CC BY
101
УДК 631. 415.1: 631. 821.1
КИСЛЫЕ ПОЧВЫ ПРИЕНИСЕЙСКОЙ СИБИРИ И ОТЗЫВЧИВОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА ИЗВЕСТКОВАНИЕ
Ю.Н. ТРУБНИКОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, зам. директора Красноярский НИИСХ E-mail: junt@bk.ru
Резюме. На дерново-подзолистой почве Приенисей-ской Сибири клевер, озимая рожь, ячмень, пшеница и лён-долгунец проявляют заметную чувствительность к почвенной кислотности и положительно реагируют на известкование. На серой лесной почве чувствительность культур к повышенной кислотности менее выражена. Внесение повышенных доз удобрений (Мд0РдоКдо) сглаживает негативное влияние кислотности почвы. Анализ сопряженных образцов почвы и растений показал, что сбор зерна пшеницы и ячменя положительно коррелирует с величиной рН (г = 0,47 ± 0,15 и 0,52 ± 0,1 соответственно) и степенью насыщенности почвы основаниями (г = 0,43 ± 0,15 и 0,48 ± 0,1), отрицательно - с гидролитической кислотностью (г = 0,51 ± 0,14 и 0,42 ± 0,1).
Ключевые слова: почвенная кислотность, дерновоподзолистые и серые лесные почвы, известкование, урожайность культур.
В Приенисейской Сибири основной фонд пашни подтайги представлен автоморфными дерновоподзолистыми (170 тыс. га, или 19,5 %) и серыми лесными (380 тыс. га, или 43 %) почвами [3]. Преобладающая площадь занята средне- (56 %) и сильнокислыми (21 %) почвами, для которых характерна повышенная степень насыщенности основаниями и высокая гидролитическая кислотность. Более трети почв, характеризуются очень низким и низким содержанием подвижных фосфатов и калия, пятая часть бедна гумусом.
Кислотность почв - их природное, генетически обусловленное свойство. Растительность и почвенная биота создают среду, соответствующую их биологическим требованиям. Таким образом, формируется биоценоз кислых ландшафтов [6].
Иные биологические связи возникают между кислыми почвами и культурными растениями, большинство из которых происходит из южных регионов, где преобладает дерновый процесс почвообразования. В результате длительного естественного отбора и селекции, большинство растений адаптировались и способны в разной степени переносить повышенную кислотность. Однако для увеличения продуктивности агроценозов на кислых почвах необходимо проведение мероприятий по их нейтрализации.
Цель нашихисследований -изучить реакцию сельскохозяйственных культур на почвенную кислотность и их отзывчивость на известкование в условиях Приенисейской Сибири.
Условия, материалы и методы. Объектом исследований служили дерново-
подзолистые и серые лесные почвы подтаежной зоны разных районов Приенисейской Сибири. Полевые опыты проводили на Зареченском стационаре лаборатории агрохимии Красноярского НИИСХ на дерново-подзолистых (гумус — 1,7. ..2,2 %. рН - 4,4. ..4,7; Б - 8.10 мг-экв./100 г; Нг - 3,5...4,5 мг-экв./100 г почвы; Р2О5 - 2,3 мг; К2О - 6,2 мг/100 г) и серых лесных (гумус
- 4,4. ..4,6 %; рН - 4,6. ..4,8; Б - 15,5.17,2 мг-экв./100 г; Нг - 5,6-7,5 мг-экв./100 г почвы; Р2О5 - 7,5 мг; К2О - 9,5 мг/100 г почвы) почвах в севообороте: пар - озимая рожь - ячмень с подсевом клевера - клевер 1 и 2 года пользования - лен-долгунец - пшеница - овес.
Удобрения использовали в виде аммиачной селитры, двойного гранулированного суперфосфата и сернокислого калия. Для известкования применяли белитовую муку Ачинского глиноземного комбината с общей нейтрализующей способностью до 98 % в дозе 6 т/га.
