Научная статья на тему 'Матричная организация почв рисовых агроландшафтов Кубани'

Матричная организация почв рисовых агроландшафтов Кубани Текст научной статьи по специальности «Сельское и лесное хозяйство»

CC BY
49
6
Поделиться
Ключевые слова
РИСОВЫЕ ПОЧВЫ / МИНЕРАЛЬНАЯ МАТРИЦА / ГУМУС / ЖЕЛЕЗО / ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВЫ / УРОЖАЙНОСТЬ РИСА / RICE SOILS / MINERAL MATRIX / HUMUS / IRON / GRANULOMETRIC COMPOSITION OF SOIL / RICE YIELD

Аннотация научной статьи по сельскому и лесному хозяйству, автор научной работы — Зубкова Татьяна Александровна, Гуторова Оксана Александровна, Шеуджен Асхад Хазретович

Кислотные свойства минеральной матрицы лугово-черноземных и лугово-болотных почв Краснодарского края характеризуются общей адсорбционной ёмкостью по аммиаку в диапазоне 32-61 мкмоль/г. Самая низкая кислотность матрицы отмечена в условиях бессменного выращивания риса в течение 80 лет (32-33 мкмоль NH3/г). Минеральная матрица рисовых почв зависит от мелиоративного состояния и гранулометрического их состава. На низких чеках лугово-болотных почв, более тяжелых по гранулометрическому составу, общая кислотность минеральной матрицы составляет 51-53 мкмоль NH3/г, на высоких чеках более легких лугово-черноземных почв 34-45 мкмоль NH3/г. В почве повышений, с менее кислой матрицей, увеличивается содержание Fe3+ и снижается количество Fe2+. Обратная закономерность обнаружена в почве понижений с более выраженными кислотными свойствами матрицы. Установлена пропорциональная связь между содержанием гумуса с кислотными свойствами минеральной матрицы. Наибольший урожай риса формируется на лугово-черноземных почвах с менее кислой минеральной матрицей

Похожие темы научных работ по сельскому и лесному хозяйству , автор научной работы — Зубкова Татьяна Александровна, Гуторова Оксана Александровна, Шеуджен Асхад Хазретович,

MATRIX ORGANIZATION OF SOILS OF RICE AGROLANDSCAPES

Acidic properties of the mineral matrix of meadow chernozem and meadow-boggy soils of Krasnodar region are characterized by a total adsorption capacity of ammonia in the range of 32-61 μmol / g. The lowest acidity of the matrix was observed under conditions of permanent rice cultivation for 80 years (32-33 μmol NH3/g). The mineral matrix of rice soils depends on the meliorative state and the granulometric composition of these soils. At low fields of meadow-boggy soils, heavier in granulometric composition, the total acidity of the mineral matrix is 51-53 μmol NH3/g on high checks of lighter meadow chernozem soils 34-45 μmol NH3/g. In the upper soil, with a less acidic matrix, the Fe3+ content increases and the amount of Fe2+ decreases. The reverse pattern is found in the lower soil with more pronounced acidic properties of the matrix. A proportional relationship between the humus content and the acidic properties of the mineral matrix is found. The highest yield of rice is formed on meadow chernozem soils with a less acidic mineral matrix

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Матричная организация почв рисовых агроландшафтов Кубани»

УДК 631.41

06.00.00 Сельскохозяйственные науки

МАТРИЧНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПОЧВ РИСОВЫХ АГРОЛАНДШАФТОВ КУБАНИ*

Зубкова Татьяна Александровна1 д.б.н., с.н.с., БРШ-код (РИНЦ): 7076-7213

Гуторова Оксана Александровна2 к.б.н., в.н.с., БРШ-код (РИНЦ): 3443-8774

Шеуджен Асхад Хазретович2'3 д.б.н., профессор, академик РАН, зав. кафедрой агрохимии, зав. отделом прецизионных технологий, БРШ-код (РИНЦ): 9370-9411

1 - Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

2 - Всероссийский научно-исследовательский институт риса, г. Краснодар, п. Белозерный, Россия

3 - Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина, г. Краснодар, Россия

Кислотные свойства минеральной матрицы лугово-черноземных и лугово-болотных почв Краснодарского края характеризуются общей адсорбционной ёмкостью по аммиаку в диапазоне 32-61 мкмоль/г. Самая низкая кислотность матрицы отмечена в условиях бессменного выращивания риса в течение 80 лет (3233 мкмоль КИ3/г). Минеральная матрица рисовых почв зависит от мелиоративного состояния и гранулометрического их состава. На низких чеках лугово-болотных почв, более тяжелых по гранулометрическому составу, общая кислотность минеральной матрицы составляет 5153 мкмоль КИ3/г, на высоких чеках более легких лугово-черноземных почв - 34-45 мкмоль КИ3/г. В почве повышений, с менее кислой матрицей, увеличивается содержание Ге3+ и снижается количество Ге2+. Обратная закономерность обнаружена в почве понижений с более выраженными кислотными свойствами матрицы. Установлена пропорциональная связь между содержанием гумуса с кислотными свойствами минеральной матрицы. Наибольший урожай риса формируется на лугово-черноземных почвах с менее кислой минеральной матрицей

