CC BY
30
УДК 631.445.4:631.58
РОЛЬ ЕСТЕСТВЕННЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА СОСТОЯНИЕ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО В АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ ЦЧЗ
ПИГОРЕВ И.Я.,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, проректор по научной работе и инновациям ФГБОУ ВО Курская ГСХА.
ДОЛГОПОЛОВА Н.В.,
доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории севооборотов и защиты растений ФГБНУ «Всероссийский НИИ земледелия и защиты почв от эрозии».
БАТРАЧЕНКО Е.А.,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры физической географии и геоэкологии, Курский государственный университет.
ШИРОКИХ Е.В.,
кандидат сельскохозяйственных наук.
Реферат. В статье представлены результаты полевых и экспериментальных исследований гумусного состояния тяжелосуглинистого чернозема выщелоченного разных почвенных горизонтах с использованием современных методик, расположенного на территории Курской области. Приведены данные виднейших ученых изучающих гу-мусное состояние почв, на основе которых проведена оценка гумусового состояния в антропогенных ландшафтах (луг, пашня, лесополоса) территории многофакторного полевого опыта и в агроландшафтах на склоне северной экспозиции и водораздельном плато. В качестве показателей рассмотрены количественные характеристики, такие как содержание и запасы гумуса, а также содержание «свободных», «связанных» с кальцием, и «прочносвязанных» гуминовых кислот и содержание негидролизуемого остатка. В качестве почвенных показателей изучено профильное распределение и тип гумуса. В результате исследования установлено, что черноземы выщелоченные в разных ландшафтах и экспозициях значительно отличаются по содержанию гумуса. Так, на пахотных почвах содержание гумуса в верхнем слое характеризуется как среднее, в аналогичном слое луга высокое, лесополосе на северном склоне и на водораздельном плато характеризуется как (высокое). Содержание гумуса в пахотном слое колеблется от среднего на пашне до высокого, а в метровом слое запасы гумуса в черноземе выщелоченном характеризуются, как высокие не зависимо от антропогенного воздействия. Выполненные исследования свидетельствуют о том, что гумусовое состояние чернозема выщелоченного в разных ландшафтах имеет значительные изменения, что служит важным показателем в разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия.
Ключевые слова: почва, чернозем выщелоченный, органическое вещество, гумус, содержание гумуса, групповой и фракционный состав гумуса, показатели гумусного состояния.
THE ROLE OF NATURAL AND ANTHROPOGENIC FACTORS ON THE STATE OF CHERNOZEM LEACHED IN ADAPTIVE-LANDSCAPE AGRICULTURE TSZHZ
PIGOREV I.J.,
Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Vice-Rector for Research and Innovation FGBOU IN Kursk State Agricultural Academy.
DOLGOPOLOVА N.V.,
Doctor of Agricultural Sciences, the leading scientific employee of laboratory rotations and plant protection FGBNU "All-Russian Research Institute of Agriculture and the protection of soil from erosion."
BATRACHENKO E.A.,
Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Department of Physical Geography and Geoecology, Kursk State University.
SHIROKIH E.V.,
Candidate of Agricultural Sciences.
Essay. The article presents the results of field and experimental studies of the state of heavy-humus chernozem leached different soil horizons, using modern techniques, located in Kursk region. The data of the most prominent scientists studying soil humus state. On the basis of which assessed the state of humus in anthropogenic landscapes (meadow, cropland, forest belt) areas multifactorial field experiment in agricultural landscapes on the northern slopes and watershed plateau. The indicators examined quantitative characteristics such as humus content and reserves, as well as the contents of "free", "connected" with Ca, and "strongly bound" humic acids and content of nonhydrolyzable residue. As the quality indicators studied profile distribution and type of humus. The study found that black soil leached in different landscapes and exhibits significantly different humus content. For example, in the arable soil humus content in the upper layer is characterized as an average, in the same layer of the high meadows, forest belt on the northern slope and watershed plateau is characterized as a (high). The content of humus in the topsoil ranges from medium to high on arable land, and the rest of anthropogenic landscapes, and in the meter layer of humus reserves in the leached chernozem are characterized as high regardless of the
anthropogenic impact. The studies indicate that the humus state leached chernozem in different landscapes is a significant change that is an important indicator in the development of adaptive-landscape systems of agriculture.
