CC BY
109
УДК 631.474 001: 10.24411/2587-6740-2018-13038
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ И АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СТРУКТУРЫ ПОЧВ
В.И. Савич1, Б.А. Борисов1, Л.П. Родионова1, В.В. Гукалов2, Н.М. Садуакасов1
1ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К.А. Тимирязева, г. Москва, Россия 2ФГУП ППЗ «Северо-Кавказская зональная опытная станция по птицеводству», с. Обильное, Ставропольский край, Россия
В работе показано отличие химических свойств структурных отдельностей разного размера, внешних и внутренних слоев, для почв разной степени окультуренности и гидроморфности. Установлено отличие внешних и внутренних слоев структурных отдельностей по содержанию гумуса, рН, ЕН, содержанию и активности биофильных элементов, минералогическому составу, суспензионному эффекту, инфракрасным спектрам. Предлагается образование комковато-зернистой структуры почв за счет комплексообразующей и структурообразующей способности водорастворимых органических веществ разлагающихся растительных остатков и органических удобрений, величина которых соответственно равна от п до 100п мг Ме на 1 г С и в 10 раз ниже полиакриламида ПАА-Г-С. Так, во внешнем и внутреннем слоях призматических отдельностей горизонта А2В слабоокультуренной дерново-подзолистой почвы содержание водорастворимых Са и М§ соответственно равно 2,6 и 3,5; 3,2 и 4,2. Для хорошо окультуренной почвы эти величины равны для Са — 7,6 и 3,8; для М§ — 8,6 и 3,9 мг/л. Установлено изменение структуры и коэффициента структуры пахотного слоя дерново-подзолистых почв в течение вегетации при изменении Кс от 1,7 до 2,8, содержания частиц > 0,25 мм — от 69,9 до 60,1% от всех частиц и от 70,7 до 45,6 от всех частиц. Предлагается учитывать структурное состояние почв для корректировки доз удобрений и мелиорантов, градаций оптимальных свойств почв. Показано, что из внутренних слоев комковатой структуры медленнее поступают в растения 90Бг, 137С$, РЬ. Применение органических удобрений в оптимальном сочетании с минеральными активизировало развитие дернового процесса почвообразования, увеличило пористость почв, содержание водопрочных агрегатов > 0,25 мм с 17,9 до 29,0%, коэффициент структурности с 1,86 до 3,04.
Ключевые слова: структура почв, структурообразующая, комплексообразующая способность водорастворимых органических веществ.
Образование структуры почв имеет большое агроэкологическое значение. Образование структуры обусловлено миграцией водорастворимых продуктов в почве в вертикальном и горизонтальном направлениях. Каждый образовавшийся горизонт и на более низком иерархическом уровне структурные отдельности, новообразования, в том числе конкреции, являются своеобразными геохимическими и микробиологическими барьерами [4, 5, 6].
Как и комплексы, ассоциаты, кластеры Н2О, структурные отдельности несут информацию о состоянии почв и на информационном уровне определяют их плодородие и деградацию. Каждый тип и более мелкие таксономические единицы структурных отдельностей выполняют свои экологические функции (функции более низкого иерархического уровня и, в целом, экологические функции почвы). При этом увеличение интенсивности выполнения одних функций приводит к подавлению интенсивности выполнения других функций, что определяет лимиты целесообразного антропогенного изменения структуры почв.
С нашей точки зрения, структура почв, как и новообразования, является центром саморазвития процессов, протекающих в почве. С практической точки зрения необходимо учитывать, что при однократном внесении веществ в сферу реакции вступают только верхние слои почвенных отдельностей (а также мелкозем). Причем концентрация сорбата уменьшается от периферии к центру отдельности.
Не преследуя коренного изменения свойств почв, экономически выгодно создавать заданную концентрацию почвенного раствора, не затрагивая внутреннюю часть почвенных отдельностей, повторяя данную операцию неоднократно. Дозы удобрений и мелиорантов для коренного изменения свойств почв очень велики, что часто приводит к нарушению оптимального соотношения других свойств почв. Дозы удобрений и мелиорантов, рассчитанные по полной норме, оказываются для верхнего слоя отдельностей
чрезмерно велики (это усиливается неравномерностью внесения). Аналогично удобрениям и мелиорантам взаимодействуют токсиканты.
При этом в процессе современного почвообразования, в связи с определенной скоростью миграции продуктов, с жидкой фазой взаимодействуют только верхние слои структурных отдельностей.