Ключевые слова: РИСОВЫЕ ПОЧВЫ, МИНЕРАЛЬНАЯ МАТРИЦА, ГУМУС, ЖЕЛЕЗО,

UDC 631.41 Agricultural sciences

MATRIX ORGANIZATION OF SOILS OF RICE AGROLANDSCAPES*

Zubkova Tatyana Aleksandrovna1 Dr.Sci.Biol., senior Researcher, SPIN-code: 70767213

Gutorova Oksana Alexandrovna3 Cand.Biol.Sci., leading Researcher, SPIN-code: 34438774

Sheudzhen Askhad Khazretovich2, 3 Dr.Sci.Biol., professor, academician of the Russian Academy of Sciences, head of agrochemistry department, head of Precision Technologies department, SPIN-code: 9370-9411

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1 - Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

2 - All Russian Rice Research Institute, Krasnodar, Russia

3 - Kuban State Agricultural University, Krasnodar, Russia

Acidic properties of the mineral matrix of meadow chernozem and meadow-boggy soils of Krasnodar region are characterized by a total adsorption capacity of ammonia in the range of 32-61 ^mol / g. The lowest acidity of the matrix was observed under conditions of permanent rice cultivation for 80 years (3233 ^mol NH3/g). The mineral matrix of rice soils depends on the meliorative state and the granulometric composition of these soils. At low fields of meadow-boggy soils, heavier in granulometric composition, the total acidity of the mineral matrix is 5153 ^mol NH3/g on high checks of lighter meadow chernozem soils - 34-45 ^mol NH3/g. In the upper soil, with a less acidic matrix, the Fe3+ content increases and the amount of Fe2+ decreases. The reverse pattern is found in the lower soil with more pronounced acidic properties of the matrix. A proportional relationship between the humus content and the acidic properties of the mineral matrix is found. The highest yield of rice is formed on meadow chernozem soils with a less acidic mineral matrix

Keywords: RICE SOILS, MINERAL MATRIX, HUMUS, IRON, GRANULOMETRIC

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и министерства образования, науки и молодёжной политики Краснодарского края в рамках научного проекта № 16-44-230473

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВЫ, COMPOSITION OF SOIL, RICE YIELD УРОЖАЙНОСТЬ РИСА

Doi: 10.21515/1990-4665-133-069

ВВЕДЕНИЕ

Рисовые почвы встречаются в широком географическом диапазоне и сформированы сложной системой специфических мероприятий, как из гидроморфных, так и автоморфных почв [1]. Любые почвы, измененные периодическим затоплением и агротехническими приемами, необходимыми при выращивании риса, традиционно называют рисовыми (paddy soils), акваризёмами [2], аквазёмами [2, 3]. В Краснодарском крае зона рисосеяния расположена на пойменных и плавневых землях в низовьях реки Кубани. Основными типами почв рисовых агроландшафтов являются лугово-черноземные, аллювиально-луговые, луговые, лугово-болотные. Рисовые почвы образовались в результате трансформации полнопрофильных почв, но чаще сформировались на месте почв, частично или полностью нарушенных при планировке и конструировании рисовых чеков. Вследствие искусственного создания выровненного рельефа путем перемещения значительных масс почвогрунтов при строительстве рисовой системы и нивелировки поверхности, произошли значительные изменения в исходном морфологическом строении большинства почв. Однако использование почв более 20 лет в рисовом севообороте нивелировало их свойства. Одним из ведущих факторов, влияющих на морфологические, физические и физико-химические показатели почв, является длительное затопление в течение 4-5 месяцев. На фоне специфического окислительно-восстановительного режима трансформация железа из одних форм в другие происходит очень быстро [4-7], причем процесс зависит от кислотности среды. Восстановление Fe3+ до Fe2+ в почве начинается при рН=6,0 на фоне снижения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) до 220 мВ, а также при кислотности рН=7,0 и ОВП 160 mV [8].

Чередование окислительных и восстановительных условий, обусловленных спецификой возделывания риса, затрагивают изменения всей почвы. Однако, Иширо Канно, которого называют "отцом рисовых почв", считал, что они все же сохраняют в своей памяти основные черты гранулометрического и минералогического составов исходной почвы [1]. В настоящее время вопрос о неизменности почвенных алюмосиликатов до сих пор остается дискуссионным [9]. В связи с этим исследования по оценке свойств минеральной матрицы почв рисовых агроландшафтов являются актуальными.

