CC BY
47
Биология
Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2010, № 4 (1), с. 109-114
УДК 631.4
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗНАЧИМОСТИ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЧВ И ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЗЕМЕЛЬНО-ОЦЕНОЧНЫХ РАБОТ
© 2010 г. А.М. Панин, С.Г. Муралев
Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия muralj ov@narod.ru
Поступила в редакцию 19.03.2010
На основе модельного опыта исследованы почвы различного гранулометрического состава. Проанализирована продуктивность сельскохозяйственных культур на смоделированных почвах. Внесены предложения по уточнению классификации почв по гранулометрическому составу.
Ключевые слова: гранулометрический состав, стратиграфия почвообразующих пород, продуктив-
ность земель, оценка земель, классификация почв.
Введение
С развитием рыночных подходов к регулированию экономики увеличивается роль адекватной оценки объектов экономической деятельности, в том числе и земли. Первым вопросом при проведении земельно-оценочных работ является поиск надёжных критериев качества почв. Изучая отечественный и зарубежный опыт проведения оценки земель, можно сделать вывод, что практически во всех земельнооценочных системах, от первых примитивных до современных высокотехнологичных, большое внимание придавалось гранулометрическому составу. Данное обстоятельство свидетельствует об особом значении гранулометрического состава как фактора продуктивности растений и технологического свойства почв. Этим объясняется то, что во многих зарубежных почвенных классификациях данные гранулометрического состава определяют основную таксономическую единицу. В нашей стране состояние данного вопроса нельзя признать оптимальным по ряду причин:
1. Гранулометрический состав почв и пород положен в основу подразделения на разновидности, классификационные таксономические ранги, ниже которых являются только разряды почв [1].
2. При подразделении почв на разновидности используется относительное содержание в мелкозёме почвы физической глины, т.е. частиц менее 0.01 мм [2]. При этом недостаточно учитывается тот факт, что в более лёгких разновидностях почв равное в процентном выражении увеличение содержания физической глины оказывает большее влияние на другие свойства почвы, чем в тяжёлых.
3. При проведении земельно-оценочных работ гранулометрический состав учитывается либо через экспертно установленные поправочные коэффициенты к баллам бонитета почв [3, 4], либо расчётом оценочных баллов по содержанию физической глины [5]. Оба методических подхода не являются достаточно обоснованными, поскольку в них зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от качества почв принимается как прямолинейная, что является не вполне корректным. Совершенствование методики агропроизводственной и кадастровой оценки гранулометрического состава требует дополнительных исследований.
Экспериментальная часть
С целью приближения к решению указанных в вводной части проблем мы сделали попытку использовать почвенные модели, позволяющие исследовать варьирующие характеристики почвы при фиксированных значениях неучитываемых факторов, что недостижимо в условиях сельскохозяйственных полей. Для этого в 1991 году на базе опытного поля Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии заложен модельный полевой стационарный биометрический опыт, представленный на рис. 1. Биометр представляет собой металлический ящик размером 1*1x1 м без дна, в котором находится модель почвы (определённый набор генетических горизонтов почв). Таким образом, почва в биометре постоянно находится в контакте с подпочвой. Ежегодно на делянках опыта проводится посев и уборка сельскохозяйственных культур с учётом урожая и отбором почвенных и раститель-
ных образцов для последующего анализа в лаборатории. Возделывание культур проводится при «среднем» уровне агротехники: применяется полное минеральное удобрение в дозе 60 кг д.в. КРК на 1 га, соблюдаются «плодосмен» и «нормы» агротехники.
Для изучения свойств и влияния на продуктивность почв с различным гранулометрическим составом пахотного слоя заложены в пятикратной повторности варианты: связнопесчаной, два варианта супесчаных, легко- и среднесуглинистые почвы. Схема вариантов опыта представлена на рис. 2. Супесчаные почвы представлены в двух вариантах - с содержанием физической глины 12.9 и 17.3%. Это обусловлено широким интервалом изменения содержания физической глины в супесчаной разновидности (с 10 до 20%) и предположением о разнокачественности супесчаной разновидности почв (в немецкой и некоторых других классификациях выделяют лёгкие, средние и тяжёлые супеси). Актуальность исследования лёгких почв в данном аспекте заключается ещё и в том, что они занимают около 17% площади сельскохозяйственных угодий Нижегородской области [6].
