CC BY
1
ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 17. ПОЧВОВЕДЕНИЕ. 2024. Т. 79. № 3 LOMONOSOV SOIL SCIENCE JOURNAL. 2024. Vol. 79. No. 3
УДК 631.413.2+632.125 |(сс)Т7аТТЯ
DOI: 10.55959/MSU0137-0944-17-2024-79-3-161-169
ИЗМЕНЕНИЕ ПОГЛОТИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ПОЧВ
ПОД ВЛИЯНИЕМ ДЕГРАДАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
И. В. Агурова*, Д. В. Сыщиков, А. С. Березовский
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Донецкий ботанический сад», 283023, Россия, Донецк, пр. Ильича, д. 110
E-mail: [email protected]
Целью данной работы было изучение поглотительной способности деградированных почв сельскохозяйственных угодий на примере агрохозяйств южной части Шахтерского района Донецкой Народной Республики. В основные задачи исследований входило изучение суммы обменных оснований, обменного кальция и обменного магния. Для исследования почвенного покрова земель сельскохозяйственных угодий были выбраны модельные участки различной степени деградации. При их выборе учитывались такие факторы, как распространенность типа нарушения в пределах района исследований, степень антропогенной трансформации, тип возделываемой культуры. Отбор проб почвы проводился в сентябре 2023 г. Установлено, что наиболее существенное уменьшение показателя суммы обменных оснований было зафиксировано на участках, оставленных под паром после выращивания ряда сельскохозяйственных культур — подсолнечника, кукурузы и пшеницы. Значения суммы обменных оснований были снижены по сравнению с контролем на 56-85%. Показатели обменного кальция в почвах изученных агроценозов варьировали в пределах от 5,5 до 38,08 ммоль эквх100 г-1 почвы, что зависело от положения участка в ландшафте, звена системы севооборота, типа возделываемой культуры. Отсутствие надлежащей системы ухода за почвой исследуемых участков отразилось на содержании обменного кальция, снизив его содержание в среднем на 42,7-84,8%. Процент обменного магния от суммы обменных оснований составлял от 14,3 до 20,6%. Наиболее существенное снижение содержания обменного кальция и магния по отношению к контролю было зафиксировано на участках после выращивания подсолнечника, а также участках, оставленных под паром, где совместное действие ряда неблагоприятных факторов (склоновая поверхность, культура-предшественник с повышенным уровнем выноса элементов минерального питания) повлияло на изменение этого показателя.
Ключевые слова: почвенный поглощающий комплекс, сумма обменных оснований, обменный кальций, обменный магний, чернозем обыкновенный.
Введение
Поглотительная способность относится к одному из наиболее существенных свойств почв, так как она участвует в процессах почвообразования и развития плодородия. Она регулирует не только питательный режим почвы, обусловливая накопление многих элементов питания растений и микроорганизмов, но и кислотность почвы, кислотно-основную буферность, водно-физические свойства. Почвенный поглощающий комплекс представляет собой доступное для растений хранилище биофильных катионов, защищенное коллоидной электростатической природой от вымывания атмосферной влагой в грунтовые воды [Вальков и др., 2006].
Наиболее существенным механизмом обменной поглотительной способности является сорбция.
© Агурова И.В., Сыщиков Д.В., Березовский А.С., 2024
Почва — очень сложный полифункциональный сорбент, на котором одно и то же вещество или ион может сорбироваться одновременно по нескольким типам взаимодействия [Беляев и др., 1999].
Различные почвы существенно отличаются друг от друга по составу катионов, находящихся в обменном состоянии. Состав обменных катионов зависит от типа почвообразования, состава материнской породы, иногда от состава грунтовых вод. В черноземных почвах обменные катионы представлены главным образом Са2+ и Mg2+, незначительную долю в гумусовых горизонтах составляют ионы Н+. Состав и количество поглощенных катионов оказывают большое влияние на физические и химические свойства почв. Так, Са2+, являясь хорошим коагулятором, способствует коагуляции почвенных коллоидов и образованию водопрочной структуры. Поглощенный Mg2+ при небольшом содержании (до
15% емкости катионного обмена) не оказывает негативного влияния на свойства почвы [Девятова и др., 2020].
Плодородие почв и эффективность земледелия тесно связаны с регулированием круговорота веществ в агроценозах. В особенности это относится к такому важнейшему элементу, как кальций, который В.Р. Вильямс назвал «сторожем» плодородия. Недостаток кальция в почве обусловливает избыточную кислую среду для растений, снижение содержания и подвижности элементов питания, биологической активности почвы, уменьшение содержания гумуса, ухудшение физико-химических и физико-механических свойств почв [Нуриев и др., 2001].
