CC BY
71
гумусового процесса на фоне буроземообразования, на наш взгляд, и обуславливает большое морфологическое разнообразие буроземов прибрежно-островных территорий.
Литература
1. Иванов, Г.И. Почвообразование на юге Дальнего Востока / Г.И. Иванов. - М.: Наука, 1976. - 200 с.
2. Пшеничников, Б.Ф. Континентально-приокеанические буроземы, их развитие и эволюция (на примере япономорского побережья): автореф. дис. ... д-ра биол. наук / Б.Ф. Пшеничников. - Владивосток, 1988. - 39 с.
3. Пшеничников, Б.Ф. Антропогенная трансформация морфологического строения и физико-химических свойств буроземов острова Большой Пелис (залив Петра Великого / Б.Ф. Пшеничников, Н.Ф. Пшеничникова, Л.А. Латышева // Ноосферные изменения в почвенном покрове: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. - Владивосток, 2007. - С. 127-130.
4. Пшеничников, Б.Ф. Влияние процессов гумусообразования и гумусонакопления на морфогенетическое своеобразие буроземов прибрежной части южного Сихотэ-Алиня / Б.Ф. Пшеничников, Н.Ф. Пшеничникова, Л.А. Латышева // Лесные экосистемы северо-восточной Азии и их динамика: мат-лы междунар. конф. - Владивосток: Дальнаука, 2006. - С. 72-78.
5. Пшеничникова, Н.Ф. Антропогенная эволюция почв о. Русский (Японское море) / Н.Ф. Пшеничникова, Л.А. Латышева // Ноосферные изменения в почвенном покрове: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. -Владивосток, 2007. - С. 133-135.
6. Розанов, Б.Г. Генетическая морфология почв / Б.Г. Розанов. - М.: Изд-во МГУ, 1975. - 292 с.
7. Селедец, В.П. Растительность острова Большой Пелис // Цветковые растения островов ДВГМЗ / В.П. Селе-дец. - Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1981. - С. 115-129.
8. Урусов, В.М. О голоцен-современных сменах ландшафтов окрестностей г. Владивостока / В.М. Урусов, М.Н. Чипизубова // Исследование и конструирование ландшафтов Дальнего Востока и Сибири: сб. науч. тр. - Владивосток, 1993. - Вып. 1. - С. 155-168.
9. Хавкина, Н.В. Состав гумуса бурых лесных почв прибрежной полосы восточных склонов Сихотэ-Алиня / Н.В. Хавкина // Почвенно-лесоводственные исследования на Дальнем Востоке. - Владивосток: ДВНЦ АН ССР, 1977. - С. 27-32.
--------♦'-----------
УДК 631.416.1 (571.513) В.В. Чупрова, А.Н. Кадычегова, В.А. Кадычегов АЗОТНЫЙ ФОНД ПОЧВ ХАКАСИИ
В статье рассматриваются количественные оценки содержания и запасов азота в черноземах глинисто-иллювиальных, криогенно-мицелярных, дисперсно-карбонатных и каштановых почвах Хакасии. Показано, что фонд азота в этих почвах составляют преимущественно негидролизуемые фракции. По результатам дисперсионного анализа установлены различия в содержании легкогидролизуемого и минерального азота в почвах региона. В агропочвах по сравнению с целинными аналогами усиливаются нитрификационные процессы, сопровождающиеся накоплением нитратного азота.
Введение. Азот относят к числу элементов, определяющих плодородие почв и урожай сельскохозяйственных культур (Гамзиков, 1981; Назарюк, 2002; Никитишен, 2003). Благодаря постоянно протекающим процессам мобилизации и иммобилизации, синтеза и деструкции соединений почвенного азота, создается многообразие промежуточных и конечных продуктов, которые различаются по устойчивости и доступности микроорганизмам и растениям. Роль различных форм азотистых веществ в формировании азотного режима почвы и питании растений неодинакова. Запасы общего азота являются показателем потенциального плодородия почвы, эффективное плодородие определяется содержанием его подвижных соединений. В связи с этим для оценки азотного режима и скорости мобилизации почвенного азота в доступные растениям соединения необходимы знания количественных оценок форм и фракций азота в почвах. Почвы Хакасии по характеристике азотного фонда практически не изучены, что и определило постановку наших исследований.
Целью работы является анализ азотного фонда естественных (целинных) агропочв Хакасии, закономерностей мобилизации подвижных форм азота, их профильного распределения и особенностей варьирования в зависимости от экологических условий.
Объекты и методы исследований. Для исследования количественных оценок азотного фонда почв региона был заложен трансект в левобережной части Минусинской котловины, включающий почвенные разрезы на территории 4-х административных районов: Алтайский, Усть-Абаканский, Аскизский, Таштыпский. Трансект расположен в степной и лесостепной зонах от 52° 40' до 54° 00' северной широты и от 89° 30' до 92° 00' восточной долготы. На территории Алтайского района было заложено 6 разрезов черноземов крио-генно-мицелярных; в Усть-Абаканском - 6 разрезов каштановых почв; в Аскизском - 13 разрезов с почвами: черноземы дисперсно-карбонатные - 7, каштановые - 6; в Таштыпском было заложено 14 разрезов с почвами: черноземы криогенно-мицелярные - 6, черноземы глинисто-иллювиальные - 8.
