CC BY
135
УДК 631.4
ИЗМЕНЕНИЕ ГУМУСНОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ РАСПАШКЕ ЦЕЛИННОГО ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ЗАУРАЛЬЯ
Д.И. ЕРЁМИН, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Тюменская ГСХА
В.Л. ТЕЛИЦЫН, доктор биологических наук, профессор
Тюменский ГУ
Г.Д. ПРИТЧИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Тюменская ГСХА
E-mail: soil-tyumen@yandex.ru
Резюме. Исследования проводили с целью изучения особенностей трансформации гумусного состояния чернозема выщелоченного после распашки целины и сравнительного анализа гумусообразования на целине и пашне. Опыт заложен в 1968 г., повторные обследования проводили в 1990 и 2006 гг. Целинный чернозем выщелоченный лесостепной зоны Зауральяхарактери-зуется полноразвитым, резко убывающим аккумулятивным типом гумусового профиля с высоким содержанием органического вещества в слое 0...30 см - 8,6...10,9 %. Содержание и запасы гумуса в слое 0.20 см при его нахождении в естественном состоянии за 38 лет исследований существенно не менялись. Накопление 32 т/га органического вещества в течение 22 лет отмечено только в слое 20. 50 см, что положительно сказалось на общих запасах гумуса в метровом слое - 528 т/га. При введении в пахотный фонд ухудшение гумусированности чернозема выщелоченного происходит из-за усиления минерализации органического вещества в пахотном слое и частичного перемещения гумуса вглубь почвенного профиля. Распашка целинного чернозема выщелоченного в условиях лесостепной зоны Зауралья привела к снижению содержания гумуса в слое 0.20 см за 38 лет с 10,5... 10,8 до 8,5. .8,7 % отмассы почвы. В более глубоких слоях величина этого показателя за годы исследований не изменилась. Запасы гумуса в метровом слое уменьшились с 481 до 440 т/га. Скорость минерализации гумуса составила 1,0...1,4 тв год.
Ключевые слова: лесостепная зона; выщелоченный чернозем, плодородие, гумус, пашня, целина, гумусное состояние.
Содержание органического вещества - один из главных параметров плодородия, оказывающий непосредственное влияние на свойства почвы. Изменение запасов гумуса в ту или иную сторону незамедлительно отражается на почвенных режимах и урожайности сельскохозяйственных культур. Вовлечение почв в пашню приводит к нарушению естественного гумусообразования, выражаемому в изменении не только количественного, но и качественного состава [1]. Как отмечает Б.А. Кленов, почвы, находящиеся в сельскохозяйственном обороте могут развиваться по двум направлениям: длительное использование без систематического внесения органических удобрений - при этом формируется пониженный уровень плодородия; или длительное окультуривание с внесением больших доз органических удобрений - формируется его повышенный уровень [2, 3].
Изучение гумусообразования черноземов связано с рядом трудностей, которые обусловлены тем, что эти почвы практически полностью вовлечены в пахотный фонд и используются в Западной Сибири более 100 лет. Поэтому установить
динамику содержания гумуса довольно сложно из-за отсутствия первоначальных данных. Другая проблема -временной диапазон исследований. Из-за больших запасов гумуса и высокой буферной способности, изменение гумусного состояния возможно выделить только при анализе, охватывающим 30.. .50 лет.
Цель наших исследований - изучить особенности трансформации гумусного состояния чернозема выщелоченного после распашки целины, провести сравнительный анализ гумусообразования на целине и пашне.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на стационаре № 3 кафедры почвоведения и агрохимии Тюменской ГСХА, который был заложен в 1968 г. на целинном черноземе выщелоченном. После детального изучения почвенных режимов и отбора образцов, часть участка была распахана и обрабатывается до сих пор. Почва - чернозем выщелоченный, тучный, среднемощный, среднесуглинистый на карбонатном лессовидном суглинке. В 1990 и 2006 гг. на целине и пашне проведены повторные исследования. В период 1968-1990 гг. применяли отвальную систему обработки, соответствующую зернопаропропашному севообороту, в паровых полях вносили органические удобрения. С 1990 г. перешли на зерновой севооборот с занятым паром, в качестве органических удобрений используется измельчаемая при уборке солома. Система основной обработки почвы осталась прежней. Содержание гумуса определяли методом Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91).
