскинази и Гинзбург [2]. Анализы выполняли по каждому генетическому горизонту в 4-кратной повторности.
14 ВМУ, почвоведение, № 2
Результаты и их обсуждение
Поверхностное и грунтовое заболачивание определяют факторы, регулирующие фосфатное состояние черноземовидных почв: кислотность, окислительно-восстановительные условия, окристаллизо-ванность железа и состав органического вещества (табл. 1, 2).
Дополнительное поверхностное увлажнение ведет к выносу оснований, подкислению почвы (табл. 1). Меняется и характер органического вещества — в составе гуминовых кислот увеличивается доля фракции I, связанной с полуторными окислами (табл. 2), следовательно, увеличивается его способность сорбировать фосфор.
При грунтовом увлажнении гидрокарбонатно-кальциевыми водами черноземовидные оглеенные,
глееватые и глеевые почвы надпойменной террасы сохраняют нейтральную реакцию, высокую насыщенность основаниями (табл. 1), в составе гуминовых кислот преобладает фракция II, связанная с кальцием (табл. 2), способность органического вещества к сорбции фосфатов понижается.
При поверхностном и грунтовом заболачивании увеличение периода застоя влаги сопровождается падением окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) и снижением содержания окрис-таллизованного железа (табл. 1) [3, 5, 6]. Открытый характер депрессии ведет к частичному выносу его подвижных форм, в замкнутых депрессиях они накапливаются. Поэтому роль и содержание фосфатов железа определяется не только длительностью периода затопления, но и характером гидрологического режима почвы.
Таблица 1
Химические свойства черноземовидных почв поверхностного и грунтового увлажнения
H} Обменные основания Fe0* рС(1**
Разрез, почва Горизонт, глубина рНВОд РНсоЛ. Са2+ Mg2+ Na+ Fe0/Fej
ммоль/100 г почвы г/100 г почвы
Почвы 1-й катены поверхностного увлажнения открытой депрессии на водоразделе
Разрез 1, выщелоченный чернозем Апах 0—30 Al 30-55 АВ 55-65 6,14 6,52 6,63 5,03 5,19 5,74 7,8 5,2 4,5 29,4 30,1 28,9 5,0 5,6 5,2 0,02 0,04 0,03 0,23 0,20 0,17 3,02 2,58 2,41 0,08 0,08 0,07
Разрез 2, черноземовидная оподзо-ленная слабооглеенная Апах 0—30 Al 30-75 А2В 75-95 6,19 6,09 6,00 4,95 4,80 4,86 11,8 10,1 10,3 24,2 5,3 21,9 5,7 5,7 5,6 0,04 0,03 0,03 0,31 0,29 0,25 2,42 2,54 2,38 0,130 0,114 0,104
Разрез 3, черноземовидная оподзо-ленная слитая глееватая Апах 0—30 Al 30-42 А2В 42-48 6,19 6,12 6,05 4,86 4,84 4,75 11,2 10,5 7,9 24,6 23,8 18,3 6,1 5,8 6,1 0,04 0,04 0,04 0,43 0,45 0,29 2,29 2,45 2,22 0,17 0,18 0,13
Почвы 2-й катены поверхностного увлажнения замкнутой депрессии на водоразделе
Разрез 4, черноземовидная Апах 0—30 Al 30-78 АВ 78-90 6,40 6,51 6,78 5,03 5,35 5,98 8,8 6,5 3,4 28,5 28,4 32,1 6,9 5,9 2,2 0,03 0,03 0,03 0,21 0,22 0,19 2,71 2,64 2,50 0,08 0,08 0,08
