CC BY
25
УДК 631.582.9(470.32)
Эволюция залежных земель и перспективы их использования в Центральном Черноземье
Г.Н. ЧЕРКАСОВ, член-корреспондент РАСХН Н.П. МАСЮТЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук А.В. КУЗНЕЦОВ Всероссийский НИИ земледелия и защиты почв от эрозии E-mail: [email protected]
Изучение залежных земель Центрального Черноземья показало, что в результате их эволюции (после выведения из-под пашни) происходит активизация дернового процесса, увеличение содержания свежего органического вещества и гумуса, лабильных гумусовых веществ и микробной биомассы, что способствует улучшению структурно-агрегатного состояния залежных почв по сравнению с пахотными. Рекомендованы пути использования залежных земель.
Ключевые слова: чернозем типичный, залежь, пашня, эволюция, дерновый горизонт, гумус, лабильные гумусовые вещества, микробная биомасса.
В последние два десятилетия в России резко возросло количество выведенных из сельскохозяйственного оборота земель. Заброшенная в течение 8-12 лет пашня в степных районах называется перелогом, в лесостепных - залогом, в дальнейшем она переходит в залежь. Естественная эволюция почв пашни, перешедшей в залежное состояние, определяется прекращением антропогенного воздействия, сукцессион-ной сменой растительности в зависимости от экспозиции склона, местоположения в рельефе и зависит только от природных факторов поч-
вообразования. В условиях Центрального Черноземья изменения свойств таких почв изучены мало.
Мы изучали естественную эволюцию залежных почв в 1997-2008гг. на территории опытного поля ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии (Медвенский район Курской области) на склоне северной экспозиции, где в 1983 г. под залежь был отведен участок пашни площадью 20х360 м. Исследования проводили на черноземе типичном тяжелосуглинистом в 1997 г. (через 14 лет) и в 2007 г. (через 24 года) на залежи и пашне (зернопропашной севооборот, отвальная вспашка, без удобрений), расположенной рядом с залежью.
В Центральном Черноземье залежные почвы находятся на разных этапах эволюции - от 12 до 25 лет. В отличие от старопахотных земель, 23-24-летние залежи с плотнокустовой злаковой растительностью имеют дерновый слой до 6-7 см. Профиль чернозема типичного на такой залежи имеет следующее строение: А (А ен + А) - АВ - Вк
- ВСк - Ск. Морфологическое строение профиля чернозема типичного на пашне, расположенной рядом с залежью, выражается следующей совокупностью горизонтов: А (Апах + А)
- АВ - Вк - ВСк - Ск. Мощность дернового слоя изменяется в зависимости от типа залежи, растительных ассоциаций, их возраста и густоты травостоя. Выявлено изменение структуры верхнего слоя почвы: на залежи она комковато-мелкозернистая, а на пашне - крупнозер-нисто-комковато-по-рошистая.
Наряду с активизацией дернового процесса в залежных по-
чвах увеличивается содержание свежего органического вещества и биомассы микроорганизмов. Так, в черноземе типичном содержание негу-мифицированного органического вещества в слое 0-20 см на 14-летней залежи превышает таковое на пашне в 2,8 раза, а на 24-летней залежи - в 4,4 раза (рис.1).
Увеличение количества негуми-фицированного органического вещества в черноземе типичном на залежи коррелирует с повышением в нем содержания микробной биомассы. Так, на залежи оно выше, чем на пашне, в слое 0-6 см - в 3,7 раза, в слое 7-2S см - в 2,0 раза, в слое 2S-S0 см - в 1,6 раза (рис. 2). Ниже по профилю почвы различия незначительны.
Прекращение антропогенного воздействия и зарастание пахотных почв естественной растительностью существенно отражается на их гумусном состоянии. Исследования показали, что на залежи в слое 0-20 см черно-
зема типичного наблюдается увеличение содержания гумуса и его лабильной части по сравнению с рядом расположенной пашней (табл.1). Причем со временем эти различия возрастают. Так, в почве 14-летней залежи содержание гумуса больше, чем на пашне, на 0,32 % (6 отн. %), а 24-летней - на 1,16 % (24 отн. %). При этом за 10 лет содержание гумуса в черноземе типичном на залежи увеличилось на 13 %, а на пашне отмечена тенденция к его уменьшению.