Результаты и обсуждение. Один из важнейших показателей гумусового состояния - распределение гумуса в метровой толще почвы, так называемый гумусовый профиль. Для черноземов выщелоченных лесостепной зоны Зауралья характерен аккумулятивный полноразвитый тип гумусового профиля с высоким содержанием органического вещества [2, 4]. На целине в слое 0.10 см концентрация гумуса достигает 10,8. 11,1 % (табл.1), постепенно убывая до глубины 40. 50 см, где величина этого показателя не превышает 5,2...5,6 %. Глубже 50 см происходит резкое уменьшение содержания гумуса - в слое 60.70 см до 1,0.. .1,3 %, а начиная с 80 см он практически отсутствует.
За годы исследований (1968-2006 гг.) количество гумуса на целинном участке увеличилось только в слоях
20.30 см - с 7,1до 8,6 % (НСР05=0,5) и 60.70 см - с 1,0 до 1,3 % (НСР05=0,1). Необходимо отметить, что в горизонте
20.30 см это произошло в период с 1968 до 1990 гг., тогда как позднее отклонений не обнаружено. Содержание гумуса в других слоях варьировало незначительно.
Таблица 1. Содержание гумуса при распашке целинного чернозема вы-
щелоченного, %
Глубина отбора, см Целина Пашня
1968 г. 1990 г. 2006 г. 1990 г. 2006 г. НСР05
0.10 10,S 11,1 10,9 9,7 S,5 0,2
10.20 10,5 10,7 10,S 9,6 S,7 0,4
20.30 7,1 S,6 S,6 6,S 7,0 0,5
40.50 5,2 5,9 5,6 5,2 5,4 0,4
60.70 1,0 1,3 1,1 0,9 1,0 0,1
S0.90 0,5 0,5 0,5 0,6 0,5 0,04
100.110 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,05
1990 г. Црлина
1990 г. | 2006 г.
Пашни
Рисунок. Распределение запасов гумуса в метровом слое при распашке целинного чернозема выщелоченного, т/га: - 50...100; ■ - 20...50; □ - 0...20.
В результате распашки целины количество и качество поступающих растительных остатков при смене естественной растительности на агроценоз резко снижается, изменяется ритм процесса гумификации вследствие несовпадения периодов поступления растительной биомассы и интенсивности микробиологической деятельности в течение периода биологической активности. Все это вместе с ежегодной механической обработкой почвы усиливает процессы минерализации органического вещества в пахотном слое. Кроме того, после распашки целины резко усиливается дефляция и выдувание мелкозема, который на 75.80 % состоит из органических частиц.
Вовлечение целинного чернозема в пашню отразилось на его гумусном состоянии. Содержание гумуса за период с 1968 по 1990 гг. в слое 0.20 см снизилось с 10,5.10,8 до 9,6...9,7 % (НСР05=0,24.0,42). С 1990 по 2006 гг. величина этого показателя уменьшилась еще больше и достигла 8,5.8,7 %. В более глубоких горизонтах (ниже 20 см) существенных отклонений относительно целины не установлено.
Наши расчеты показали, что не зависимо от использования чернозема в слое 0.50 см сосредоточено до 90 % гумуса. В горизонте 0.20 см на целине в 1968 г. его запасы составляли 224 т/га (46 % от общих запасов) 20.50 см - 211 т/га (см. рисунок). За период с 1968 по 1990 гг. запасы гумуса в метровом слое увеличились с 481 до 528 т/га в основном за счет слоя 20.50 см, где они выросли на 32 т/га (НСР05=10 т/га).
В слое 50.100 см запасы органического вещества за этот период увеличились до 56 т/га - прибавка составила 10 т/га при НСР05=3,0 т/га. С 1990 по 2006 гг. изменения запасов гумуса в целинном черноземе отсутствовали, что, на наш взгляд, связано с недостаточным промежутком времени между исследованиями.
После распашки целинного чернозема запасы гумуса к 1990 г. снизились на 22 т и составили в метровом слое 459 т/га, скорость дегумификации соответствовала 1 т/год (табл. 2). Анализ показал, что наибольшие потери происходили в слое 0.20 см, где запасы сократились с 224 до 203 т/га. В слое 20.50 см этот процесс был менее интесивным.