Разрез 5, черноземовидная оподзо-ленная Апах 0—30 Al 30-53 А2В 53-68 5,49 5,42 5,08 4,70 4,74 4,96 10,3 10,2 6,8 17,4 16,9 15,9 4.0 5,5 4.1 0,04 0,05 0,04 0,52 0,53 0,61 1,90 1,87 2,25 0,28 0,29 0,27
Разрез 6, черноземовидная подзолистая глееватая Апах 0—25 Al 25-40 A2fsg 40-53 5,65 5,85 5,00 4,95 5,40 11,1 11,3 4,9 13,5 13.0 11.1 3,5 2,9 2,4 0,03 0,03 0,03 0,53 0,47 0,54 1,42 1,65 0,91 0,37 0,28 0,52
Почвы 3-й катены грунтового увлажнения на надпойменной террасе
Разрез 7, черноземовидная слабооглеенная Апах 0—25 Al 25-43 ABg 43-51 7,56 7,12 7,34 6,52 6,36 6,38 0,6 0,4 0,4 50,1 51,1 40,4 7.4 6.5 6,2 0,04 0,04 0,12 0,41 0,49 0,42 1,59 1,34 1,20 0,26 0,36 0,35
Разрез 8, черноземовидная глееватая Апах 0—25 Al 25-38 ABg 38-45 7,44 7,46 7,51 6,60 6,50 6,47 0,5 0,5 0,5 44.7 39.8 29,8 8,3 10,5 11,1 0,09 0,10 0,11 0,43 0,40 0,26 2,11 2,12 1,75 0,20 0,19 0,15
Разрез 9, черноземовидная глеевая Aog 0-15 Alg 15-35 G 35-42 7,42 7,44 7,42 6,52 6,52 6,28 0,6 1,1 0,5 45.0 47,7 47.1 9,3 8,8 8,7 0,14 0,13 0,14 0,95 0,95 0,42 2,19 2,57 1,18 0,43 0,37 0,36
*Ре0 — железо, извлекаемое вытяжкой Тамма; **Рес) — железо, извлекаемое вытяжкой Мера—Джексона.
Таблица 2
Фракционный состав гумуса гор. А1 черноземовидных почв поверхностного и грунтового увлажнения
Разрез, почва Собщ., % ФК (С, % от С0бщ.) ГК (С, % от Собщ.) Сост, % от Собщ. сгк/сфк
1а I II III I II III
Почвы 1-й катены поверхностного увлажнения открытой депрессии на водоразделе
Разрез 1, чернозем выщелоченный 2,88 3,1 1,0 17,7 5,6 21,9 21,9 10,4 18,4 2,0
Разрез 2, черноземовидная оподзоленная слабооглеенная 3,72 3,2 7,3 13,7 8,1 28,2 17,5 8,9 13,2 1,7
Разрез 3, черноземовидная оподзоленная глееватая 3,15 3,2 4,8 20,9 5,7 28,6 18,1 6,4 12,4 1,5
Почвы 2-й катены поверхностного увлажнения замкнутой депрессии на водоразделе
Разрез 4, черноземовидная 3,06 3,6 1,3 17,7 4,9 28,4 17,3 11,4 15,4 2,1
Разрез 5, черноземовидная оподзоленная 3,51 3,4 5,1 12,5 8,8 19,4 31,9 7,7 11,1 2,0
Разрез 6, черноземовидная подзолистая глееватая 3,10 3,9 3,9 17,4 3,9 27,4 16,8 8,7 18,1 1,8
Почвы 3-й катены грунтового увлажнения на надпойменной террасе
Разрез 7, черноземовидная слабоогле-енная 2,62 4,2 7,3 7,6 8,4 2,3 37,8 15,3 17,2 2,0
Разрез 8, черноземовидная глееватая 4,68 4,1 0,4 21,4 18,8 8,8 11,5 20,9 13,9 0,9
Разрез 9, черноземовидная глеевая 5,40 3,9 3,5 7,0 12,7 18,9 19,4 24,8 8,5 2,4
В выщелоченном черноземе (разр. 1) содержание активного минерального, органического и проч-носвязанного фосфора приблизительно одинаково. Среди активных минеральных фосфатов 60% составляют фосфаты кальция, фосфаты железа — 24% (табл. 3). Вниз по профилю содержание всех фракций равномерно снижается. Полученные результаты согласуется с литературными данными [1].