Минеральная матрица представляет собой поверхность минеральных частиц почвы, которая характеризуется активными центрами: кислотной и основной природы. Причем, она имеет выраженный кислотный характер [10]. Вокруг неё формируются адсорбированные слои различной природы, включая гумусовые вещества и микроорганизмы. Матричные свойства почва наследует от почвообразующей породы, но в процессе почвообразования сама матрица тоже трансформируется [11].

Цель работы - определить свойства минеральной матрицы рисовых почв Кубани, выявить связи с содержанием гумуса, соединениями железа, гранулометрическим составом и урожаем риса.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проведены на рисовой оросительной системе ФГУ ЭСП "Красное" Красноармейского района Краснодарского края. В пределах землепользования хозяйства были заложены почвенные разрезы:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Разрез № 1. Вид угодий: высокий рисовый чек. Предшественник -рис по рису 2 года. Почва - лугово-черноземная среднесуглинистая.

Разрез № 3. Вид угодий: высокий рисовый чек. Предшественник -рис по рису 80 лет (бессменный посев риса с 1937 г.). Почва - лугово-черноземная тяжелосуглинистая.

Разрез № 4. Вид угодий: высокий рисовый чек. Предшественник -оборот пласта многолетних трав. Почва - лугово-черноземная среднесуглинистая.

Разрез № 5. Вид угодий: низкий рисовый чек. Предшественник - рис по рису 2 года. Почва - лугово-болотная среднеглинистая.

Разрез № 9. Вид угодий: низкий рисовый чек. Предшественник - рис по рису 3 года. Почва - лугово-болотная легкоглинистая.

Разрез № 11. Вид угодий: богарная пашня. Расположена в непосредственной близости от рисовой оросительной системы. Почва -лугово-черноземная тяжелосуглинистая.

Разрез № 12. Вид угодий: высокий рисовый чек. Предшественник -занятой пар. Почва - лугово-черноземная легкоглинистая.

Разрез № 14. Вид угодий: низкий рисовый чек. Предшественник -многолетние травы 2 года. Почва - лугово-болотная легкоглинистая.

Разрез № 15. Вид угодий: залежь, расположенная на рисовой оросительной системе. В рисовый севооборот ранее не вовлекалась. Почва - лугово-черноземная тяжелосуглинистая.

Разрез № 16. Вид угодий: высокий рисовый чек, выведенный из-под рисосеяния с 2007 г. Почва - лугово-черноземная легкоглинистая.

Морфологические, физические и физико-химические свойства лугово-черноземных и лугово-болотных почв были опубликованы ранее [5, 6, 12-14].

В качестве объекта исследования послужили почвенные образцы, отобранные из пахотного (Апах) и подпахотного (А) горизонтов. В них определяли содержание подвижных форм соединений железа в 0,1 N растворе И2804 по методу Казариновой-Окиной в модификации Коптевой; аморфного железа в оксалатной вытяжке по Тамму; общего гумуса по Тюрину со спектрофотометрическим окончанием. Гранулометрический

состав почвы определяли с раствором пирофосфата натрия [15]. Для изучения кислотности минеральной матрицы исследуемых почв применяли метод термопрограммированной десорбции аммиака [10] с помощью прибора УСГА-101 (ООО «УНИСИТ», Россия). Аммиак адсорбируется на кислотных центрах, поэтому его используют в качестве теста на кислотные центры минеральных катализаторов.

Образец почвы (частицы с размером от 0,25 до 1,00 мм) помещался в кварцевый реактор, подвергался предварительной обработке в потоке гелия (20 мл/мин) со скоростью 20оС/мин до температуры 500оС, прокаливался при этой температуре в течение 1 ч, а затем охлаждался до 60оС. Насыщение почвы аммиаком из потока аммиачно-азотной смеси проводилось в течение 15 мин, после чего образец продувался в токе гелия (30 мл/мин) при температуре 100оС в течение 1 ч для удаления физически сорбированного аммиака. Далее температура реактора снижалась до 60оС, и начинался линейный нагрев образца со скоростью 8оС/мин до 500оС в потоке гелия (30 мл/мин). Выделяющийся аммиак регистрировался детектором по теплопроводности. Расчет количества десорбированного аммиака производился программой Results treatment. Кислотность почвенной минеральной матрицы (ПММ) выражали в адсорбционной ёмкости аммиака с погрешностью ± 3 мкмоль/г в соответствии с интервалом температуры его десорбции (табл.1).