Состав внутренних слоев структурных от-дельностей унаследован от предшествующего периода. Указанное правило определяет специфику отбора проб для оценки современного почвообразования и его интерпретации. Указанные теоретические положения определили целесообразность изучения структуры почв на разных иерархических уровнях.
Объектом исследования выбраны дерново-подзолистые почвы Московской области, обыкновенные черноземы Краснодарского края, каштановые почвы и солонцы сухостепной зоны [2, 3, 8, 10, 11].
Методика исследования состояла в оценке структуры почв [1, 9], в определении водно-физических, физико-химических свойств почв, взаимосвязанных со структурой [1, 4, 6, 7, 13, 14].
Экспериментальная часть
1. Структурные отдельности разного размера отличаются по содержанию гумуса, подвижных соединений биофильных элементов и тяжелых металлов.
Сущность является, явление существенно. Образование структуры почв обусловлено факторами почвообразования, но в то же время сама структура изменяет интенсивность и скорость протекающих в почве процессов, что влияет на эволюцию почв и их плодородие.
Наличие агрономически ценной структуры обусловливает разность ЕИ на поверхности и внутри структурных отдельностей до 100-200 мв. Это способствует поглощению с поверхности 1\Ю3, а из внутренних слоев Ж4+, Fе2+, Мп2+, окислению органических веществ на поверхности и консервации их внутри структурной отдельности. На поверхности и внутри структурных отдельностей отличается и газовый состав (содержание О2 и СО2), рН и подвижность биофильных элементов.
При стабильной во времени структуре растения поглощают элементы питания с поверхности отдельностей. Скорость восходящего тока воды обратно пропорциональна радиусу структурных отдельностей, в то же время структурность почв повышает их водопроницаемость.
Комковато-зернистая структура создает в почвах оптимальное соотношение между водой и воздухом.
В таблице 1 приведены данные о содержании в структурных отдельностях разного размера подвижных форм катионов в вытяжке СН3СООЖ4 с рН = 4,8.
Таблица 1
Содержание РЬ, Са, М§, К в структурных отдельностях чернозема обыкновенного, вытяжка (СН3СОО1\1Н4 с рН = 4,8), мг/л
Размер фракций, мм Са -100 Mg -100 К Pb
> 10 18,6/23,8 8,7/10,4 94,3/95,5 0,14/0,33
< 0,25 19,3/10,8 8,3/6,3 102,7/56,0 0,13/0,17
10-3 23,9+2,1/25,2+0,9 9,5+0,2/9,8+0,2 100,2+3,3/85,3+3,5 0,18 +0,05/0,2+0,04
2-0,25 29,9+1,9/26,4+0,5 10,8+0,7/9,8+0,2 120,9+3,6/80,2+1,8 0,12+0,01/0,14+0,01
В числителе — не деградированная почва; в знаменателе — деградированная.
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 3 (363) / 2018
www.mshj.ru
Как видно из данных таблицы 1, в более мелких структурных отдельностях содержится больше Са, Мд, К. В деградированных почвах, по сравнению с не деградированными, в мелких фракциях меньше Са, Мд и, особенно, К. При этом во фракциях < 0,2 мм и > 10 мм больше РЬ.
2. Состав граней структурных отдельно-стей разной ориентации, внешних и внутренних граней отличается.
Это обусловлено направлением вертикальной и горизонтальной миграции почвенных растворов. Следует отметить, что в отдельные сезоны года направления миграции могут меняться. В меньшей степени это происходит и при резком изменении погодных условий.
Направление движения почвенных растворов отличается и для отдельных горизонтов почв. Так, по полученным нами данным, содержание гумуса в разных частях структурных от-дельностей солонца составляло в горизонте А1 — 2,7%, в нижней части А1 — 2,1, в присыпке столбиков — 1,0, в верхней осолоделой части столбика — 1,1, во внутрипедной массе средней части столбиков — 1,1, в нижней части — 0,8, в верхней части горизонта В2 — 0,7, в средней — 0,5, в нижней — 0,4%.
Значительные отличия наблюдаются и в отдельных элементах структурных отдельно-стей светло-каштановой почвы: во внутрипед-ной массе (ВПМ) и в поверхностном слое (ВТМ) (табл. 2).
