Cодержание фосфатов в аллювиальных болотных почвах в сухостепной зоне Забайкалья Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПЛОДОРОДИЯ

УДК 631.85:631.445(571.54)

СОДЕРЖАНИЕ ФОСФАТОВ В АЛЛЮВИАЛЬНЫХ БОЛОТНЫХ ПОЧВАХ В СУХОСТЕПНОЙ ЗОНЕ ЗАБАЙКАЛЬЯ

Ц.Д. Мангатаев, к.б.н., М.Г. Меркушева, д.б.н., Л.Л. Убугунов, д.б.н., ИОЭБ СО РАН

Изучено содержание, распределение и запасы фосфора в аллювиальных болотных почвах под луговой растительностью. Определен состав соединений фосфора в почвах и показано влияние внесения минеральных удобрений на биологическую продуктивность пойменных болотистых лугов.

Ключевые слова: пойма, почва, фосфаты, биопродуктивность, минеральные удобрения.

Введение. Болотистым лугам, расположенным в притеррасной части поймы и других ее понижениях, принадлежит особое место в роли ландшафтно-биогеохимического барьера. Притеррасные болота, озерки, старицы, торфяники и лугово-болотная растительность являются регуляторами уровня поч-венно-грунтовых вод в пойме и определяют ее водный режим [5]. В связи с этим сохранение и повышение биологической продуктивности болотистых лугов имеет большую значимость, особенно в зоне сухих степей Забайкалья, где данный тип лугов характеризуется большим разнообразием ботанического состава. Наиболее широкое распространение получили безжилковоосоковые луга: в Удинской сухостепной подзоне их площадь составляет 13200 га [4], в Баргузинской - 18 % от всей пойменной луговой растительности [3].

Приемы повышения продуктивности болотистых лугов не должны нарушать эволюционно сложившиеся взаимосвязи как в пойменном ландшафте, так и непосредственно в системе почва - растение. С экологических, биологических и агрохимических позиций наиболее приемлемо поверхностное улучшение (правильные режимы использования травостоев, уход и внесение умеренных доз минеральных удобрений), способствующее активизации продукционного процесса в системе почва - растение.

Методика. Исследование аллювиальных болотных почв проводили в пойме нижнего течения р. Брянки (Заиграевский р-н, Республика Бурятия) в 1999-2001 гг. Изучение физических, водно-физических и физико-химических свойств почв проводили общепринятыми методами [1]. Общее содержание минеральных и органических фосфатов - методом Мета в модификации Гинзбург, подвижный фосфор - по Чирикову.

Результаты и их обсуждение. Содержание и распределение гранулометрических фракций по профилю почв неравномерное (табл. 1.). Общим для изученных почв являлось преобладание фракции пыли, особенно крупной. По гранулометрическому составу аллювиальные болотные почвы отнесены к средне- и тяжелосуглинистым с резким облегчением в гор. С.

1. Гранулометрический состав аллювиальных болотных почв

Гори Глуби Содержание фракций (мм), %

зонт на, см 1- 0,25- 0,05- 0,01- 0,005- <0,001 <0,01

0,25 0,05 0,01 0,005 0,001

Болотная перегнойно-глеевая

Ад 0-7 1 37 26 6 16 14 36

А1 20-40 1 13 42 12 16 16 44

В, 60-80 8 10 12 35 13 12 60

С 85-100 23 62 8 2 2 3 7

Ад 0-10 1 27 32 5 21 14 40

А1 10-35 3 13 38 13 20 13 46

В, 35-85 8 54 14 4 12 8 54

ВС, 85-120 1 26 34 6 20 13 39

С 120-140 29 61 4 1 1 4 6

Почвы не засолены, величина плотного остатка варьирует в пределах 0,014-0,07 % в перегнойно-глеевой и 0,035-0,119 % - в лугово-болотной.

Реакция среды - слабощелочная в дерновых горизонтах, с глубиной переходит в слабокислую. Наиболее высокие значения порозности отмечены в гор. Ад. В составе обменных оснований преобладает Са2+ (табл. 2).

