CC BY
47
АГРОЭКОЛОГИЯ
УДК 631.445.4:631.417.2 (571.15) М.Е. Иванова
Г.Г. Морковкин Д.А. Тайлашев
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЫНОСА Ca2+ И Mg2+ ИЗ ВЕРХНИХ ПОЧВЕННЫХ ГОРИЗОНТОВ ЧЕРНОЗЕМОВ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ ЛУГОВОЙ СТЕПИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ ПОД ВЛИЯНИЕМ ДЛИТЕЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СОСТАВЕ ПАХОТНЫХ УГОДИЙ
Известно, что черные гуминовые кислоты (ГК-2), гуминовые кислоты, прочно связанные с глинистыми минералами почвы (ГК-3), фульвокислоты фракций ФК-2 и ФК-1 образуют с катионами кальция и магния достаточно прочные соединения, так как приобретают способность растворяться в 0,1н щелочах только после обработки раствором 0,1н H2SO4, то есть после декальцинирования [1]. Установлено, что черные гуминовые кислоты (ГК-2) образуют с катионами кальция малорастворимые соединения, в связи с чем уменьшается их способность мигрировать вниз по почвенному профилю [1]. Гуминовые кислоты, разлагая почвенные минералы, выносят R2Oз из продуктов разложения и приводят к накоплению в почве кальция. Таким образом, для анализа изменений во фракционном составе гумуса почв, происходящих под влиянием распахивания, важно оценить влияние распахивания на содержание катионов кальция и магния в почвенных горизонтах.
С этой целью нами было определено их содержание в верхних почвенных горизонтах черноземов выщелоченных лу-
говой степи Алтайского края, используемых под пашню более 30 лет.
Содержание катионов кальция и магния определяли по методике [2] параллельно определению фракционного состава почвенного гумуса по схеме Пономаревой-Плотниковой [1]. Аликвоты для определения содержания катионов кальция и магния отбирали из почвенных вытяжек 0,1н NaOH № 1 и 0,1н H2SO4. Согласно [1], почвенная вытяжка 0,1н NaOH № 1 содержит бурые гуминовые, гиматомелановые и сопряженные с ними фульвокислоты. Можно ожидать, что вместе с ними в щелочной раствор выходят катионы кальция и магния, не связанные с черными гуминовыми кислотами (ЧГК, ГК-2) и гуминовыми кислотами фракции ГК-3 (гуминовые кислоты, прочно связанные с глинистыми минералами почвы). В нашем случае ни одна из почвенных проб не показала наличия катионов кальция и магния в вытяжке 0,1н NaOH № 1. Это можно объяснить тем, что возможный обменный кальций и магний поглощен и прочно связан гумусовыми кислотами фракций ГК-2, ГК-3, ФК-1а, ФК-2, ФК-3.
Таблица
Фракционный состав [3] и содержание катионов кальция и магния в черноземах выщелоченных луговой степи Алтайского края различной антропогенной нагрузки
Номер разреза, горизонт Собщ. почвы, % Сгк Сфк Сгк + Сфк Сгк Сфк Содержание Са2+ и Mg2+ (мг-экв.) на 1 мг суммы Сгк-2, Сгк-3, Сфк-2, Сфк-3
1 2 3 сумма 1а 1 2 3 сумма Са2+ Mg2+ Са2+ + Mg2+
Разрез № 1 Склон южной экспозиции, верхняя часть склона. Целина
Ад 0-8 см 4,96 5,6 18,2 6,9 30,6 2,7 5,9 8,0 2,0 18,6 49,2 1,6 50,8 0,00135 0,00090 0,00226
А 8-60 см 4,57 6,6 24,1 7,1 37,7 2,7 5,8 7,0 2,0 17,5 55,3 2,2 44,7 0,00199 0,00040 0,00239
Разрез № 2 Склон южной экспозиции, нижняя часть склона. 5-летняя залежь.