Распашка черноземов вызывает существенное преобразование естественных факторов почвообразования за счет замены постоянной степной травянистой растительности ежегодно сменяемыми сельскохозяйственными культурами агроценозов и проведения периодических разнообразных механических обработок пахотного слоя. Они способствуют развитию ряда деградационных процессов (уплотнению, разрушению почвенной структуры, декальцификации, снижению эффективного плодородия), вызывающих изменение свойств почв, в первую очередь содержания гумуса [Чевердин, 2009, 2015].
Несмотря на то что черноземные почвы характеризуются высокой степенью насыщенности почв основаниями (более 90%) и высокой буферностью, в результате антропогенного воздействия происходят существенные изменения в составе коллоидного комплекса. Исследованиями многих авторов было установлено, что черноземные почвы при длительном сельскохозяйственном использовании теряют определенную часть обменного кальция, происходит уменьшение емкости поглощения [Соборнико-ва, 1989; Щеглов, 1999; Стахурлова и др., 2010].
В результате ранее проведенных исследований качественного и количественного состава почвенного поглощающего комплекса деградированных земель сельскохозяйственного назначения на территории Донецкой Народной Республики (ДНР) показано снижение значений суммы обменных оснований всех изученных почв по сравнению с зональной почвой. При изучении содержания обменного магния установлены закономерности, связанные с его изменением по отношению к обменному кальцию. Так, интенсификация сельскохозяйственного использования почв привела к повышению соотношения магния к кальцию в среднем до 1:3, тогда как в контроле оно составляло 1:5. Такая трансформация в дальнейшем может негативно отразиться на почвенном поглощающем комплексе и почве в целом, дальнейшей потере структуры почвы и ряду других отрицательных последствий [Сыщиков, Агурова, 2023].
Целью данной работы было изучение количественного и качественного состава почвенного поглощающего комплекса (ППК) почв сельскохозяйственных угодий на примере южной части Шахтерского района ДНР.
Материалы и методы
Объектами исследования являлись образцы пахотных и подпахотных горизонтов почв модельных участков южной части Шахтерского района ДНР. Для исследования почвенного покрова земель сельскохозяйственных угодий были выбраны модельные участки различной степени деградации. При их выборе учитывались такие факторы, как распространенность типа нарушения в пределах района исследований, степень антропогенной трансформации, тип возделываемой культуры. Отбор проб почвы проводился в сентябре 2023 г.
Участок № 1. Участок со степной растительностью, режим абсолютного заповедания (Новоазовский район, с. Самсоново, Биосферная особо охраняемая природная территория «Хомутовская степь - Меотида», 47°17'18.42Х 38°10'47.75"Е).
Разрез № 1. Чернозем обыкновенный мощный среднегумусный.
А, 0-43 см — влажный, темно-коричневый, однородный, среднесуглинистый, ореховато-ком-коватый, умеренно плотный. Новообразований и включений не отмечено. Густые мелкие корни. Переход в горизонт В постепенный, волнистый по цвету и структуре.
В — свежий, светло-коричневый, неоднородный, среднесуглинистый, среднезернистый, умеренно плотный. Новообразований и включений не отмечено. Единичные крупные корни. Прослежен до глубины 84 см. Данный участок рассматривался нами как условный контроль.
Участок № 2. Участок со степной растительностью для выгона скота (Новоазовский район, с. Самсоново, Биосферная особо охраняемая природная территория «Хомутовская степь — Меотида», 47°17'25.66'К 38°10'25.32"Е).
Разрез № 2. Чернозем обыкновенный мощный среднегумусный.
А, 0-48 см — влажный, черный, однородный, среднесуглинистый, среднезернистый, умеренно плотный. Новообразований и включений не отмечено. Густые мелкие корни. Переход в горизонт В постепенный, волнистый по цвету.
В — свежий, темно-коричневый, однородный, среднесуглинистый, среднезернистый, умеренно плотный. Новообразований и включений не отмечено. Единичные крупные корни. Прослежен до глубины 87 см.
Участок № 3. Поле под озимой пшеницей (Шахтерский район, с. Розовка, 48°10'04.6'^, 38°12'32.7"Е).
Разрез № 3. Чернозем обыкновенный малогу-мусный.
А, 0-19 см — свежий, светло-коричневый, однородный, среднесуглинистый, зернистый, умеренно плотный. Новообразований и включений не отмечено. Много корней. Переход в горизонт В постепенный, волнистый по цвету и структуре.
В — свежий, темно-коричневый, однородный, среднесуглинистый, порошисто-зернистый, плотный. Новообразований и включений не отмечено. Мало корней. Прослежен до глубины 34 см.
Участок № 4. Склоновый участок поля под озимой пшеницей, второй год монокультуры (Шахтерский район, с. Новоселовка, 48°09'40.1"^ 38°08'16.7"Е).
