CC BY
197
ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ГУМУСА И АЗОТА В ЧЕРНОЗЕМАХ УКРАИНЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПОЧВЫ
В.В. Дегтярев, О.И. Моргунова, В.Н. Недбаев
Аннотация. Приведены результаты исследований содержания общего гумуса и азота в черноземных почвах Украины. Установлено, что содержание данных элементов резко снижается при распахивании целинных почв.
Ключевые слова: органическое вещество, гумус, азот, целина, залежь, пашня.
Трансформация органического вещества в почве -один из главных показателей воздействия на нее сельскохозяйственной культуры. Гумус - специфическая часть почвы, являющаяся источником основных элементов питания и оказывающая значительную роль в ее формировании.
Основные закономерности гумусообразования, природа и свойства гумуса рассмотрены в работах В.В. Докучаева, 1953; П.А. Костычева, 1951; В.Р. Вильямса, 1920, 1950; С.П. Кравкова, 1931; А.Н. Соколовского, 1956; И.В. Тюрина, 1937, 1955; М.Н. Кононовой, 1951,19б3; Л.Н. Александровой, 1953, 1970 и многих других ученых [1.-С.48].
В последнее время исследования ученых направлены на изучение количественного изменения гумуса и соответственно азота, происходящие в почве под влиянием антропогенного воздействия.
А.М. Гринченко, В.Д. Муха, Г.Я. Чесняк, 1979;
Н.И. Лактионов,1974; [1.-С.49]. В.В. Дегтярев, 2008 [2] и другие ученые установили, что резкое снижение содержания гумуса происходит в первые годы распашки целины. С увеличением периода использования пашни темпы минерализации гумуса снижаются. В дальнейшем потери гумуса идут не столь интенсивно и компенсируются процессами гумусообразования, то есть происходит динамическая стабилизация запасов гумуса в пахотном слое почвы в соответствии с установившимся новым режимом круговорота веществ и потоков энергии в сформировавшемся агроценозе.
Основная заслуга в поднятии и обосновании проблемы азота как коренной в почвообразовании, плодородии почв и питании растений принадлежит двум выдающимся ученым - Д.Н. Прянишникову и И.В. Тюрину.
Рассматривая проблему азота в сельскохозяйственной науке, основоположник агрономической химии академик Д.Н. Прянишников (1945) отметил, что главным условием, которое определяет количество урожая сельскохозяйственных культур в разные времена, является степень обеспеченности растений азотом [3].
Дальнейшие исследования Кононовой М.М. (1951), Киселя В.Д. (1973), Чесняк О.А. (1977, 1978), Мухи В.Д. (1980) и др., направленные на изучение этого вопроса, показали, что азот содержится в составе органических веществ почв и на его содержание влияет интенсивность обработки, сельскохозяйственные культуры, внесение органических и минеральных удобрений [2, 4 ,5].
Объектом исследования являлись :
- черноземы типичные глубокие среднесуглинистые на лессовидных суглинках заповедника "Михайловская целина";
- черноземы обыкновенные тяжелосуглинистые на лессовидных суглинках заповедника "Хомутовская степь".
Для проведения исследований были выбраны следующие варианты: абсолютная целина, косимая целина, залежь, лесополоса, пашня.
Проведенное нами изучение содержания и качества гумуса в черноземных почвах ставило целью выявить общие закономерности трансформации органической части почвы под воздействием сельскохозяйственного использования в различных природных зонах и установить характерные особенности этих изменений.
Результаты содержания общего гумуса в черноземах типичных (рисунок 1) свидетельствуют о том, что для целинных почв характерно высокое содержание общего гумуса, с глубиной его содержание резко снижается. Несколько ниже содержание общего гумуса наблюдается в почвах варианта косимой целины.
Распашка черноземов типичных вызывает существенное снижение содержания общего гумуса по сравнению с почвой абсолютно целинной степи.
Результаты определения содержания общего гумуса в черноземах обыкновенных (рисунок 2) пашни показывают такую же зависимость содержания общего гумуса, как и черноземы типичные. После распашки целинных почв и последующего их использования в сельском хозяйстве, количество общего гумуса снижается по всей исследуемой глубине профиля. Это явление связано с особенностью сельского хозяйства, а именно с урожаем, происходит отчуждение растительной массы, органические и минеральные удобрения не вносятся в нужных количествах и поэтому происходит активная минерализация гумуса. Также на пахотных почвах наблюдается ежегодное перемешивание слоев почвы в процессе обработки, в результате чего улучшается её аэрация, изменяется водный и тепловой режимы, и как следствие этого, возрастает её микробиологическая активность [1].