В работе был использован метод парных разрезов, когда в пределах одинаковой по генезису почвы один разрез закладывался в агроценозе, другой - в естественной травяной экосистеме.
Из каждого почвенного разреза были отобраны образцы через 10 см до глубины 100 см, в которых определили содержание общего азота по ГОСТ 26107-84 (фотометрический метод «индофеноловой зелени» по ЦИНАО), нитратного азота - потенциометрическим методом, легкогидролизуемого и трудногидролизуемого азота по Корнфильду (Агрохимические методы ..., 1975). Статистическую обработку результатов исследований проводили по методике Б.А. Доспехова (1985).
Результаты и их обсуждение. Почвы трансекта характеризуются неодинаковым содержанием общего азота (табл. 1). Его количество в почвах лесостепной зоны значительно выше, чем в почвах степной и особенно сухостепной зоны. В агропочвах, приуроченных к любой природной зоне, по сравнению с естественными аналогами, наблюдается снижение общего азота. Количество элемента вниз по профилю почв уменьшается с различной интенсивностью. Внутрипрофильное распределение азота в подтипах черноземов, характеризующих целину и пашню, варьирует, что определяется колебаниями видовой принадлежности почв, а также уровнем агрогенного воздействия.
Азотный фонд почв представлен главным образом негидролизуемыми соединениями, включающими меланины, битумы, гумусовые вещества, прочно связанные с минералами, основную часть необменного (фиксированного) аммония. Это чрезвычайно стойкая к микробиологическому разложению часть органического азота, которая практически не участвует в биологическом круговороте. Эта фракция составляет 74-84% всего азотного фонда. Причем доля ее в каштановых почвах возрастает по сравнению с черноземами глинисто-иллювиальными, что указывает на более сильное закрепление азотных соединений в составе органического вещества почв в засушливых гидротермических условиях степной и сухостепной зон. В агропочвах отмечается тенденция к уменьшению негидролизуемого азота. По мнению И.К. Хабирова (1988), уменьшение общего азота на пашне происходит как раз за счет негидролизуемой фракции. И все же следует отметить высокую устойчивость азотсодержащих соединений почв Хакасии к гидролизу. Они содержат азот преимущественно в малоподвижных, труднодоступных микроорганизмам формах.
Г идролизуемые соединения азота состоят из легко- и трудногидролизуемых фракций. Их содержание уменьшается от черноземов глинисто-иллювиальных к каштановым почвам. Низкую гидролизуемость азота органических соединений каштановых почв И.А. Полтавская, В.И. Продан (1978) объясняют увеличением кон-тинентальности климата и возрастающей карбонатностью. При таком соотношении гидролизуемых и негидролизуемых фракций значительная часть азота в почвах региона очень медленно вовлекается в процессы превращения, что неблагоприятно для азотного питания растений. Между легко- и трудногидролизуемыми фракциями азота наблюдается сильная корреляционная связь, равная 0,98 при детерминации 96% (п=120).
В составе гидролизуемых соединений азота изученных почв преобладает трудногидролизуемая фракция. Она является резервом для пополнения фонда подвижных азотных соединений и представлена аминами, частью необменного аммония и гуминов (Шконде, Королева, 1964; Славнина, 1978). Относительное ее количество в гумусовом горизонте черноземов глинисто-иллювиальных достигает 14-19%, черноземов криогенно-мицелярных - 11-14%, черноземов дисперсно-карбонатных и каштановых почв - 8-11%. Глубже содержание трудногидролизуемого азота снижается в связи с изменением содержания общего азота.
Легкогидролизуемая фракция азотистых веществ является наиболее подвижной среди гидролизуемых форм азота. В ее состав входят самые подвижные органические соединения: амиды, аминокислоты, часть аминов, которые при благоприятных условиях в процессах минерализации способны перейти в минеральную форму. Доля этой фракции азота в изученных почвах невелика, 8-9% от общего количества. Черноземы глинисто-иллювиальные отличаются наиболее высоким содержанием легкогидролизуемого азота, а
каштановые почвы - самым низким. Черноземы криогенно-мицелярные, распространенные в лесостепной зоне, значительно богаче легкогидролизуемым азотом, чем подобные почвы в степной зоне. Эти различия объясняются снижением гумуса и общего азота в черноземах, функционирующих в засушливых условиях.
