CC BY
25
ЮБИЛЕИ КАФЕДРЫ ПОЧВОВЕДЕНИЯ
УДК 631.425:631.445.4(470.6)
ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
ЧЕРНОЗЕМОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ ПРИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
В.И. Фаизова, к.с.-х.н., В.С. Цховребов, д.с.-х.н., А.М. Никифорова, к.с.-х.н., Д.В. Калугин, к.с.-х.н.
Ставропольский государственный аграрный университет, e-mail: [email protected]
Изучено влияние сельскохозяйственного использования на изменение физико-химических показателей и рН черноземов обыкновенных карбонатных, выщелоченных и солонцеватых Центрального Предкавказья. Установлено, что антропогенное воздействие приводит к снижению суммы обменных оснований и рН на всех изучаемых подтипах, а также появлению гидролитической кислотности на черноземах выщелоченном и обыкновенном солонцеватом. Состав ППК чернозема обыкновенного карбонатного при распашке не претерпевает значительных изменений вследствие его высокой буферности. Изменения исследуемых показателей на остальных изучаемых подтипах черноземов более значительны и указывают на их коренную трансформацию.
Ключевые слова: целина, пашня, чернозем, сельскохозяйственное использование, физико-химические показатели.
CHANGES OF PHYSICO-CHEMICAL INDICES OF CHERNOZEMS OF THE CENTRAL CISCAUCASIA IN AGRICULTURAL USE
Ph.D. V.I. Faizova, Dr.Sci. V.S. Tshovrebov, Ph.D. A.M. Nikiforova, Ph.D. D.V. Kalugin
Stavropol State Agrarian University, e-mail: [email protected]
The influence of agricultural use on the change in the physicochemical parameters and pH of the chernozems of ordinary carbonate, leached and solonetzic Central Ciscaucasia was studied. It has been established that anthropogenic influence leads to a decrease in the amount of exchange bases and pH in all subtypes under study, as well as the appearance of hydrolytic acidity on leached and ordinary solonetsous chernozems. PPK chernozem ordinary carbonate under the plowing undergoes minor changes due to its high buffering. Changes in the studied indicators on the other studied subtypes of chernozems are more significant and indicate their radical transformation.
Keywords: virgin soil, arable land, chernozem, agricultural use, physico-chemical indices.
В условиях интенсивного сельскохозяйственного использования угодий происходит снижение плодородия черноземных почв [1, 2]. Значительным изменениям подвергаются физико-химические показатели почвы, обеспечивающие высокую продуктивность, такие как почвенно-поглощающий комплекс (ППК) и уровень кислотно-щелочного потенциала [3-7]. В состав ППК входят практически все элементы, необходимые для питания растений. От их состава и соотношения зависят физические и химические свойства почвы [8]. Для жизнедеятельности растений большое значение имеет концентрация почвенного раствора и соотношения в нем свободных ионов Н+ и ОН-.
Цель исследований - изучить влияние сельскохозяйственного использования черноземов Центрального Предкавказья на изменения их физико-химических показателей.
Объекты и методы исследования. Наблюдения за изменением свойств черноземов обыкновенных, карбонатных, выщелоченных и солонцеватых проводили с 2004 по 2012 г. По методу «ключей» были
выбраны участки в различных зонах Центрального Предкавказья: на целине и пашне. Целинный травостой на всех изучаемых черноземах представлен разнотравно-злаковыми ассоциациями. На пашне высевали озимую пшеницу. Почвенные образцы отбирали по профилю и анализировали в лаборатории «Мониторинга почв и грунтов» кафедры почвоведения Ставропольского ГАУ по следующим методикам: рН водной суспензии - потенциометрическим методом (ГОСТ 26423-85); кальций и магний водной вытяжки (ГОСТ 26428-85); гидролитическая кислотность по методу Каппена в модификации ЦИ-НАО (ГОСТ 26212-91); сумма поглощенных оснований по Каппену-Гильковицу (ГОСТ 27821-88).
Результаты и обсуждение. Кислотно-щелочной потенциал на черноземе обыкновенном карбонатном претерпевает существенные изменения (табл. 1). Так, в верхнем горизонте целины рН равен 8,23, на пашне этот показатель снижается на 0,21. В горизонте АВ1 изменения более значительны. Здесь наблюдается понижение рН с 8,46 до 8,00, то есть на 0,46. Такое под-кисление можно считать значительным (НСР = 0,07).