Краткий весенний застой влаги склоновых вод (2—3 нед.) в гумусовых горизонтах черноземовид-ной оподзоленной слабооглеенной почвы (разр. 2), как правило, не сопровождается падением ОВП ниже +100 мВ, содержание аморфного железа возрастает незначительно. Поэтому соотношение фосфатов кальция и фосфатов железа в составе активного минерального фосфора аналогичны фоновой автоморфной почве. Увеличение содержания фракции I гуминовых кислот, связанных с полуторными окислами и обладающих большей способностью к сорбированию фосфора, ведет к накоплению органических фосфатов. В результате, на фоне увеличения валового содержания фосфора происходит снижение содержания активных минеральных фосфатов на 15—25% (табл. 3).
В гумусовых горизонтах черноземовидной опод-золенной слабослитой глееватой почвы (разр. 3) верховодка существует до середины лета. Открытый характер лощины обеспечивает постоянный отток влаги. Промывной водный режим способствует выносу фосфатов железа, содержание которых уменьшается по сравнению с выщелоченным чернозе-
мом. Отмытость профиля от карбонатов определяет снижение содержания фосфатов кальция на 30% (табл. 3). В почве складываются условия резкого дефицита активного минерального фосфора. В условиях застоя влаги и развития восстановительных процессов происходит снятие окисных пленок с минеральных зерен, в результате чего высвобождается окклюдированный фосфор и дефицит активных минеральных фосфатов частично пополняется за счет прочносвязанных. Органическое вещество, так же как и в черноземовидной оподзолен-ной слабооглеенной почве, играет роль буфера, удерживающего фосфор от вымывания. В целом его баланс отрицательный. Наблюдается снижение содержания валового фосфора по сравнению с выщелоченным черноземом на 10% за счет активного и прочносвязанного минерального фосфора. Вниз по профилю снижение содержания активного минерального фосфора происходит более резко, чем в выщелоченном черноземе, органического — постепенно, так как в нижних горизонтах наблюдается застой влаги, и, следовательно, вынос активных минеральных фосфатов более продолжителен. Максимальное снижение прочносвязанного и активного минерального фосфора происходит в оподзо-ленном гор. А2В, обедненном илом и несиликатным железом.
Для черноземовидных почв 2-й катены замкнутого понижения на водоразделе характерна иная картина (табл. 4). В весенне-раннелетний период здесь формируется верховодка, продолжительность которой в профиле такая же, как и в почвах от-
Таблица 3
Фракционный состав фосфора (Р2О5, мг/100 г почвы) мелкозема выщелоченного чернозема и черноземовидных почв открытой лощины водораздела
Почва Горизонт, глубина, см Валовое содержание Орга-ниче-ский Минеральные фосфаты
активные прочносвязанные
Са—Р1 Са—Р11 А1—Р Бе—Р Са—РШ всего восстановленные А1—Р04 А1—Бе—Р04 остаток всего
Выщелоченный чернозем Апах 0—30 229 76 33* 12 12 11 17 18 70 31* 25 3 22 33 83 36*
А1 30—55 232 85 37 13 8 10 15 16 62 27 29 3 20 33 85 36
АВ 55—65 162 43 27 11 9 6 8 15 49 30 21 3 16 30 70 43
В1 65—85 87 10 12 12 14 2 5 10 43 49 4 3 2 25 34 39
Черноземовидная оподзоленная слабооглеенная Апах 0—30 258 114 45 9 8 11 14 12 54 21 18 3 31 38 90 34
А1 30—75 240 107 45 8 7 9 14 10 48 20 16 3 27 39 85 35
А2В 75—95 205 82 40 6 7 7 7 7 34 17 17 3 28 41 89 43
Черноземовидная оподзоленная глееватая слабослитая Апах 0—30 206 98 48 7 6 7 12 9 41 20 26 3 15 23 67 32
А1 30—42 198 97 49 6 5 7 12 8 38 19 25 3 15 20 63 32
А2В 42—48 143 55 38 5 6 6 8 5 30 21 23 3 14 18 58 41
В1 48—60 98 7 7 8 34 2 6 3 53 54 10 3 7 18 38 39
*Процент от валового содержания.