Выявлено, что уровень накопле- л
ния в почве на залежи лабильных гу- 2
мусовых веществ по сравнению с
пашней больше, чем гумуса. В по- л
чве 14-летней залежи содержание !
лабильных гумусовых веществ боль- 2
ше, чем на пашне, на 24 %, а 24- и
летней залежи - на 53 %. В наи- м
большей степени залежные и пахот- о
о
я 12Y §10-'
in е-
Ш » Ш wy я
а 4 уЛ-1- * ■- ИПашня
" У_^НИГ у Л Залежь
1997 2007
Годы
Рис. I. Содержание негумифицированного органического вещества (НВ) в слое чернозема 0-20 см типичного на залежи и пашне
2 Земледелие № 7
Eniieügiäaieä gäiee.p65
9
500
Смб, мг/кг почвы
1000 1500
2000
о-в
2 О 7-25
Я
5 25-50
Я
Ь 70-80
ео-юо
Пашня Залежь
Рис. 2. Содержание микробной биомассы в почвенном профиле чернозема типичного на 24-летней залежи и пашне (С . - углерод микробной биомассы)
20.09.2009, 14:00
I. Содержание и состав органического вещества чернозема типичного на залежи, пашне и лугу (склон северной экспозиции, слой 0-20 см)
Показатель 1997 г. 2007 г.
Залежь 14-летняя Пашня Залежь 24-летняя Пашня Луг
Гумус, % 5,32 5,01 6,01 4,85 6,32
Слгв, мг/кг почвы 3810 3060 3460 2260 3800
С , мг/кг почвы 1380 880 1580 900 1750
Слфк, мг/кг почвы С 6, мг/кг почвы СМ , % нв' 2430 2180 1880 1350 2050
- - 1200 490 1340
0,11 0,04 0,18 0,03 0,21
Примечание. Слгв- углерод лабильных гумусовых веществ, Слгк- углерод лабильных гумусовых кислот, Слфк - углерод лабильных фульвокислот, См6-углерод микробной биомассы, Снв- углерод негумифицированного органического
вещества.
ные почвы различаются по содержанию лабильных гуминовых кислот. Так, в 1997 г. они различались по этому показателю в 1^7 раз, а в 2007 г. - в 1,76 раз, т. е. с повышением возраста залежи различия увеличиваются.
Следует отметить изменения в компонентном составе органического вещества почвы на залежи по сравнению с пашней (табл. 2). В его составе увеличивается доля активной части, в основном за счет негумифи-цированного органического вещества. И хотя в процентном соотношении содержание инертного гумуса в почве на залежи меньше, чем на пашне, абсолютное его количество выше, и за последние 10 лет увеличилось примерно на 16 %. Следовательно, накопление гумусовых веществ в черноземе типичном на за-
лежи происходит за счет инертного гумуса [1], который обеспечивает устойчивость «каркаса» системы, пространственную организацию процессов, идущих в органическом веществе, создает пространственную основу гетерогенности свойств и локализации процессов. Почвы, оставляемые под залежь, выступают в роли накопителей органического вещества. По анализируемым показателям органического вещества чернозем типичный на залежи приближается к чернозему на лугу (см. табл.1, 2).
При анализе химических свойств чернозема типичного на 24-летней залежи и на расположенной рядом пашне (табл. 3), выявлены следующие особенности. На залежи в слое 0-2S см содержание щелочногидро-лизуемого азота, подвижных форм К,0 и Р205 соответственно в 1,3; 1Д
1,3 раза выше, чем на пашне. Отмечается обогащенность подвижными формами фосфора и калия всего почвенного профиля на залежи по сравнению с пашней, а щелочногид-ролизуемым азотом - только слоя 0-S0 см. На залежи наблюдается тенденция к некоторому снижению в почве содержания обменного кальция и увеличению - обменного магния в слое 0^0 см.
Активизация дернового процесса, увеличение в залежных почвах свежего органического вещества, повышение содержания гумуса, лабильных гумусовых веществ и микробной биомассы способствуют улучшению структурно-агрегатного состояния залежных почв по сравнению с пахотными. Важным показателем плодородия почвы является ее структурность. Исследования структурно-агрегатного состава показали, что отличное агрегатное состояние I степени в слое 0-2S см формируется на залежи: частицы почвы размером 0^-10 мм составляют здесь 86,7,088,0 %. Меньшее содержание структурных агрегатов отмечено в пахотной почве - 74,6 %. Средневзвешенный диаметр агрегатов в почве на залежи в 1^-1,6 раза больше, чем на пашне.