ЮБИЛЕЙ КАФЕДРЫ ПОЧВОВЕДЕНИЯ
_
1. Состав обменных оснований и рН
Ниже горизонта В особых различий в исследуемых показателях между целиной и пашней не обнаружено. Следовательно, основная трансформация кислотно-щелочного потенциала затрагивает слой почвы наиболее насыщенный корневой системой растений.
По составу обменных оснований в профиле чернозема обыкновенного карбонатного выделяются элювиальная и иллювиальная зоны. Первая из них характеризуется высоким содержанием кальция и низким магния и натрия. Вторая, напротив, отличается пониженным содержанием кальция и повышенным магния и натрия. Сумма поглощенных оснований в дернинном горизонте целинной почвы составляет 33,33 мг-экв/100 г. Преобладающим катионом в ППК является кальций, на долю которого приходится 82,7%. Доля магния существенно меньше. Показатели суммы обменных оснований в почвенном профиле пашни ниже, чем на целине. Однако значительных различий между ними не выявлено. В результате распашки верхних горизонтов и их перемешивания на пашне с поверхности наблюдается
снижение содержания кальция с 27,58 до 26,54 мг-экв/100 г, а также уменьшение его количества в горизонте А в 1,2 раза. Содержание магния в горизонте Апах. составляет 1,79 мг-экв/100 г, что ниже целинных показателей на 1,60 мг-экв/100 г.
Более существенные различия в рН и составе обменных оснований между целиной и пашней обнаружены на черноземе выщелоченном (табл. 2). Особого внимания заслуживает значительное под-кисление верхнего горизонта почв на пашне по сравнению с целиной, которое составляет 0,52 ед. Слабощелочная реакция почвенного раствора на целине переходит в слабокислую на пашне. Такая же закономерность свойственна для горизонтов А и АВЬ Далее вниз по профилю изменения рН не столь существенны. Следовательно, на пашне появляются условия для растворения свободных карбонатов и вытеснения обменного кальция из ППК с дальнейшей его миграцией вниз по профилю.
Характерным показателем степени выветренности почв и уровня антропогенной нагрузки служит изменение гидролитической кислотности. Данный показатель находится в тесной взаимосвязи с актуальной кислотностью. На целине при слабощелочной реакции среды в верхней части почвенного профиля и щелочной в нижней части показатель гидролитической кислотности равен нулю. На пашне при возникновении слабокислой реакции наблюдается появление протона водорода в ППК и гидролитическая кислотность в пахотном горизонте равна 4,26 мг-экв/100 г. В горизонте А изучаемый показатель снижается на 0,47 мг-экв/100 г, а в горизонте АВ! еще на 2,65 мг-экв/100 г. Далее по профилю гидролитическая кислотность имеет нулевые значения. На пашне происходит снижение суммы обменных оснований на 3,59 мг-экв/100 г по сравнению с дернин-ным горизонтом целины. При этом доля кальция значительно меньше и составляет 77,4%, что на 10,72% ниже целинного показателя.
