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

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

CC BY
89
10
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 хозяйству, лесному хозяйству, рыбному 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 хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Зубкова Татьяна Александровна, Гуторова Оксана Александровна, Шеуджен Асхад Хазретович

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

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

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

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

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

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

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.

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.

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.