Причиной потери гумуса в верхних слоях служит не только общепризнанное усиление минерализации органического вещества при распашке, но и усиление миграции вглубь по профилю, что связано с изменением качественного состава и увеличением подвижности гумуса [5].
Гумусное состояние чернозема выщелоченного продолжало ухудшаться при использовании его в пашни в последующие 16 лет. Запасы гумуса в метровом слое за период с 1990 по 2006 гг. снизились с 459 до 440 т/га. Необходимо отметить, что в слое 50.100 см изменений за этот период не происходило. Ухудшение гумусного состояния пашни связано в основном со снижением его запасов в слое 0.20 см, где отмечены наибольшие потери - 22 т/га. Отсутствие достоверных отклонений в слое 20.50 см, на наш взгляд, указывает на усиление минерализации гумуса и уменьшение массы поступающих в почву растительных остатков.
Таблица 2. Изменение запасов гумуса при сельскохозяйственном использовании чернозема выщелоченного
Период использо- вания Слой, см Всего За год
т/га % т/га %
1968. 0.20 -21 -9,4 -0,95 -0,43
1990 гг. 20.50 -9 -4,3 -0,41 -0,19
(22 года) 50.100 +8 +17,4 +0,36 +0,79
0.100 -22 -4,6 -1,0 -0,21
1990. 0.20 -22 -10,8 -1,38 -0,68
2006 гг. 20.50 +2 +1,0 +0,13 +0,06
(16 лет) 50.100 +1 +1,9 +0,06 +0,12
0.100 -19 -4,14 -1,19 -0,26
Выводы. Целинный чернозем выщелоченный лесостепной зоны Зауралья характеризуется полноразвитым, резко убывающим аккумулятивным типом гумусового профиля с высоким содержанием органического вещества в слое 0.30 см - 8,6.10,9 %.
Содержание и запасы гумуса в слое 0.20 см целинного чернозема выщелоченного за 38 лет исследований существенно не менялись. Накопление 32 т/га органического вещества в течение 22 лет отмечено только в слое 20.50 см, что положительно сказалось на общих запасах гумуса в метровом слое - 528 т/га.
Вовлечение целинного чернозема выщелоченного в пахотный фонд привело к снижению содержания гумуса в слое 0.20 см за период с 1968 по 1990 гг. с 10,5. 10,8 до 9,6. ..9,7 %, а с 1990 по 2006 гг. - до 8,5.8,7 % от массы почвы.
За 1968-1990 гг. запасы гумуса в метровом слое уменьшились на 22 т (4,6 % от первоначального уровня), скорость дегумификации составила 1,0 т/год, а за последующие 16 лет - еще на 19 т/га и к 2006 г. достигли 440 т.
Литература.
1. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. - М.: Изд-во МГУ, - 1990. - 326 с.
2. Кленов Б.М. Гумус почв Западной Сибири . - М.:Наука, 1981. - 144 с.
3. Кленов Б.М. Устойчивость гумуса автоморфных почв Западной Сибири. - Новосибирск: Изд-во СО РАН. Филиал «Гео», 2000. - 176 с.
4. Каретин Л.Н. Почвы Тюменской области. - Новосибирск: Наука, 1990. - 285 с.
5. Гришина Л.А., Макаров М.И., Парамонова Т.А. и др. Воздействие кислотных осадков на почвы и экологические последствия изменения почвенных свойств//Почвенно-экологический мониторинг. - М.: МГУ, - 1994. - С. 32-61.
CHANGE OF HUMOUS STATE AT PLOWING THE VIRGIN CHERNOZEM OF LEACHED IN THE CONDITIONS OF A FOREST-STEPPE ZONE OF ZAURALYE
D.I. Eremin, V.L. Telitsyn, G.D. Pritchina
Summary. At introduction of virgin chernozems in arable fund deterioration humous chernozem leached occurs at the expense of strengthening of a mineralization of organic substance in an arable layer and partial moving humus deep into a soil profile. Plowing virgin chernozem leached in the conditions of a forest-steppe zone of Zauralye has led to content decrease of humus in a layer of 0-20 sm for 38 years with 10.5-10.8 to 8.5-8.7 % from weight of soil. In deeper layers the content of humus for years of researches have not changed. Stocks of humus in a metre layer have decreased with 481 to 440 t/hectares. Speed of a mineralization of humus has made 1.0-1.4 tons a year.