2. Состав обменных оснований и рН черноземов выщелоченных
Горизонт РНН20 Са2+ М82+ Н+ I Емкость поглощения, мг-экв/100 г Са2+ м82+ Н+
мг-экв/100 г % от емкости поглощения
Целина
Ад 7,31 24,55 2,09 0,53 - 27,70 27,70 88,63 7,54 1,91 -
А 7,30 25,23 3,01 0,63 - 28,87 28,87 87,30 10,41 2,17 -
АВ1 7,38 23,30 4,20 0,78 - 28,28 28,28 82,33 14,84 2,76 -
АВ2 7,62 19,41 7,04 2,15 - 28,60 28,60 67,86 24,61 7,51 -
ВС 7,57 14,69 9,33 2,93 - 26,95 26,95 54,50 34,62 10,87 -
С 8,12 19,63 9,38 2,55 - 31,56 31,56 62,02 29,72 8,08 -
Пашня
А ^пах. 6,79 18,79 4,79 0,34 4,26 23,92 28,18 66,68 16,99 1,21 15,11
А 6,91 26,75 3,16 0,46 3,79 30,37 34,16 78,31 9,25 1,34 11,09
АВ1 7,14 22,51 5,38 0,84 1,14 28,73 29,87 75,28 17,99 2,81 3,81
АВ2 7,42 18,12 8,24 1,31 - 27,67 27,67 65,41 29,75 4,73 -
ВС 7,43 19,25 6,48 1,57 - 27,30 27,30 70,51 23,73 5,75 -
С 8,00 18,27 6,39 1,29 - 25,95 25,95 70,40 24,62 4,97 -
чернозема обыкновенного ка
рбонатного
Горизонт РНН20 Са2+ М82+ К+ I Са2+ м82+ К+
мг-экв/100 г % от суммы
Целина
Ад 8,23 27,58 3,39 0,46 1,90 33,33 82,7 10,2 1,4 5,7
А 8,31 29,86 2,83 0,49 0,84 34,02 87,8 8,3 1,4 2,5
АВ! 8,46 26,93 9,15 0,46 0,96 37,50 71,8 24,4 1,2 2,6
ав2 8,35 23,78 14,27 0,72 1,05 39,82 59,7 35,8 1,8 2,6
Вк 8,57 9,56 17,66 4,78 0,96 32,96 29,0 53,6 13,2 2,2
ВС 8,55 8,25 21,79 10,47 0,73 41,24 20,0 52,8 25,4 1,8
С 8,52 7,56 22,16 12,10 0,70 42,52 17,8 52,1 28,5 1,6
Пашня
А пах. 8,02 26,54 1,79 0,54 0,89 29,76 89,2 7,5 2,3 3,0
А 8,14 26,35 4,16 0,54 0,67 31,72 83,0 13,1 1,7 2,1
АВ! 8,00 23,41 10,49 0,54 0,72 35,16 66,6 29,8 1,5 2,0
ав2 8,37 18,99 11,83 0,73 0,72 32,27 58,8 36,7 2,3 2,2
Вк 8,46 9,57 20,09 4,35 0,72 34,73 27,6 57,8 12,5 2,1
ВС 8,49 9,81 22,04 8,46 0,63 40,94 24,0 53,8 20,7 1,5
С 8,56 7,94 33,66 10,12 0,58 42,30 18,8 79,6 23,9 1,4
ЮБИЛЕЙ КАФЕДРЫ ПОЧВОВЕДЕНИЯ
3. Состав обменных оснований и рН черноземов обыкновенных солонцеватых
Горизонт PHH2O Са2+ М2+ Н+ 7 Емкость поглощения, мг-экв/100 г Са2+ Н+
мг-экв/100 г % от емкости поглощения
Целина
Ад 7,32 22,41 19,02 2,63 - 44,06 44,06 50,86 43,16 5,97 -
А 7,38 18,20 16,14 3,62 - 37,97 37,97 47,93 42,51 9,53 -
В1 7,25 17,32 18,03 4,24 - 39,59 39,59 43,74 45,54 10,71 -
В2 7,64 17,06 18,11 5,71 - 40,88 40,88 41,73 44,30 13,96 -
ВС 7,91 18,63 24,06 1,64 - 44,33 44,33 42,02 54,27 3,69 -
С 8,52 17,22 28,05 1,65 - 46,92 46,92 36,70 59,78 3,51 -
Пашня
А ^пах. 6,74 17,03 15,53 4,72 1,77 37,28 39,05 38,94 35,51 10,80 4,75
А 6,93 16,85 15,22 5,23 0,78 37,30 38,08 39,71 35,87 12,32 2,10
В1 7,72 13,56 13,54 6,30 - 33,40 33,40 39,10 40,53 18,86 -
В2 7,78 13,62 16,51 6,31 - 36,44 36,44 37,37 45,30 17,31 -
ВС 8,29 11,01 18,91 3,11 - 33,03 33,03 33,33 57,25 9,41 -
С 8,13 15,43 27,03 3,12 - 45,51 45,58 33,86 59,30 6,84 -
По содержанию обменного натрия в верхних горизонтах существенных различий между целиной и пашней не выявлено и лишь в горизонте АВ2 и ВС целинные почвы отличаются увеличением его содержания соответственно в 1,6 и 1,9 раз.