Keywords: soil, leached black soil, organic matter, humus, humus content, group and fractional composition of humus, humus status indicators.
Введение. По определению В.В. Докучаева, агро-ландшафт представляет собой важнейший фактор почвообразования и является первопричиной пространственной неоднородности почв. В лесостепи Центральночерноземной зоны 69 % пахотных угодий располагаются на склонах различной крутизны и интенсивности проявления эрозионных процессов. При выращивании сельскохозяйственных культур на склоновых землях агроландшафт местности выступает одним из главных факторов воздействия на формирование уровня продуктивности урожая и его качества [1].
По данным ВНИИЗиЗПЭ (г. Курск) в России на склонах более 10 расположено 53 % пашни, 70-80 % природных кормовых угодий (таблица 1).
В Курской области наибольшее распространение получили склоны выпуклой и прямой формы (или близкой к ней). Как правило, наиболее выраженной выпуклостью продольного профиля и крутизной отличаются склоны южной и юго-западной экспозиции, а также агроланд-шафты, примыкающие к подмываемым крутым участкам берегов долин. Склоны северной экспозиции обычно имеют большую длину, но меньшую крутизну.
На склонах крутизной до 3° преобладают несмытые и слабосмытые почвы, 3-5° слабо- и среднесмытые и более 5° сильносмытые почвы.
Гумусное состояние почв представляет собой совокупность морфологических признаков и химических свойств гумуса, позволяющих 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.
В научных исследованиях и при решении ряда практических задач в настоящее время применяется система показателей гумусного состояния почв, разработанная Л.А. Гришиной и Д.С. Орловым [2], которая является одним из необходимых критериев для оценки почв и земель. Система показателей гумусного состояния почв может быть использована для характеристики генетических особенностей и классификационного положения тех или иных почв. Комплекс показателей гумусного состояния почв включает в себя содержание и запасы гумуса, характер распределения гумуса по профилю, тип гумуса, степень гумификации,
содержание подвижных гуминовых кислот и гуматов кальция и другие показатели [3, 4].
Совокупность этих показателей позволяет 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 и обсуждения. В данной работе представлены результаты исследований (таблица 2) гумусного состояния чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого, расположенного на территории многофакторного полевого опыта ОППХ Всероссийского научно-исследовательского института земледелия и защиты почв от эрозии в агроландшафтах на склоне северной экспозиции и водораздельном плато. Для изучения и оценки гумусного состояния чернозема выщелоченного были заложены почвенные разрезы в лесополосе, на лугу, на пашне, при этом изучались следующие характеристики: содержание общего гумуса определение группового и фракционного состава гумуса [5, 6, 7].
Наиболее информативными показателями для этих почв являются содержание и запасы гумуса, тип гумуса, содержание подвижных гуминовых кислот и гуми-новых кислот, связанных преимущественно с кальцием. Согласно данным агрохимических исследований средневзвешенное содержание и запасы гумуса чернозема выщелоченного изучаемых угодий зависит от степени антропогенного воздействия и его последующего использования почвы: с увеличением антропогенной нагрузке эти показатели снижаются. Чернозем на лугу и в лесополосе характеризуется высоким содержанием и запасами гумуса в 0-20 см слое - 7,15 % и от 6,84 % (водораздельное плато) до 7,08 % (северная экспозиция) соответственно и средними содержанием в метровом. На пашне - соответственно, средними и высокими. Снижение содержание гумуса в пахотных почвах до среднего уровня можно объяснить уменьшением поступления органического вещества, усилением процессов минерализации органических веществ в результате «выпахивания», а также удаление компонентов органического вещества с верхними почвенными слоями в результате эрозионных процессов.