Таблица 2
Содержание гумуса в профиле светло-каштановой почвы по элементам структурных отдельностей
Горизонт Глубина Гумус в ВПМ, % Гумус в ВТМ, %
В1 20-27 1,9 2,6
В1 27-35 1,4 1,7
В2 40-45 1,1 1,3
В2 50-60 0,6 0,8
ВК 65-67 0,5 0,6
ВК 80-95 0,3 0,8
Как видно из данных таблицы 2, содержание гумуса во внутрипедной массе ниже, чем в поверхностном слое отдельностей. Это отличие является характеристическим для отдельных горизонтов. Так, содержание гумуса в ВТМ в % к ВПМ составляет для слоя 20-27 см — 133, для слоев 40-45, 50-60, 65-67 и 80-95 см -122, 132, 113 и 740 соответственно.
Существенные изменения в содержании гумуса в отдельных элементах структурных отдельностей почв отмечаются и в лугово-каш-тановой почве. Так, в горизонте В1 с глубины 30-40 см содержание гумуса в ВПМ составляло 2,3%, в ВТМ—4,4, в материале с поверхности — 2,9%. В горизонте В2 с глубины 46-56 см содержание гумуса в ВПМ было 1,2%, в ВТМ — 2,1, с поверхности структурных отдельностей — 1,4%.
По данным Н.А. Гончаровой [8], в образцах светло-каштановой почвы содержание гумуса в ВТМ было на 15-30% больше, чем в ВПМ на той же глубине.
Это свидетельствует о перераспределении содержания гумусовых веществ в различных элементах структурных отдельностей, о неоднородности состава почвенных горизонтов светло-каштановой почвы. Аналогичный процесс наблюдается в профиле лугово-каштановой почвы, причем содержание гумуса минимально
в ВПМ, несколько больше в материале, отобранном с поверхности структурных отдельностей, и максимально в глинистых затеках по трещинам, располагающимся на данной глубине.
В профиле солонца содержание гумуса в ВТМ и ВПМ на одной глубине примерно одинаково. По-видимому, отсутствие перераспределения содержания гумуса по элементам структурных отдельностей связано с особенностями водно-физических свойств солонцов.
Таким образом, в светло-каштановой и лу-гово-каштановой почвах происходит перераспределение гумусовых веществ в отдельных элементах структурных отдельностей.
В солонце перераспределения гумусовых веществ между элементами структурных от-дельностей не происходит, что обусловлено, по-видимому, особенностями водно-физических свойств этого типа почв.
В связи с изучением состояния органической и минеральной частей почв солонцовых комплексов района исследований проведен дериватографический анализ исходных проб, отобранных из разреза светло-каштановых почв по микрозонам на мезоуровне. Анализ проводился на дериватографе 0-1500 ^ Нагревание проводилось со скоростью 100 в мин, до I0 = 10000С, навеска — 1 г, Т6 — 20 мг ДТА-250, ДТб-250. Перед съемкой образцы были доведены до стандартной влажности.
По данным дериватографического анализа установлено, что органическая часть пробы содержит гумусовые соединения, характеризующиеся различной термостойкостью, и минеральную часть, представленную в основном минералами группы монтмориллонита и кварцем; в горизонте ВК и ниже по профилю содержится выветрелый кальций, а также сепиолит.
На ДТА анализируемых образцов в области 20-2250 выявлен глубокий четко выраженный эндоэффект I, обусловленный выделением адсорбционной воды из органической и минеральной части почвы. Ему соответствует TG = 4,6-6,1%. Эндотермический эффект непосредственно переходит в экзотермический эффект I в области 225-2750, вызванный разрушением периферической части гумусовых соединений. Ему соответствует ТG = 0,7-2,6%.
За ним следует экзоэффект II в области от 37 50 до 600-8000, связанный с деструкцией ядерной части гумусовых соединений. На него накладывается эндоэффект II в области от 3750 до 5800, обусловленный выделением конституционной и кристаллизационной воды из глинистых минералов.
На ДТА некоторых проб выявлен эндоэф-фект III в области 580-7300, характеризующий, по-видимому, присутствие сильно выветрелого кальцита; а также сочетание андоэффекта IV в области 730-8300 и экзоэффекта в области 8309000 СТС = 1,3-2,9%), вызванного, по-видимому, наличием в пробе селиолита. В пробах, отобранных из горизонта А1, экзоэффект II имеет максимальную интенсивность и протяженность (от 3750 до 700-8000), вниз по профилю его интенсивность падает.
