CC BY
49
УДК 631.417.2:504.53.064
ДИСКУССИОННЫЕ ВОПРОСЫ ГУМУСА ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Борис Максимович Кленов
Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Лаврентьева, 8/2, доктор биологических наук, старший научный сотрудник; Сибирский государственный университет геосистем и технологий, доктор биологических наук, профессор кафедры экологии и природопользования, тел. (913)956-19-88, e-mail: kbm1825@ngs.ru
На примере выщелоченных черноземов Западной Сибири показан выход почвы на новое стационарное состояние. Установлено, что содержание гумуса в старопахотных почвах необходимо поддерживать на уровне сложившихся за многие годы минимальных потерь его.
Ключевые слова: потери гумуса, гуминовые кислоты, неорошаемое земледелие, орошаемое земледелие.
DEBATABLE PROBLEMS OF HUMUS OF LEACHED CHERNOZEMS OF WESTERN SIBERIA
Boris M. Klenov
Institute of Soil Science and Agrochemistry of SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Academician Lavrentiev Avenue 8/2, Doctor of Biology, senior researcher; Siberian State University of Geosys-tems and Technologies, Doctor of Biology, prof. of Chair of Ecology and Nature Use, tel. (913)956-19-88, e-mail: kbm1825@ngs.ru
By example of leached chernozems of Western Siberia the appearance of the soil on new stationary state was shown. It was established that humus content in arable soils should be maintained at the level of fixed many years minimum its losses.
Key words: humus losses, humic acids, dry farming, irrigated farming.
Общеизвестно, что при введении почв в сельскохозяйственный оборот происходят существенные изменения как в её минеральной, так и органической составляющей. Органическая составляющая почвы, или органическое вещество, состоящее в основном из гумуса, представляет собой наиболее уязвимую часть почвы. Обладая сложной структурой и высокой химической активностью гумус в целом, и в особенности гуминовые кислоты (ГК) реагируют на все виды антропогенного воздействия. В результате распашки почвы и длительного её использования впоследствии в земледельческой практике за счет усиления процессов окисления происходят, как правило, существенные потери всех компонентов гумуса. Кроме потерь гумуса за счет повышенного окисления, т.е. так называемых биологических потерь, в освоенных почвах в той или иной степени проявляются эрозионные процессы, когда вместе с твердой фазой из почвы теряется и органическое вещество. На фоне общих потерь гумуса, идущих за счет окисления и эрозии, происходят изменения и в качественном составе гумуса и даже в самой природе гумусовых
кислот. По такой схеме идут изменения органического вещества в целом во всех почвах после их освоения. Вопрос представляется вполне ясным. В действительности же механизм потерь гумуса из почвы и в связи с этим восстановления плодородия почвы ещё не раскрыты полностью и являются предметом многих дискуссий.
В качестве примера приведем выщелоченные черноземы Приобского плато, где они составляют основной почвенный фон. На данной территории ИПА СО РАН проводит исследования по изучению свойств почвы под влиянием длительной земледельческой практики и орошения с середины 80-х годов прошлого столетия. К тому времени черноземы около столетия использовались в земледельческой практике. Подавляющая часть пашни здесь используется для возделывания главной продовольственной культуры - яровой пшеницы, а также кормовых культур - многолетних и однолетних трав, зернобобовых, кормовой и сахарной свеклы, кукурузы на силос. Необходимо отметить, что высокое потенциальное плодородие упомянутых черноземов и их агропроизводственные возможности сдерживаются недостаточной влагообеспеченностью. Поэтому продуктивность многих сельскохозяйственных культур, особенно кормовых, на черноземах низкая и не соответствует тепловым ресурсам территории. Для улучшения водного режима территории и создания на ней массивов с повышенной устойчивой продуктивностью в последние четыре десятилетия применяется орошение с использованием местных речных вод.
Фактически орошение чернозема выщелоченного наложилось на уже значительно измененный столетним использованием в богарном земледелии фон, что привело к дальнейшему расшатыванию всей системы гумусовых соединений. Размер потерь органического вещества изучали путем сравнения данных фракционно-группового состава гумуса на неорошаемом, орошаемом в течение 12 лет и целинном участках. Через 20 лет потери гумуса были повторены. За этот срок состав гумуса практически остался без изменения, варьирования данных наблюдались в пределах точности метода определения углерода в фракционно-групповом анализе. В случае неорошаемого варианта черноземов потери гумуса за столетие составляли 0,66 т/га/год [1]. На орошаемом варианте потери составляли 0,89 т/га/год. Через 20 лет, т.е. когда длительность срока орошения составила 32 года, а неорошаемого земледелия 120 лет, потери даже несколько снизились и составляли соответственно 0,51 и 0,73 т/га/год. Можно считать, что неорошаемый вариант чернозема давно вышел на новый стационарный уровень, т.к. за последние 20 лет в составе гумуса никаких существенных изменений не произошло [2]. Орошаемый вариант вышел на новый равновесный уровень, вероятно, в течение первого десятилетия после введения орошения. Наиболее убедительно об этом свидетельствуют данные о практически неизменившемся элементном составе гуминовых кислот, в частности, о неизменившейся степени ароматизации гуминовых кислот [3], которая, как известно, наиболее чувствительна к изменению экологических условий.
