CC BY
142
НТП: ЗЕМЛЕДЕЛИЕ И РАСТЕНИЕВОДСТВО
УДК 631.82; 631.4; 631.816
ФОРМИРОВАНИЕ ПРОФИЛЯ ЧЕРНОЗЕМОВ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОЙ РАСПАШКИ
Н.В. АБРАМОВ, доктор сельскохозяйственных наук, ректор
Д.И. ЕРЕМИН, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Тюменская ГСХА
Е-таН: [email protected]
Резюме. Резкое изменение факторов почвообразования на пашне приводит к существенной трансформации морфогенетических свойств, которые служат признаком систематизации почв. Исследования морфогенетических свойств чернозема выщелоченного в условиях интенсификации сельского хозяйства Северного Зауралья проходило в системе «целина-пашня» в течение 38 лет. В результате сельскохозяйственного использования в черноземах выщелоченных происходит преобразование гумусового профиля, проявляющееся в изменении окраски и мощности. Структурная организация гумусового слоя характеризуется сменой зернистой на комковатую и глыбистую структуру с более плотной упаковкой агрегатов. Длительная распашка привела куменьшению мощности гумусового слоя на 13 см, что составляет 23 % от мощности (А+АВ) целинного чернозема: горизонты А и АВ1 уменьшились на 7и 6 см соответственно. Изменение водного режима пахотных черноземов привело к понижению глубины линии вскипания со 106...108 до 120 см и увеличению мощности бескарбонатного горизонта (В2) до 77 см. Трансформация карбонатного профиля, фиксируемая в изменении его мощности, глубины залегания и форм новообразованных карбонатов в пахотных черноземах, указывает на проявление промывного водного режима и почвообразования по типу оподзоливания.
Под действием ежегодных механических обработок и процессов миграции илистых частиц в пахотных черноземах выщелоченных формируются неогоризонты - характеризующиеся более плотным сложением: на глубине 30.40 см - «плужная подошва»; 60.90 см - текстурно-оглиненный слой. Ключевые слова: гумус, гумусовый горизонт, комковатость, выщелоченный чернозем, оподзоленный горизонт, выщелоченный горизонт.
Черноземы, будучи эталоном плодородия, практически первыми стали объектом изучения и остаются таковым до сих пор во всем мире. Общепринято, что под естественной растительностью они имеют темную, почти черную, постепенно ослабевающую с глубиной окраску; хорошо выраженную зернистую структуру в большей части гумусовой толщи; слабоуплотненное сложение, постепенно нарастающее в нижних горизонтах; языко-ватую переходную границу гумусового слоя в материнскую породу, содержащую карбонаты различных форм [1]. Трансформация черноземов, вовлеченных в сельскохозяйственный оборот, обусловлена нарушением естественного почвообразовательного процесса. Это проявляется, прежде всего, в изменении морфогенетических свойств, что делает затруднительным систематизацию пахотных угодий для
картографирования в целях рационализации их использования и воспроизводства плодородия [2, 3, 4].
Поэтому целью наших исследований было изучение трансформации целинных черноземов выщелоченных, вовлекаемых в пашню, в условиях Северного Зауралья.
Условия, материалы и методы. Почвообразовательный процесс в системе «целина-пашня» изучали на стационаре № 3 кафедры почвоведения и агрохимии Тюменской ГСХА, который был заложен в 1968 г. на целинном черноземе выщелоченном. После детального исследования часть поля была распахана и до сих пор находится в пашне. Стационар расположен в северной колочной лесостепи Тобол-Ишимского междуречья на наклонной слабоволнистой равнине, окраине водораздельного плато в Притоболье. Почвообразующие породы иловато-пылеватые лессовидные суглинки. В 1990 и 2006 гг. были заложены опорные разрезы на целине и пашне с целью анализа почвообразования в агроценозе и изменений морфологических признаков в профиле пахотного и целинного чернозема выщелоченного.
Результаты и обсуждение. Морфологические признаки целинного выщелоченного чернозема по результатам исследований соответствуют основным параметрам этого подтипа Западно-Сибирской фации. В его профиле выделяется гумусово-аккумулятивный горизонт мощностью 54...57 см, который достаточно ясно разделяется на две части: верхнюю - горизонт А и нижнюю - горизонт АВ1 (см. рисунок). Горизонт А характеризуется равномерной темно-серой, почти черной окраской и комковато-зернистой структурой. Горизонт АВ1 также равномерно прокрашен гумусом, но отличается появлением бурых оттенков и более плотной и крупной структурой, приближающейся к ореховато-комковатой. В этом горизонте поверхность структурных отдельностей заметно темнее их внутренней части. Горизонт В1 четко выражен с постепенным переходом, переход не ровный, языковатый, гумусовые языки проникают до глубины
1968 г.