крытой депрессии. Однако свободного латерального оттока влаги нет, происходит медленная фильтрация поверхностных вод вниз по профилю. В таких гидрологических условиях формируются черноземо-видные оподзоленные и подзолистые глееватые почвы с ортштейнами в верхних горизонтах и обильными гумусовыми кутанами в нижних. Интенсивность выноса железа намного меньше, поэтому содержание фосфатов железа выше.
В черноземовидной почве (разр. 4) застой влаги кратковременный и не затрагивает верхних гумусовых горизонтов. Незначительные различия в водном режиме с выщелоченным черноземом обусловливают сходный фракционный состав фосфора.
В черноземовидной оподзоленной почве (разр. 5), находящейся на склоне, верховодка в нижней части гумусового горизонта задерживается до 3—4 нед. Снятие железистых пленок в этот период ведет к высвобождению окклюдированного железом фосфора и соответственно к снижению содержания прочносвязанного фосфора на 20—25% по сравнению с выщелоченным черноземом (табл. 4). Высокое содержание аморфного железа и отсутствие
оттока влаги определяют повышение до 30—35% количества фракции фосфатов железа. В отличие от почв 1-й катены, открытой для поверхностного стока, значительного увеличения доли органических соединений фосфора не происходит. Это обусловлено большей ролью железа как связывающего агента, который выступает конкурентом органическому веществу. Часть фосфора, связанного с органическим веществом, концентрируется в ортштейнах [7].
Для черноземовидной подзолистой глееватой почвы (разр. 6) центра замкнутой депрессии на водоразделе характерны длительные восстановительные условия и обезжелезнение мелкозема, что приводит к значительному уменьшению содержания прочносвязанного фосфора. Замкнутый характер депрессии определяет накопление в мелкоземе активных минеральных фосфатов преимущественно за счет фракции фосфатов железа (табл. 4). Несколько возрастает и содержание органического фосфора. Значительное количество минерального и органического фосфора концентрируется в ортштейнах [7].
Грунтовое увлажнение и заболачивание по-иному влияют на свойства почв и соответственно на
Таблица4
Фракционный состав фосфора (Р2О5, мг/100 г почвы) мелкозема черноземовидных почв замкнутой депрессии водораздела
Почва Горизонт, глубина, см Валовое содержание Орга-ниче-ский Минеральные фосфаты
активные прочносвязанные
Са—Р1 Са—Р11 А1—Р Бе—Р Са—РШ всего восстановлен-ные А1—Р04 А1—Бе—Р04 остаток всего
Черноземовид- ная слабо-оподзоленная Апах 0—30 223 81 36* 12 8 11 15 15 61 27* 25 3 21 32 81 36*
А1 30—78 202 80 40 10 9 10 13 14 56 28 21 3 15 27 66 33
АВ 78—90 133 35 26 9 10 7 7 16 49 37 10 3 11 25 49 37
Черноземовидная оподзоленная Апах 0—30 223 82 37 9 6 10 20 14 59 26 19 3 25 35 82 37
А1 30—53 219 88 40 10 12 10 21 14 67 31 16 3 22 23 64 29
А2В 53—68 139 53 38 9 9 7 12 11 48 35 7 3 13 15 38 27
В1 68—90 89 21 24 10 12 3 10 3 38 43 7 3 7 13 30 33
Черноземовидная подзолистая глееватая Апах 0—25 230 87 38 18 10 14 29 21 92 40 16 3 15 17 51 22
А1 24—40 235 89 38 12 12 15 35 23 97 41 15 3 15 16 49 21
40—53 107 14 13 8 9 4 23 13 57 53 13 3 6 14 36 34
А2Вв' 53—68 115 12 10 10 6 10 24 19 69 60 11 3 6 14 34 30
В1 69—100 87 6 7 12 12 4 16 5 49 56 11 3 5 13 32 37
В2 100—130 88 6 7 14 17 3 13 4 51 58 10 3 5 13 31 35
*Процент от валового содержания.