Keywords: forest-steppe zone; leached chernozem; fertility, humus, cropland wildland, humous state.
УДК 631.434:631.445.25
СТРУКТУРНО-АГРЕГАТНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭКСПОЗИЦИИ И КРУТИЗНЫ
СКЛОНА
Е.В. ДУБОВИК, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
ВНИИЗиЗПЭ Россельхозакадемии
E-mail: vnizem@kursknet.ru
Резюме. Изучено изменение некоторых агрофизических показателей серой лесной почвы в геоморфологическом профиле на склонах северной и южной экспозиций с уклоном 1о, 3о, 5о, а также на водораздельном плато. Плотность сложения повышается по мере увеличения крутизны склона независимо от экспозиции и достигает наибольших значений при 5о уклона (1,28.1,32 г/см3). Также отмечается ее повышения вниз по профилю в среднем с 1,28до 1,38 г/см3 в почве северного склона, с 1,15 до 1,26 г/см3 - на водоразделе и с 1,32 до 1,38 г/см3 на южном склоне, что характеризует почвы склонов как уплотненные и сильноуплотненные. Серая лесная почва склонов северной и южной экспозиции при уклоне 1о и 3о характеризуется хорошим агрегатным состоянием (66.71 %), 5о - удовлетворительным (45.59 %), что связано с повышением средневзвешенного диаметра структурных отдельностей. Наибольшим изменениям подвержен верхний горизонтАпах. На склоне северной экспозиции при уклоне 3о отмечена самая высокая степень эродированности почвы. В нижней части склона (5о) наблюдается намыв почвы, что об-суловливает некоторое улучшение водопрочности. На склоне южной экспозиции, имеющем несколько вогнутую форму, сильнее эродирована верхняя часть (1о), а вниз по склону отмечается постепенное отложение смытой почвы. Почвы водораздельного плато обладают хорошим структурным состоянием и водоустойчивостью, что позволяет говорить об их стабильности, по отношению к почвам полярных склонов, и наибольшей устойчивости к эрозионным процессам. Использование для оценки водоустойчивости почвенной структуры индекса агрегированности, разработанного сотрудниками агрофизики ПАН (Польша), который характеризует роль водоустойчивых агрегатов определенной фракции в формировании агрономически ценной структуры, показало, что с увеличением крутизны уклона на южном склоне в пахотном горизонте он возрастает: 1о - 159,9; 3о - 163,5; 5о - 168,5, а на северном прослеживается обратная направленность. Ключевые слова: серые лесные почвы, плотность, экспозиция склона, градус уклона, структурно-агрегатное состояние, водоустойчивость.
Физические свойства и режимы почвы - важный фактор ее плодородия [1]. Несомненно, большой интерес представляет изучение основных агрофизических показателей с учетом пространственной ориентации склоновых земель. Общеизвестно, что на полярно ориентированных склонах происходит неодинаковое перераспределение осадков и тепла, поэтому созревание почвы наступает по-разному. Важнейшие физические свойства - влажность, пористость, способность к агрегированию, плотность -во многих случаях тесно связаны с приуроченностью конкретного участка к тому или иному элементу рельефа [2]. Мы изучали этот вопрос на черноземных почвах [3], но в связи с актуальностью проблемы исследования были продолжены на серых лесных почвах.
Основная цель проведения исследований - изучение структурно-агрегатного состояния серых лесных почв на склонах полярных экспозиций различной крутизны. Для ее достижения решали следующие задачи:
оценить особенности структурно-агрегатного состояния почв в геоморфологическом профиле;
изучить степень влияния экспозиции склонов различной крутизны на структурное состояние серых лесных почв.
Условия, материалы и методы. Для проведения исследований на территории СПК «Рассвет» (Курская область, Глушковский район) на склонах северной и южной экспозиции с уклоном 1, 3 и 5о, а также водораздельном плато, составляющих единый геоморфологический профиль, были заложены почвенные разрезы. Объектом исследований послужила серая лесная тяжелосуглинистая почва. Для определения ее структурноагрегатного состава отбирали ненарушенные образцы генетических горизонтов. Для выделения агрегатов и определения структурно-агрегатного состава почвы использовали метод Н.И. Саввинова (1986), сухое и мокрое просеивание. Плотность почвы определяли буровым методом по Н.А. Качинскому (1986), общую