%
12
0-10см 10-20см 20-30см 30-40см
□ Абсолютная целина 0 Ко симая целина Э Залежь
□ Лесополо са И Пашня
Рисунок 1 - Содержание общего гумуса в черноземах типичных УПСЗ отделения «Михайловская целина»
Выкашивание целинной растительности на черноземах типичных и обыкновенных приводит к снижению содержания общего гумуса в верхнем 0 - 10 см слое почвы и его накоплению в более глубоких слоях по сравнению с целинными аналогами.
глубиной почти не меняется, потому что слои почвы перемешиваются в процессе обработки.
Расчет соотношения содержания углерода к содержанию азота в черноземах типичных показывает (рисунок 4), что в почвах абсолютной целины в 10 см слое этот показатель составляет 11,69 и с глубиной возрастает на 8%.
Рисунок 2 - Содержание общего гумуса в черноземах обыкновенных УПСЗ отделения «Хомутовская степь»
Введение залежного режима на черноземах типичных способствует повышению содержания общего гумуса в 30 см слое почвы, а в черноземах обыкновенных повышение наблюдается по всей исследуемой глубине профиля сравнительно с пахотными почвами. Особенно большая разница в содержании общего гумуса прослеживается в 0 - 10 см слое почвы, что объясняется увеличением количества органических остатков, которые отмирают и накапливаются на поверхности почвы.
В черноземах типичных лесополосы содержание общего гумуса высокое по всей исследуемой глубине, а в черноземах обыкновенных его содержание увеличивается только в 20-30 см и 30 - 40 см слоях почвы, по сравнению с аналогичными слоями целинных почв.
Результаты исследований содержания гумуса в черноземных почвах показывают, что распашка и дальнейшее сельскохозяйственное использование уменьшает содержание органических веществ, что снижает плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур.
Для растений важнейшим элементом питания является азот. Поэтому весьма важно понять, как изменяется содержание данного элемента питания в процессе сельскохозяйственного использования почв.
Содержание общего азота в черноземах типичных (рисунок 3) при распашке целинных почв снижается почти наполовину. Введение залежного режима приводит к накоплению азота по сравнению с почвой пашни, но даже за длительный период залежного режима его содержание не приблизилось к значениям, характерным для целинного чернозема.
Рисунок 3 - Содержание общего азота в черноземах типичных УПСЗ отделения «Михайловская целина»
Содержание общего азота в почвах косимой целины и лесополосы почти не отличается от его содержания в черноземе абсолютной целины. С глубиной в черноземе всех исследуемых вариантов, кроме пашни, наблюдается значительное уменьшение содержания общего азота. В черноземах пашни содержание азота с
Рисунок 4 - Соотношение С^ в черноземах типичных УПСЗ отделение «Михайловская целина»
Выкашивание целинной растительности вызывает увеличение показателя соотношения С : N в 10-20 см слое на 8% и уменьшение в более глубоких слоях по сравнению с целинными аналогами.
В почвах варианта лесополосы значение соотношения С : N возрастает на 3% в верхнем слое по сравнению с целинной почвой.
Соотношение С : N в пахотных черноземах типичных в 0-10 см слое составляет 11,93, что на 2% выше, чем в аналогичном слое абсолютно целинного варианта исследований. На глубине 20-30 см почвы пашни наблюдается наибольшее значение соотношения С^ - 12,54, которое можно объяснить наличием большего количества органического углерода в данном слое почвы.
В почвах залежи отмечается повышение показателя соотношения С: № в 0-10 см слое на 1%, 10-20 см слое на 2% по сравнению с аналогичными слоями пахотных черноземов. Это свидетельствует о том, что в результате увеличения количества растительных остатков происходит активизация процессов гумификации растительных остатков, что приводит к накоплению гумуса в почвах залежи.
Содержание общего азота в чернозёмах обыкновенных «Хомутовской степи» (рисунок 5) ниже, чем в типичных чернозёмах. Выкашивание абсолютно целинной растительности не приводит к снижению содержания азота в 0-20 см слое почвы по сравнению с целинными аналогами. Сенокошение способствует накоплению содержания общего азота в 20-30 и 30-40 см слоях на 16% и 13% соответственно по отношению к аналогичным слоям целинных почв. Введение черноземов обыкновенных в сельскохозяйственное использование приводит к снижению содержания общего азота по всей исследуемой толще. В 0-10 см слое чернозема содержание данного элемента уменьшается на 38%, в 10-20 см - на 22%, в 20-30 см - на 11%, в 30-40 см - на 13% по сравнению с целинными почвами. В почвах лесополосы отмечается незначительное снижение содержания общего азота в 0-10 см слое на 7% и повышение в 20-30 и 30-40 см слоях на 17 и 27% соответственно по сравнению с аналогичными слоями целинных черноземов обыкновенных. В почвах, выведенных из обработки и оставленных под залежь, наблюдается накопление содержания общего азота на 0,33%, 0,13%,
0,23% соответственно в 0-10, 20-30 и 30-40 см слоях почвы по сравнению с почвами пашни. Только в 10-20
см слое чернозема его содержание остается ниже на 17% ,чем в аналогичном слое черноземов обыкновенных абсолютно целинной степи.