), см 40
5 I 1 а.
О
Целина 1990 г.
Рисунок. Изменение мощности генетических горизонтов и глубины линии вскипания при
распашке целинного чернозема выщелоченного, см:
- А,
- АВ,
- В,
А + АВ,
I - В , — -
к'
- линия вскипания.
70 см, образуются они в результате заполнения морозо-бойных трещин осыпавшимся гумусовым горизонтом.
Нижняя часть гумусового горизонта формируется в основном в результате поступления водорастворимых гумусовых веществ из верхних слоев, то есть в ее образовании значительную роль играют процессы вмывания гумусовых веществ.
Иллювиальный (переходный) горизонт - один из основных генетических признаков почв черноземного типа, определяющийся карбонатно-кальциевым режимом, изменение которого может служить одной из главных причин трансформации их свойств. В целом горизонт В можно разделить на несколько слоев (горизонтов), характеризующихся определенными градиентами изменения содержания карбонатов. Верхний слой выщелачивания (В2) отличается их минимальной концентрацией. На изучаемой целине его мощность составляет 50...52 см, что классифицирует целинный чернозем как средневыщелоченный. В этом горизонте выделяются слои однонаправленного «фронтального» выщелачивания (верхняя половина горизонта В2) и пульсационно-миграционных процессов (нижняя часть) [5].
В изучаемом черноземе бескарбонатный безгумус-ный горизонт В2 отличается бурой окраской, хорошо выраженной комковато-ореховатой структурой, плотным сложением и блестящими темными аккумулятивными пленками на поверхности структурных отдельностей.
Под горизонтом В2 расположен слой интенсивного ил-лювиирования карбонатов, характеризующийся максимальным содержанием карбоната кальция (Вк), верхняя граница которого обычно совпадает с линией вскипания. Карбонатный горизонт ВК светлее, чем горизонт В2, - светло-бурый, менее плотный и крупно-комковатой структуры.
Распашка целинных черноземов выщелоченных с последующим замещением естественных фитоценозов сельскохозяйственной растительностью, основная доля которой приходится на зерновые культуры, сопровождается резким снижением поступления растительных остатков в гумусовый горизонт и проявлением дефицита органического вещества. Ежегодные механические обработки поддерживают верхний слой почвы в рыхлом состоянии, что усиливает процессы минерализации по всему гумусовому горизонту.
Как показали наши исследования, с 1968 по 1990 гг. мощность гумусового горизонта (А+АВ1) распаханного чернозема выщелоченного сократилась на 8 см, или 14 % от соответствующей величины этого показателя на целине. В нижней части гумусового горизонта стали заметны блестки кремнезема, что служит признаком оподзоливания. Зернистая структура верхней его части начала изменяться на крупно-комковатую с признаками оглыбления. Однако наиболее серьезные трансформации произошли в переходном гумусовом горизонте (АВ1). Его мощность к 1990 г. снизилась с 16 до 13 см, а к 2006 г. потери составили еще 3 см. Столь высокие темпы сокращения этого слоя указывают на проявление процессов выпахивания, которые негативно влияют на запасы питательных веществ и гумуса. К 2006 г. мощность горизонта А+В1 уменьшилась с 56 до 43 см, то есть за 38 лет использования под пашней было потеряно 13 см.
В пахотных черноземах в условиях Северного Зауралья складывается своеобразный водный режим. В естественных условиях на целине растения потребляют воду на протяжении всего вегетационного периода, что способствует формированию десуктивно-непромывного водного режима. На пашне такой его тип отмечается только в период активного роста зерновых и по протяженности занимает
не более 2 месяцев в году, в остальное время вода беспрепятственно проходит вглубь почвы, увеличивая зону активного влагооборота до 1,5.2,0 м. Во влажные годы вода может достигать глубины 4,5.5,0 м. В условиях Северного Зауралья пашня характеризуется проявлением однонаправленной гумидизации водного режима, что приводит к понижению глубины линии вскипания. В верхней части иллювиально-карбонатного горизонта пашни преобладают наиболее крупные формы карбоната кальция, что служит признаком сильного варьирования влажности.