Разрез № 4. Чернозем обыкновенный средне-смытый малогумусный.
А, 0-21 см — свежий, светло-коричневый, однородный, среднесуглинистый, зернистый, умеренно плотный. Новообразований и включений не отмечено. Много корней. Переход в горизонт В постепенный, волнистый по цвету.
В — свежий, темно-коричневый, однородный, среднесуглинистый, зернистый, плотный. Новообразований и включений не отмечено. Мало корней. Прослежен до глубины 38 см.
Участок № 5. Склоновый участок поля под подсолнечником (Шахтерский район, с. Верхняя Крынка, 48°10'47.9"К 38°08'58.0"Е).
Разрез № 5. Чернозем обыкновенный средне-смытый слабо гумусированный.
А, 0-21 см — свежий, светло-коричневый, однородный, среднесуглинистый, порошистый, слабоуплотненный. Новообразований и включений не отмечено. Редкие корни. Переход в горизонт В постепенный, волнистый по цвету.
В — свежий, темно-коричневый, однородный, среднесуглинистый, порошистый, плотный. Новообразований и включений не отмечено. Мало корней. Прослежен до глубины 40 см.
Участок № 6. Поле под паром, первый год после подсолнечника (Шахтерский район, с. Розов-ка, 48°10'41.8Х 38°15'07.2"Е).
Разрез № 6. Чернозем обыкновенный малогу-мусный.
А, 0-24 см — сухой, коричневый, однородный, среднесуглинистый, зернисто-порошистый, плотный. Новообразований и включений не отмечено. Корни отсутствуют. Переход в горизонт В постепенный, волнистый по структуре.
В — свежий, коричневый, однородный, средне-суглинистый, зернистый, плотный. Новообразований и включений не отмечено. Корни отсутствуют. Прослежен до глубины 35 см.
Участок № 7. Склоновый участок поля под яровой пшеницей (Шахтерский район, г. Ждановка, 48°10'37.5Х 38°16'06.1"Е).
Разрез № 7. Чернозем обыкновенный средне-смытый среднегумусный.
А, 0-20 см — влажный, коричневый, однородный, среднесуглинистый, комковато-зернистый, плотный. Новообразований и включений не отмечено. Много корней. Переход в горизонт В постепенный, волнистый по цвету и структуре.
В — свежий, светло-коричневый, однородный, среднесуглинистый, зернистый, плотный. Новообразований и включений не отмечено. Каменистость — 7%. Мало корней. Прослежен до глубины 32 см.
Участок № 8. Склоновый участок поля под озимой пшеницей (Шахтерский район, пос. гор. типа Нижняя Крынка, 48°06'13.9"Ч 38°12'05.9"Е).
Разрез № 8. Чернозем обыкновенный средне-смытый малогумусный.
А, 0-20 см — свежий, темно-коричневый, однородный, среднесуглинистый, комковато-зернистый, плотный. Новообразований и включений не отмечено. Много корней. Переход в горизонт В постепенный, волнистый по структуре.
В — свежий, темно-коричневый, однородный, среднесуглинистый, комковатый, плотный. Новообразований и включений не отмечено. Мало корней. Прослежен до глубины 36 см.
Участок № 9. Поле под пшеницей, второй год монокультуры (Шахтерский район, с. Ровное, 48°06'28.8Х 38°33'51.9"Е).
Разрез № 9. Чернозем обыкновенный малогу-мусный.
А, 0-26 см — свежий, черный, однородный, среднесуглинистый, зернистый, плотный. Новообразований и включений не отмечено. Много корней. Переход в горизонт В ясный, волнистый по цвету и структуре.
В — свежий, коричневый, однородный, средне-суглинистый, зернисто-порошистый, плотный. Новообразований и включений не отмечено. Слабое вскипание с глубины 34 см. Мало корней. Прослежен до глубины 38 см.
Участок № 10. Поле под пшеницей, первый год после кукурузы (Шахтерский район, с. Ровное, 48°06'21.9Х 38°33'57.5"Е).
Разрез № 10. Чернозем обыкновенный слабо гумусированный.
А, 0-27 см — свежий, светло-черный, однородный, среднесуглинистый, зернисто-порошистый, плотный. Отмечены ходы землероев. Много корней. Переход в горизонт В постепенный, волнистый по цвету.
В — свежий, темно-коричневый, однородный, среднесуглинистый, зернисто-порошистый, плотный. Новообразований и включений не отмечено. Мало корней. Прослежен до глубины 36 см.
Участок № 11. Склоновый участок поля под озимой пшеницей (Шахтерский район, с. Рассыпное, 48°08'43.5"К 38°35'49.3"Е).
Разрез № 11. Чернозем обыкновенный средне-смытый малогумусный.