Таблица 1
Фонд азота в почвах
Глубина, см Общий азот, мг/кг Минеральный (N-N03) Легкогидро- лизуемый Т рудногидролизуемый Негидро- лизуемый
мг/кг % мг/кг % мг/кг % мг/кг %
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Чернозем глинисто-иллювиальный, лесостепь
0-10 4200 7,4 0,2 373,8 8,9 695,8 16,6 3123,0 74,4
10-20 4000 6,2 0,2 359,8 9,0 651,0 16,3 2983,0 74,6
20-30 3490 5,2 0,1 329,0 9,4 498,4 14,3 2657,4 76,1
30-40 2680 2,7 0,1 193,2 7,2 483,0 18,0 2001,1 74,7
40-50 950 2,0 0,2 85,4 9,0 102,6 10,8 760,0 80,0
Агрочернозем глинисто-иллювиальный, лесостепь
0-10 4020 10,5 0,3 392,0 9,8 617,4 15,4 3000,1 74,6
10-20 3980 14,7 0,4 399,0 10,0 618,8 15,5 2947,5 74,1
20-30 3720 13,8 0,4 355,6 9,6 704,2 18,9 2646,4 71,1
30-40 2420 6,8 0,3 224,0 9,3 323,4 13,4 1865,8 77,1
40-50 1470 4,3 0,3 145,6 9,9 205,8 14,0 1114,3 75,8
Чернозем криогенно-мицелярный, лесостепь
0-10 2930 7,7 0,3 249,2 8,5 365,4 12,5 2307,7 78,8
10-20 2540 3,4 0,1 239,4 9,4 350,0 13,8 1947,2 76,7
20-30 1820 3,4 0,2 147,0 8,1 224,0 12,3 1445,6 79,4
30-40 1560 4,7 0,3 137,9 8,8 197,4 12,7 1220,0 78,2
40-50 1180 3 0,3 98,7 8,4 152,6 12,9 925,7 78,4
Агрочернозем криогенно-мицелярный, лесостепь
0-10 2860 10,5 0,4 259,7 9,1 376,6 13,2 2213,2 77,4
10-20 2720 8,2 0,3 255,5 9,4 389,2 14,3 2067,1 76,0
20-30 2410 7,5 0,3 177,1 7,3 257,6 10,7 1967,8 81,7
30-40 1340 5,8 0,4 88,2 6,6 130,2 9,7 1115,8 83,3
40-50 760 3,5 0,5 61,6 8,1 85,4 11,2 609,5 80,2
Чернозем криогенно-мицелярный, степь
0-10 1860 8,7 0,5 152,6 8,2 212,8 11,4 1485,9 79,9
10-20 1660 3,2 0,2 131,6 7,9 191,8 11,6 1333,4 80,3
20-30 1530 2,8 0,2 130,2 8,5 187,6 12,3 1209,4 79,0
30-40 1280 1,6 0,1 99,4 7,8 141,4 11,0 1037,6 81,1
40-50 800 1,2 0,2 67,2 8,4 121,8 15,2 609,8 76,2
Агрочернозем криогенно-мицелярный, степь
0-10 1580 10,9 0,7 138,6 8,8 166,6 10,5 1263,9 80,0
10-20 1520 6,3 0,4 128,8 8,5 173,6 11,4 1211,3 79,7
20-30 1270 1,5 0,1 135,8 10,7 170,8 13,4 961,9 75,7
30-40 990 1,4 0,1 86,8 8,8 119,0 12,0 782,8 79,1
40-50 700 1,9 0,3 65,8 9,4 92,4 13,2 539,9 77,1
Чернозем диспе рсно-карбонатный, степь
0-10 2420 7,8 0,3 211,4 8,7 238,0 9,8 1962,8 81,1
10-20 2040 6,4 0,3 149,8 7,3 189,0 9,3 1694,8 83,1
20-30 1120 2,6 0,2 96,6 8,6 109,2 9,8 911,6 81,4
30-40 710 1,4 0,2 67,2 9,5 72,8 10,3 568,6 80,1
40-50 560 1,2 0,2 43,3 7,7 46,2 8,3 469,3 83,8
Окончание табл. 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Агрочернозем дисперсно-ка рбонатный, степь
0-10 2330 17,2 0,7 198,4 8,5 236,6 10,2 1877,8 80,6
10-20 2300 13,2 0,6 198,4 8,6 281,4 12,2 1807,0 78,6
20-30 1640 2,4 0,1 142,1 8,7 170,8 10,4 1324,7 80,8
30-40 670 1,8 0,3 56,4 8,4 64,4 9,6 547,4 81,7
40-50 510 1,1 0,2 35,0 6,9 46,2 9,1 427,7 83,9
Каштановая, сухостепь
0-10 1390 3,8 0,3 105,0 7,6 112,0 8,1 1169,2 84,1
10-20 1060 3,8 0,4 88,2 8,3 106,4 10,0 861,6 81,3
20-30 900 1 0,1 65,8 7,3 77,0 8,6 756,2 84,0
30-40 400 0,4 0,1 33,6 8,4 36,4 9,1 329,6 82,4
40-50 350 0,2 0,1 23,1 6,6 26,6 7,6 300,1 85,7
Агрозем текстурно-карбонатный, сухостепь
0-10 1390 12,9 0,9 113,4 8,2 127,4 9,2 1136,3 81,7
10-20 1080 4,6 0,4 90,3 8,4 116,2 10,8 868,9 80,5
20-30 960 3,6 0,4 94,5 9,8 106,4 11,1 755,5 78,7