В черноземе типичном на залежи повышается водоустойчивость агрегатов, их сумма превышает таковую на пашне в 1,4 раза. Средневзвешенный диаметр водоустойчивых агрегатов в почве на 14-летней залежи в
2. Компонентный состав органического вещества чернозема типичного на залежи и пашне, в % от органического вещества почвы по С (склон северной экспозиции, слой 0-20 см)
Часть органического вещества почвы Компонент ОВ почвы 1997 г. 2007 г.
Залежь 14-летняя Пашня Залежь 24-летняя | Пашня Луг
Устойчивая Инертный гумус 84,7 88,1 85,6 90,8 84,7
2,71* 2,60* 3,14* 2,58* 3,28*
Активная Лабильные гумусовые вещества 11,9 10,5 9,5 8,1 9,9
Негумифицированное 3,4 1,4 4,9 1,1 5,4
органическое вещество
Всего 15,3 11,9 14,4 9,2 15,3
*Содержание углерода инертного гумуса, %.
3. Химические свойства чернозема типичного
Щелочно- Подвижные Подвижные Обменный Обменный Сумма2обменного
Слой почвы, гидролизуемый формы фосфора, формы калия, кальций, магний, кальция и магния,
см азот, мг/100 г мг/10С г мг/100 г мг-экв/100 г мг-экв/100 г мг-экв/100 г
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
0-6 23,36 15,28 19,8 11,6 14,6 10,5 21,8 23,5 4,6 3,3 26,4 26,8
7-25 16,73 15,00 11,5 9,7 6,2 6,0 21,4 23,1 3,7 3,3 25,1 26,4
26-50 12,98 10,96 9,2 4,1 5,7 4,9 19,8 23,5 3,7 2,5 23,5 26,0
70-80 7,21 6,34 10,6 2,6 6,2 5,2 18,1 18,5 3,3 2,1 21,4 20,6
90-100 5,48 5,19 8,2 2,3 6,0 4,9 17,3 18,1 2,9 2,1 20,2 20,2
115-125 3,17 4,18 2,8 2,5 5,2 4,9 16,1 16,9 2,4 2,1 18,5 19,0
145-155 1,44 2,02 2,9 1,4 6,0 4,6 16,9 17,3 2,1 3,7 19,0 21,0
Примечание. 1 - 24-летняя залежь , 2 - пашня
10
ЕпиёОдТааТёа да!ёё.р65 10 20.09.2009, 14:00
2,3 раза, на 24-летней - в 2,7 раза больше, чем на пашне, причем с годами он увеличивается. Различия по плотности почвы на 14-летней залежи и пашне незначительны, однако к 24 годам они возросли. Плотность почвы на 24-летней залежи были на 11 % меньше, чем на пашне.
Улучшение гумусного и структурно-агрегатного состояния, водоустойчивости залежных почв по сравнению с пахотными приводит к повышению их противоэрозионной устойчивости. По данным Ю.П. Сухановс-кого и А.Н. Пискунова [2], дождевой сток с залежи по сравнению с пашней уменьшается в 4-6 раз в зависимости от агрофона, а смыв почвы практически отсутствует. Это особенно важно в Центральном Черноземье, где примерно 80 % смыва почвы на пашне связано с выпадением дождей. При снеготаянии сток с залежи примерно на 24 % больше, чем с пашни, что определяется большими запасами снега на залежи, а смыв почвы снижается в 28-3S раз.
Таким образом, при выводе пашни из сельскохозяйственного оборота и прекращения антропогенного воздействия природные почвообразовательные процессы способствуют регенерации черноземных пахотных почв: бывшие пахотные горизонты трансформируются по дерновому типу, отмечается увеличение гумусированности, формирование комковато-зернистой структуры, повышение ее водоустойчивости, про-тивоэрозионной стойкости, снижение плотности. По своим свойствам такие почвы приближаются к почвам под суходольными лугами. В зависимости от возраста залежи изменяется тип растительности, мощность дернины, количество гумуса в почве, химические, физические и биологические свойства. Следует отметить, что почвы в слое 0-2S см на залежи обладают более высоким уровнем плодородия, чем прилегающие к ним пахотные земли.
