CC BY
288
ОЦЕНКА ГУМУСНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО В ЕСТЕСТВЕННЫХ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ АНТРОПОГЕННЫХ ЛАНДШАФТАХ
Е.В. Широких, А.И. Стифеев
Аннотация. Изучены почвы естественных и сельскохозяйственных антропогенных ландшафтов, количественные и качественные характеристики гумуса.
Ключевые слова: почва, чернозем типичный, органическое вещество, гумус, содержание гумуса, групповой и фракционный состав гумуса, показатели гумусно-го состояния.
Органическое вещество почвы согласно современным воззрениям представляет собой многокомпонентную систему, свойства которой определяются в значительной степени отдельными ее компонентами и их взаимодействием между собой и окружающей средой. Оно нередко является лимитирующим фактором, определяющим плодородие почвы в составе природных и сельскохозяйственных экосистемах.
Оптимальный уровень плодородия связан с сочетанием основных свойств органического вещества, при котором могут быть наиболее полно использованы все жизненно важные для растений факторы, и реализованы возможности выращиваемых сельскохозяйственных культур.
Важнейшим фактором стабилизации и повышения почвенного плодородия является оптимизация гумус-ного состояния почв.
Гумусное состояние почв представляет собой совокупность морфологических признаков и химических свойств гумуса, позволяющее выявить качественно особые формы и типы гумуса. При этом формы гумуса характеризуются и выделяются на основании морфологических признаков, а тип гумуса - в результате определения состава гумусовых веществ [2].
В последнее время широкое применение в научных исследованиях и при решении ряда практических задач находит система показателей гумусного состояния почв, разработанная в 1978 г. Л.А. Гришиной и Д.С. Орловым [3]. Эта система включает в себя такие показатели, как содержание и запасы гумуса, профильное распределение гумуса в метровом толще, степень гумификации, тип гумуса, содержание подвижных гуми-новых кислот и гуматов кальция и ряд других показателей. Совокупность этих показателей позволяет понять и оценить характер и направленность почвообразовательного процесса, изменения, происходящие при окультуривании почв, а также темпы гумификации, оценить обеспеченность почв гумусом, качество гумуса, тем самым характеризовать степень почвенного плодородия.
Результаты наших исследований (таблица 1) позволяют сделать некоторые выводы о гумусном состоянии тяжелосуглинистого чернозема типичного, расположенного на территории многофакторного полевого опыта ОППХ Всероссийского научно-исследовательского института земледелия и защиты почв от эрозии в агро-ландшафтах на склоне южной экспозиции и водораздельном плато и на Стрелецком заповедном участке (не-косимая степь) Центрально-Черноземного заповедника им. В.В. Алехина.
Для изучения и оценки гумусного состояния чернозема типичного были заложены почвенные разрезы в лесополосе, на лугу, на пашне и некосимой степи.
Наблюдения и анализы проводились согласно существующим методам, принятым в полевых и лабораторных исследованиях по почвоведению и общему зем-
леделию. При этом изучались следующие характеристики:
- содержание общего гумуса по методу И.В. Тюрина в модификации Б.А. Никитина со спектрофото-метрическим окончанием по Д.С. Орлову и Н.М. Грин-дель [5];
- определение группового и фракционного состава гумуса по схеме И.В. Тюрина в модификации В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой [1].
Согласно данным агрохимических исследований средневзвешенное содержание и запасы гумуса чернозема типичного изучаемых угодий зависит от степени антропогенной нагрузки на них, с увеличением воздействия эти показатели снижаются. Так, чернозем неко-симой степи характеризуются очень высоким содержанием (10,25 %) и запасами гумуса (203 т/га) в 0-20 см слое и очень высокими (675 т/га) в метровом; на пашне, соответственно, средними и высокими независимо от местоположения в рельефе, а в лесополосе и на лугу в обоих случаях - высокими. Снижение содержания гумуса в гумусовом горизонте чернозема типичного в пахотных почвах до среднего уровня по сравнению с целинными можно объяснить уменьшением поступления органического вещества, усилением процессов минерализации гумусовых и негумифицированных органических веществ в результате «выпахивания», а также удаление компонентов органического вещества с верхними почвенными слоями в результате эрозионных процессов [8].