30-40 550 1,6 0,3 44,1 8,0 53,2 9,7 451,1 82,0
40-50 400 0,4 0,1 29,4 7,4 30,8 7,7 339,4 84,9
Каштановая, сухостепь
0-10 1630 3 0,2 134,4 8,2 164,7 10,1 1327,9 81,5
10-20 1440 2 0,1 133,0 9,2 162,4 11,3 1142,6 79,3
20-30 1160 1,6 0,1 98,0 8,4 116,9 10,1 943,5 81,3
30-40 760 1 0,1 53,2 7,0 62,3 8,2 643,5 84,7
40-50 450 0,5 0,1 32,2 7,2 37,8 8,4 379,5 84,3
Агрозем текстурно-карбонатный, сухостепь
0-10 1420 8,6 0,6 123,2 8,7 159,6 11,2 1128,6 79,5
10-20 1140 5,8 0,5 91,0 8,0 113,4 9,9 929,8 81,6
20-30 760 1,6 0,2 49,0 6,4 60,2 7,9 649,2 85,4
30-40 460 0,7 0,2 37,8 8,2 42,0 9,1 379,5 82,5
40-50 300 0,4 0,1 14,0 4,7 18,2 6,1 267,4 89,1
Отметим, что содержание гидролизуемых фракций азота в агропочвах зачастую выше, чем в их естественных аналогах. Это связано с интенсивной минерализацией органического вещества в обрабатываемых почвах. Перераспределение азота органических фракций при распашке Г.П. Гамзиков (1981) объясняет нарушением круговорота азота в результате создания в почве благоприятных условий для разложения азотсодержащих органических веществ, отчуждения азота с товарной продукцией и применения органических удобрений.
Непосредственно доступными для растений являются минеральные формы азотных соединений (Возбуцкая, 1968). Содержание минерального азота в исследованных почвах составляет только 0,2-0,9% от общих запасов в слое 0-50 см. Его распределение по профилю сильно варьирует. При этом значительная часть минерального азота концентрируется в верхнем слое 0-20 см. В почвах лесостепи относительное содержание минерального азота с глубиной изменяется незначительно, что обусловлено равномерной нисходящей миграцией с атмосферными водами из вышележащих слоев почвы. В отличие от них, в почвах, развивающихся в условиях степи и сухостепи, относительное количество нитратного азота с глубиной уменьшается, так как в связи с недостаточным увлажнением в этих почвах отсутствует вертикальная миграция нитратов. В составе минерального азота всех почв доминирует нитратная форма. Азот обменного аммония проявляется в «следовых» количествах. Содержание нитратного азота закономерно убывает в ряду почв: черноземы глинисто-иллювиальные ^ черноземы криогенно-мицелярные ^ черноземы дисперснокарбонатные ^ каштановые. Во всех агропочвах по сравнению с целинными аналогами наблюдается накопление нитратного азота, обусловленное усилением процессов минерализации органического вещества вследствие улучшения воздушного режима пахотного слоя почвы, а также применением в разные годы минеральных удобрений.
54
Статистические характеристики содержания легкогидролизуемого азота в почвах, мг/кг
Район Почва п Глубина, см тіп тах X Sx V, % Почва п тіп тах X Sx V, %
Таштыпский Чернозем глинистоиллювиальный 4 0-10 324,8 373,8 348,0 11,4 7 Агрочернозем глинистоиллювиальный 4 282,8 399,0 341,6 31,2 18
10-20 298,2 359,8 324,7 13,4 8 282,8 403,0 344,8 32,6 19
20-30 254,8 329 287,1 17,0 12 214,2 380,8 309,1 37,5 24
30-40 134,4 198,8 167,7 16,5 20 119,7 390,6 236,8 56,4 48
40-50 64,4 100,0 80,0 8,0 20 58,1 310,8 151,7 56,0 74
Чернозем криогенно-мицелярный 3 0-10 249,2 331,8 280,9 25,7 16 Агрочернозем криогенно-мицелярный 3 235,0 310,8 268,5 22,3 14