Следовательно, в светло-каштановой почве наиболее термостойкие гумусовые соединения содержатся в горизонте А1, ниже по профилю преобладают подвижные гумусовые соединения, обладающие меньшей термостойкостью.
На ДТА образцов ВТМ экзоэффекты I и II имеют большую интенсивность, чем на ДТА образцов ВПМ, взятых на той же глубине, что говорит
о большей концентрации гумусовых веществ в ВТМ по сравнению с ВПМ.
Внешние и внутренние слои структурных отдельностей отличаются и в дерново-подзолистых почвах (табл. 3).
Таблица 3
Содержание водорастворимых соединений М§, Са во внешних и внутренних слоях призматических отдельностей дерново-подзолистой почвы, мг/л
Окульту-ренность Слой отдельности Са М§
слабая внешний 2,6 3,2
внутренний 3,5 4,2
высокая внешний 7,6 8,6
внутренний 3,8 3,9
Как видно из данных таблицы 3, в слабо-окультуренной почве внешний слой призматических отдельностей обеднен Са и Мд, в хорошо окультуренной — обогащен.
Содержание гумуса во внешних и внутренних слоях структурных отдельностей коррелирует с инфракрасными спектрами этих слоев. Так, во внешних и внутренних слоях призматических отдельностей дерново-подзолистых почв соотношение величин пропускания Т% составило при 3400 см-1 — 0,2; при 1870 см-1 — 0,6; при 1630 см-1 — 0,2; при 1490 см-1 — 0,4; при 1060 см-1 — 0,3. При этом в разных слоях структурных отдельностей отличался и состав органических соединений. Соотношение Т% при 1870 см-1 и 1630 см-1 во внешней части структурной отдельности составляло 5,3, а во внутренней — 1,4.
Проведенные на дерново-подзолистой почве исследования показали, что внешние и внутренние слои призматических структурных отдельностей горизонтов А2В и В отличаются не только традиционно опр2еделяемыми свойствами почв, но и величиной суспензионного эффекта, буферной емкостью почв в кислотно-основном интервале. Так, в хорошо окультуренной почве во внешней и внутренней частях структурных отдельностей в фильтрате Н2О рН равнялся соответственно 6,6 и 5,7; ЕИ мв по ХСЭ — 247,7 и 300,7; ИО3 м/л -10"5 — 12,0 и 8,3; Са м/л -104 — 57,5 и 26,3.
Буферная емкость в кислом интервале до рН = 3 составляла для хорошо окультуренной почвы для внешних слоев призматических от-дельностей горизонта В 5 мг-экв/100 г почв, для внутренних — 2 мг-экв/100 г. Для призматических отдельностей горизонта А2В для внешних и внутренних слоев показатели были равны. Буферная емкость в щелочном интервале до рН = 10 составляла в горизонте А2В для внешних слоев структурных отдельностей! 3 мг-экв/100 г, для внутренних — 2, для горизонта В -1,4 и 1,2 мг-экв/100 г соответственно.
По полученным данным, значения рН, ЕИ, активность 1\Ю3 и Са отличались для внешних и внутренних слоев структурных отдельностей по величине суспензионного эффекта (показателям в суспензии, фильтрате и центрифугате). При кислой реакции среды проявлялся кислый суспензионный эффект. Так, для хорошо окультуренной почвы значения рН во внешней и внутренней частях призматических структурных отдельностей составляли соответственно для суспензии 4,96 и 4,95; для центрифугата — 5,0 и 5,3; для фильтрата — 6,6 и 5,7. Для плохо окультуренной почвы для внешних и внутренних частей структурных
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 3 (363) / 2018
отдельностей значения рН для суспензии были соответственно равны 5,3 и 5,2; для центрифуга-та — 5,3 и 5,4; для фильтрата — 6,6 и 6,9.
3. Структура почв изменяется и в сезонной динамике, что иллюстрируется данными таблицы 4.
Таблица 4
Изменение коэффициента структурности дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы в сезонной динамике (Кс)
Площадка Глубина, см Кс
до всходов начало колошения после уборки урожая
1 0-15 3,0 3,3 1,7
15-25 1,9 3,8 2,4
2 0-15 2,9 3,7 2,8
15-25 2,3 3,4 2,9
3 0-15 2,2 4,0 2,5
15-25 2.6 3,0 3,9
Изменения структурного состояния почв в сезонной динамике показывают и результаты мокрого просеивания. Так, содержание частиц
> 0,25 мм в % от суммы частиц составляли для площадки 1 в слое 0-15 см до всходов — 69,9%, в фазе выхода в трубку — 60,1; в слое 15-25 см -75,1 и 50,6% соответственно. Для площадки 2 эти величины для слоя 0-15 см были равны 66,1 и 62,9%; для слоя 15-25 см — 68,1 и 62,9; для площадки 3 для слоя 0-15 см — 77,1 и 47,1; для слоя 15-25 см — 70,7 и 45,6% соответственно.