Сопоставление результатов изучения строения почвенного профиля и морфологических признаков на целинном участке чернозема выщелоченного в 1968, 1990 и 2006 гг. существенных изменений не отмечается - линия вскипания в течение 38 лет оставалась на глубине 106.108 см; мощность горизонта В2 также была неизменной - 50. 52 см, что характерно для выщелоченных черноземов. Отсутствие изменений указывает на стабильность целинных черноземов Северного Зауралья, чего нельзя сказать о пахотных аналогах. За 22 года распашки (19681990 гг.) линия вскипания понизилась до глубины 115 см, при этом мощность В2 возросла с 52 до 67 см, что отразилось на видовой принадлежности чернозема, который перешел в категорию сильновыщелоченных. В последующие 18 лет использования этой почвы под пашней произошло дальнейшее понижение линии вскипания, и к 2006 г. она достигла 120 см; мощность горизонта В2 увеличилась еще на 10 см и составила 77 см. Понижение уровня залегания карбонатов в пахотных черноземах выщелоченных в условиях Северного Зауралья - крайне неблагоприятный фактор, так как их пульсационно-миграционное движение по профилю почвы перестает достигать гумусового слоя, что ведет к проявлению признаков оподзоливания. Мощность карбонатного горизонта при длительном использовании чернозема выщелоченного под пашней не претерпела серьезных изменений. На целине она варьировала от 57 до 60 см, а на пашне - от 52 до 55 см.
Ежегодные механические обработки способствуют поддержанию повышенной водопроницаемости, что приводит к перемещению и обеднению пахотного слоя физической глиной. Это необратимый результат антропогенного влияния на развитие пахотных черноземов. Аккумуляция физической глины в подпахотных слоях также приводит к негативным последствиям - происходит формирование агрегатов с повышенной плотностью и низкой внутриагре-гатной порозностью, а поровое пространство представлено крупными пустотами, способствующими быстрому проникновению воды вглубь почвы, но препятствующими ее восходящему току. При этом в пахотных почвах происходит формирование таких неогоризонтов антропогенной природы, как «плужная подошва» (уплотнение в нижней части пахотного слоя); текстурно-оглиненный горизонт в подгуму-совой части, сформировавшийся в результате аккумуляции илистых частиц, вымываемых из вышележащих слоев.
Выводы. Длительное сельскохозяйственное использование выщелоченного чернозема (38 лет) привело к уменьшению мощности гумусово-аккумулятивного горизонта (А+АВ1) на 8 см, или на 14 %, по сравнению с целиной.
При этом верхняя часть гумусового горизонта полностью потеряла зернистую структуру, характерную для целинных аналогов и стала крупно-комковатой с признаками глыбистости.
Использование под пашней сопровождается деградацией переходного гумусового горизонта (АВ1), мощность которого снизилась с 16 до 10 см. В нижней части появились блестки кремнезема, что служит признаком оподзоливания.
Усиление увлажнения чернозема выщелоченного под бины линии вскипания со 106.108до 120 см и увеличению действием ежегодных обработок привело к понижению глу- мощности бескарбонатного горизонта (В2) с 52 до 77 см.
Литература.
1. Ганжара Н.Ф. Почвоведение. - М.: Агроконсалт, 2001. - 392 с.: ил.
2. Каретин Л.Н. Почвы Тюменской области. - Новосибирск: Наука, 1990. -285 с.
3. Синявский И.В. Агрохимические и экологические аспекты плодородия черноземов Зауралья: Монография. - Челябинск: ЧГАУ, 2001. - 275 с.
4. Ахтырцев Б.П., Ахтырцев А.Б. Изменение гумусного состояния лесостепных и степных черноземов под курганами и при длительной распашке. // Почвоведение. - 2002. - № 2. - С. 140-149.
5. Афанасьева Е.А. Черноземы Среднерусской возвышенности. - М.: Наука, 1966. - 224 с.