В пахотном горизонте содержание кальция по сравнению с целиной ниже на 5,76 мг-экв/100 г. Далее вниз по профилю его значения приближены к показателям на целине. Можно предположить, что на пашне в результате активизации биогенных процессов происходит растворение карбонатов и высвобождение кальция из ППК. Растворенный кальций мигрирует вниз по профилю, вытесняя при этом из состава ППК обменный магний и натрий. Происходит обеднение верхних почвенных горизонтов обменным кальцием. Причиной такого перераспределения в составе обменных оснований служит дефицит свободных карбонатов или сульфатов кальция в условиях кислой реакции почвенного раствора. При этом основным буфером при протонном разрушении минеральной основы почвы является ППК.
На целинном участке чернозема обыкновенного солонцеватого сумма обменных оснований выше, чем в почве агроценоза по всему профилю за исключением горизонта А (табл. 3). На целине отсутствует гидролитическая кислотность, поэтому сумма обменных оснований равна емкости поглощения. Содержание кальция и магния вниз по профилю изменяется незначительно. По количеству обменного натрия в иллювиальном горизонте (10,71%) эти почвы классифицируются как среднесолонцеватые.
На пашне содержание обменного кальция снижается вниз по профилю до горизонта ВС, а натрия соответственно увеличивается. Сумма обменных оснований также снижается, однако емкость поглощения в горизонтах Апах. и А находится на уровне целинных показателей. Освободившееся место в ППК на пашне занимает водород: в Апах. его количество составляет 1,77 мг-экв/100 г, или 4,75% от емкости поглощения. В нижележащем горизонте
гидролитическая кислотность снижается и составляет 2,1% от емкости поглощения (0,78 мг-экв/100 г). Реакция почвенного раствора слабокислая и рН составляет 6,74 единицы. Разница с целиной достигает 0,58 единиц. Все это свидетельствует о том, что уровень почвенного плодородия на пашне солонцеватых почв снижен.
Таким образом, анализируя особенности состояния почвенно-поглощающего комплекса и его изменения в почве целинных и пахотных черноземов можно заключить, что ППК претерпевает ряд изменений, который выражен в трансформации состава обменных оснований и кислотности почв. Для почвенного плодородия эти изменения нельзя считать благоприятными.
Литература
1. Терпелец В.И., Слюсарев В.Н., Плитинь Ю.С., Бара-кина Е.Е., Жердева О.В., Власенко В.П. Изменение свойств и воспроизводство плодородия чернозема выщелоченного в агроценозах Западного Предкавказья // Труды КубГАУ. -Краснодар, 2013, № 45. - С. 144-151.
2. Цховребов В.С. Агрогенная деградация черноземов Центрального Предкавказья. - Ставрополь: Агрус, 2003. - 224 с.
3. Слюсарев В.Н., Онищенко Л.М., Швец Т.В. Почвен-но-экологическая оценка чернозема выщелоченного Западного Предкавказья // Политематический сетевой электронный научный журнал КубГАУ, 2013, № 89. - С. 960-972.
4. Слюсарев В.Н., Онищенко Л.М., Швец Т.В. Характеристика некоторых аспектов плодородия чернозема выщелоченного Западного Предкавказья // Политематический сетевой электронный научный журнал КубГАУ, 2013, № 89. - С. 916-932.
5. Есаулко А.Н., Гречишкина Ю.А., Подколзин О.А. Изменение агрохимических показателей чернозема выщелоченного под влиянием оптимизации систем удобрений в севообороте // Проблемы агрохимии и экологии, 2009, № 1. - С. 3-7.
6. Дорожко Г.Р., Войсковой А.И., и др. Земледелие Ставрополья. - Ставрополь, 2004. - 264 с.
7. Новиков А.А. Генетические особенности и агроэколо-гический мониторинг черноземов солонцевато-слитых развитых на элювии майкопских глин Центрального Предкавказья: автореф. дисс. к.с.-х.н. - Краснодар, 2009. - С. 25-30.
8. Власенко В.П. Техногенная деградация почв и методы ее регулирования // Труды КубГАУ, 2012, № 39. - С. 69-72.