4. Структура почв изменяется в зависимости от увлажнения и температуры.
Для черноземов оптимальное содержание агрегатов 0,25 мм в % составляет 60%, для серых лесных почв — 50, для дерново-подзолистых — 40, для серозема — 25%.
В проведенных нами исследованиях оценивалось структурное состояние дерново-подзолистых и дерново-подзолистых глеевых почв, компостированных в различных условиях увлажнения.
По полученным нами данным, под таволгой, произрастающей на почве избыточного увлажнения, значительно выше доля фракции
> 10 мм и ниже доля фракций 7-1 мм по сравнению с почвой, менее переувлажненной. Под картофелем, развитым в условиях избыточного увлажнения, также увеличена доля фракций
> 10 мм и несколько уменьшена доля фракций 5-3 мм. Интересно, что в условиях избыточного увлажнения меньше фракций < 0,25 мм.
Таким образом, для образцов почвы, непосредственно примыкающих к корневой системе растений, нельзя говорить об ухудшении их структуры в условиях избыточного увлажнения. В полевых условиях вблизи корневой системы растений в условиях избыточного увлажнения отмечается хорошая творожистая структура, достаточно высокая проницаемость. При перемешивании образцов и их аэрации структура пропадает и водопроницаемость становится почти нулевой. Возможно, образование структуры в условиях анаэробиозиса обусловлено вхождением Fе2+, Мп2+ в ППК, а потеря ее при аэрации — их окислением и образованием гидроокисей. Образование структуры в условиях анаэробиозиса способствует появлению подвижных форм органического вещества, подтоку в депрессии поливалентных катионов и Са [9].
26 -
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 3 (36!
Засоление почв приводит к изменению содержания в почве агрегатов разного размера. Так, по полученным нами данным, в дистиллированной воде фактор дисперсности чернозема обыкновенного составил 16,6, при добавлении к почве МдС12 0,5 г/л - 18,1; СаС12 2 г/л - 15,5.
5. Оптимальные параметры структурного состояния почв отличаются для отдельных почв и зависят от степени их окультуренно-сти и деградации.
По рассчитанным нами данным, оптимальное содержание водопрочных агрегатов (У) зависит от коэффициента увлажнения Х1; суммы температур > 100- Х2; содержания физической глины — Х3, содержания гумуса — Х4: У = -35,7 + 4,9Х1 + 0,01 Х2 + 0,5Х3 + 7,3Х4, r = 0,97; то есть прямо пропорционально коэффициенту увлажнения, содержанию физической глины и гумуса.
Оптимальное содержание частиц > 0,25 мм в % прямо пропорционально связано с коэффициентом увлажнения, суммой температур > 100, содержанием физической глины: У = -6,4 + 0,006Х1 + 0,21Х2 + 0,8Х3, r = 0,98.
Однако эти уравнения вычислены из данных оптимального состояния физических свойств разных типов почв и их распространения. Это определяет влияние на оптимумы и других факторов.
Оптимальные параметры структурного состояния почв отличаются в зависимости от цели их хозяйственного использования.
Р.А. Гаджиагаевой, Ю.М. Кловской, Ю.М. Беб-невой [12] под руководством А.Д. Фокина показано, что поглощение растениями 90Sr и 137Cs происходило в 3 раза интенсивнее с поверхности агрегатов, чем из внутрипедного пространства. Предлагается использовать образование структуры для уменьшения поглощения в растения тяжелых металлов и радионуклидов. Размер структурных отдельностей определяет агрохимические свойства почв.
Так, по полученным нами данным, в структурных отдельностях < 0,25 мм и 3-5 мм ОВП составлял соответственно 495 и 625 мв; N-N03 мг/кг — 3,5 и 5,8; N-NH4 мг/кг — 4,7 и 2,0; Fе2+ — 3,8 и 0,5 мг/100 г; Fе3+ — 0,66 и 12,8 мг/100 г; СО2% — 1,34 и 0,41.