Ад 0-8 см 4,42 4,6 17,5 5,8 27,9 2,8 6,1 5,1 3,1 20,0 47,9 1,4 52,1 0,00127 0,00085 0,00212
А 7-70 см 3,92 7,0 23,6 5,6 36,2 2,4 6,3 7,0 3,3 17,4 53,5 2,1 46,5 0,00088 0,00044 0,00132
Разрез № 3 Склон западной экспозиции, ве рхняя часть склона. 5-летняя залежь
Ад 0-6 см 4,69 3,1 18,9 0,3 22,3 3,0 0,3 5,1 3,8 12,1 34,4 1,8 65,6 0,00215 0,00086 0,00301
А 6-23 см 4,44 3,0 19,9 7,3 30,2 3,2 5,3 7,0 3,8 19,3 49,5 1,6 50,5 0,00332 0,00042 0,00374
АВ 23-43 см 3,56 2,3 20,5 6,3 29,1 3,7 2,8 10,2 4,3 21,0 50,1 1,4 49,9 0,00164 0,00164 0,00327
Вт 43-53 см 2,44 0,8 22,5 6,6 29,8 4,4 1,7 6,3 3,1 15,5 45,4 1,9 54,6 0,00245 0,00184 0,00430
Вк 53-74 см 2,02 0,4 15,8 5,4 21,6 3,7 0,1 5,3 2,2 11,3 32,9 1,9 67,1 0,00215 0,00172 0,00387
ВСк 74-120 см 1,05 0,0 8,2 2,0 10,1 2,6 0,8 7,8 5,4 16,7 26,8 0,6 73,2 0,00211 0,00035 0,00246
Ск 120 см 1,08 0,0 3,5 0,4 3,9 3,0 0,0 3,3 3,4 9,8 13,7 0,4 86,3 0,00417 0,00208 0,00625
Разрез № 4 Склон западной экспозиции, нижняя часть склона. Пашня
Апах 0-25 см 4,70 9,6 20,8 6,8 37,2 2,5 6,2 1,7 2,9 13,3 50,5 2,8 49,5 0,00092 0,00000 0,00092
А 25-70 см 3,68 6,6 29,4 6,2 42,2 2,3 3,2 7,1 2,4 15,0 57,2 2,8 42,8 0,00000 0,00000 0,00000
Применяемая для декальцинирования почв 0,1н Н^04 приводит к вымыванию катионов кальция и магния из их гуматов и фульватов. Таким образом, почвенная вытяжка 0,1н Н^04 содержит, помимо фульвокислот фракции ФК-1а, катионы кальция и магния, ранее связанные с ГК-
2, ГК-3, ФК-1а, ФК-2, ФК-3:
Са 2+2 [гумусовая кислота]"" + пН+ ^
^ Н + [гумусовая кислота]"" + п/2Са2+.
Данные, полученные для черноземов выщелоченных луговой степи Алтайского края, используемых в различных режимах антропогенной нагрузки: целина — пашня (вико-овсяная смесь) — пятилетняя залежь, приведены в таблице. Содержание катионов кальция и магния рассчитано на 1 мг суммы гумусовых кислот фракций 2 и 3; содержание гумусовых кислот рассчитано на 1 г почвы. Результаты фракционного анализа взяты из работы [3].
Из таблицы следует, что распахивание приводит к выносу из верхних гумусовых горизонтов катионов кальция и магния. Магний выносится более полно и, вероятно, более быстро, чем кальций, то есть его связывание в почвенных гуматах и фульватах менее прочно, чем кальция. В 5-летних залежах наблюдается восстановление содержания катионов кальция и магния.
Можно ожидать, что вынос кальция из почв при распахивании приведет к возрастанию миграции черных гуминовых кислот из верхнего горизонта в нижележащие. Сравнение содержания черных гуминовых кислот целины и пашни показывает, что соотношение Сгк-2 горизонта А к Сгк-2 горизонта Ад целины составляет 24,1/18,2 = 1,32; для пашни это соотношение составляет величину 29,4/20,8 = 1,41. В залежах содержание катионов кальция и магния восстановлено, соотношение Сгк-2 горизонта А к Сгк-2 горизонта Ад составляет 23,6/17,5 = 1,3 и 19,9/18,9 = 1,05.
Уменьшение содержания катионов кальция и магния в почвах пашни сопровождается усилением миграции фульвокислот фракции ФК-2. Соотношение, рассчитанное для черных гуминовых ки-
слот, для фульвокислот ФК-2 выглядит следующим образом: в целине —
7,0/8,0 = 0,88; пашне — 71/1,7 = 4,18; залежах — 7,0/5,1 = 1,37 и 5,1/7,0 = = 0,73.
Для фульвокислот миграционные
процессы более заметны, чем для черных гуминовых, так как вторые даже в свободном от катионов кальция и магния состоянии слаборастворимы в воде, их растворение протекает достаточно медленно [1].
Выводы
Катионы обменных кальция и магния в почвах связаны в гуматы и фульваты фракций ГК-2, ГК-3, ФК-1а, ФК-2, ФК-3.
Вынос катионов кальция и магния из верхних почвенных горизонтов сопровождается увеличением миграции черных гуминовых и фульвокислот ФК-2 вниз по почвенному профилю, причем для ФК-2 эти процессы выражены сильнее.
Распахивание приводит к выносу катионов кальция и магния из почвы. При этом процесс выноса для катионов магния происходит более полно.
Прекращение действия антропогенной нагрузки приводит к восстановлению содержания катионов кальция и магния.
Анализ содержания катионов кальция и магния позволяет оценить экологическое состояние черноземов выщелоченных.
Библиографический список
1. Пономарева В.В. Гумус и почвообразование / В.В. Пономарева, Т.А. Плотникова. Л.: Наука, 1980. 222 с.
2. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв / Е.В. Аринушкина. М.: Изд-во МГУ, 1962. 492 с.
3. Морковкин Г.Г. Исследование фракционного состава гумуса черноземов выщелоченных луговой степи Алтайского края / Г.Г. Морковкин, М.Е. Иванова, С.Б. Тарасова // Аграрная наука — сельскому хозяйству: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф. Барнаул: Изд-во АгАу, 2006. Кн. 1. С. 147-150.
+ + +