Таблица 1 - Спектр кислотных центров почвенной минеральной матрицы

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Интервал температур десорбции NH3, oC Интервал энергии активации десорбции NH3, Еа, кДж/моль Участки спектра кислотных центров (КЦ)

100-200 100-126 Средней силы

200-300 126-152 Сильные

100-300 100-152 Средней силы + сильные

300-500 152-206 Очень сильные

100-500 100-206 Общее число КЦ

Кислотные свойства минеральной части почвы характеризовали величиной адсорбционной ёмкости по аммиаку в мкмоль на 1 г.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Особенности минеральной матрицы почв разного типа пользования. На рисовой системе выделены следующие антропогенные элементы рельефа: низкие и высокие чеки. Адсорбционная ёмкость минеральной матрицы в пахотных горизонтах рисовых почв в зависимости от высотного их расположения варьирует в диапазоне от 33 до 51 мкмоль/г, в подпахотных - от 32 до 61 мкмоль/г (рис. 1). В условиях богары адсорбционная ёмкость КИз составляет соответственно 53 и 46, залежи -38 и 44 мкмоль/г. В пахотных горизонтах низких чеков общая кислотность минеральной матрицы гораздо выше (51-53 мкмоль КИ3/г), чем на высоких (34-45 мкмоль КИ3/г). Рисовое поле, выведенное из-под рисосеяния, занимает промежуточное положение по кислотным свойствам между высокими и низкими чеками - 42-43 мкмоль/г.

Рис. 1 Общая адсорбционная ёмкость по аммиаку минеральной матрицы лугово-черноземных и лугово-болотных почв

Дифференциация верхних горизонтов по кислотности ПММ. Почвенно-генетические горизонты рисовых почв различаются по кислотным свойствам минеральной матрицы. Наблюдается следующая особенность: в подпахотном горизонте А кислотных центров больше, чем в пахотном Апах, частота встречаемости составляет 67 %. Причем, дифференциация горизонтов Апах и А по кислотности минеральных матриц более выражена в почвах высоких рисовых чеков и менее заметна в низких чеках. Таким образом, кислотные свойства минеральной матрицы рисовых почв зависят от мелиоративного их состояния и горизонта - на низких чеках отмечается повышенная кислотность минеральной матрицы, на высоких чеках - пониженная.

Кислотность минеральной матрицы и гранулометрический состав почв. Свойства минеральной матрицы зависят от гранулометрического состава почвы. Как правило, с утяжелением гранулометрического состава или увеличением содержания ила и физической глины растёт общая удельная поверхность почвы и соответственно число активных центров. Однако, при одинаковом гранулометрическом составе число и сила кислотных центров могут варьировать в зависимости от химических свойств почвы [10]. В исследуемых рисовых почвах также отмечается общая тенденция роста кислотности минеральной матрицы с увеличением содержания фракций ила и физической глины (рис. 2).

о

и 80 П

5 40 -

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

г

20 -

у = 0,7х + 21 Я2 = 0,52

20 -

0

0

у = 0,4х + 20 К2 = 0,47

1-1-Г

0 20 40 60 80

Ил, %

0 20 40 60 80 Физическая глина, %

Рис. 2 Общая кислотность минеральной матрицы исследуемых почв в зависимости от содержания ила и физической глины

Для низких чеков лугово-болотных почв характерен более тяжелый гранулометрический состав с содержанием физической глины 72,2-77,8 % в пахотном и 72,7-80,3 % в подпахотном горизонтах, отличающихся более стабильной кислотной матрицей 51-53 и 51-61 мкмоль МИэ/г соответственно. На высоких чеках лугово-черноземных почв содержание физической глины сильно варьирует от 39,2 до 68,7 в горизонте Апах до 41,1-70,7 % в горизонте А. При таком существенном разбросе в содержании физической глины кислотность минеральной матрицы также неодинаковая - от 33-45 в пахотном до 32-51 мкмоль NHз/г в подпахотном горизонтах. На рисунке 3 выделены области для высоких (сплошная линия окружности), низких чеков (крупная пунктирная линия окружности) и почв вне рисового севооборота (мелкая пунктирная линия) по кислотности минеральной матрицы и фракциям гранулометрического состава.

70

та 60

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

о 50

| 40

^ 30

10

о

□ низкие чеки ж вне рисового севооборота

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Ил, %

А

70

60

□ низкие чеки

ж вне рисового

севооборота

0 Н-1-1-1-1-1-1-1-1-1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Физическая глина, %

В

Рис. 3 Общая кислотность минеральной матрицы исследуемых почв в зависимости от содержания ила (А) и физической глины (В)

Выделенная группа почв мелкой пунктирной линией входит в часть ареала высоких чеков, т.е. они идентичны. К этой группе относятся почвы богарного земледелия (разрез 11), залежь (разрез 15) и поле, выведенное из-под рисосеяния 10 лет назад (разрез 16). Это вполне объяснимо, поскольку почвы высоких чеков и вне рисового севооборота приурочены к повышенным элементам рельефа. Области высоких и низких чеков, различных по условиям залегания от рельефа, не пересекаются (рис. 3).