В Центральном Черноземье значительная часть залежных земель располагается на эродированных почвах склонов. Поэтому при определении путей рационального использования залежных земель следует учитывать их агроэкологические особенности, в том числе и степень деградации. Необходим дифференцированный научно обоснованный подход к выбору способа и технологии их освоения. Следует учитывать, что введение средне- и сильносмытых залежных земель в интенсивное
сельскохозяйственное использование может привести к усилению эрозионных процессов. В связи с этим, в условиях Центрально-Черноземного региона целесообразно залежные земли на средне- и сильносмытых почвах и на склонах свыше 6° не возвращать в режим пашни, а двух-се-милетние отводить под «консервацию» путем создания высокопродуктивных сеяных сенокосов и пастбищ с соответствующими мерами по уходу, восьмилетние и старше - оставлять под восстановление естественной растительностью.
Интенсивность и эффективность использования залежных земель после их освоения в значительной мере зависит от правильного выбора севооборотов, мелиоративных мероприятий, агротехнологий, что непосредственно связано с агроэкологи-ческим состоянием этих земель, месторасположением их в рельефе, видом и степенью деградации почв, специализацией хозяйства. Поэтому при освоении залежных земель необходим учет их качества, определение потенциальной продуктивности, а также эколого-экономической эффективности данного мероприятия для выбора оптимального решения по режиму их использования и технологии освоения.
Литература
1. Фокин А.Д. Устойчивость почв и наземных экосистем: подходы и систематизация понятий и оценки //Известия ТСХА, 199S, вып. 2, с. 71-8S.
2. Сухановский Ю.П., Пискунов А.Н. Модель с программным обеспечением для прогнозирования дождевой эрозии почв для пахотных земель. -Курск: ВНИИЗиЗПЭ, 2007. - 24 с.
Evolution of fallow lands and perspectives of it use in Central chernozem region
G.N. Cherkasov, N.P. Masyutenko, A.V. Kuznetsov
Study of fallow lands in Central chernozem region has shown that sod process accelerates, content of fresh organic matter, labile humus compounds and microbiomass increases, that allows to mas during evolution. Methods of fallow lands use are recommended. Keywords: chernozem, fallow lands, arable land, evolution, turfen horizon, humus, labile humus, microbic biomass.
Поздравляем!
13 сентября исполнилось 7S лет доктору сельскохозяйственных наук, профессору, академику РАЕ, Заслуженному работнику сельского хозяйства РФ Василию Георгиевичу ШУРУПОВУ.
Окончив с отличием Азово-Чер-номорский сельскохозяйственный институт, В.Г. Шурупов работал в Ростовской области на различных участках сельскохозяйственного производства, сочетая работу с научной деятельностью, а с 1983 по 2006 гг. возглавлял Донскую опытную станцию имени Л.А. Жданова ВНИИМК, зарекомендовав себя компетентным руководителем научного коллектива. Сегодня он -заместитель директора станции по начной работе. Под его руководством созданы 18 гибридов, сортов и родительских линий масличных культур, которые ежегодно занимают в России,странах СНГ около 800 тыс. га. Ученый имеет 23 авторских свидетельства и изобретения. Он - автор и соавтор1SS научных работ, в том числе монографий «Подсолнечник в Ростовской области», «Горчица сарептская», «Клещевина». В.Г. Шурупов -член диссертационных советов Донского аграрного университета и Донского зонального НИИ сельского хозяйства.
Благодаря своей эрудиции и доброжелательности Василий Георгиевич пользуется большим уважением ученых, руководителей и специалистов сельского хозяйства Южного Федерального округа. За серию работ по селекции, семеноводству и технологии возделывания подсолнечника, а также других масличных культур он награжден дипломом Президиума Рос-сельхозакадемии и Золотой медалью имени В.С. Пустовойта. Труд ученого отмечен орденом Трудового Красного Знамени, двумя орденами «Знак Почета», медалями.
Мы поздравляем юбиляра и ав- ы тора нашего журнала, желаем ему | здоровья, неувядаемой энергии, ^ творческих успехов. ^
ь
S
Редколлегия и редакция 2 журнала «Земледелие»
p о о
(О
Enlieugiaaiea gaiee.p65 11 20.09.2009, 14:00