Полевые опыты проводили по общепринятой методике [5]. Почвенные образцы анализировали стандартными методами [2]: гумус - по Тюрину, рНсол - по-тенциометрически, гидролитическую кислотность - по Каппену, сумму поглощенных оснований - по Каппену-Г ильковичу, подвижный фосфор и обменный калий - по Кирсанову. Математическую обработку полученных результатов проводили с использованием пакета программ «Бпес1есог» [7].
Результаты и обсуждение. На сегодняшний день большинство исследователей сходятся во мнении, что кислотность почвы имеет двойную природу и связана с наличием ионов водорода и алюминия, а их соотношение зависит от генезиса почвы.
Результаты почвенных обследований показывают что в структуре обменной кислотности дерновоподзолистых и серых лесных почв с ярко выраженными подзолообразовательными признаками в условиях Приенисейской Сибири доминируют ионы алюминия, содержание которых варьирует от 0,06 до
0,60 мг-экв./100 г почвы, против 0,02.0,14 мг-экв./100 г почвы водорода.
В составе обменной кислотности более высоко-гумусированных темно-серых почв преобладают ионы водорода - 0,11.0,14 мг-экв./100 г почвы против 0,02 мг-экв./100 г почвы алюминия. Здесь же возрастает и гидролитическая кислотность. Характеризуя провинциальные особенности кислых почв подтайги Приенисейской Сибири, следует подчеркнуть, что в
Таблица1. Содержание гумуса, Н+ и А!3+ в пахотном слое кислых почв
Содержание
Почва гуму- Н+ А13+
са, % мг- экв./100 г почвы
Тюхтетский район (стационар) Дерново-подзолистая среднесуглинистая 1,9±0,3 Серая лесная среднеоподзоленная тяжелосуглинистая 4,3±0,5 Серая лесная сильнооподзоленная тяжелосуглинистая 3,5±0,4 Казачинский район Дерново-подзолистая 3,4±0,4 Серая лесная оподзоленная 5,2±0,5 Темно-серая со вторым гумусовым горизонтам 6,1±0,4 Темно-серая лесная оподзоленная 7,0±0,2 0,02±0,01 0,10±0,02 0,10±0,02 0,06±0,02 0,06±0,02 0,11 ±0,04 0,14±0,03 0,06±0,02 0,14±0,05 0,19±0,03 0,6±0,2 0,3±0,1 0,02±0,01 0,02±0,01
целом, они высоко насыщенны основаниями. В целинных дерново-подзолистых почвах региона величина этого показателя в гумусово-аккумулятивном горизонте (А1) в среднем составляет 76.93 %, в горизонтах А2 и А1А2
- 81.93 %. Наблюдается слабое развитие подзолообразовательного процесса, что обусловлено повышенной карбонатностью почвообразующих пород.
В таких условиях кислые продукты распада органических остатков подвергаются частичной или полной нейтрализации. Причем это происходит на фоне короткого теплого периода, когда возможно выщелачивание катионов, миграция которых чаще всего ограничивается иллювиальным горизонтом. Там они пополняют питательный фонд культурных растений.
Дифференциация обменных оснований по профилю снижается от дерново-подзолистых к темно-серым лесным почвам, что говорит о слаботекущих процессах миграции. Заметно, что в составе обменных оснований доминирует кальций. Его доля в сумме составляет в среднем 80.82 % (табл. 2).