2. Некоторые свойства аллювиальных болотных почв

Гори- Глуби- ОМ УМ По- рН Поглощенные основания,

зонт на, см роз- водн. мг-экв./100 г почвы

г/см3 ность, Са2+ М,2+ сум-

% ма

Болотная перегнойно-глеевая

Ад 0-7 0,86 2,73 68 7,3 32,81 22,31 0,74 55,86

А1 20-40 1,65 2,64 37 6,7 44,8 12,36 0,44 57,6

В, 60-80 1,76 2,79 37 6,4 12,75 3,82 0,22 16,79

С 85-100 1,44 2,72 47 6,1 6,57 2,10 0,22 8,89

Лугово-болотная

Ад 0-10 0,85 2,40 65 7,3 37,5 7,5 1,70 46,70

А1 10-35 0,85 2,46 66 6,9 39,7 13,2 0,87 53,8

В, 35-85 1,47 2,52 41 6,9 17,0 6,8 0,7 24,5

ВС, 85-120 1,24 2,58 52 6,75 23,2 9,7 0,51 33,4

С 120-140 1,58 2,62 40 6,7 13,5 3,4 0,24 17,1

Содержание гумуса в горизонте А1 в болотной перегной-но-глеевой почве среднее, 5,06 %, а в лугово-болотной - высокое, 6,19 %. Количество гумуса в дерновых горизонтах данных почв было существенно ниже, чем в гумусовых. С глубиной содержание гумуса резко убывало. По запасам гумуса и их распределению почвы несколько разнились. Так, запасы гумуса в слое 0-20 см перегнойно-глеевой почвы составили 130,5 т/га, в слое 0-50 см - 314,4 и в слое 0-100 см - 359, 4 т/га. Эти же показатели в лугово-болотной почве, соответственно, были 99,0, 229,2 и 414,6 т/га. Следовательно, накопление гумуса в перегнойно-глеевой почве на 87 % сосредоточено в слое 0-50 см, тогда как в этом же слое лугово-болотной почвы находится только 55 % от общих запасов гумуса. Тип гумуса в болотных почвах фульватно-гуматный, обогащен-ность его азотом высокая в перегнойно-глеевой и средняя в лугово-болотной. В данных почвах отмечена высокая степень гумификации. Содержание фракции ГК-1 характеризовалось как очень низкое и низкое, ГК-2 - низкое, а ГК-3 и негидро-лизуемого остатка - как высокое.

В болотных почвах, высокообеспеченных валовым фосфором (Р2О5), отмечена ярко выраженная его биологическая аккумуляция (рис. 1). Запасы Р2О5 были выше в перегнойно-глеевой почве и составляли в слое 0-20 см - 7,9 т/га, в слое 050 см - 20,1 и в слое 0-100 см - 32,6 т/га. В лугово-болотной почве данные показатели, соответственно, были 4,6 т/га, 12,2 и 25,3 т/га (рис. 1). Фосфор болотных почв на 65,3-67,6 % и 50-60 % соответственно представлен минеральными фосфатами, относительная доля которых возрастала с глубиной (табл. 3). По содержанию фосфора в гумусе перегнойно-глеевая почва превосходила лугово-болотную в среднем в 2 раза. Отношение С : Р орг. указывает на лабильность и структурную организацию фосфора. Чем ниже это соотношение и выше рН почвы, тем менее устойчивы органофосфаты, и наоборот, при широком отношении образуются устойчивые трудногидролизуемые соединения. В исследованных почвах отношение С : Рорг. коррелировало с содержанием гумуса.

Рис. 1. Содержание, распределение (А) и запасы (Б) фосфора (Р2О5) в лугово-болотной (1) и болотной перегнойно-глеевой почве (2)

В весенний и раннелетний периоды 2000 г. почвы находились в состоянии избыточного переувлажнения. Затем, с повышением температуры воздуха, усилением физического испарения, десукции и снижением уровня грунтовых вод, содержание влаги в почве уменьшилось. В конце июля из-за выпадения большого количества осадков влажность почв вновь возросла, и медленное ее снижение происходило до конца вегетационного периода. Весной 2001 г. почвы были затоплены паводковыми водами, которые сошли только к началу июня. Переувлажненное состояние почв оставалось до конца июня. Однако позже и до конца вегетационного периода, влажность их была оптимальной.