Особенности минеральной матрицы лугово-черноземной почвы при бессменном посеве риса. Бессменное возделывание риса на лугово-черноземной почве в течение 80 лет привело к значительным изменениям минеральной матрицы, как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах: общая кислотность снизилась до 32 и 33 мкмоль МН3/г соответственно. По гранулометрическому составу почва тяжелосуглинистая с довольно высоким содержанием физической глины в горизонтах Апах (55,6 %) и А (62,0 %), однако кислотных центров в ней гораздо меньше, чем в среднесуглинистых (разрезы 1 и 4) и, особенно, глинистых разновидностях почв рисового севооборота (разрезы 12, 5, 9, 14), варьируя в диапазоне 3461 мкмоль МН3/г. Следовательно, при использовании лугово-черноземной почвы под монокультуру риса минеральная матрица теряет кислотные свойства, несмотря на высокую дисперсность, обусловленную тяжелым гранулометрическим составом. Но при соблюдении научно-обоснованной системы рисового севооборота трансформация минеральной матрицы этой почвы выражена слабее. Таким образом, полученные данные свидетельствуют об изменениях химических свойств минеральной матрицы лугово-черноземной почвы при бессменном выращивании риса -

происходит снижение числа кислотных центров и, вероятно, возрастание центров основной природы.

Минеральная матрица почв и содержание гумуса. Содержание гумуса в пахотном слое рисовых почв варьирует в диапазоне 2,85-3,92 %. В почве под бессменной культурой риса его количество снижается до 2,27 %. Наиболее обогащенными органическим веществом являются верхние горизонты богары (0-20 см) и залежи (0-30 см) - 4,15 и 4,71 % соответственно. Вниз по профилю почвы содержание гумуса снижается. При этом в лугово-болотных почвах содержание гумуса больше в среднем на 15 %, чем в лугово-черноземных. Такие различия обусловлены лучшей аэрацией лугово-черноземных почв и более интенсивной минерализацией органического вещества в ней [14].

Установлена пропорциональная связь содержания гумуса верхних горизонтов с кислотными свойствами минеральной матрицы: чем выше кислотность матрицы (адсорбционная ёмкость по КИ3), тем больше содержание гумуса в почве (рис. 4).

Рис. 4 Зависимость содержания гумуса верхних горизонтов от кислотных свойств минеральной матрицы исследуемых почв: А - вне рисового севооборота; В - рисовые почвы

В условиях рисовых почв самая тесная связь (Я2=0,70-0,74) с кислотными центрами сильными и средней силы (рис. 4 В). В почвах, не используемых в рисовом севообороте, в т. ч. и рисового поля выведенного из-под рисосеяния 10 лет назад, обнаружена очень тесная связь:

Я-0,91-

0,97 (рис. 4 А).

Таким образом, содержание гумуса в рисовых почвах пропорционально кислотности минеральной матрицы, причем в почвах вне рисового севооборота установлена очень тесная связь.

Кислотность минеральной матрицы почв и аморфное железо (по Тамму). Аморфное железо служит диагностическим показателем почв с

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

повышенной степенью гидроморфизма. Наибольшее его содержание обнаружено в рисовых почвах (от 0,9 до 1,2 %) и залежи (1,0 %), а наименьшее - в почве богарных угодий, в т.ч. и выведенной из-под рисосеяния (от 0,5 до 0,7 %).

При сравнении высоких и низких чеков выделяются ареалы распределения аморфного железа, приуроченных к минеральной матрице лугово-черноземных и лугово-болотных почв (рис. 5: сплошная окружность для высоких чеков и пунктирная - для низких), однако его содержание в них одного порядка.

ЫН3, мкмоль/г

Рис. 5 Распределение аморфного железа в зависимости от кислотности минеральной матрицы исследуемых почв

Из этого следует, что количество аморфного железа в рисовых почвах не зависит от размера и кислотности минеральной матрицы. По подвижным формам железа наблюдается обратная зависимость.

Кислотность минеральной матрицы почв и подвижные формы соединений железа (0,1 N N2804). Содержание двухвалентного железа на высоких чеках лугово-черноземных почв, обладающих менее кислотной матрицей (сплошная линия окружности), снижено в 3-6 раз по сравнению с низкими чеками лугово-болотных почв с более выраженной кислотностью (рис. 6). И наоборот, количество трехвалентного железа больше на высоких чеках и меньше на низких (рис. 7). При этом оксиды

трехвалентного железа являются преобладающими - их доля от общего суммарного содержания Бе0+Ре20з варьирует от 74,7-90,7 % в лугово-болотных до 92,8-96,6 % в лугово-черноземных почвах.