Таблица 2. Дифференциация физико-химический свойств по профилю кислых почв
Почва Гори- зонт Глубина, см рН в Са2+ Мд2+
мг.-экв./100 г почвы
Дерново-подзолис- Апах. 0.. .25 4,4 13,0 10,2 2,8
тая тяжелосуглини- А2 26. ..50 4,3 14,7 11,9 2,8
стая В 51.. .120 4,6 25,9 21,0 4,9
Дерново-подзолис- А1 0.. .14 4,6 23,6 20,8 2,8
тая тяжелосуглини- А2 15. ..32 4,2 19,2 17,2 2,0
стая А2Н 33. ..40 4,2 22,8 20,4 2,4
В 41. ..54 4,2 32,4 28,0 4,4
Среднедерново- Апах. 0.. .20 4,7 26,9 21,8 5,2
оподзоленная тя- А1А2 29. ..39 4,3 19,5 15,4 4,1
желосуглинистая В 55. ..65 4,1 32,3 23,9 8,3
Серая лесная опод- Апах. 0.. .20 4,6 28,1 22,9 5,2
золенная легкосу- АЬ| 27. ..37 4,2 26,1 20,9 5,2
глинистая В 53. ..63 4,1 32,7 26,4 6,3
Серая лесная опод- А1 0.. .14 4,9 35,8 29,5 6,3
золенная тяжелосу- А1А2 15. ..25 4,8 22,9 18,7 4,2
глинистая В 26. ..40 4,9 32,4 25,1 7,3
Темно-серая лес- А1 5.. .21 4,7 34,2 27,9 6,2
ная оподзоленная А1А2 25. ..35 4,7 31,1 26,9 4,1
тяжелосуглинистая В 50. ..60 4,4 33,2 27,1 6,1
Темно-серая лесная Апах. 0.. .23 4,5 32,6 26,2 6,3
тяжелосуглинистая А1А2 35. ..45 4,6 32,4 27,1 5,2
со вторым гумус. гор. В 70. ..80 4,6 33,5 29,3 4,2
Незначительные изменения рН наблюдаются по всему профилю почв, что указывает на слабую выраженность выщелачивания кислых продуктов разложения. Причем во многих случаях более кислой реакции почвы соответствует более высокая степень насыщенности основаниями.
Для растений характерно различное и специфическое отношение к почвенной кислотности, которое обусловлено в основном их генезисом.
В процессе естественного и искусственного отбора в различных районах земледелия постепенно формировались так называемые эколого-географические типы растений, один из их существенных признаков - отношение к реакции почвенного раствора [4].
В ботанике и особенно в геоботанике получило развитие целое научное направление - учение об индикаторах, суть которого заключается в гармоничном соответствии условий произрастания и флористического состава растений. Считается, что индикаторами кислотности почвы могут служить такие виды сорной растительности, как хвощ полевой, щавелек, торица полевая, лисохвост луговой и др.
На кислых почвах Зареченского стационара хорошо развиваются хвощ полевой, зябра, смолёвка хлопушка, мокрица, торица полевая, осоты. В то же время перечисленные виды растений широко распространены на почвах, обладающих слабокислой и близкой к нейтральной реакцией, что мы наблюдали на черноземах выщелоченных и оподзоленных, темно-серых лесных и лугово-черноземных почвах лесостепной зоны. Это указывает на чрезвычайно широкий диапазон приспособленности дикой растительности к условиям почвенной кислотности. Поэтому присутствие растений-индикаторов дает только приблизительное представление о реакции почвенного раствора и, естественно, не может служить критерием для принятия решений о необходимости известкования почв.
По общепринятому мнению для сельскохозяйственных культур, существует определенный оптимальный интервал рН. Очевидно, что он зависит не только от растворимости элементов-токсикантов, но и от доступности элементов питания, физических свойств почв, гидротермических условий и др. Видимо поэтому разные авторы приводят различные величины оптимального интервала рН для растений. Следовательно, если нужно определить оптимальную величину этого показателя для конкретного вида или сорта растений, то ее необходимо устанавливать путем сравнения продуктивности культур при различных величинах рН.
Важно подчеркнуть, что в севообороте чаще всего бывают культуры с разной реакцией на почвенную кислотность и с различной отзывчивостью на известкование. Следовательно, в этом случае необходимо говорить об оптимальной величине рН для севооборота. И, как следствие, построение его схемы должно учитывать особенности реакции культур на изменение кислотности почвы из-за известкования.
Следует также учитывать, что растения иначе реагируют на почвенную кислотность при изменении условий минерального питания.
Культуры, возделываемые в севообороте на Заре-ченском стационаре, входят в различные группы по отношению к почвенной кислотности и отзывчивости на известкование.