А, 0-28 см — свежий, черный, однородный, среднесуглинистый, ореховато-зернистый, слабоуплотненный. Новообразований и включений не отмечено. Бурное вскипание с поверхности по всему профилю. Много корней. Переход в горизонт В постепенный, волнистый по цвету и структуре.
В — свежий, буро-черный, неоднородный, среднесуглинистый, комковато-зернистый, слабоуплотненный. Новообразований и включений не отмечено. Мало корней. Прослежен до глубины 43 см.
Участок № 12. Склоновый участок поля под паром после пшеницы (Шахтерский район, с. Рассыпное, 48°08'46.6'Н 38°35'43.7"Е).
Разрез № 12. Чернозем обыкновенный средне-смытый малогумусный.
А, 0-29 см — свежий, светло-черный, однородный, среднесуглинистый, зернистый, плотный. Новообразований и включений не отмечено. Корни отсутствуют. Переход в горизонт В постепенный, волнистый по цвету.
В — свежий, темно-коричневый, среднесугли-нистый, зернистый, плотный. Новообразований и включений не отмечено. Корни отсутствуют. Прослежен до глубины 46 см.
Участок № 13. Склоновый участок поля под паром после кукурузы (Шахтерский район, с. Рассыпное, 48°08'38.7'Н 38°35'49.9"Е).
Разрез № 13. Чернозем обыкновенный средне-смытый слабо гумусированный.
А, 0-22 см — свежий, бурый, однородный, среднесуглинистый, порошистый, рыхлый. Новообразований и включений не отмечено. Корни отсутствуют. Переход в горизонт В постепенный, волнистый по цвету.
В — свежий, светло-коричневый, среднесугли-нистый, порошистый, рыхлый. Новообразований и включений не отмечено. Корни отсутствуют. Прослежен до глубины 37 см.
Агрохимические показатели почв модельных участков представлены в табл. 1.
Описание почвенных разрезов осуществляли согласно общепринятым методикам [Розанов, 2004]. Отбор почвенных образцов проводили по почвенным горизонтам в трехкратной повторности из каждого горизонта отдельно из трех пробных разрезов на каждом участке [Методы..., 1991].
Определение суммы обменных оснований, обменного кальция и обменного магния проводили общепринятыми методами из смешанной пробы в пятикратной аналитической повторности, определение суммы обменных оснований по методу Кап-пена-Гильковица, обменного кальция и магния — вытеснением их ацетатом аммония с применением трилона Б [Аринушкина, 1970; Практикум., 2001].
Таблица 1 Агрохимическая характеристика почв модельных участков
Участок Горизонт рНакт Содержание
С„р„ % N-N0^
мг-100 г-1
1 А 7,1 4,05 5,62 3,67
В 6,88 2,96 6,27 1,82
2 А 7,16 3,64 5,28 3,54
В 6,84 2,82 5,97 1,64
3 А 6,83 1,54 4,12 2,18
В 6,74 1,33 4,88 0,73
4 А 6,35 2,02 3,47 1,42
В 6,49 1,42 4,19 0,72
5 А 6,02 1,36 1,84 0,9
В 6,28 1,03 2,42 0,63
6 А 5,37 1,52 1,13 1,42
В 5,76 1,12 1,67 0,71
7 А 6,55 3,18 3,48 1,26
В 6,56 1,62 4,02 0,64
8 А 6,79 2,0 4,06 2,25
В 6,52 0,99 4,37 0,77
9 А 6,35 2,03 4,44 0,66
В 7,1 1,42 4,72 0,16
10 А 6,38 1,14 4,14 0,91
В 6,45 0,93 4,73 0,34
11 А 7,63 2,46 5,68 2,87
В 7,76 1,2 6,15 0,77
12 А 6,32 1,75 4,04 0,96
В 6,12 1,39 4,37 0,59
13 А 6,1 1,01 1,02 0,88
В 6,22 0,8 1,45 0,61
Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась стандартными методами с использованием М8-Ехсе1 и теоретических основ, изложенных в работах [Доспехов, 1985; Приседський, 1999]. Были установлены средние арифметические значения и стандартные отклонения определяемых показателей, достоверность различий оценивалась по критерию Стьюдента Принятый уровень значимости р <0,05.
Результаты
Значения, полученные в результате изучения суммы обменных оснований в почвах изученных земель сельскохозяйственного назначения, свидетельствуют о наличии существенных различий в содержании обменных катионов на модельных участках (табл. 2).
Таблица 2
Сумма обменных оснований (ммоль экв^100 г-1 почвы) и степень насыщенности почв основаниями (%) в почвах агроценозов
*Примечание. В этой и других таблицах статьи М — среднее значение признака, т — ошибка среднего, % — процент превышения значений по отношению к аналогичным почвенным горизонтам участка № 1, Tst — значения критерия Стьюдента, * — различия статистически достоверны при р <0,05.