фракционный состав фосфора. Гидрокарбонатно-кальциевый состав грунтовых вод определяет насыщенность почв основаниями, сохранение нейтральной реакции. В результате усиливается роль кальциевого барьера.
В черноземовидной слабооглеенной почве (разр. 7) застой влаги в поверхностных горизонтах продолжается в отдельные годы до 3—6 нед., что ведет к установлению глубоких восстановительных условий и увеличению активности железа. Несмотря на высокое содержание аморфного железа, среди активных минеральных фосфатов абсолютно преобладают фосфаты кальция, причем высока роль апатитовой фракции (Са—Р111), а фосфаты железа составляют менее 20% (табл. 5). Среди гуминовых кислот преобладает фракция II, связанная с кальцием, поэтому органическое вещество имеет низкую способность связывать фосфор. Образующиеся в периоды застоя влаги фосфаты железа концент-
рируются в ортштейнах (содержание их в почве незначительно — 2—3%), что приводит к увеличению общего содержания активного минерального фосфора в почве на 7—8%. В отличие от почв поверхностного увлажнения 2-й катены, в ортштей-нах почв грунтового увлажнения отсутствует органический фосфор [7].
Контрастный застойно-промывной водный режим черноземовидной глееватой почвы (разр. 8) определяет вымывание из нее фосфатов железа. В пахотном горизонте валовое содержание фосфора снижается на 20% по сравнению с черноземовидной слабооглееной почвой. В нижней части гумусового горизонта, где водный режим менее контрастен, вынос фосфора выражен слабо.
В черноземовидной глеевой почве (разр. 9) центра западины наблюдается ежегодный длительный застой влаги (2—3 мес.). В результате продолжительного анаэробиоза (падение значений ОВП до
Таблица 5
Фракционный состав фосфора (Р2О5, мг/100 г почвы) мелкозема черноземовидных почв надпойменной террасы р. Лесной Воронеж севера Тамбовской равнины
Почва Горизонт, глубина, см Валовое содержание Органический Минеральные фосфаты
активные прочносвязанные
Са—Р1 Са—Р11 А1—Р Бе—Р Са—РШ всего восстановленные Л1—Р04 Л1—Бе—Р04 остаток всего
Черноземовидная слабооглеенная Апах 0—25 271 60 22* 30 35 14 25 36 140 52* 20 3 17 31 71 26*
А1 25—43 260 58 22 29 40 12 25 37 143 55 17 3 15 24 59 23
АВв 43—51 168 20 12 24 24 9 12 26 95 57 15 3 11 24 53 31
В1 51—75 122 2 2 2 47 2 4 32 87 71 6 3 5 19 33 27
Черноземовидная глееватая Апах 0—25 223 46 21 20 47 12 20 24 123 55 15 3 12 20 54 24
А1 25—38 245 71 29 22 40 10 19 26 117 48 17 3 12 25 57 23
АВв 38—45 143 30 21 19 22 7 8 19 75 52 8 3 9 18 38 27
Вв 45—60 120 0 0 2 73 3 5 25 108 90 1 0 1 10 12 10
Черноземовидная глеевая Лёв 0—15 385 75 20 49 34 20 73 40 216 56 35 3 20 36 94 24
А1в 15—35 370 71 19 39 27 16 70 41 193 52 38 3 23 42 106 29
О 35—42 234 59 25 21 30 11 20 36 118 50 19 3 8 27 57 25
В^ 42—55 141 8 6 23 22 4 18 31 98 70 7 3 5 20 35 24
*Процент от валового содержания.