10-20 239,4 315,0 271,6 22,5 14 229,6 305,2 263,4 22,2 15
20-30 82,6 147 123,2 20,4 29 142,8 289,8 203,2 44,4 38
30-40 54,6 137,9 88,0 25,4 50 70,0 151,2 103,1 24,6 41
40-50 46,2 98,7 65,1 16,8 45 50,0 71,4 61,0 6,2 18
Алтайский Чернозем криогенно-мицелярный 3 0-10 114,8 176,4 147,9 17,9 21 Агрочернозем криогенно-мицелярный 3 113,4 163,8 138,6 14,6 18
10-20 113,4 169,4 138,1 16,5 21 100,8 165,2 131,6 18,6 25
20-30 119,0 147,0 132,1 8,1 11 77,0 169,4 127,4 27,0 37
30-40 99,4 106,4 101,7 2,3 4 36,4 95,2 72,8 18,4 44
40-50 67,2 74,2 70,0 2,1 5 23,8 72,8 54,1 15,3 49
Аскизский Чернозем дисперснокарбонатный 5 0-10 100,8 220,0 179,5 22,4 28 Агрочернозем дисперсно-карбонатный 2 170,8 198,4 184,6 13,8 11
10-20 91,0 175,0 139,3 16,6 27 163,8 198,4 181,1 17,3 14
20-30 39,2 140,0 95,2 16,2 38 102,2 142,1 122,2 20,2 23
30-40 28,0 119,0 63,3 15,7 56 56,4 78,4 67,4 11,0 23
40-50 19,6 43,3 37,7 7,3 43 35,0 50,4 42,7 7,7 26
Каштановая 3 0-10 95,2 162,4 120,9 21,0 30 Агрозем текстурнокарбонатный 3 84,0 113,4 96,1 8,8 16
10-20 72,8 105,0 88,7 9,3 18 79,8 92,4 87,5 3,9 8
20-30 53,2 88,2 69,1 10,2 26 42,0 94,5 70,7 15,4 38
30-40 28,0 53,2 38,3 7,6 35 32,2 68,6 48,3 10,7 38
40-50 14,0 28,0 21,7 4,1 33 23,8 50,4 34,5 8,1 41
Усть- Абаканский Каштановая 3 0-10 123,2 156,8 138,1 9,9 12 Агрозем текстурнокарбонатный 3 123,2 149,8 136,7 7,7 10
10-20 95,2 135,0 121,1 12,9 19 91,0 133,0 117,0 13,1 19
20-30 89,6 116,2 101,3 7,9 13 49,0 128,8 93,8 23,6 43
30-40 53,2 80,0 70,1 8,5 21 37,8 70,0 59,3 10,7 31
40-50 32,2 65,6 45,2 10,3 40 14,0 50,0 34,7 10,7 54
55
Статистические характеристики содержания нитратного азота в почвах, мг/кг
Район Почва п Глубина, см тіп тах X Sx V, % Почва п тіп тах X Sx V, %
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
0-10 2,7 13,2 7,1 2,26 64 10,2 20,4 14,6 2,54 35
10-20 2,7 8,4 6,4 1,31 41 5,4 17,2 13,1 2,63 40
20-30 2,7 6,5 4,2 1,01 48 3,6 14,5 10,1 2,54 50
30-40 1,0 3,6 2,4 0,55 46 1,6 10,9 5,7 2,04 72
Чернозем глинисто- 40-50 1,0 2,1 1,7 0,25 29 Агрочернозем глинисто- 4 1,0 6,3 3,5 1,16 67
иллювиальный 4 50-60 1,1 2,2 1,8 0,25 29 иллювиальный 0,8 4,8 2,4 0,86 73
60-70 1,2 2,4 1,8 0,27 29 0,8 2,7 1,8 0,49 56
70-80 0,9 2,2 1,6 0,31 40 0,5 3,2 2,0 0,68 68
Таштыпский 80-90 0,7 1,9 1,2 0,25 41 1,0 3,2 2,3 0,47 41
90-100 0,2 1,2 0,7 0,21 59 0,8 3,7 2,4 0,62 51
0-10 4,4 8,9 7,0 1,35 33 10,0 15,3 11,9 1,69 25
10-20 3,4 7,4 5,3 1,16 38 9,1 16,2 12,4 2,07 29
20-30 3,2 4,8 3,8 0,50 23 6,6 9,7 7,9 0,92 20
30-40 1,0 4,7 2,3 1,22 93 3,0 6,8 5,2 1,14 38
Чернозем криогенно- 3 40-50 1,0 3,0 1,8 0,61 59 Агрочернозем криогенно- 3 1,0 3,8 2,8 0,89 56
мицелярный 50-60 1,0 1,8 1,4 0,23 30 мицелярный 1,0 3,8 2,2 0,83 66
60-70 0,5 1,3 0,8 0,24 50 1,0 3,9 2,2 0,88 71
70-80 0,6 1,5 1,0 0,27 49 0,8 3,2 1,7 0,77 80
80-90 0,6 1,3 1,0 0,22 37 0,6 3,2 1,6 0,81 88
90-100 0,5 0,8 0,6 0,09 24 0,6 3,8 1,9 0,98 91
0-10 1,8 8,7 5,7 2,04 62 3,1 16,6 10,8 4,00 64
10-20 1,8 8,9 4,6 2,17 81 5,1 9,3 6,9 1,22 31
20-30 2,0 3,8 2,9 0,52 31 3,0 9,3 6,2 1,82 51
Алтайский 30-40 1,2 2,8 1,9 0,48 45 1,3 5,6 2,8 1,42 89
Чернозем криогенно- 3 40-50 1,0 1,6 1,3 0,18 24 Агрочернозем криогенно- 3 1,8 3,4 2,4 0,52 38