3. Содержание и состав соединений фосфора (Р2 О5) в аллювиальных болотных почвах (1 - мг/100 г; 2 - % от общего Р2 О5)

Горизонт Глубина, см Валовой Р2О5, %(п=3) Общий, мг/100 г Минеральный Органический Содержание фосфора в гумусе, % С: Р -1- орг.

1 2 1 2

Болотная перегнойно-глеевая

Ад 0-7 0,32±0,009 316,2 188,8 59,7 127,4 40,3 3,5 38,2

А1 20-40 0,28±0,006 276,0 138,0 50,0 138,0 50,0 2,7 48,8

Вг 60-80 0,17±0,005 158,4 113,1 71,4 45,3 28,6 4,7 28,4

С 85-100 0,09±0,002 86,0 81,1 94,3 4,9 5,7 2,1 62,3

Лугово-болотная

Ад 0-10 0,27±0,006 262,0 177,0 67,6 85,0 32,4 1,6 85,5

А1 10-35 0,27±0,004 266,0 171,2 65.3 95,0 34,7 1,5 86,7

В8 35-85 0,19±0,005 176,2 148,7 84,4 27,5 15,6 1,2 110,1

ВС8 85-120 0,18±0,005 165,6 125,6 75,8 40,0 24,2 10 13,3

С 120-140 0,11±0,002 102,0 93,7 91,9 8,3 8,1 - -

Содержание подвижного фосфора в динамике слабо изменялось. В 0-20 см слое почвы его количество в период конец июня - середина июля находилось на среднем уровне обеспеченности с постепенным снижением к концу вегетации растительности (рис. 2).

2000 г. 2001 г.

ЕЗ- ШШ-6

Рис. 2. Динамика содержания подвижного фосфора в аллювиальной лугово-болотной почве, мг/100 г. Усл. обозначения: 1 — контроль, 2 — МэдРб0Кб0. Обеспеченность почв подвижным фосфором: а — низкая, б — средняя

Общие запасы сухой фитомассы в разнотравно-безжилковоосоковом сообществе в среднем за 3 года составили 448,6 ц/га и в луговомятликово-монгольскополевицевом — 649,4 (табл. 4). Данные показатели продуктивности характеризовались, согласно Н.И. Базилевич [2], как среднепродук-тивные, с 5 и 6 баллами. Основная доля в общих запасах приходилась на подземную фитомассу, 88,7 и 89,9 %. В ее распределении в почве отмечено приповерхностное концентрирование корней.

Внесение минеральных удобрений активизировало ростовые процессы трав, при этом их биологическая продуктивность возросла в 1,6 раза по сравнению с контролем (табл. 4). Надземная фитомасса в разнотравно-безжилковоосоковом сообществе увеличилась в 1,8 раза, тогда как в луговомятли-ково—монгольскополевицевом — в 1,5 раза. Доля ветоши снизилась в варианте с удобрениями в 2,9 раза.

Влияние минеральных удобрений на распределение подземной фитомассы было неоднозначным: в разнотравно-безжилковоосоковом сообществе отмечено усиление приповерхностной концентрации, в луговомятликово—монгольско-полевицевом сообществе — увеличение ее в 1,5 раза в слое почвы 10-20 см.

4. Показатели биологической продуктивности фитоценозов болотистых лугов при внесении минеральных удобрений, _среднее за 3 года_

Вариант Фитомасса, ц/га сухого вещества Балл про- Фитомасса Распределение подземной фито-

дуктив- надземная массы по слоям (см) почвы, %

общая | надземная | ветошь | подземная ности подземная 0—10 | 10—20 | 20—50

Разнотравно-безжилковоосоковое сообщество _Болотная перегнойно-глеевая почва

Контроль 448,6 45,8±2,3 4,7±0,5 398,1±19,0 5 1:8,7 80,1±2,8 13,3±0,7 6,6±0,3

■^90Р60К90 704,1 81,5±4,2 1,6±0,02 621,0±21,4 6 1:7,6 86,9±2,9 8,4±2,5 4,7±0,2

Луговомятликово-монгольскополевицевое сообщество Лугово-болотная почва

Контроль 649,4 65,8±9,9 не опр. 583,9±59,5 6 1:8,8 76,9±1,8 13,2±1,0 9,9±0,8

N^60^0 1013,0 99,7±8,9 не опр. 913,3±23,5 6 1:9,2 71,3±2,2 19,3±2,1 9,4±3,1

Макроэлементы в надземной фитомассе разнотравно-безжилкового сообщества на контроле в зависимости от их содержание располагались в следующем убывающем порядке: М>К>Р (табл. 5). Внесение минеральных удобрений как

энергетического материала для усиления микробиологической деятельности способствовало повышение содержания их в надземной и подземной фитомассах, однако ряд аккумуляции сохранился в том же порядке.