По полученн2ым данным, все компоненты почвенного плодородия, находящиеся во вну-трипедных частях структурных отдельностей, являются в основном инертным запасом. Для оптимизации агроэкологического состояния почв необходимо регулирование их структур, так как она определяет водно-физические свойства почв, их кислотно-основное и окислительно-восстановительное состояние, подвижность и доступность для растений биофильных элементов и токсикантов.
6. Для оптимизации структурного состояния, как правило, рекомендуется выращивание многолетних трав, увеличение содержания гумуса, интенсификация дернового процесса ком-плексообразования, оптимизация водно-физических и физико-химических свойств почв.
По полученным нами данным, при содержании гумуса 1,6 и 3,1% общая удельная поверхность почв составляла соответственно 94,9 и 112,5 м2/г; плотность почвы г/см3 — 1,29 и 1,17; общая пористость — 54,9 и 56,8%, максимальная гигроскопическая влажность — 5,6 и 4,7%.
Внесение в обыкновенные черноземы навоза и органо-минерального компоста увеличило соответственно содержание гумуса с 3,7 до 3,8 и до 4,2%, уменьшило содержание агре-
2018
гатов < 0,25 мм — от 4,8 до 4,1 и 3,4%; увеличило содержание частиц 1-0,5 мм — от 11,6 до 13,0 и 15,0%.
Согласно проведенным исследованиям, в слабоокультуренной и хорошо окультуренной дерново-подзолистой почве рН соответственно равнялся 4,3 и 5,9; гумус — 1,4 и 2,2; S — 10,6 и 17,0; содержание подвижных форм Р2О5 — 3,3 и 30,0 мг/100 г; К2О — 6,4 и 18,0 мг/100 г, количество микроорганизмов на МПА (тыс. на 1 г) — 1118 и 1975, олиготрофов — 1093 и 1263, ак-тиномицетов — 427 и 694, микроскопических грибов КОЕ/г — 2,8-104 и 1,0-104 соответственно.
Как следствие, в слабоокультуренной почве и в хорошо окультуренной содержание агрегатов < 0,25 мм составляло соответственно 0,9±0,3 и 0,4±0,4; > 10 мм — 15,9±2,7 и 11,6±6,9; 1-0,5 мм — 1,4±0,2 и 5,8±2,4; размером 5-3 — 12,5±1,7% и 17,5±2,4%.
Поступление углерода в слабо и в хорошо окультуренную почву составляло соответственно под озимой пшеницей 15,2 и 38,8 ц/га; под травами второго года пользования — 21,9 и 36,9 ц/га.
Согласно проведенным нами исследованиям, в контрольном варианте дерново-подзолистых среднесуглинистых почв при внесении 40 т/га навоза и 40 т/га + М255Р135К405 коэффициент структурности составлял соответственно 1,86; 2,79 и 3,04; пористость — 46, 49 и 50%; коэффициент дисперсности — 13,8; 6,8 и 6,1; содержание водопрочных агрегатов > 0,25 мм — 17,9; 26,6 и 29,0%; содержание гумуса — 1,32; 1,75 и 2,07%; содержание СО2 в почвенном воздухе — 1,58; 1,89 и 1,90%; интенсивность выделения СО2 на 1 м2 в час — 80, 161 и 168; общее количеств2о микроорганизмов (млн клеток на 1 г почвы) — 3,7; 7,8 и 5,8.
Таким образом, процессы, протекающие в профиле почв, складываются из множества процессов, протекающих в микрозонах, на границах раздела фаз. Все процессы миграции ионов и соединений в почве идут по принципу тарелочной хроматографии на поверхности структурных отдельностей, что необходимо учитывать при составлении физико-химических и математических моделей миграции, при внесении удобрений и мелиорантов, при корректировке оптимальных свойств почв и доз внесения удобрений. В проведенных исследованиях показано существенное отличие свойств всей массы почвы и структурных отдельностей, разных граней, внешних и внутренних слоев структурных отдельностей, изменение структурного состояния почв в сезонной динамике.
Для интенсификации образования комковато-зернистой структуры рекомендуется усиление структурообразующей и комплексо-обра зую щей способности водорастворимых органических веществ разлагающихся растительных остатков и органических удобрений. Комплексообразующая способность составляла от п до 100п мг Ме на 1 г С. Структурообразующая способность водорастворимых органических веществ разлагающихся растительных остатков была в 10 раз ниже полиакриламида ПАА-Г-С [11].
Литература
1. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.