Время выхода почвы на новый стационарный уровень зависит от многих причин, в основном, прежде всего, играют роль физические, химические и биологические свойства почвы, а также культура земледелия. В данном случае на юге Западной Сибири через 120 лет получены черноземы выщелоченные, которые при несистематическом и ненормированном применении органических удобрений потеряли 1/3 органического вещества. Следует также отметить, что это существенная потеря органического вещества за сравнительно короткий отрезок времени произошла также за счет повышенной эрозионной опасности данного региона, о чем отмечалось ранее на примере ряда исследований [1]. Эрозионная опасность территории, видимо, обусловливает более высокую и быструю потерю гумуса. Достаточно отметить, что в Европейской части России выщелоченные черноземы ровных водоразделов также потеряли 1/3 гумуса, но за срок использования почвы вдвое больший, чем в Западной Сибири [4]. Это яркий пример того, как в новое качество один подтип почвы вступает в совершенно различные сроки. В любом случае вступление почвы в новое качество связано с потерей гумуса [5]. Это скорей всего объясняется тем, что, как правило, распашка целинных почв бывает без внесения удобрений, а обычно усиленная минерализация да еще на фоне возникновения эрозионных процессов в таких случаях приводит к быстрому падению гумуса. Обзор литературных материалов [1] показывает, что обычно питательных веществ в дернине хватает на 5-6 лет, а впоследствии уже нужно заботиться об их восполнении. Какое количество удобрений необходимо вносить для восстановления плодородия, вопрос очень непростой и даже дискуссионный. Восстанавливать исходное содержание гумуса естественно, нецелесообразно в любом случае. Значит, самый оптимальный вариант, вносить гумуса в размере самых минимальных потерь для предотвращения дальнейших его потерь и дополнительно на планируемый урожай.
Применение органического материала из расчета установившихся к настоящему времени потерь гумуса из почв более реально, поскольку количества, например, традиционного органического удобрения - навоза, для предотвращения дальнейших потерь гумуса не превышают 7 т/га в случае черноземов выщелоченных, выделяющихся наибольшими, по сравнению с другими типами почв, потерями гумуса. Дополнительные дозы органических и минеральных удобрений должны вноситься из расчета на планируемый урожай. Восстановление потерь устойчивых фракций, а, следовательно, и ароматических структур, может быть обеспечено внесением богатых лигнином удобрений - соломы, торфа, удобрений на основе лигнина, опилок, короминеральных компостов. Для восстановления нарушенной алифатической части молекул гумусовых кислот могут быть использованы вермикомпосты, биогумус, гумифицированные древесная кора и опилки с добавлением азотных удобрений.
Сохранение исходного содержания гумуса и даже его превышение бывает в очень редких случаях, когда исключаются эрозионные процессы и вносятся
необходимые нормы удобрений из расчета, по крайней мере, на планируемый урожай.
В связи с потерями или восполнением органического вещества небезынтересно отметить совершенно необыкновенно противоположное явление. Например, в долинах южной части горной цепи Анд на протяжении 15 столетий в почвах сохраняется обогащенный гумусом профиль мощностью от 0,3 до 1,3 м [1]. Вместе с тем хорошо известна способность орошаемых сероземов Средней Азии, давность орошения которых насчитывает несколько тысячелетий, сохранять плодородие. В этом случае при орошении почв мутными водами происходит осаждение на её поверхности ирригационного наноса, содержащего органическое вещество. Ежегодная мощность такого наноса составляет 3-3,5 мм. Тысячелетнее непрерывное орошение создало, например, в Вахшской долине и в бассейне р. Сырдарьи ирригационный нанос до 2 м, а в некоторых случаях до 4 м и более [1]. А нормированное орошение при соблюдении агротехнических требований независимо от региона обеспечивает сохранность физико-химических свойств и гумусового уровня.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кленов Б. М. Устойчивость гумуса автоморфных почв Западной Сибири // ЗНовосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «ГЕО», 2000. - 176 с.
2. Кленов Б. М. Органическое вещество черноземов Западной Сибири и антропогенный фактор // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2014. Х Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск: СГГА, 2014. Т. 2. - С. 38-42.
3. Klenov B.M. Humic Acids of Leached Chernozems as influenced by Human Impact // Environment and Natural Resources Research. - 2014. - Vol. 4. - No. 3. - P. 51-55.
4. Чендев Ю. Г., Авилов Н. П. Содержание и запасы гумуса в черноземах разновозрастных пашен // Докл. Российской академии сельхознаук. - 2000. - № 5. - C. 22-24.
5. Ding G., Novak J.M., Amarasiriwardena D., Hunt P.G. and Xing B. Soil Organic Matter as Affected by Tillage Management // Soil Sci. Soc. America Journal. - 2002. - No. 66. - P. 421429.
© Б. М. Кленов, 2015