—100——200 мВ) в периоды застоя влаги происходит диффузия железа и фосфора к поверхности. Дополнительное поступление фосфора возможно и с более высоких элементов рельефа, что обусловливает его накопление в поверхностных горизонтах. Даже при очень высоком содержании аморфного железа (900 мг/100 г почвы) количество фосфатов железа в составе активного минерального фосфора увеличивается только до 30% (табл. 5). При нейтральной реакции и высокой насыщенности почвы основаниями основная масса фосфора осаждается на кальциевом барьере. Роль железа проявляется в увеличении содержания в поверхностных горизонтах прочносвязанного минерального фосфора. Это происходит за счет его совместного осаждения с железом в виде пленок на минеральных зернах во время периодов иссушения. В мелкоземе нижних обезжелезенных глеевых горизонтов содержание прочносвязанного фосфора снижается в два раза. Это происходит за счет диффузии его к поверхности вместе с железом и сегрегации в ортштейны.
Выводы
• В выщелоченном черноземе лесостепной зоны Тамбовской низменности основную роль в фосфатном режиме играют фосфаты кальция и органические фосфаты. В черноземовидных гидроморфных почвах при поверхностном и грунтовом увлажнении роль этих факторов существенно меняется.
• При поверхностном увлажнении роль кальциевого барьера снижается, увеличивается значение органического вещества, так как в составе гумусовых кислот возрастает доля фракций, связанных с полуторными окислами. При нарастании степени гидроморфизма увеличивается содержание фосфатов железа, которые в периоды застоя влаги приобретают подвижность, могут вымываться из почв открытых депрессий, накапливаться в замкнутых ложбинах и стягиваться в ортштейны.
• В черноземовидных оподзоленных почвах открытых депрессий большая часть фосфора связывается органическим веществом и удерживается им от вымывания. При этом, несмотря на высокое вало-
вое содержание, наблюдается дефицит активного минерального фосфора.
• В черноземовидных оподзоленных и подзолистых почвах замкнутых понижений фосфор содержится в основном в виде фосфатов железа, часть которых вместе с органическими фосфатами аккумулируется в ортштейнах.
• При грунтовом увлажнении в черноземовид-ных почвах надпойменных террас роль кальциевого барьера возрастает и становится определяющей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Адерихин П.Г. Фосфор в почвах и земледелии Центрально-Черноземной полосы. Воронеж, 1970.
2. Гинзбург К.Е. Фосфор основных типов почв СССР. М., 1981.
3. Зайделъман Ф.Р., Никифорова A.C., Степанцо-ва Л.В. Химические свойства автоморфных и гидроморф-ных почв севера лесостепи // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2006. № 1.
4. Зайделъман Ф.Р., Никифорова A.C., Степанцо-ва Л.В. Эколого-гидрологические особенности выщелоченных черноземов и лугово-черноземных почв севера Тамбовской равнины // Почвоведение. 2002. № 9.
5. Зайделъман Ф.Р., Никифорова A.C., Степанцо-ва Л.В. и др. Эколого-гидрологические особенности чер-ноземовидных почв замкнутых западин севера Тамбовской низменности // Почвоведение. 2008. № 2.
6. Зайделъман Ф.Р., Никифорова A.C., Степанцо-ва Л.В. и др. Химические свойства почв замкнутых западин севера Тамбовской равнины // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2007. № 4.
7. Зайделъман Ф.Р., Никифорова A.C., Степанцо-ва Л.В. и др. Марганец, железо и фосфор в ортштейнах черноземовидных почв севера Тамбовской равнины и их значение для диагностики степени оглеения // Почвоведение. 2009. № 5.
8. Иванов С.Н., Семененко Н.И. Роль полуторных оксидов железа, алюминия и обменного кальция в поглощении фосфат-ионов торфяно-болотными почвами // Почвоведение. 1974. № 11.