При оценке земель учитывается не только гранулометрический состав почв пахотного слоя, но и профильная его неоднородность. Доля почвообразующих пород со сложной стратиграфией в пашне Нижегородской облас-
ти составляет 23.6% [6], поэтому вопрос изучения влияния стратиграфии почвенного профиля на продуктивность почв и его количественного выражения является также актуальным. С этой целью в модельном биометрическом опыте создано три варианта неоднородности гранулометрического состава: 1) слоистость (двухкратная смена механического состава на глубине 25 и 45 см); 2) подстилание легкого суглинка песком в первом полуметре (40 см); 3) подстилание легкого суглинка песком во втором полуметре (80 см).
Гумусовый слой в моделях мощностью 25 см создан из материала пахотного слоя светлосерой лесной почвы учхоза «Новинки», мощность песчаных прослоек составляет 10 см, материал остальных слоев представляет собой горизонт В светло-серой лесной почвы. Эталонным вариантом служит модель нормально развитой полнопрофильной светло-серой лесной почвы на однородной почвообразующей породе - лессовидном суглинке.
Результаты и их обсуждение
В табл. 1 представлены результаты определения гранулометрического состава почв биометров. Для наглядности изображения результатов гранулометрического анализа почв использованы кумулятивные кривые [7], которые отображены на рис. 3. Смоделированные почвы суще-
Таблица 1
Гранулометрический состав почв биометров (п = 20)
Вариант Размеры фракций, мм
1-0.5 0.5-0.25 0.25-0.05 0.05-0.01 <0.01 0.01- 0.005 0.005- 0.001 <0.001
Связнопес- чаная 7.6±0.7 36.0±1.3 41.7±2.0 6.0±1.1 8.2±0.6 0.6±0.2 1.5±0.4 6.0±0.3
«Лёгкая» супесчаная 5.8±0.3 32.7±0.8 33.1±1.0 13.5±0.5 12.9±0.4 3.5±0.3 2.2±0.1 7.2±0.5
«Тяжёлая» супесчаная 4.4±0.2 31.2±0.2 26.1±0.5 21.0±0.7 17.3±0.5 5.1±0.9 3.9±0.5 8.3±0.1
Легкосуг- линистая 3.2±0.2 23.5±0.3 16.4±0.7 29.9±0.8 27.1±0.3 2.2±0.3 4.7±0.1 20.0±0.2
Среднесуг- линистая 0.5±0.1 0.8±0.1 14.9±2.3 50.0±1.9 33.5±0.7 5.3±1.4 8.6±0.5 19.7±0.9
НСР05* 1.04 1.8 3.24 3.13 1.69 2.36 1.07 1.44
; НСР05- наименьшая существенная разность.
Таблица 2
Агрохимические свойства почв пахотного слоя биометров (п = 20)
Вариант Содержание гумуса, % Содержание подвижного фосфора, мг/кг Содержание подвижного калия, мг/кг Показатель обменной кислотности, рНка Гидролитическая кислотность, мг-экв./ 100 г Сумма поглощённых оснований, мг-экв./ 100 г Ёмкость катионного обмена, мг-экв./ 100 г
Связнопес- чаная 0.8±0.1 204±38 104±16 5.9±0.3 1.1±0.0 3.3±0.4 4.4±0.3
«Лёгкая» супесчаная 1.4±0.1 122±8 77±4 6.0±0.2 1.3±0.1 5.6±0.2 6.9±0.2
«Тяжёлая» супесчаная 2.0±0.1 158±6 115±7 6.0±0.2 1.9±0.1 7.4±0.7 9.3±0.8
Легкосуг- линистая 2.1±0.1 291±8 244±12 5.8±0.2 2.6±0.1 8.2±0.5 10.8±0.6
Среднесуг- линистая 2.1±0.0 384±16 312±16 5.4±0.1 4.5±0.1 8.8±0.4 13.3±0.4
НСР05 0.2 61 41 0.8 0.26 1.06 1.07
Таблица 3
Общие физические и водно-физические свойства почв пахотного слоя биометров (п = 10)
Вариант Плот- ность почвы, г/см3 Плот- ность твёрдой фазы, г/см3 Порис- тость общая, % Пористость аэрации, % Гигроско- пическая влажность, % Максимальная гигро-скопиче-ская влажность, % Поле- вая влаж- ность, % Капиллярная влагоём-кость, %
Связнопес- чаная 1.49±0.01 2.67±0.02 44.5±0.7 34.7±0.7 0.28±0.04 0.76±0.03 6.6±0.3 22.1±0.3
«Лёгкая» супесчаная 1.44±0.02 2.62±0.01 45.2±0.7 34.4±1.2 0.56±0.05 1.27±0.06 7.5±0.6 24.6±0.5
«Тяжёлая» супесчаная 1.26±0.01 2.60±0.01 51.5±0.2 36.7±0.7 0.89±0.05 2.05±0.05 11.6±0.5 28.9±0.3
Среднесуг- линистая 1.14±0.02 2.64±0.01 56.6±0.7 36.3±1.8 1.55±0.07 3.60±0.05 17.6±0.7 34.6±0.3
НСР05 0.06 0.04 1.83 3.93 0.16 0.18 1.8 0.86
ственно отличаются по содержанию фракций гранулометрического состава почв.