Показатель суммы обменных оснований чернозема обыкновенного в условиях абсолютного запо-ведания изменялся в пределах от 45,8 до 47,3 ммоль-экв-100 г-1 почвы, что наряду с показателем степени насыщенности основаниями, достигающим 99,4%, и реакцией среды является одним из диагностических признаков этого вида чернозема [Вальков и др., 2006]. В условиях выпаса показатель суммы обменных оснований несущественно снижался (на 10-14%) и составлял 39,4-42,7%, что отражалось и на снижении показателя степени насыщенности почвы основаниями.
Наиболее существенное снижение показателя суммы обменных оснований было зафиксировано на участках, оставленных под паром после выращивания ряда сельскохозяйственных культур — подсолнечника, кукурузы и пшеницы (участки №№ 6, 12-13).
Значения суммы обменных оснований были снижены по сравнению с контролем на 56-85%, что в дальнейшем может сказываться на степени структурированности самой почвы, а также усложнять накопление элементов минерального питания и негативно отражаться на реакции среды (рН) исследуемых почв. Наименьшие изменения суммы обменных оснований зафиксированы для участков под озимой пшеницей (№№ 3, 7, 9, 11), где деградация почв вызвала снижение значений суммы обменных оснований на 31-50%.
В результате проведенных исследований показано, что значения обменного кальция в почвах изученных агроценозов варьировали в пределах от 5,5 до 38,08 ммоль экв-100 г-1 почвы, что зависело от положения участка в ландшафте, звена системы севооборота, типа возделываемой культуры (табл. 3).
Было установлено, что в профиле исследуемых почв преобладали ионы кальция, а их количество в пахотном и подпахотном горизонтах варьировало от 65,9 до 80,6% по отношению к общей сумме обменных оснований.
На контрольном участке (чернозем обыкновенный среднегумусный) в условиях абсолютного запо-ведания количество обменного кальция составляло 78,9-80,6% от общей суммы обменных оснований, что в целом соотносится с литературными данными по изучению ППК, в том числе обменных катионов в регионах, где преобладают обыкновенные черноземы [Чевердин, 2009].
На участке № 2, где антропогенное воздействие на почву минимально, количество обменного кальция было несколько снижено по сравнению с контрольным участком (на 14-20%), а процент от суммы обменных оснований составлял 75,1-77,1%. Для деградированных почв сельскохозяйственных угодий следует отметить существенное снижение значений обменного кальция по сравнению с контролем в результате вымывания и хозяйственного выноса сельскохозяйственными культурами. От-
Участок/ горизонт Сумма обменных оснований Степень насыщенности основаниями (%)
M ± m % к контролю Tst
№ 1 А 47,26±0,058* - - 99,0
№ 1 В 45,81±0,089* - - 99,4
№ 2 А 42,71±0,351* 90,4 12,8 98,9
№ 2 В 39,4±0,454* 86,0 13,9 99,3
№ 3 А 26,24±0,439* 55,5 47,5 94,2
№ 3 В 23,31±0,476* 50,9 46,5 95,1
№ 4 А 19,46±0,342* 41,2 80,0 88,9
№ 4 В 16,97±0,263 37,0 103,7 91,2
№ 5 А 14,51±0,263* 30,7 121,4 79,7
№ 5 В 13,43±0,179* 29,3 162,3 86,6
№ 6 А 11,47±0,322* 24,3 109,4 56,0
№ 6 В 8,91±0,234* 19,4 147,5 61,8
№ 7 А 26,78±0,288* 56,7 69,6 94,4
№ 7 В 23,14±0,205* 50,5 101,3 95,1
№ 8 А 21,39±0,431* 45,3 59,5 93,7
№ 8 В 20,48±0,236* 44,7 100,4 95,2
№ 9 А 29,69±0,74* 62,8 23,7 90,0
№ 9 В 27,53±0,268* 60,1 64,8 96,1
№ 10 А 21,76±0,643* 46,0 39,5 84,3
№ 10 В 18,22±0,155* 39,8 154,6 87,8
№ 11 А 32,86±0,657* 69,5 21,8 96,7
№ 11 В 29,48±0,795* 64,4 20,4 96,9
№ 12 А 20,78±0,588* 44,0 44,8 85,3