Таблица 1 - Распределение пашни на склонах крутизной более 10 по степени смытости
Показатель 1 -й агропочвенный район 2-й агропочвенный район В целом по области
тыс. га % тыс. га % тыс. га %
Всего пашни на склонах крутизной более 1 , в том числе: 370,3 100 1123,1 100 1493,4 100
а) потенциально эроди-рованноопасные земли 227,6 61 ,5 734,5 65 ,4 962,1 64,4
б) эродированные почвы 142,7 38,5 338,6 34,6 561,3 35,6
в том числе: слабосмытые 82,5 22,3 264,8 23 ,6 347,3 23 ,3
Среднесмытые 52,8 14,2 112,6 10,0 165,4 11,1
Сильносмытые 7,4 2,0 11,2 1,0 18,6 1,2
По данным сотрудников ВНИИЗиЗПЭ, почвенная пахотном слое на склоне северной экспозиции, на эрозия приводит к понижению содержания калия в склоне южной экспозиции содержание калия не изме-
няется или немного возрастает. При снижении содержания гумуса на 1% прирост К20 составляет 0,9-1,5 мг/100 г почвы. На склонах северной экспозиции, почвы беднее калием, чем на южной, как в подвижной, так и в обменной формах. Анализ карты углов наклона земной поверхности (таблица 2) показал, что в агроландшафте Курской области преобладают слабопологие склоны с крутизной от 1°до 3°, занимающие 54 % от общей площади; плакоры, то есть участ-
л 0
ки земной поверхности с уклоном менее 1 составляют лишь 11 % (таблица 3) [8, 9].
Результаты исследования профильного распределения гумуса в метровой толще, являются наиболее общими показателями, которые дают представление о направлении перемещения органического вещества почвы и характеризуется кривой распределения компонентов, их соединений или их групп в почвенном профиле. Так для чернозема, выщелоченного характерно постепенно убывающее распределе-
ние гумуса по профилю почвы независимо от вида угодья и его местоположения в рельефе. Однако анализ перераспределение гумуса - только первый этап исследования и более показательно зачастую специфическое профильное распределение дает характеристика вещественного состава органического вещества почвы [10,11].
Качество гумуса оценивается уровнем степени гумификации, показателями группового и фракционного состава гумуса и природой гуминовых кислот. Степень гумификации оценивается как доля гумифицированных 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.
Таблица 2 - Углы наклонов земной поверхности
№ Вид поверхности Крутизна, градус %, от общей территории
1 Плакоры Менее 1 11
2 Слабопологие склоны 1-3 54
3 Пологие склоны 3-5 16
Таблица 3 - Распределение пашни ЦЧР (%) по крутизне склонов (ЦЧОНИИгипрозем, 1981)
№ Область, ЦЧР Крутизна, 0
до 1 1-3 3-5 5-7 более 7
1 Белгородская 32,6 47,7 15,4 2,8 1,5
2 Воронежская 53,3 33,2 10,8 2,6 0,1
3 Курская 24,1 58,8 15,9 0,8 0,4
4 Липецкая 51,4 42,4 5,2 0,8 0,2
5 Тамбовская 78,1 20,4 1,3 0,2 —
6 ЦЧР 49,6 38,9 9,6 1,5 0,4
Наши исследования показали, что почвы отличаются наиболее высокой степенью гумификации в независимости от изучаемых факторов. Согласно системе показателей гумусного состояния почв, высокой степени
соответствует относительное содержание гуминовых кислот, более 40 %.
Соотношение основных групп гумусовых веществ -величина безразмерная, характеризующаяся типом гу-
муса. Групповой состав гумуса отражает специфику процесса гумификации в различных почвах. В литературе накоплен обширный материал, четко отображающий обусловленность группового состава генезисом почв. Так для черноземов водораздельного плато характерен фульватно-гуматный тип гумуса. В результате сельскохозяйственного использования почв, как правило, повышается степень гумификации, расширяется соотношения основных групп гумусовых веществ, то есть в пахотных почвах увеличивается относительное содержание гуматов кальция.
Для характеристики отличий качественного состава гумуса имеет не только групповой, но и фракционный состав, характеризующий распределение гумусовых веществ. Содержание фракции, представленной проч-носвязанными гуминовыми кислотами с глинистыми минеральными и устойчивыми окислами, в гумусе чернозема выщелоченного зависит от степени антропогенного воздействия и местоположения в рельефе. Особо информативным показателем является соотношение содержание подвижных гуминовых кислот свободных и
связанных с катионами кальция. Чернозем выщелоченный изучаемых угодий характеризуется очень низким содержанием подвижных гуминовых кислот и высоким и очень высоким уровнем содержание гуматов кальция. Содержание негидролизуемого остатка чернозема в зависимости от продолжительности и интенсивности их использования уменьшается и оценивается как низкое.
Выводы. При оценке гумусного состояния черноземных почв к наиболее 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 устойчивости высокопродуктивных агроландшафтов.