2. Гукалов В.В. Влияние сложных органо-мине-ральных компостов на свойства и процессы в системе почва-растение на обыкновенном черноземе, разви-
www.mshj.ru
тие и продуктивность посевов кукурузы: автореф. дис. ... канд. наук. М.: ВНИИА,2015. 19 с.
3. Гукалов В.Н., Савич В.И., Белюченко И.С. Информационно-энергетическая оценка состояния тяжелых металлов в компонентах агроландшафта. М.: ВНИИА, 2016. 400 с.
4. Зубкова Т.А., Суханова Н.И., Бондарев Ю.П. Физико-механические свойства агрегатов в разновозрастных залежах, как показатель восстановления структуры почвы: материалы 7 съезда почвоведов России. Москва-Белгород, 2016. Ч. 1. С. 250-251.
5. Николаева Е.И. Количественная оценка водоустойчивости почвенных агрегатов: материалы 7 съезда почвоведов России. Москва-Белгород, 2016. Ч. 1. С. 368-369.
6. Новых Л.Л., Пелехоце Е.А. Взаимосвязь гумуси-рованности почв и структурно-агрегатного состава: сложности интерпретации результатов: материалы 7 съезда почвоведов России. Москва-Белгород, 2016. Ч. 1. С. 370-371.
7. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: МГУ, 1990. 325 с.
8. Панов Н.П., Савич В.И., Родионова Л.П. Экологически и экономически обоснованные модели плодородия почв. М.: РГАУ-МСХА: ВНИИА, 2014. 380 с.
9. Розанов Б.Г. Морфология почв. М.: МГУ, 1983. 320 с.
10. Савич В.И., Кауричев И.С., Шишов Л.Л. Окислительно-восстановительные процессы в почвах, агрономическая оценка и регулирование. Кустанай, 1999. 464 с.
11. Савич В.И., Парахин И.В., Шишов Л.Л. Агрономическая оценка гумусового состояния почв. Орел: ОГАУ, 2001. 234 с.
12. Фокин А.Д., Торшин С.П., Бебнева Ю.М. и др. Поступление в растения 137С$, с поверхности почвенных агрегатов и из внутрипедного пространства // Почвоведение. 2014. № 12. С. 1416-1425.
13. Хан Д.В. Органо-минеральные соединения и структура почв. М.: Наука, 1969.
14. Шеин Е.В., Милановский Е.Ю. Роль и значение органического вещества в образовании и устойчивости почвенных агрегатов // Почвоведение. 2003. № 1. С. 53-64.
Об авторах:
Савич Виталий Игоревич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры почвоведения, геологии и ландшафтоведения, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0002-1153-2542, [email protected]
Борисов Борис Анорьевич, доктор биологических наук, профессор кафедры почвоведения, геологии и ландшафтоведения, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0002-5396-1695, [email protected]
Родионова Людмила Павловна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры почвоведения, геологии и ландшафтоведения, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0002-2141-7927, [email protected]
Гукалов Виктор Владимирович, кандидат сельскохозяйственных наук, директор, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0003-1742-2210, [email protected] Садуакасов Нуралы Мустафиевич, аспирант кафедры почвоведения, геологии и ландшафтоведения, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0002-4778-328X, [email protected]
GENETICAL AND AGROECOLOGICAL ESTIMATION OF SOIL STRUCTURE
V.I. Savich1, B.A. Borisov1, L.P. Rodionova1, V.V. Gukalov2, N.M. Saduakasov1
'Russian state agrarian university — Moscow Timiryazev agricultural academy, Moscow, Russia 2North-Caucasian zonal experimental station of poultry breeding, village Obilnoe, Stavropol Krai, Russia
The paper shows the distinction In the chemical properties of structural units of different sizes, outer and Inner layers, for soils of different degrees of cultivation and hydromorphicity. It is established that there is the difference in between outer and inner layers of structural units according to humus content, pH, Eh, content and activity of biophilic elements, mineralogical content, suspended effect, infrared spectrums. The formation of a lumpy-granular soil structure is proposed at the expense the complexing and structure-forming ability of water-soluble organic substances of decomposing plant residues and organic fertilizers, the value of which is properly from n to 100n mg Me per 1 g C and 10 times lower than PAA-G-C polyacrylamide. So, the content of water-soluble Ca and Mg in the outer and inner layers of prismatic units of A2B horizon of weak cultivated sod-podzolic soil is properly 2.6 and 3.5; 3.2 and 4.2. The concentration of Ca is 7.6 and 3.8; concentration of Mg is 8.6 and 3.9 mg/l is for the good cultivated soil. A change in the structure and coefficient of the structure of the plough-layer of sod-podzolic soils during vegetation was established with a change in Kc from 1.7 to 2.8, the content of particles> 0,25 mm — from 69.9 to 60.1% of all particles and from 70.7 to 45.6 of all particles. It is offered to take into the account the structural condition of soils for fertilizers and meliorants dosages correction, for the gradation of optimal soil properties. It is shown that 90Sr, 137Cs, and Pb enter the plants from the inner layers of the lumpy structure more slowly. The use of organic fertilizers in optimum combination with mineral fertilizers activated the development of the sod process of soil formation, increased soil space, the content of water-resistant aggregates > 0.25 mm from 17.9 to 29.0%, the structural coefficient from 1.86 to 3.04.