мицелярный 50-60 0,8 1,3 1,1 0,15 24 мицелярный 0,5 1,6 1,2 0,35 51
60-70 0,4 1,2 0,9 0,24 48 0,1 2,0 1,1 0,55 87
70-80 0,2 1,3 0,9 0,35 68 0,1 1,8 1,2 0,57 80
80-90 0,2 1,0 0,7 0,24 62 0,1 2,2 1,1 0,61 93
90-100 0,2 0,8 0,5 0,18 65 0,1 4,6 1,9 1,36 122
99
Окончание табл. 3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Аскизский Чернозем дисперснокарбонатный 5 0-10 3,6 9,6 6,2 1,08 39 Агрочернозем дисперснокарбонатный 2 4,2 19,4 11,8 7,60 91
10-20 2,0 7,4 4,8 1,01 47 4,4 13,2 8,8 4,40 71
20-30 1,6 2,6 2,4 0,20 18 2,4 3,9 3,2 0,75 34
30-40 0,8 2,2 1,4 0,24 37 1,8 4,4 3,1 1,30 59
40-50 0,2 1,6 0,6 0,26 94 0,7 1,1 0,9 0,20 31
50-60 0,1 1,4 0,7 0,22 70 0,8 1,1 1,0 0,15 22
60-70 0,1 1,2 0,5 0,19 84 0,8 0,9 0,9 0,05 8
70-80 0,1 1,4 0,5 0,23 99 0,6 1,2 0,9 0,30 47
80-90 0,1 0,4 0,2 0,06 59 0,4 0,6 0,5 0,10 28
90-100 0,1 0,4 0,2 0,05 50 0,2 0,4 0,3 0,10 47
Каштановая 3 0-10 2,6 5,2 3,9 0,75 34 Агрозем текстурнокарбонатный 3 5,1 18,0 11,0 3,76 59
10-20 3,3 3,8 3,6 0,15 7 6,3 7,5 7,6 0,78 18
20-30 1,0 2,5 1,7 0,44 44 1,8 4,0 3,1 0,68 37
30-40 0,4 1,6 1,0 0,35 60 1,6 3,2 2,3 0,48 37
40-50 0,2 1,0 0,5 0,27 99 0,4 1,2 0,9 0,27 49
50-60 0,2 0,8 0,4 0,20 87 0,1 0,6 0,4 0,15 66
60-70 0,2 0,4 0,3 0,07 43 0,2 0,6 0,4 0,12 48
70-80 0,1 0,4 0,2 0,09 65 0,2 0,5 0,4 0,09 42
80-90 0,1 0,4 0,2 0,09 65 0,1 0,3 0,2 0,07 69
90-100 0,1 0,3 0,2 0,07 69 0,1 0,1 0,1 0 0
О X то то ю < 1 _о 1— о > Каштановая 3 0-10 2,1 6,2 4,4 1,22 48 Агрозем текстурнокарбонатный 3 4,8 13,1 8,8 2,40 47
10-20 2,4 6,2 3,7 1,27 60 4,8 13,1 7,9 2,62 57
20-30 0,5 2,6 1,4 0,62 75 0,4 7,8 3,3 2,29 122
30-40 0,5 1,4 1,0 0,26 47 0,4 4,0 1,7 1,15 118
40-50 0,1 1,4 0,7 0,38 100 0,2 1,8 0,8 0,50 109
50-60 0,1 0,4 0,3 0,10 58 0,1 1,8 0,7 0,55 136
60-70 0,1 0,4 0,3 0,10 58 0,1 0,2 0,2 0,03 35
70-80 0,1 0,4 0,2 0,10 87 0,1 0,2 0,1 0,03 43
80-90 0,1 0,4 0,2 0,10 87 0,1 0,2 0,1 0,03 43
90-100 0,1 0,4 0,2 0,10 87 0,1 0,2 0,1 0,03 43
Рассмотрим статистические характеристики форм легкогидролизуемого и минерального азота (табл. 2-3). Видно, что содержание легкогидролизуемого азота в исследованных почвах находится в полном соответствии с количеством общего азота. Крайние пределы и средние значения этой фракции азота уменьшаются от черноземов к каштановым почвам. Среди черноземов максимальным количеством отличаются черноземы глинисто-иллювиальные, минимальным - черноземы дисперсно-карбонатные. Варьирование содержания легкогидролизуемого азота в почвах меняется от низкого до сильного (У=7-30%), но с глубиной всегда увеличивается из-за различной степени перемещения вниз подвижного азота. Исключение составляют лишь черноземы криогенно-мицелярные Алтайского района, в которых максимальное варьирование признака отмечается в верхних слоях. По-видимому, это объясняется пространственной неоднородностью поступающих в почву запасов растительных остатков и неодинаковой интенсивностью их разложения. Действительно разрезы, данные по которым вошли в выборку для статистического анализа, закладывались на участках с разным проективным покрытием и немного отличным видовым составом растений, что повлияло на формирование фитомассы, величину отмирания и поступления опада.