5. Содержание макроэлементов (%) в фитомассе пойменных болотист ых лугов в контроле (1) и при внесении N9qP6qK6o

Фитомасса Азот Фосфор Калий

1 1 2 1 1 2 1 1 2

Болотная перегнойно-глеевая почва

Подземная 1,55 1,91 0,19 0,22 0,59 0,87

Ветошь 0,70 0,62 0,07 0,05 0,19 0,11

Надземная: 0-10 1,74 1,78 0,19 0,24 0,20 0,24

10-20 1,29 2,10 0,13 1,18 0,18 0,26

20-30 1,23 1,56 0,19 0,22 0,22 0,32

Лугово-болотная почва

Подземная 1,62 1,73 0,26 0,29 1,45 1,90

Надземная: 0-10 1,01 1,36 0,21 0,34 0,53 1,50

10-20 1,18 1,31 0,19 0,22 0,66 0,55

20-30 0,91 1,03 0,17 0,38 0,40 0,23

Зольность фитомассы луговомятликово-монгольскопо-левицевого сообщества (7,9-12,8) была выше, чем в предыдущем сообществе (6,5-11,0 %). Это обусловлено иным ботаническим составом, в котором доминировали злаки. По сравнению с химическим составом надземной фитомассы разнотравно-осокового сообщества в данном ценозе отмечены более высокие количества N Р, К. Аккумулятивный ряд элементов имел убывающий порядок: Ы>К>Р, в том числе и в подземной фитомассе. Внесение удобрений не повлияло на порядок расположения элементов в аккумулятивном ряду.

Заключение. Аллювиальные болотные почвы характеризуются средне- и тяжелосуглинистым гранулометрическим составом, слабокислыми - слабощелоч-ными значениями рН, большой емкостью обменных катионов в поверхностных горизонтах. Содержание и запасы гумуса и фосфора высокие, однако из-за неблагоприятных условий функционирования почв в течение продолжительного времени (избыточная увлажненность, недостаточная теплообеспеченность и слабая биологическая активность) накопления достаточного количества подвижных форм фосфатов не происходит.

Особенностью пойменных болотистых лугов в зоне сухих степей Забайкалья является большое участие осоковых видов. Запасы надземной и подземной фитомассы пойменных болотистых лугов характеризуются как среднепродуктивные. Минеральные удобрения повышали запасы надземной и подземной фитомассы.

Литература

1. Агрохимические методы исследований почв. М.: Наука, 1975. - 656 с.

2. Базилевич, Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии / Н.И.Базилевич. - М.: Наука, 1993. - 293 с.

3. Еременко, В.П. Безжилковоосоковые луга Баргузинской котловины / В.П. Еременко // Сиб. вестник с.-х. науки. - 1992. - № 2. - С. 66-71.

4. Ионычева, М.П. Луговая растительность бассейна реки Уды. Ресурсы растительного покрова Забайкалья и их использование / М.П. Ионычева [и др.]; Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 1991. - С. 34-37.

5. Почвы и первичная биологическая продуктивность пойм рек Центральной России / И.Т. Кузьменко [и др.]; М., 1977. - 148 с.

CONTENT OF PHOSPHATES IN ALLUVIAL MARSH SOILS IN THE DRY-STEPPE ZONE OF TRANSBAIKALIA

Ts.D. Mangataev, M.G. Merkusheva, L.L. Ubugunov Institute of General and Experimental Biology, Siberian Division, Russian Academy of Sciences, ul. Sakhyanovoi 6, Ulan-Ude, 67047 Russia E-mail: [email protected]

The content, distribution, and pool of phosphorus in alluvial marsh soils under meadow vegetation were studied. The structure of phosphorus compounds in soils was determined, and the effect of mineral fertilizers on the biological productivity of waterlogged floodplain meadows was shown.

Keywords: floodplain, soil, phosphates, bioproductivity, mineral fertilizers.