Выполненные исследования свидетельствуют о том, что гумусовое состояние чернозема выщелоченного в разных ландшафтах существенно меняется и служит важным показателем в разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия.
Список использованных источников
1. Пигорев И.Я., Привало О.Е., Журавлев А.А. Анализ производства агроценозов в условиях Курской области // Известия Оренбургского аграрного университета. - 2009. - Т. 1. - № 21. - С. 184-185.
2. Гришина Л.А., Орлов Д.С. Система показателей гумусного состояния почв // Проблемы почвоведения. - М.: Наука, 1978. - С. 24-29.
3. Долгополова Н.В., Широких Е.В. Изменение запаса органического вещества чернозема типичного в зависимости от вида, эродированности и местоположения угодий // Региональный вестник. - 2016. - №1. - С. 22-25.
4. Кононова М.М. Органическое вещество почвы, его природа, свойства и методы изучения. - М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 315 с.
5. Леонтьева Е.В. Влияние вида угодий, агрогенных факторов и местоположения в рельефе на состав и устойчивость органического вещества: Автореф. дис. ... кандидата с.-х. наук. - Курск: ВНИИЗиЗПЭ, 2007 - 24 с.
6. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв. - М.: Изд-во МГУ, 1974. - 333 с.
7. Леонтьева Е.В. Изменение содержания органического вещества черноземных почв под влиянием сельскохозяйственного использования: материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Курск: Изд-во ВНИИЗиЗПЭ, 2006. - С. 338341.
8. Долгополова Н.В., Широких Е.В. Влияние местоположения и эродированности угодий на запасы компонентов органического вещества чернозема выщелоченного // Региональный вестник. - 2015. - № 1.- С. 26-31.
9. Об инновационных технологиях в земледелии / И.Я. Пигорев, В.М. Солошенко, В.Н. Наумкин и др. // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2016. - № 3. - С. 32-36.
10. Пигорев И.Я., Привало О.Е., Журавлев А.А. Анализ производства агроценозов в условиях Курской области / Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2009. - Т.1. - № 21. - С. 184-185.
11. Шикула Н.К., Балаев А.Д. Гумусное состояние черноземных почв при различном их использовании // Земледелие. -1991. - № 2. - С.40-42.
List of sources used
1. Pigorev I.Y., Privalo O.E., Zhuravlev A.A. Production Analysis agrotcenozov under the Kursk region // Proceedings of the Orenburg Agricultural University. - 2009. - T. 1. - № 21. - S. 184-185.
2. Grishina LA, Orlov DS The system of indicators of soil humus // Problems of Soil Science. - M .: Nauka, 1978. - P. 24-29.
3. Dolgopolovа N.V., Wide E.V. Change of organic matter in typical black soil, depending on the type, location and land erosion / Regional Gazette. - 2016. - №1. - S. 22-25.
4. Kononov M. Soil organic matter, its nature, properties and methods of the study. - M .: Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1963. - 315c.
5. Leontiev E.V. Influence of land type, and location factors agrogenic in relief on the composition and stability of organic matter. Author. Dis. ... Agricultural candidate Sciences. - Kursk: VNIIZiZPE, 2007 - 24.
6. Orlov D.S. Humic acid soils. - M .: MGU, 1974. - 333 p.
7. Leontief E.V. Changing the content of the organic substance of chernozem soils under the influence of agricultural use: Materials of All-Russian scientific-practical conference. Kursk: Izd VNIIZiZPE, 2006. - P. 338-341.
8. Dolgopolovа N.V., Wide E.V. Influence of location and land erosion in the component stocks of organic matter leached chernozem / Regional Gazette. - 2015. - № 1.- S. 26-31.
9. About innovative technologies in agriculture / I.Ya. Pigorev, V.M. Soloshenko, V.N. Naumkin et al. // Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. - 2016. - No. 3. - P. 32-36.
10. Pigorev I.Ya., Privalo O.E., Zhuravlev A.A. Analysis of the production of agrocenoses in the Kursk region / Proceedings of the Orenburg State Agrarian University. - 2009. - T.1. - No. 21. - P. 184-185.
11. Shikula N.K., Balaev A.D. Humus condition of chernozem soils under different use them // Agriculture. - 1991. - № 2. - S.40-