Рис. 6 Распределение подвижного двухвалентного железа в зависимости от кислотности минеральной матрицы рисовых почв

Указанное соотношение подвижных форм железа является следствием неодинакового окислительно-восстановительного состояния рисовых почв. Низкие чеки лугово-болотных почв слабо дренированы и приурочены к замкнутым понижениям плавневой равнины. Поэтому условия аэрации (окислительные процессы) в них выражены слабее, чем на высоких чеках.

350

о н-1-1-1-1-1-1

0 10 20 30 40 50 60 ]ЧНз, мкмоль/г

Рис. 7 Распределение подвижного трехвалентного железа в зависимости от кислотности минеральной матрицы рисовых почв

Таким образом, содержание подвижных форм соединений железа связано с мелиоративным состоянием рисового поля и общей кислотностью минеральной матрицы. Для почв с менее кислой матрицей

Т7 3 +

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

на высоких чеках характерно повышенное содержание Fe и пониженное 2+

Fe . По содержанию аморфного железа такой связи не обнаружено.

Кислотность минеральной матрицы почв и урожай риса. Наибольший урожай риса формируется на лугово-черноземных почвах высоких чеков (рис. 8). Причем, величина урожая риса не зависела от содержания гумуса в почвах (рис. 9).

Для рисовых почв отмечается тенденция снижения урожайности риса с ростом кислотности минеральной матрицы (рис. 8). Вероятно, часть кислых центров минеральной матрицы рисовых почв трансформировалась в центры основной природы, что благоприятно для их плодородия, ведь основные центры обусловлены обменными катионами щелочных и щелочноземельных элементов, которые одновременно являются элементами питания для растений. Именно кальций, магний, калий и натрий в черноземах играют роль центров основной природы минеральной матрицы степных почв [10]. В почвах гумидной зоны такие центры

отсутствуют. Исследования показали, что минеральная матрица рисовых почв связана с гранулометрическим составом и содержанием гумуса. Как установлено ранее, основная часть гумуса в почве находится в матричном состоянии, т.е. закреплена на минеральной поверхности [10]. Поэтому его связь с активными (кислотными) центрами матрицы, на которых и происходит закрепление, вполне очевидна.

Рис. 8 Урожайность риса в зависимости от кислотности минеральной матрицы рисовых почв

Рис. 9 Урожайность риса в зависимости от содержания гумуса в почвах

Отвечая на главный вопрос об изменении почвенной минеральной матрицы в условиях рисосеяния следует сказать:

1. Минеральная матрица трансформируется в зависимости от мелиоративного состояния рисового чека, типа почв и гранулометрического состава, а также длительности возделывания риса.

2. Максимальные изменения минеральной матрицы лугово-черноземной почвы происходят при бессменном выращивании риса в течении 80 лет. Это подтверждается снижением кислотности минеральной матрицы, несмотря на её высокую дисперсность, обусловленную тяжёлым гранулометрическим составом почвы.

3. Наиболее плодородными для возделывания риса являются лугово-черноземные почвы с менее кислой матрицей. Число активных центров или общая кислотность минеральной матрицы содержат информацию о контактах и межфазных взаимодействиях в почвах. С увеличением числа активных центров формируется больше контактов, что приводит к упрочнению почвенных агрегатов. Но имеются пределы - слишком высокая матричная активность, характерная для глинистых разновидностей лугово-болотных почв, приводит к развитию слитизации и ухудшению физических свойств, что неблагоприятно отражается на их продуктивности.

4. Содержание гумуса в верхних горизонтах рисовых почв пропорционально кислотности минеральной матрицы. В тоже время не обнаружено связи между содержанием гумусом и урожаем риса. Возможно, особую роль в рисовых почвах играют водорастворимые органические вещества, которые соединяясь с подвижными формами железа мигрируют в нижележащие почвенные горизонты [14].

Выводы

1. Кислотные свойства минеральной матрицы лугово-черноземных и лугово-болотных почв Краснодарского края характеризуются общей адсорбционной ёмкостью по аммиаку в диапазоне 32-61 мкмоль/г. Установлена низкая кислотность матрицы при бессменном выращивании риса в течение 80 лет (32-34 мкмоль КЛ3/г). Пахотные горизонты характеризуются менее кислой минеральной матрицей, чем подпахотные.

2. Выявлена общая тенденция увеличения кислотности минеральной матрицы с утяжелением гранулометрического состава почвы. На низких чеках лугово-болотных почв, более тяжелых по гранулометрическому составу, общая кислотность минеральной матрицы составляет 5153 мкмоль МИз/г, на высоких чеках более легких лугово-черноземных почв - 34-45 мкмоль МН3/г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3. Установлена пропорциональная связь содержания гумуса верхних горизонтов рисовых почв с кислотными свойствами минеральной матрицы. Самая тесная связь с кислотными центрами средней силы и сильными.