Так, клевер, относящийся к 1-й группе упомянутой градации (культуры с очень высокой чувствительностью к кислой реакции почвенной среды и высокой отзывчивостью на известкование) [1] формирует достаточно высокий урожай в контроле (без удобрений и извести).
Положительная его реакция на известкование проявляется только на дерново-подзолистой почве (табл. 3). Причем отзывчивость на известкование клевера 1-го года пользования наблюдается как на нулевом фоне (прибавка 2,5 ц зерн.ед./га), так и на удобренном (2,2...2,8 ц зерн.ед./га). Урожай клевера 2-го года пользования увеличивается только при известковании без внесения удобрений (на 5,2 ц зерн. ед./га). На удобренных фонах известкование не повлияло на урожай. На серой лесной почве клевер не реагирует на внесение мелиоранта, как на фоне удобрений, так и без их участия.
Урожай пшеницы и ячменя, которые относятся ко второй группе (культуры с умеренной чувствительностью к повышенной кислотности и хорошей отзывчивостью на известкование), значительно увеличивался под влиянием известкования на дерново-подзолистой почве, как на фоне удобрений (на 3,1 . 5,2 ц/га у пшеницы, 1,6.2,0 ц/га у ячменя) так и без их участия (на 2,8 и 3,3 ц/га соответственно). На серой лесной
Таблица 3. Отзывчивость сельскохозяйственных культур на известкова- на уровне 2,7 ц зерн.ед./га,
ние при разных уровнях удобренности, ц зерн. ед./га (среднее за 3 года)
Вариант
N0P0K0
NoPnKc+известкование
N030P0300K30
N„nP„nK +известкование
N30P30K30 90 90 90
NnPnKn+известкование
нСр90 90
N0P0K0
^P-K+известкование
N030P0300K30
N..P..K +известкование N“P^
NnPnKn+известкование
н9Ср9° 90
Озимая рожь Яч- мень Клевер Лен Пше- ница Овёс
1 г.п. 2 г.п.
ново-подзолистая почва
8,4 6,2 16,5 10,1 19,4 8,1 8,9
19,8 9,5 19,0 15,3 24,3 10,9 10,3
16,2 10,8 18,6 15,0 24,7 12,8 12,1
21,6 12,8 21,4 16,6 27,3 17,0 13,2
22,1 15,6 21,5 18,0 31,2 20,1 17,4
23,5 17,2 23,7 18,4 35,5 23,2 18,3
2,1 1,6 1,8 1,4 2,3 2,1 2,0
Серая лесная почва
11,2 7,4 17,2 14,1 22,6 14,1 11,5
12,7 9,7 17,3 14,0 25,3 16,7 13,6
17,0 10,5 23,4 15,3 28,4 21,5 15,4
17,9 10,8 24,1 16,5 31,8 22,8 16,4
20,2 13,9 23,3 16,4 32,0 25,7 21,3
21,8 14,9 24,5 17,2 36,9 26,1 21,1
1,4 1,7 1,8 1,7 2,4 1,7 2,7
почве прибавка урожая этих культур (2,6 и 2,2 ц/га соответственно) отмечена только при известковании неудобренной почвы.Внесениеудобрений сглаживало негативное влияние почвенной кислотности.
Озимая рожь и овес, относящиеся к третьей группе (культуры, проявляющие слабую чувствительность к кислотности почв, но положительно реагирующие на известкование), по-разному реагируют на кислотность почв и их известкование. Озимая рожь на дерновоподзолистой почве без удобрений и известкования формирует низкий урожай. Внесение мелиоранта существенно увеличивает продуктивность культуры, как на фоне удобрений (на 5,4 ц/га), так и без них (на 11,4 ц/га). На серых лесных почвах прибавка урожая озимой ржи в вариантах с известкованием намного меньше. Урожай овса без удобрений формируется невысокий. На фоне М30Р30К30 он возрастает на 3,9 ц/га, а при внесении М90Р90К90 - на 9,5 ц/га. Известкование не вызывает увелечения сбора зерна этой культуры.