В табл. 2 и 3 представлены показатели агрохимических и части физических свойств почв моделей опыта. Данные этих
таблиц свидетельствуют о существенном влиянии гранулометрического состава исследуемых почв на другие их свойства. Статистическая обработка данных дисперсионным методом [8] показывает досто-
Таблица 4
Урожайность зерновых культур в модельном опыте и относительная оценка почв по гранулометрическому составу
Разновидность почвы Урожайность ярового ячменя, 2008 г. Урожайность озимой ржи, 2009 г. Поправочные коэффициенты на гранулометрический состав почв
для серых лесных почв по Н.А. Ка-чинскому, 1965 г. [3] для серых лесных почв по А.С. Фатьянову, 1971 г. [4] для дерново-подзолистых почв по А.С. Фатьянову, 1971 г. [4]
ц/га относи- тельные едини- цы ц/га относи- тельные единицы
Рыхлопесчаные - - - - 0.2 - 0.40
Связнопесчаные 36.8 0.84 29.9 0.85 0.4 - 0.46
Супесчаные лёгкие 41.8 0.96 32.3 0.92 0.6 - 0.57
тяжё- лые 43.7 1.00 35.2 1.00
Легкосуглинистые - - 33.7 0.96 0.7 0.85 0.87
Среднесуглинистые 39.8 0.91 32.7 0.93 0.9 0.92 1.00
Т яжелосуглинистые - - - - 1.0 1.00 -
Глинистые - - - - 0.8 1.00 -
Таблица 5
Урожайность культур в модельном опыте и относительная оценка почв по стратиграфии почвообразующих пород
Вариант Урожайность кормовой свёклы, 2004 г. Урожайность озимой ржи, 2006 г. Урожайность ярового рапса, 2007 г. Сред- нее значе- ние Оценка дерново-подзолистых почв по А.С. Фатьянову, 1971 г. [4]
ц/га отн. ед. ц/га отн. ед. ц/га отн. ед.
Без подстилания (легкосуглинистая почва) 60.0 100.0 28.7 100.0 107.0 100.0 100.0 1.0
Подстилание легкого суглинка песком во втором полуметре (80 см) 53.0 88.3 25.7 89.7 83.6 78.1 85.4 0.86
Подстилание легкого суглинка песком в первом полуметре (40 см) 46.0 76.7 23.5 81.8 71.8 67.1 75.2 0.75
Двукратная смена гранулометрического состава на глубине 25 и 45 см 40.0 66.7 22.0 76.8 64.4 60.2 67.9 -
верность различий по большинству указанных показателей.
Вариации в свойствах супесчаных разновидностей имеют существенные и достоверные различия. Данное обстоятельство даёт основание разделять супесчаную разновидность почвы на более узкие интервалы по содержанию физической глины, например, на лёгкую супесчаную (с интервалом по содержанию физической глины от 10 до 15%) и тяжёлую супесчаную (от 15 до 20% физической глины).