Keywords: soil structure, structure forming, complexing ability of water-soluble organic substances.
References
1. Vadyunina A.F., KorchaginaZ.A. Methods for studying the physical properties of soils. Moscow: Agropromiz-dat, 1986. 416 p.
2. Gukalov VV. The influence of complex organic-mineral compost on the properties and processes in the soil-plant system on ordinary chernozem, the development and productivity of maize crops. Extended abstract of candidate's thesis. Moscow: VNIIA, 2015. 19 p.
3. Gukalov V.N., Savich V.I., Belyuchenko IS. Information and energy assessment of the state of heavy metals in the components of the agricultural landscape. Moscow: VNIIA, 2016. 400 p.
4. Zubkova T.A., Sukhanova N.I., Bondarev Yu.P. Physical and mechanical properties of aggregates in different age deposits as an indicator of soil structure restoration: materials of the 7th congress of soil scientists of Russia. Moscow-Belgorod, 2016. Part 1. Pp. 250-251.
About the authors:
Vitaliy I. Savich, doctor of agricultural sciences, professor of the department of soil science, geology and landscape studies, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-1153-2542, [email protected]
Boris A. Borisov, doctor of biological sciences, professor of the department of soil science, geology and landscape studies, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-5396-1695, [email protected]
Lyudmila P. Rodionova, candidate of agricultural sciences, associate professor of the department of soil science, geology and landscape studies, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2141-7927, [email protected]
Viktor V. Gukalov, candidate of agricultural sciences, director, ORCID: http://orcid.org/0000-0003-1742-2210, [email protected]
Nuraly M. Saduakasov, graduate student of the department of soil science, geology and landscape studies, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-4778-328X,
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 3 (363) / 2018
5. Nikolaeva E.I. Quantitative assessment of water resistance of soil aggregates: materials of the 7th congress of soil scientists of Russia. Moscow-Belgorod, 2016. Part 1. Pp. 368-369.
6. Novykh L.L., Pelekhotse E.A. Interrelation of soil humus content and structural-aggregate composition: complexity of interpretation of results: materials of the 7th congress of soil scientists of Russia. Moscow-Belgorod, 2016. Part 1. Pp. 370-371.
7. OrlovD.S. Humus acids of soils and general theory of humification. Moscow: MGU, 1990. 325 p.
8. Panov N.P., Savich V.I., Rodionova L.P. Ecologically and economically sound models of soil fertility. Moscow: RGAU-MSHA: VNIIA, 2014. 380 p.
9. RozanovB.G.The morphology of the soil. Moscow: MGU, 1983. 320 p.
10. Savich V.I., Kaurichev I.S., Shishov L.L. Oxidation-reduction processes in soils, agronomic evaluation and regulation. Kustanai, 1999. 464 p.
11. Savich V.I., Parakhin I.V., Shishov L.L. Agronomical assessment of the humus state of soils. Orel: OGAU, 2001. 234 p.
12. Fokin A.D., Torshin S.P., Bebneva Yu.M., etc. Admission to plants 137Cs, 90Sr from the surface of soil aggregates and from the intra-space. Pochvovedenie = Eurasian soil science. 2014. No. 12. Pp. 1416-1425.
13. Han D.V. Organo-mineral compounds and soil structure. Moscow: Nauka, 1969.
14. Shein E.V., Milanovskij EYu. The role and importance of organic matter in the formation and stability of soil aggregates. Pochvovedenie = Eurasian soil science. 2003. No. 1. Pp. 53-64.