№ 12 В 17,34±0,469* 37,8 59,7 87,3
№ 13 А 9,21±0,255* 19,5 145,6 74,2
№ 13 В 7,02±0,38* 15,3 99,3 77,1
Таблица 3
Содержание обменного кальция (ммоль экв-100 г-1 почвы) в почвах агроценозов
Участок/ горизонт M ± m % к контролю Tst % от суммы обменных оснований
№ 1 А 38,08±0,85 - - 80,6
№ 1 В 36,17±0,55 - - 78,9
№ 2 А 32,92±0,51 86,4 5,2 77,1
№ 2 В 29,58±0,44 81,8 9,4 75,1
№ 3 А 19,42±0,51* 51,0 18,9 74,0
№ 3 В 17,33±0,22* 47,9 32,0 74,4
№ 4 А 14,58±1,01* 38,3 17,8 74,9
№ 4 В 11,75±0,14* 32,5 43,2 69,2
№ 5 А 10,67±0,46* 28,0 28,4 73,5
№ 5 В 9,08±0,22* 25,1 46,0 67,7
№ 6 А 8,17±0,65* 21,4 28,0 71,2
№ 6 В 6,33±0,58* 17,5 37,3 71,1
№ 7 А 19,33±0,22* 50,8 21,5 72,2
№ 7 В 16,67±0,36* 46,1 29,7 72,0
№ 8 А 15,42±0,55* 40,5 22,5 72,1
№ 8 В 13,5±0,14* 37,3 40,1 65,9
№ 9 А 21,83±0,68* 57,3 15,0 73,5
№ 9 В 18,75±0,52* 51,8 23,1 68,1
№ 10 А 15,75±0,63* 41,4 21,2 72,4
№ 10 В 13,0±0,5* 35,9 31,3 71,4
№ 11 А 24,67±0,46* 64,8 13,9 75,1
№ 11 В 21,33±0,55* 59,0 19,2 72,4
№ 12 А 14,83±0,6* 38,9 22,4 71,4
№ 12 В 11,92±0,3* 32,9 38,9 68,7
№ 13 А 6,75±0,25* 17,7 35,5 68,3
№ 13 В 5,5±0,4* 15,2 54,3 78,4
сутствие надлежащей системы ухода за почвой исследуемых участков отразилось на содержании обменного кальция, снизив его содержание в среднем на 42,7-84,8%. Наиболее существенное уменьшение значений было зафиксировано на участках № 5, 6, 13 (на 72,0-84,8%).
При изучении содержания обменного магния установлено его пониженное количество по сравнению с обменным кальцием (табл. 4).
Исследованиями ряда авторов показано, что в почвах с преобладанием в ППК кальция к нему будет присоединяться и магний, с типичным со-
отношением кальция к магнию как 5 к 1 [Вальков и др., 2006].
На контрольном участке соотношение магния к кальцию составляет 1:5, что согласуется с литературными данными по изучению подобных почв. На остальных экспериментальных участках соотношение магния к кальцию — 1:4, что в ряде случаев может быть связано с усиливающимися процессами деградации почв. Процент магния от суммы обменных оснований составляет от 14,3 до 20,6%.
Таблица 4
Содержание обменного магния (ммоль экв-100 г-1 почвы) в почвах агроценозов
Участок/ горизонт M±m % к контролю Tst % от суммы обменных оснований % от Са Соотношение Mg/Ca
№ 1 А 8,08±0,3 - - 17,1 21,2 1/5
№ 1 В 7,67±0,22 - - 16,7 21,2 1/5
№ 2 А 8,0±0,43 99,0 0,2 18,7 24,3 1/4
№ 2 В 7,08±0,36 92,4 1,4 18,0 23,9 1/4
№ 3 А 4,92±0,22* 60,8 8,5 18,7 25,3 1/4
№ 3 В 4,33±0,22* 56,5 10,7 18,6 25,0 1/4
№ 4 А 3,58±0,17* 44,3 13,1 18,4 24,6 1/4
№ 4 В 2,75±0,14* 35,9 18,7 16,2 23,4 1/4
№ 5 А 2,83±0,22* 35,1 14,1 14,5 26,6 1/4
№ 5 В 2,75±0,14* 35,9 18,7 13,4 30,3 1/4
№ 6 А 2,33±0,22* 28,9 15,4 20,3 28,6 1/4
№ 6 В 1,83±0,17* 23,9 21,1 20,6 28,9 1/4
№ 7 А 4,75±0,25* 58,8 8,5 17,7 24,6 1/4
№ 7 В 4,28±0,24* 55,8 10,4 18,5 25,7 1/4
№ 8 А 3,62±0,19* 44,7 12,6 16,9 23,5 1/4
№ 8 В 3,14±0,07* 41,0 19,5 15,3 23,3 1/4
№ 9 А 5,54±0,23* 68,6 6,7 18,7 25,4 1/4
№ 9 В 4,75±0,29* 62,0 8,0 17,3 25,3 1/4
№ 10 А 3,53 ± 0,17* 43,7 13,1 16,2 22,4 1/4,5
№ 10 В 3,25 ± 0,14* 42,4 16,8 17,8 25,0 1/4
№ 11 А 6,03 ± 0,17* 74,5 6,0 18,3 24,4 1/4
№ 11 В 5,17 ± 0,36* 67,4 5,9 17,5 24,2 1/4
№ 12 А 3,48 ± 0,13* 43,1 14,0 16,8 23,5 1/4
№ 12 В 3,06 ± 0,1* 39,9 19,1 17,6 25,7 1/4
№ 13 А 1,83 ± 0,22* 22,7 16,8 19,9 27,2 1/4
№ 13 В 1,0 ± 0,14* 13,0 25,3 14,3 18,2 1/5
Достоверные различия между значениями контроля и модельными участками (существенное снижение показателей) зафиксировано на участках № 5 (6465%), № 6 (71-76%) и № 13 (77-87%).