4. На высоких чеках лугово-черноземных почв, с менее кислой матрицей, увеличивается содержание Fe3+ и снижается количество Fe2+. Обратная закономерность обнаружена в почве понижений с более выраженными кислотными свойствами матрицы. Аналогичной зависимости для аморфного железа не установлено.

5. Не выявлено связей между урожаем риса и содержанием гумуса в рисовых почвах. Наибольший урожай риса достигается на лугово-черноземных почвах с менее кислой минеральной матрицей.

Литература

1. Герасимова М.И. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация: учебное пособие / М.И. Герасимова, М.Н. Строганова, Н.В. Можарова, Т.Ф. Прокофьева // Под ред. академика РАН Г.В. Добровольского. - Смоленск: Ойкумена, 2003. - 268 с.

2. Tuma K. The classification of soils under rice cultivation (paddy soils) / K. Tuma, K. Kawaguchi // Ann. edafol. agrohiol. - V. 26, 1967.

3. Шишов Л.Л. Классификация и диагностика почв России / Л.Л. Шишов,

B.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова // Под ред. акад. РАН Г.В. Добровольского. - Смоленск: Окуймена, 2004. - 342 с.

4. Вальков В.Ф. Почвоведение (почвы Северного Кавказа) / В.Ф. Вальков, Ю.А. Штомпель, В.И. Тюльпанов. - Краснодар: Изд-во «Советская Кубань», 2002. -300 с.

5. Гуторова О. А. Морфогенетические особенности рисовой лугово-черноземной почвы / О.А. Гуторова, А.Х. Шеуджен // Российская сельскохозяйственная наука, 2016. - № 4. - С. 53-56.

6. Гуторова О.А. Морфогенез рисовых лугово-болотных почв Кубани / О. А. Гуторова, А.Х. Шеуджен // Российская сельскохозяйственная наука, 2016. - № 6. -

C. 25-28.

7. Гуторова О.А. Процессы трансформации соединений железа в почвах рисовых агроценозов Кубани / О. А. Гуторов, А.Х. Шеуджен, Т.А. Зубкова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета, 2017. - № 3 (65). - С. 201-205.

8. Brümmer G. Redoxpotentiale und redoxprozesse von Mangan, Eisen und Sehwefelverbindungen / G. Brümmer // Geoderma, 1974. - Bd. 12. - № 3. - S. 207-222.

9. Шеуджен А.Х. Агрохимия и физиология питания риса / А.Х. Шеуджен. -Майкоп: ГУРИПП "Адыгея", 2005. - 1012с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

10. Зубкова Т. А. Матричная организация почв / Т. А. Зубкова, Л.О. Карпачевский. - М. «Русаки», 2001. - 296 с.

11. Зубкова Т.А. Роль минеральной матрицы горной породы в возникновении жизни, эволюции почвы и биосферы / Т.А. Зубкова, Л.О. Карпачевский // Материалы докладов VI Съезда почвоведов им. В.В. Докучаева "Почвы России: современное состояние, перспективы изучения и использования". Том 1, 2012 - С. 40-41.

12. Шеуджен А.Х. Окислительно-восстановительные процессы и состояние соединений железа в почвах рисового агроценоза и богары / А.Х. Шеуджен, О. А. Гуторова, Т. А. Зубкова // Международный научно-исследовательский журнал, 2016. - № 11 (53). doi: 10.18454/IRJ.2016.53.074

13. Шеуджен А.Х. Морфологические особенности и изменение магнитной восприимчивости почв рисового агроценоза и богары / А.Х. Шеуджен, О. А. Гуторова, Т.А. Зубкова, Р.В. Штуц, В.П. Кащиц, Е.П. Максименко, А.С. Филипенко, Н.С. Минаев // Международный научно-исследовательский журнал, 2016. - № 9 (51). - Ч. 3. - С. 133137. doi: 10.18454/IRJ.2016.51.010

14. Шеуджен А.Х. Влияние мелиоративного состояния на свойства почв рисовых агроландшафтов Кубани и их продуктивность / А.Х. Шеуджен, О.А. Гуторова, В.В. Аношенков, Е.П. Максименко, В.П. Кащиц // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2017. -№08(132). - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2017/08/pdf/17.pdf

15. Лабораторно-практические занятия по почвоведению: учебное пособие / М.В. Новицкий, И.Н. Донских, Д.В. Чернов, А.В. Назарова, С.П. Мельников, Н.Н. Баева, А.В. Лаврищев. - СПб: Проспект Науки, 2009. - 320 с.