По результатам дисперсионного анализа установлены различия в содержании легкогидролизуемого азота в почвах региона. Влияние фактора «почва» составляет 45% (рис. 1). Черноземы отличаются от каштановых почв повышенным на статистически значимую величину содержанием легкогидролизуемого азота. Количество легкогидролизуемого азота в черноземах криогенно-мицелярных и черноземах дисперснокарбонатных достоверно меньше, чем в черноземах глинисто-иллювиальных в пределах всей исследуемой части профиля.
Наибольшее же влияние на содержание легкогидролизуемого азота в почвах оказывает фактор «глубина», равный 51%. Во всех почвах с глубиной эта фракция азота уменьшается на статистически значимую величину. Причем наиболее существенное уменьшение содержания легкогидролизуемого азота с глубиной происходит в черноземах дисперсно-карбонатных и каштановых почвах Аскизского района, менее заметное
- в черноземах криогенно-мицелярных Алтайского района, развивающихся в степных условиях. Эти различия обусловлены влиянием неодинаковых почвообразующих пород, на которых сформировались сравниваемые почвы.
Фактор «экосистема» не оказывает заметного влияния и составляет лишь 0,29%. В основном различия в содержании легкогидролизуемого азота между пахотными и целинными участками во всех типах почв находятся в пределах ошибки. Взаимодействия факторов равняются примерно 4%.
Рис. 1. Вклад факторов в изменчивость содержания легкогидролизуемого азота: 1 - «почва»;
2 - «глубина»; 3 - «экосистема»; 4 - взаимодействие факторов
Среднестатистическое содержание нитратного азота в исследованных почвах невысокое (табл. 3). В верхнем слое 10 см целинных черноземов оно колеблется пределах 6,2-7,1 мг/кг, в каштановых -3,9-4,4 мг/кг, что соответствует низкому и очень низкому уровню (Рекомендации..., 1987). Концентрация нитратного азота в агропочвах выше на статистически значимую величину, чем в целинных, что обусловлено лучшими условиями аэрации пахотного слоя и пониженным потреблением этой формы азота культурными растениями по сравнению с естественной растительностью (Абашеева, 1992). Высокое варьирование содержания N-N03 наблюдается во всех почвах. В каждом слое почвенных профилей отмечаются очень значительные колебания показателя, что определяет довольно высокие значения ошибки средней и коэффициента варьирования. Определенных закономерностей степени варьирования в средней и нижней части профилей изученных почв не выделяется. Неоднозначность признака объясняется наличием гумусовых
«языков» и «карманов», а также возможным перемещением из верхних слоев в нижние хорошо растворимых нитратов.
Абсолютное количество нитратного азота уменьшается вниз по профилю во всех почвах. Это подтверждают и данные дисперсионного анализа. Влияние фактора «глубина» на содержание нитратного азота в почвах составляет 42% (рис. 2). Преимущественное накопление нитратного азота в верхней части профиля обусловлено интенсивными нитрификационными процессами в верхних горизонтах почв, обогащенных органическими соединениями.
4 1
5% 6%
Рис. 2. Вклад факторов в изменчивость содержания нитратного азота: 1 - «почва»;
2 - «глубина»; 3 - «экосистема»; 4 - взаимодействие факторов
Фактор «почва» определяет изменение признака лишь на 6%. Наибольшее же влияние на содержание нитратного азота в почвах оказывает фактор «экосистема» - 47%. Взаимодействие факторов составляет около 5%.
Полученные данные подтверждают известную географическую закономерность, заключающуюся в понижении запасов азота от почв лесостепи к почвам степной зоны (рис. 3). Наибольшие запасы азота в черноземах лесостепной зоны Хакасии (11,0-16,7 т/га в слое 0-50 см) являются следствием высокой продуктивности растительных формаций и сбалансированности процессов минерализации и гумификации. Пониженное накопление азота в каштановых почвах (3,3 т/га в слое 0-50 см) объясняется высокими темпами деструкции органического вещества в условиях недостатка влаги и хорошей аэрации. Запасы отдельных фракций азота также подчиняются этой географической закономерности.
Общей особенностью распределения запасов азота всех фракций в изученных почвах является его аккумуляция в верхнем слое. Запасы негидролизуемого азота в профиле черноземов глинистоиллювиальных и криогенно-мицелярных изменяются более равномерно (48-51% в слое 0-20 см от запасов в слое 0-50 см), чем в профиле чернозема дисперсно-карбонатного и каштановых почв (54-64% в слое 0-20 см от запасов в слое 0-50 см). Запасы трудногидролизуемого азота в слое 0-20 см каштановых почв варьируют в пределах 0,29-0,44 т/га, чернозема дисперсно-карбонатного достигают 0,55 т/га, что составляет 58-65% от запасов в слое 0-50 см и 45-50% в метровой толще. В черноземах глинисто-иллювиальных и криогенно-мицелярных отмечается более равномерное распределение трудногидролизуемых соединений азота в пределах исследуемой части профиля: 45-52% в верхнем слое 0-20 см от запасов в слое 50 см и 34-46% в слое 0-100 см.