Обсуждение
Результаты проведенных исследований поглотительной способности почв агроценозов в целом свидетельствуют о протекании в них существенных деградационных процессов, которые, в случае непринятия определенных мер по восстановлению почвенных характеристик и в целом плодородия, могут приводить к крайне негативным последствиям. Такие отрицательные изменения, затронувшие почвенный поглощающий комплекс, повлияли на его качественный и количественный состав, что в дальнейшем может вызывать уменьшение плодородия, снижение структурированности почв, нарушение ее водно-физических свойств. В целом полученные данные согласуются с ранее проведенными нами исследованиями по изучению поглотительной способности почв антропогенно трансформированных экосистем и сельскохозяйственных угодий, где показано снижение показателя суммы обменных оснований по отношению к контрольному участку, что свидетельствовало о неудовлетворительных условиях для жизнедеятельности микроорганизмов и функциональной активности почвы [Агурова, Сыщиков, 2022; Сыщиков, Агурова, 2023].
В составе ППК изученных модельных участков преобладают обменные катионы кальция и магния (с соотношением магния к кальцию как 1:5 и 1:4). Содержание обменного кальция колеблется в зависимости от географического расположения участка, звена системы севооборота, типа возделываемой культуры — составляя от 15,2 до 86,4% по отношению к контролю, что в некоторых вариантах создает неблагоприятные условия для регулирования почвенного режима и накопления элементов минерального питания. Процент магния от суммы обменных оснований составлял от 14,3 до 20,6%, а достоверные различия между значениями контроля и модельными участками (существенное снижение показателей) зафиксированы на участках при действии и совместном влиянии отрицательных факторов (склоновая поверхность участков, продолжительное возделывание культуры на одном и том же месте, использование в севообороте одних и тех же сельскохозяйственных культур).
Заключение
По результатам проведенных исследований можно сделать следующие предварительные выводы:
1. Показатель суммы обменных оснований изменялся по различным разрезам и горизонтам изученных почв, а на варьирование его значений оказывали влияние положение в ландшафте участ-
ков, тип возделываемой культуры, особенности выращивания тех или иных культур.
2. В составе ППК всех изученных модельных участков преобладали ионы кальция и магния, что является диагностическим признаком чернозема. Наиболее существенное снижение содержания обменного кальция по отношению к контролю было зафиксировано на участках после выращивания подсолнечника, а также участках, оставленных под паром, где совместное действие ряда неблагоприятных факторов (склоновая поверхность, культура-предшественник с повышенным уровнем выноса элементов минерального питания) повлияло на изменение этого показателя.
3. По результатам исследований качественного и количественного состава ППК отмечали существенные негативные изменения (снижение значений суммы обменных оснований, обменного кальция и магния по отношению к контролю, изменение соотношения обменного кальция к магнию, снижение показателя степени насыщенности почв основаниями), которые в дальнейшем могут приводить к снижению плодородия, структурированности почв, нарушению их водно-физических свойств.
Информация о финансировании работы
Работа выполнена в рамках госзадания ФГБНУ «Донецкий ботанический сад» по теме FREG-2023-0002 «Качественные и функциональные характеристики почв сельскохозяйственных угодий в степной зоне и пути восстановления их биологической продуктивности», № 123101300198-3.
СОБЛЮДЕНИЕ
ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ
В данной работе отсутствуют исследования человека или животных.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Агурова И.В., Сыщиков Д.В. Поглотительная способность почв антропогенных территориальных комплексов Донецко-Макеевской промышленной агломерации // Промышлення ботаника. 2022. Т. 22, № 1. Шрз:// doi.org/10.5281/zenodo.7199775
2. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М., 1970.
3. Беляев А.Б., Божко С.Н., Одноралов Г.А. Словарь-справочник по агропочвоведению. Воронеж: Центр духовного возрождения Черноземного края, 1999.
4. Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвоведение: Учебник для вузов. М., Ростов-на-Дону, 2006.
5. Девятова Т.А., Божко С.Н., Горбунова Ю.С. Изменение поглотительной способности почв по элементам рельефа балочных водосборов ЦЧР // Сорбционные и хроматографические процессы. 2020. Т. 20, № 3.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М., 1985.