В табл. 4 представлены значения урожайности ярового ячменя, возделываемого в 2008 году, и озимой ржи, убранной в 2009 году. Данные свидетельствуют о непрямолинейной зависимости урожайности зерновых культур от показателей гранулометрического состава. Для сопоставимости урожайностей различных культур по годам абсолютные значения урожайности переведены в относительные (табл. 4). Использование относительных единиц позволяет сопоставлять полученные соотношения урожайностей с поправочными баллами,
Агаал (свюнопесч аный)
25
50
100
гор. В
(песчаный)
Апах Апая
(«легкий» супесчаный! («тяжелый» супесчаный)
гор. В (супесчаный)
гор. В (суглинистый)
гор. В (супесчаный)
гор. В
(суглинистый)
(легкое утл Ж ИСТ ЬЙ)
А пах (с редоесу тинистый)
гор. В (суглинистый)
гор. В (суглин истый)
горизонт В (естественный)
1. Связнопес- 2. «Легкая» 3. «Тяжелая» 4. Легкосугли- 5. Среднесугли-
чаная супесчаная супесчаная нистая нистая
Рис. 2. Схема моделей почв с вариантами различного гранулометрического состава пахотного слоя и различным подстиланием (на рисунке отмечены: Апах - пахотный горизонт, гор. В - горизонт В, цифрами указана глубина смены горизонтов почвы)
Рис. 3. Кумулятивные кривые гранулометрического состава почв биометров
предложенными для проведения земельнооценочных работ. Такое сравнение показывает значительное занижение оценки лёгких почв в бонитировочных классификациях Н.А. Качин-ского и А. С. Фатьянова [4]. Оценочная классификация Н.А. Качинского использовалась в союзном масштабе при проведении оценки земель, а оценка А.С. Фатьянова - при проведении бонитировочных работ в Горьковской области [3]. Подобное несоответствие оценок
почв различного гранулометрического состава связано, очевидно, с различной интенсивностью земледелия, поскольку с ростом антропогенного влияния различия в продуктивности разнокачественных почв уменьшаются.
В табл. 5 представлены результаты исследования качества почв с различной стратиграфией почвообразующих пород. Полученные данные показывают отрицательное влияние подстила-ния суглинков породами лёгкого гранулометри-
ческого состава на продуктивность почв. Под-стилание суглинистой почвы песком на глубине 80 см уменьшило урожайность на 14.6%, а на глубине 40 см - на 24.8%. В наибольшей степени снизила хозяйственную ценность почвы слоистость почвообразующей породы с глубины 25 см - урожайность на данном варианте уступала эталону на 32.1%. Таким образом, большое значение имеет не только сам факт подстилания, но и его глубина. Это обязывает картографов отмечать в названиях почвенных выделов указанные особенности, что в реальности на крупномасштабных почвенных картах отмечается не всегда.
Выводы
Результаты модельного эксперимента позволяют сделать следующие заключения:
1. Урожайность зерновых культур находится в тесной зависимости от показателей гранулометрического состава почв. Наибольшая продуктивность зерновых культур наблюдается на модели «тяжёлой» супесчаной почвы.
2. В существующих оценочных классификациях занижена агрономическая (кадастровая) оценка супесчаных и песчаных почв. Это занижение увеличивается параллельно росту антро-
погенного (технологического) влияния в земледелии.
3. Разнокачественность супесчаных почв показывает необходимость разделения супесчаной разновидности как минимум на две.
Список литературы
1. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 221 с.
2. Качинский Н.А. Физика почвы. Ч.1. М.: Высшая школа, 1965. 323 с.
3. Соболев С. С., Полянский Н.А. Бонитировка почв. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, 1965. 414 с.
4. Методические указания по проведению бонитировки почв в автономных республиках, краях и областях РСФСР. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, ВАСХНИЛ, 1971. 80 с.
5. Методика государственной кадастровой оценки сельскохозяйственных угодий на уровне субъектов Российской Федерации. М.: Госкомзем. России, 2000. 8 с.
6. Панин А.М. Оценка сельскохозяйственных земель и использование её результатов. Н. Новгород: НСХИ, 1993. 96 с.
7. Качинский Н.А. Механический и микроагре-гатный состав почвы, методы его изучения. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 192 с.
8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
THE STUDY OF SIGNIFICANCE OF SOIL TEXTURE CONTENT IN CARRYING OUT
SOIL EVALUATION SURVEY
A.m. Panin, S. G. Muralev
Based on a model experiment, soils of different texture content have been studied. The crop productivity on simulated soils was analyzed. Some proposals on refining the soil classification by the soil texture content have been elaborated.
Keywords: soil texture content, soil stratigraphy, soil productivity, soil evaluation, soil classification.