Запасы легкогидролизуемой фракции азота хорошо коррелируют с запасами общего азота и возрастают от 0,26 т/га в 0-20 см слое каштановой почвы до 0,76 т/га в черноземах. В верхнем слое этих почв сосредоточено от 47 до 62% легкогидролизуемого азота от запасов в полуметровом слое и 35-51% от запасов в слое 0-100 см.
На пашне запасы трудногидролизуемой и легкогидролизуемой форм азота обычно ниже, чем в неосвоенных аналогах. Реже они равны. Распределение запасов трудногидролизуемого и легкогидролизуемого азота в пределах исследуемой части профиля агропочв по сравнению с целиной отличается незначительно. Трудногидролизуемого азота в верхнем слое 0-20 см этих почв сосредоточено 47-67% от запасов в слое 0-50 см и 34-55% в метровом слое. Легкогидролизуемых соединений азота - 48-67% в слое 0-20 см от запасов в слое 50 см и 35-54% в слое 0-100 см. Запасы нитратного азота в метровом слое варьируют от
0,01 т/га до 0,04 т/га в неосвоенных почвах и от 0,03 т/га до 0,06 т/га на пашне. Практически все они, как в целинных, так и в пахотных почвах, концентрируются в верхнем слое 50 см.
б
1 а
0 б а
о> б а
8 б а
г- б а
6 б а
ю б а
4 б а
со б а
2 б а
■~~г
ЕИ
ел:
■—г
ЕИ
■НЕ
СИ
■ I-
■ I- •
■—г
■
■НЕ
ш—г
■ I-
■ I-
■ I-
■ >:
10
12
14
16
18
0
2
4
6
8
Рис. 3. Запасы азота в почвах, т/га: ■ - легкогидролизуемый; □ - трудногидролизуемый;
Ш - негидролизуемый; а - 0-20 см; б - 0-50 см; 1 - чернозем глинисто-иллювиальный; 2 - агрочернозем глинисто-иллювиальный; 3 - чернозем криогенно-мицелярный (лесостепь); 4 - агрочернозем криогенно-мицелярный; 5 - чернозем криогенно-мицелярный (степь); 6 - агрочернозем криогенно-мицелярный;
7 - чернозем дисперсно-карбонатный; 8 - агрочернозем дисперсно-карбонатный; 9 - каштановая (Аскиз); 10 - агрозем текстурно-карбонатный; 11 - каштановая (Усть-Абакан); 12 - агрозем текстурнокарбонатный
Таким образом, азотный фонд почв Хакасии представлен преимущественно стойкими негидролизуемыми органическими соединениями. Относительное содержание их по профилю изменяется неоднозначно, чаще увеличивается. В обрабатываемых почвах происходит перераспределение азота органических фракций, в частности, отмечается тенденция к уменьшению фракции негидролизуемого азота и увеличению легкогидролизуемого и трудногидролизуемого. Легкогидролизуемая фракция азота, представляющая собой ближайший резерв азотного питания растений, составляет только 8-9% общих запасов азота, что приводит к замедлению процессов превращения и мобилизации азота в почвах региона. Относительное содержание нитратного азота в исследованных почвах составляет лишь 0,2-0,5% на целинных участках и 0,3-0,9% на пахотных участках.
Литература
1. Абашеева, Н.Е. Агрохимия почв Забайкалья: моногр. / Н.Е. Абашеева. - Новосибирск: Наука, 1992. - 214 с.
2. Агрохимические методы исследования почв. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1975. - 656 с.
3. Возбуцкая, А.Е. Химия почв: учеб. / А.Е. Возбуцкая. - М.: Высш. шк., 1968. - 427 с.
4. Гамзиков, Г.П. Азот в земледелии Западной Сибири: моногр. / Г.П. Гамзиков. - М.: Наука, 1981. - 266 с.
5. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б.А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.
6. Назарюк, В.М. Баланс и трансформация азота в агроэкосистемах / В.М. Назарюк. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. - 257 с.
7. Никитишен, В.И. Эколого-агрохимические основы сбалансированного применения удобрений в адаптивном земледелии / В.И. Никитишен. - М.: Наука, 2003. - 183 с.
8. Полтавская, И.А. Азотный фонд североприазовских черноземов Ростовской области / И.А. Полтавская, В.И. Продан // Почвоведение. - 1978. - № 7. - С. 72-76.
9. Рекомендации по определению доз минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры на планируемый урожай / П.И. Крупкин, И.А. Макринова, В.К. Пурлаур [и др.]; под общ. ред. П.И. Крупкина.
- Красноярск, 1987. - 24 с.
10. Славнина, Т.П. Азот в почвах аллювиального ряда / Т.П. Славнина. - Томск: Изд-во ТГУ, 1978. - 382 с.
11. Хабиров, И.К. Азотный режим типичных черноземов Предуралья / И.К. Хабиров // Почвоведение. - 1988.
- № 1. - С. 24-34.
12. Шконде, Э.И. О природе и подвижности почвенного азота / Э.И. Шконде, И.Е. Королева // Агрохимия. -1964. - № 10. - С. 17-35.