Профильное распределение гумуса в метровой толще является наиболее общим показателем, который дает представление о направлении перемещения органического вещества почвы и характеризуется кривой распределения компонентов, их групп соединений в почвенном профиле. По системе показателей гумусного состояния почв выделяется пять типов распределения гумуса, характерных для разных типов почв. Так для чернозема типичного характерно постепенно убывающее распределение гумуса по профилю почвы независимо от вида угодья и его местоположения в рельефе. Однако анализ перераспределения гумуса - только первый этап исследования и более показательно зачастую специфическое профильное распределение дает характеристика вещественного состава органического вещества почвы.
Качество гумуса оценивается показателями степени гумификации, показателями группового и фракционного состава гумуса и природы гуминовых кислот.
Степень гумификации оценивается как доля гуми-фицированных гуминовых кислот в составе органического вещества, точнее количество гуминовых кислот относят к общему содержанию всех органических веществ, включая и остатки, не утратившие анатомического строения. Этот показатель несколько условен, так как гумифицированные компоненты представлены не только гуминовыми кислотами.
Наши исследования показали, что почвы отличаются наиболее высокой степенью гумификации в независимости от изучаемых факторов. Согласно системе показателей гумусного состояния почв, высокой степени гумификации соответствует относительное содержание гуминовых кислот, более 40%. Степень гумификации тесно коррелирует с содержанием гумуса и его типом, что впервые было отмечено в работах М.М. Кононовой [4], Д.С. Орлова [6] и других исследователей.
Таблица 1 - Показатели гумусного состояния чернозема типичного
Показатели Целина Пашня Луг Лесополоса
Некосимая степь Южная экспозиция Водораздельное плато Южная экспозиция Южная экспозиция Водораздельное плато
Содержание гумуса в гумусных горизонтах; % 10,25 очень высокое 4,79 среднее 4,83 среднее 7,21 высокое 6,95 высокое 6,38 высокое
Запасы гумуса в слое 0 - 20 ™т/га 233 очень высокий 133 средний 134 средний 199 высокий 158 высокий 172 высокий
0 -100 675 очень высокий 430 высокий 428 высокий 447 высокий 487 высокий 447 высокий
Профильное распределение гумуса в метровой толще постепенно убывающее
Степень гумификации очень высокая
Тип гумуса гор. Адерн, а, АВ -фульватно-гуматный; гор. В1Са, В2Са -гуматно-фульватный гор. Апах, А -фульватно-гуматный; гор. АВ, В, ВС - гуматно-фульватный гор. Апах, А, АВ - фуль- ватно-гуматный, гор. В, ВС - гуматно-фульватный гор. Адерн -фульватно-гуматный; гор. А, АВ, В -гуматно-фульватный гор. А - фуль- ватно-гуматный; гор. АВ, В, Воа, ВС - гуматно-фульватный фульватно-гуматный
Содержание «свободных» гуминовых кислот очень низкое
Содержание гуминовых кислот «связанных» с Са гор. Адерн - среднее; гор. А, АВ, В1оа, В2оа - высокое высокое гор. Адерн, а -среднее; гор. АВ, В - высокое гор. А, АВ -высокое; гор. В, ВСа, ВС -очень высокое гор. А - высокое; гор. АВ, В, Воа, ВС - очень высокое
Содержание «прочносвя-занных» гуминовых кислот высокое высокое высокое гор. А, АВ -высокое; гор. В, ВСа, ВС -среднее гор. А, АВ -среднее; гор. В, ВСа, ВС -низкое
Содержание негидролизуемого остатка низкое
Соотношение основных групп гумусовых веществ (отношение содержание углерода гуминовых кислот к содержанию углерода фульвокислот), - величина безразмерная. Ее можно вычислить по результатам анализа группового состава гумуса независимо от способа его выражения, являясь одним из основных показателей, характеризующих тип гумуса. Групповой состав гумуса, являясь функцией биохимической активности почв, отражает специфику процесса гумификации в различных почвах. В литературе накоплен обширный материал, четко отображающий обусловленность группового состава генезисом почв. Тип гумуса в профиле чернозема типичного зависит от степени антропогенного воздействия и местоположения в рельефе.
Установлено, что на целине, в лесополосе и на лугу 73 профиля тип гумуса характеризуется как фульватно-гуматный, переходящий ниже в гуматно-фульватный. Пахотные черноземы типичные до 60 см имеют фуль-ватно-гуматный тип гумуса, а > 60 см - гуматно-фульватный.