Лён-долгунец, отнесенный к числу культур, не переносящих избытка кальция в почве (четвертая группа), в наших опытах формировал дополнительный урожай на произвесткованных фонах, как на дерновоподзолистой, так и на серой лесной почве. Причем хороший урожай получен и в абсолютном контроле. Прибавка от известкования дерново-подзолистой почвы на неудобренном фоне составила 4,9 ц зерн.ед./га, на удобренных - 2,6.4,3 ц зерн.ед./га. Отзывчивость этой культуры на известкование серой лесной почвы выразилась прибавкой урожая без удобрений
а на удобренных фонах -3,4...4,9 ц зерн.ед./га.
Таким образом, на первый взгляд, результаты по льну не согласуются с общепринятой градацией. Однако надо учесть, что лён-долгунец в нашем севообороте идёт 5-ой культурой, а мелиорант вносили в паровом поле перед посевом озимой ржи. Величина рН почвы за прошедшее время снизилась с 6,1 (второй год после внесения) до 5,4 (в льняном поле).
Результаты, полученные путем анализа сопряженных образцов почвы и растений, указывают на заметную взаимосвязь урожая культур с исследуемыми формами кислотности. Например, сбор зерна пшеницы и ячменя положительно коррелирует с величиной рН (г = 0,47 ± 0,15 и 0,52 ± 0,1 соответственно) и степенью насыщенности почвы основаниями (г = 0,43 ± 0,15 и -0,48 ± 0,1), отрицательно - с гидролитической кислотностью (г = - 0,51 ± 0,14 и -0,42 ± 0,1).
Выводы. В структуре обменной кислотности дерново-подзолистых и серых лесных почв с четко выраженными подзолообразовательными признаками доминируют ионы алюминия, а серых слабооподзолен-ных и темно-серых почвах - водорода.
На дерново-подзолистой почве клевер, озимая рожь, ячмень, пшеница и лён-долгунец проявляют заметную чувствительность к почвенной кислотности и положительно реагируют на её известкование.
На серой лесной почве чувствительность культур к повышенной кислотности менее выражена. Пшеница и ячмень проявили реакцию на известкование только на нулевом фоне, лён-долгунец и озимая рожь - на нулевом и удобренном фонах.
Внесение повышенных доз миниральных удобрений (Ы90Р90К90) сглаживает негативное влияние кислотности почвы.
Таким образом, реакция на кислотность почвы и известкование зависит не только от биологических особенностей сельскохозяйственных культур, но и от генетической принадлежности почв, а также от уровня их обеспеченности элементами питания.
Литература.
1. Авдонин Н.С. Научные основы применения удобрений. - М.: Колос, 1972. - 320 с.
2. Агрохимические методы исследования почв. - М.: Наука, 1975. - 656 с.
3. Бугаков П.С., Горбачева С.М., Чупрова В.В. Почвы Красноярского края. Красноярск: Краснояр. кн. изд-во, 1981. - 128 с.
4. Вавилов Н.И. Проблемы происхождения, географии, генетики, селекции растений, растениеводства и агрономии. -М.-Л.: Наука, 1965. - 786 с.
5. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Наука, 1985. - 351 с.
6. Перельман А.И. Биокосные системы земли. - М.: Наука, 1977. - 158 с.
7. Сорокин О.Д. Пакет прикладных программ СНЕДЕКОР// Применение математических методов и ЭВМ в почвоведении, агрохимии и земледелии: Тез. докл. 3-й науч. конф. Рос. общества почвоведов. - Барнаул, 1992. - С. 97.
ACID SOILS OF YENISEI SIBERIA AND RESPONSIVENESS OF AGRICULTURAL CROPS ON
CHALKING SOILS
Yu.N. Trubnikov
Summary. On dernovo-podsolic soils clover, winter rye, barley, wheat and flax- -fibre show rather noticeable sensitiveness to soil activity and give positive reaction to chalking soils. On grey forest soils the sensitiveness of crops to high acidity is less expressed. The applying of high dozes of fertilizers (N90P90K90) smoothes out the negative influence of soil acidity. Key words: soil acidity, dernovo-podsolic and grey forest soils, chalking soils, yielding capacity of crops.