References

1. Gerasimova M.I. Antropogennye pochvy: genezis, geografija, rekul'tivacija: uchebnoe posobie / M.I. Gerasimova, M.N. Stroganova, N.V. Mozharova, T.F. Prokofeva // Pod red. akademika RAN G.V. Dobrovol'skogo. - Smolensk: Ojkumena, 2003. - 268 s.

2. Tuma K. The classification of soils under rice cultivation (paddy soils) / K. Tuma, K. Kawaguchi // Ann. edafol. agrohiol. - V. 26, 1967.

3. Shishov L.L. Klassifikacija i diagnostika pochv Rossii / L.L. Shishov, V.D. Tonkonogov, I.I. Lebedeva, M.I. Gerasimova // Pod red. akad. RAN G.V. Dobrovol'skogo. - Smolensk: Okujmena, 2004. - 342 s.

4. Val'kov V.F. Pochvovedenie (pochvy Severnogo Kavkaza) / V.F. Val'kov, Ju.A. Shtompel', V.I. Tjul'panov. - Krasnodar: Izd-vo «Sovetskaja Kuban'», 2002. - 300 s.

5. Gutorova O.A. Morfogeneticheskie osobennosti risovoj lugovo-chernozemnoj pochvy / O.A. Gutorova, A.H. Sheudzhen // Rossijskaja sel'skohozjajstvennaja nauka, 2016. -№ 4. - S. 53-56.

6. Gutorova O.A. Morfogenez risovyh lugovo-bolotnyh pochv Kubani / O.A. Gutorova, A.H. Sheudzhen // Rossijskaja sel'skohozjajstvennaja nauka, 2016. - № 6. -S. 25-28.

7. Gutorova O.A. Processy transformacii soedinenij zheleza v pochvah risovyh agrocenozov Kubani / O.A. Gutorov, A.H. Sheudzhen, T.A. Zubkova // Izvestija Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 2017. - № 3 (65). - S. 201-205.

8. Brümmer G. Redoxpotentiale und redoxprozesse von Mangan, Eisen und Sehwefelverbindungen / G. Brümmer // Geoderma, 1974. - Bd. 12. - № 3. - S. 207-222.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

9. Sheudzhen A.H. Agrohimija i fiziologija pitanija risa / A.H. Sheudzhen. - Majkop: GURIPP "Adygeja", 2005. - 1012s.

10. Zubkova T.A. Matrichnaja organizacija pochv / T.A. Zubkova, L.O. Karpachevskij. - M. «Rusaki», 2001. - 296 s.

11. Zubkova T.A. Rol' mineral'noj matricy gornoj porody v vozniknovenii zhizni, jevoljucii pochvy i biosfery / T.A. Zubkova, L.O. Karpachevskij // Materialy dokladov VI Sezda pochvovedov im. V.V. Dokuchaeva "Pochvy Rossii: sovremennoe sostojanie, perspektivy izuchenija i ispol'zovanija". Tom 1, 2012 - S. 40-41.

12. Sheudzhen A.H. Okislitel'no-vosstanovitel'nye processy i sostojanie soedinenij zheleza v pochvah risovogo agrocenoza i bogary / A.H. Sheudzhen, O.A. Gutorova, T.A. Zubkova // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal, 2016. - № 11 (53). doi: 10.18454/IRJ.2016.53.074

13. Sheudzhen A.H. Morfologicheskie osobennosti i izmenenie magnitnoj vospriimchivosti pochv risovogo agrocenoza i bogary / A.H. Sheudzhen, O.A. Gutorova, T.A. Zubkova, R.V. Shtuc, V.P. Kashhic, E P. Maksimenko, A.S. Filipenko, N.S. Minaev // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal, 2016. - № 9 (51). - Ch. 3. - S. 133-137. doi: 10.18454/IRJ.2016.51.010

14. Sheudzhen A.H. Vlijanie meliorativnogo sostojanija na svojstva pochv risovyh agrolandshaftov Kubani i ih produktivnost' / A.H. Sheudzhen, O.A. Gutorova, V.V. Anoshenkov, E.P. Maksimenko, V.P. Kashhic // Politematicheskij setevoj jelektronnyj nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta (Nauchnyj zhurnal KubGAU) [Jelektronnyj resurs]. - Krasnodar: KubGAU, 2017. - №08 (132). - Rezhim dostupa: http://ej .kubagro.ru/2017/08/pdf/17.pdf

15. Laboratorno-prakticheskie zanjatija po pochvovedeniju: uchebnoe posobie / M.V. Novickij, I.N. Donskih, D.V. Chernov, A.V. Nazarova, S.P. Mel'nikov, N.N. Baeva, A.V. Lavrishhev. - SPb: Prospekt Nauki, 2009. - 320 s.