7. Методические рекомендации по морфологическому описанию почв / сост. Дюкарев А.Г., Пологова Н.Н., Герасько Л.И. Томск, 1999.
8. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева. М., 1991.
9. Нуриев С.Ш., Шакиров В.З., Лукманов А.А. Кислотность почв и баланс кальция и магния в земледелии Республики Татарстан // Агрохимический вестник. 2006. № 3.
10. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Мине-ева. М., 2001.
11. Приседський Ю.Г. Статистична обробка результатов бюлопчних експерименлв: навчальний поабник. Донецк, 1999.
12. Розанов Б.Г. Морфология почв. М., 2004.
13. Соборникова И.Г. Изменение поглотительной способности черноземов при сельскохозяйственном использовании / 8-й Всесоюзный съезд почвоведов (Новосибирск, 14-18 авг. 1989 г.): Тез. докл. Новосибирск, 1989. Кн. 2.
14. Стахурлова Л.Д., Йонко О.А., Свистова И.Д. и др. Ферментативная активность черноземов степной зоны / Актуальные проблемы почвоведения, экологии и земледелия. Курск, 2010.
15. Сыщиков Д.В., Агурова И.В. Изменение поглотительной способности почв деградированных агроэкоси-стем Донбасса // Бюллетень почвенного института им. В.В. Докучаева. 2023. № 117. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2023-117-101-117
16. Чевердин Ю.И. Закономерности изменения свойств почв юго-востока Центрального Черноземья под
влиянием антропогенного воздействия: Автореф. дис____
д-ра биол. наук. Воронеж, 2009.
17. Чевердин А.Ю. Основные свойства и характеристики черноземов степной зоны // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2015. № 2(18).
18. Щеглов Д.И. Черноземы центра Русской равнины и их эволюция под влиянием естественных и антропогенных факторов. М., 1999.
Поступила в редакцию 16.02.2024 После доработки 31.03.2024 Принята к публикации 19.04.2024
ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 17. ПОЧВОВЕДЕНИЕ. 2024. Т. 79. № 3 LOMONOSOV SOIL SCIENCE JOURNAL. 2024. Vol. 79. No. 3
CHANGES IN THE ABSORPTION CAPACITY OF SOIL UNDER THE INFLUENCE OF DEGRADATION PROCESSES DURING CULTIVATION OF AGRICULTURAL CROPS
I. V. Agurova, D. V. Syshchykov, A. S. Berezovskiy
The purpose of this work was to study the absorption capacity of degraded soils of agricultural land (using the example of agricultural farms in the southern part of the Shakhtersky district of the Donetsk People's Republic). The main objectives of the research included studying the amount of exchangeable bases, exchangeable calcium and exchangeable magnesium. To study the soil cover of agricultural lands, model sites of varying degrees of degradation were selected. When choosing them, factors such as the prevalence of the type of disturbance within the study site, the degree of anthropogenic transformation, and the type of cultivated crop were taken into account. Soil sampling was carried out in September 2023. It was found that the most significant decrease in the amount of exchangeable bases was recorded in areas left fallow after growing a number of crops — sunflower, corn and wheat. The values of the sum of exchangeable bases were reduced compared to the control by 56-85%. The indicators of exchangeable calcium in the soils of the studied agrocenoses varied from 5,5 to 38,08 mEqx100 g-1 of soil, which depended on the position of the site in the landscape, the link in the crop rotation system, and the type of crop being cultivated. The lack of a proper soil care system in the studied areas affected the content of exchangeable calcium, reducing its content by an average of42,7-84,8%. The percentage of magnesium from the total exchangeable bases ranged from 14,3 to 20,6%. The most significant decrease in the content of exchangeable calcium and magnesium in relation to the control was recorded in sites after sunflower cultivation, as well as in areas left fallow, where the combined effect of a number of unfavorable factors (sloping surface, predecessor crop with an increased level of removal of mineral nutrition elements) influenced the change this indicator.
Key words: soil absorption complex, exchangeable bases, exchangeable calcium, exchangeable magnesium, ordinary chernozem.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Агурова Ирина Владимировна, канд. биол. наук, вед. науч. сотр. лаборатории почвенно-экологических исследований ФГБНУ ДБС, e-mail: [email protected]
Сыщиков Дмитрий Валерьевич, канд. биол. наук, вед. науч. сотр. лаборатории почвенно-экологических исследований ФГБНУ ДБС, e-mail: [email protected]
Березовский Андрей Сергеевич, аспирант, мл. науч. сотр. лаборатории почвенно-экологических исследований ФГБНУ ДБС, e-mail: [email protected]
© Agurova I.V., Syshchykov D.V., Berezovskiy A.S., 2024