9. Кауричев И.С., Aндрацкая Е.П. Динамика фосфатов оподзоленных почв, западин и выщелоченных
Гумусовые кислоты, насыщенные кальцием, обладают меньшей способностью связывать фосфор. При высокой степени гидроморфизма возрастает роль фосфатов железа, которые в периоды длительного застоя влаги и глубоких восстановительных условий, несмотря на нейтральную реакцию, также приобретают подвижность. Они диффундируют к поверхности почвы, включаются в ортштейны, а в периоды иссушения переходят во фракцию прочно-связанных фосфатов.
черноземов в связи с возникновением в них временных восстановительных процессов // Изв. ТСХА. Вып. 1. 1966.
10. Кауричев И. С., Орлов Д. С. Окислительно-восстановительные процессы и их роль в генезисе и плодородии почв. М., 1982.
11. Костычев Ü.A. Нерастворимые фосфорнокислые удобрения. СПб., 1881.
12. Кудеярова AM. Фосфатогенная трансформация почв. М., 1995.
13. Макаров МИ. Фосфор органического вещества почв. Автореф. дис. ... докт. биол. наук. М., 2004.
14. Нестеренкова В.Г., Растворова О.Г., Aфонина Н.Л. и др. Влияние органического вещества на сорбцию фосфат-ионов почвами // Почвоведение. 1986. № 11.
15. Ноздрунова Е.М. К вопросу о динамике минеральных соединений фосфора в дерново-подзолистых почвах // Докл. ТСХА. Вып. 29. 1957.
16. Попович Л.П. Фосфатное состояние почв // Почвоведение. 1992. № 11.
17. Пошон Ж., Баржак Г. Почвенная микробиология. М., 1960.
18. Прянишников Д.Н. Учение об удобрениях. 3-е изд. М., 1908.
19. Соколов A.В. Агрохимия фосфора. М., 1950.
20. Стрелъченко Н.Е. Фосфатный режим переувлажненных почв юга Дальнего Востока. Владивосток, 1982.
21. Фокин A.Ä. О роли органического вещества почв в функционировании природных и сельскохозяйственных экосистем // Почвоведение. 1994. № 4.
Поступила в редакцию 22.09.2009
PHOSPHATE STATUS OF CHERNOZEM-LIKE HYDROMORPHIC SOILS
IN THE NORTH OF TAMBOV LOWLAND
A.S. Nikiforova, L.V. Stepantsova, S.B. Safronov, V.N. Krasin
The type of soil waterlogging and peculiar features of the hydrological regime serve as an evidence of the phosphate status in chernozem-like soils located in the northern forest-steppe of Tambov lowland. Due to surface waterlogging and free effluent seepage in chernozem-like pod-zolized soils within open watershed depressions the base and iron removal determines the decrease in the total content of phosphorus by 10—15% at the account of decreasing the active mineral phosphates. In this case the organic matter plays a buffering role to retain the phosphorus from removal. In chernozem-like podzolized and podzolic gleyic soils of closed watershed depressions the iron phosphates are predominantly accumulated in the fine earth and ortsteins due to surface waterlogging and difficult effluent seepage. Owing to ground waterlogging the chernozem-like
gleyed, gleyic and gley soils on terraces over the floodplain reveal calcium phosphates prevailing in the composition of active mineral phosphorus.
Key words: surface waterlogging, ground waterlogging, chernozem-like soils, fractions of phosphorus.
Сведения об авторах. Никифорова Алла Сергеевна, докт. биол. наук, профессор каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова; тел.: 939-36-12. Степанцова Людмила Валентиновна, канд. биол. наук, доцент каф. агрохимии и почвоведения Мичуринского государственного аграрного университета; e-mail: Stepanzowa@mail.ru. Сафронов Сергей Борисович, канд. биол. наук, руководитель испытательной лаборатории (№ РОСС Яи.0001.21ПЛ91), ст. препод. каф. химии Мичуринского государственного аграрного университета. Красин Вячеслав Николаевич, канд. биол. наук, ассистент каф. агрохимии и почвоведения Мичуринского государственного аграрного университета.