FORMATION OF A PROFILE OF CHERNOZEMS LEACHED NORTHERN ZAURALYE ON AN ARABLE LAND N.V. Abramov, D.I. Yeremin
Summary. Sharp change of factors of soil formation on an arable land leads to essential change morphogenetic the properties which are a diagnostic sign of ordering of soils. On transformation morphogenetic properties in the conditions of an intensification of agriculture of Northern Zauralye it is not enough data, which does the given work of the most actual now. Object - chernozem of leached, generated in Northern Zauralye. Studying passed in system the «virgin soil-arable land», a covering 38 years time interval. As a result of modern agricultural use in chernozems of leached there is a transformation humic a profile, shown in coloring and capacity change. The structural organization humic a layer is characterized by change granular on big lumpy and block structure with more dense packing of units. Long ploughing (38 years) has led to capacity reduction humic a layer on 13 sm that makes 23 % from capacity (A+AB1) virgin chernozem: horizons (A) and (AB1) have decreased for 7 and 6 sm accordingly. Change of a water mode of arable chernozems has led to fall of depth of a line of boiling up with 106-108 to 120 sm and to capacity increase leached horizon (B2) which for 38 years has reached 77 sm. Transformation calcic a profile see, fixed in change of its capacity, depth and forms of neogenic carbonates in arable chernozems specifies in display of a washing water mode and soil formation on type signs of podsolized horizon.
Under the influence of annual machining and display of processes of migration of oozy particles in arable chernozems of leached neohorizons - characterized by more dense addition are formed: on depth of 30-40 sm - «sub plowing layer»; 60-90 sm - tekstur-clay a layer. Key words: humus, humic horizon, big lumpy, leached chernozem, podsoliized horizon, leached horizon.
633:581.13:631
ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕТРАДИЦИОННЫХ УДОБРЕНИЙ В СИБИРСКОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ
Г.П. ГАМЗИКОВ, академик Россельхозакадемии, профессор
О.И. ГАМЗИКОВА, доктор биологических наук, главный научный сотрудник
П.С. ШИРОКИХ, кандидат биологических наук, доцент
Новосибирский ГАУ
E-mail: [email protected]
Резюме. Обеспечение продовольственной безопасности страны невозможно без повышения и стабилизации урожайности сельскохозяйственных культур в Сибири. Пути решения проблемы лежат в значительной мере в плоскости усиления агрохимической составляющей земледелия региона. Формирование урожая сельскохозяйственных культур в сибирском земледелии сегодня происходит в основном за счёт почвенного плодородия. Крайне низкий уровень применения традиционных органических и минеральных удобрений, а также постоянное отчуждение элементов минерального питания с товарной продукцией приводит к снижению плодородия почв. В современной экономической ситуации для улучшения обеспеченности растений питательными веществами и снижения их дефицита можно использовать местные агрохимические ресурсы. Рассматриваются возможности применения растительных и послеуборочных остатков, многолетних трав, зелёных и бактериальных удобрений, природных агроресу-ров (торф, торфовивианиты, сапропель, фосфориты и др.), сточных вод, промышленных и бытовых твёрдых отходов в качестве источников органического вещества и элементов минерального питания для сельскохозяйственных культур. Использование этих ресурсов в системах удобрений в севооборотах позволит сохранять плодородие почв, оптимизировать питание растений и стабильно получать высокие
урожаи качественной рентабельной продукции, сохраняя экологически безупречный статус агроценозов. Ключевые слова: сибирское земледелие, нетрадиционные удобрения, элементы питания, биологические источники, солома, сидераты, азотфиксация, природные агроресурсы, промышленные отходы, бытовые стоки.
Современное сибирское земледелие базируется в основном на использовании естественного плодородия при постоянном дефиците элементов минерального питания, что ведёт к устойчивому падению не только эффективного, но и потенциального плодородия почв, а, следовательно, к снижению продуктивности сельскохозяйственных культур. Такая ситуация связана с тем, что применение органических и минеральных удобрений находится на уровне 60-х гг. ХХв., материально-техническая база по их доставке, хранению и внесению практически разрушена, сокращены программы обследования почв, научное обеспечение регионального земледелия ослаблено в связи уменьшением числа лабораторий агрохимии в исследовательских и специализированных кафедр в учебных учреждениях. Агрохимические мероприятия по активному использованию удобрений в земледелии слабо реализуются в государственных программах по поддержке сельского хозяйства. В этой связи инвестиционные вложения в организационные мероприятия, селекцию и семеноводство, технологии возделывания культур, применение пестицидов и оснащение новой техникой не могут быть полностью реализованы без соответствующего агрохимического обеспечения земледелия.