%
0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05
о
и Абсолютная целина ® Косимая целина ш Залежь и Лесополоса н Пашня
Рисунок 5 - Содержание общего азота в чернозёмах обыкновенных «Хомутовской степи»
Соотношение содержания углерода к содержанию азота в черноземах обыкновенных (рисунок 6) находится в пределах от 10 до 13. Шире в 20-30 см слое почвы под лесополосой и уже в 10-20 см почвы залежи. В почвах пашни и абсолютной целины соотношение С: N в верхнем исследуемом слое почти не отличается, с глубиной наблюдается незначительное снижение данного показателя. Для почв залежи в 0-10 см слое характерно значение соотношения С^ на уровне 11,58, что близко к значениям этого показателя для почв пашни и абсолютной целины. На глубине 20-30 см наблюдается снижение данного показателя на 6% относительно почвы пашни и на 8% по сравнению с целинным аналогом черноземов обыкновенных.
Соотношение содержания углерода к содержанию азота в черноземах обыкновенных (рисунок 6) находится в пределах от 10 до 13. Шире в 20-30 см слое почвы лесополосы и уже в 10-20 см почвы залежи. В почвах пашни и абсолютной целины соотношение С: N в верхнем исследуемом слое почти не отличается, с глубиной наблюдается незначительное снижение данного показателя. Для почв залежи в 0-10 см слое характерно значение соотношения С^ на уровне 11,58, что близко к значениям этого показателя для почв пашни и абсолютной целины. На глубине 20-30 см наблюдается снижение данного показателя на 6% относительно почвы пашни и на 8% по сравнению с целинным аналогом черноземов обыкновенных.
Выводы.
1. Распашка целинных черноземов вызывает снижение содержания общего гумуса в 0-40 см толще почвы. В более глубоких слоях, где интенсивность антропогенного воздействия меньше, содержимое гумуса по всем вариантам исследований примерно одинаково. Выкашивание целинной растительности вызывает снижение содержания общего гумуса только в верхнем 010 см слое и росту его содержания в более глубоких слоях почвы по сравнению с целиной.
2. Пахотные черноземы содержат меньше азота, нежели целинные черноземы. Введение залежного режима способствует накоплению общего азота по сравнению с пахотными черноземами.
Список использованных источников
1 Муха В.Д. Естественно-антропогенная эволюция почв (общие закономерности и зональные особенности).-М:КолосС, 2004. - 271 с.
2 Дегтярьов В.В. Характеристика гумусу цілинних і орних чорноземів лівобережного лісостепу і степу України // Вісник ХНАУ. - 2008. - №1. - С.85-102.
3 Кононова М.М. Проблема почвенного гумуса и современные задачи его изучения. - М. : АН СССР, 1951. - 390с.
4 Прянишников Д.Н. Азот в жизни растений и в земледелии СССР. - М.: АН СССР, 1945. - 257с.
5 Чесняк О.А., Чесняк Г.Я. Изменения содержания общего азота и форм азотосодержащих соединений в черноземах мощных Лесостепи УССР под влиянием удобрений/ // Тр. Харьк. с.-х. ин-т. - Харьков, 1978.-Т. 255. -С. 38-5І.
6 Муха В.Д. О показателях, отражающих интенсивность и направленость почвенных процессов// Плодородие почв и эффективность удобрений : сб.науч.трудов Харьковского СХИ. - Харьков, 1980. - Т.273. - С.13-16.
Информация об авторах
Дегтярев В. В., доктор сельскохозяйственных наук, профессор, декан факультета агрохимии и почвоведения Харьковского национального аграрного университета им. В.В. Докучаева.
Моргунова О. И., ассистент кафедры почвоведения Харьковского национального аграрного университета им. В.В. Докучаева.
Недбаев В. Н. , кандидат сельскохозяйственых наук, доцент кафедры почвоведения, агрохимии и земледелия ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА».
Абсолютная Косимая Залежь Лесополоса Пашня целина целина
Е 0-1 Осм в Ю-20см оп 20-30см Н30-40см
Рисунок 6 - Соотношение С: N в черноземах обычных УПЗС отделение «Хомутовская степь»
В 0-10 см слое чернозема обыкновенного косимой целины наблюдается самое низкое значение соотношения С^ сравнительно с другими вариантами исследований.