Исследования [4,7] показывают, что в результате сельскохозяйственного использования почв, как правило, повышается степень гумификации, расширяется соотношение основных групп гумусовых веществ, то есть в пахотных почвах увеличивается относительное содержание гуматов кальция.
В системе показателей гумусного состояния почв наибольшее значение для характеристики отличий качественного состава гумуса имеет не только групповой, но и фракционный состав, характеризующий распределением гумусовых веществ по формам их связи с минеральными компонентами. Фракционный состав гумусовых веществ служит функцией кислотности (щелочности) почв, степени минерализованности почвенного материала и минералогического состава фракции и поэтому является важнейшим диагностическим признаком почв [6]. Особо информативным в этом отношении является соотношение первых двух фракций - содержание подвижных гуминовых кислот и свободных и связанных с Са2+ - характеризующие активность и аг-
рессивность гумусовых веществ, играющие большую роль в питании растений и структурообразовании. Их содержание зависит не только от вида угодья, но и от уровня развития земледелия. Чернозем типичный характеризуется в среднем очень низким содержанием подвижных гуминовых кислот (<10) и высоким, и очень высоким уровнем содержанием гуматов кальция (43,8-94,9). Соотношение первой и второй фракций гу-миновых кислот является показательным не только для генетического подразделения почв, но и при применении некоторых агротехнических приемов.
Содержание фракции, представленной прочносвя-занными гуминовыми кислотами с глинистыми минералами и устойчивыми окислами, в гумусе чернозема типичного зависит от степени антропогенного воздействия и местоположения в рельефе. В некосимой степи и на пашне гор. А, АВ оно - высокое, а в лесополосе -характеризуется как среднее, а в гор. В, ВСа и ВС - как низкое. На лугу количество гуминовых кислот данной фракции в аналогичных горизонтах - высокое.
Содержание негидролизуемого остатка черноземов в зависимости от продолжительности и интенсивности их использования уменьшается по сравнению с целинными аналогами и характеризуется как низкое. Это можно объяснить тем, что негидролизуемый остаток почвы оказывается столь неустойчивым в условиях сельскохозяйственного использования и свидетельствует о том, что большая часть негидролизуемого остатка является продуктом трансформации свежих растительных остатков. Появляющиеся в большом количестве при разложении свежих растительных остатков (особенно при интенсивной скорости разложения), они адсорбируются минеральной частью почвы и удерживаются ею. Однако прочность связей их с почвой намного слабее, чем гуминовых кислот, и поэтому доступность негидролизуемого остатка для микрофлоры выше; они скорее будут вымываться вглубь почвенного профиля, а также подвергаться дальнейшей гумификации. В связи с этим можно предположить, что содержание негидро-лизуемого остатка будет доминировать в составе гуму-
совых веществах образующемся при разложении свежих растительных остатков.
Таким образом, при оценке гумусного состояния черноземных почв в разных ландшафтах к важным информативным показателям гумусного состояния следует отнести содержание и запасы гумуса, содержание подвижных гуминовых кислот и гуматов кальция. Эти показатели наиболее важны в практике сельского хозяйства при разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия в условиях расчлененного рельефа для формирования устойчивых высокопродуктивных агро-ландшафтов.
Список использованных источников
1 Агрохимические методы исследования почв. - М.: Наука, 1975. - 656 с.
2 Гришина Л.А. Гумусообразование и гумусное состояние почв. - М.: Изд-во МГУ, 1986. - 243с.
3 Гришина Л.А., Орлов Д.С. Система показателей гу-мусного состояния почв // Проблемы почвоведения. - М.: Наука, 1978. - С. 24-29.
4 Кононова М.М. Органическое вещество почвы, его природа, свойства и методы изучения. - М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 315 с.
5 Никитин Б.А. Уточнение к методике определения гумуса в почве // Агрохимия. - 1983. - № 8. - С. 101-106.
6 Орлов Д.С. Биохимические принципы и правила гу-мусообразования // Почвоведение. - 1988. - № 7. - С. 83-91.
7 Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв. - М.: Изд-во МГУ, 1974. - 333с.
8 Шикула Н.К., Бадаев А.Д. Гумусное состояние черноземных почв при различном их использовании // Земледелие. - 1991. -№ 2. - С.40-42.
Информация об авторах
Широких Елена Владимировна, кандидат сельскохозяйственных наук, старший преподаватель кафедры экологии, садоводства и защиты растений ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА».
Стифеев Анатолий Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры экологии, садоводства и защиты растений ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА».
