CC BY
13ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПЛОДОРОДИЯ
УДК 634.0.114
ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПЛОДОРОДИЯ ПОСТАГРОГЕННЫХ СЕРЫХ ПОЧВ ЗАЛЕЖЕЙ ПРИ РАЗЛИЧНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
А.Н. Рыбакова, О.А. Сорокина, д.б.н., Красноярский ГАУ
Установлено статистически достоверное увеличение содержания гумуса, общего азота и поглощенных оснований в постагрогенных серых почвах залежей по сравнению с вовлеченными в пашню и используемыми под сенокосы. В почвах распаханных залежей усиливаются аммонификация и нитрификация, сохраняется оптимальная структура. По показателям плодородия серые почвы сенокосов, вышедших из-под залежей, занимают среднее положение между пашней и чистой залежью.
Ключевые слова: залежь, сенокос, пашня, постагрогенные серые почвы, достоверность различий, пространственное варьирование, показатели плодородия.
В деятельности отделения земледелия РАСХН большое значение придается разработке нормативов изменений свойств основных пахотных почв для обоснования мероприятий по сохранению, воспроизводству и мониторингу почв земель сельскохозяйственного назначения [4; 5]. Определение перспективных направлений исследования земель, выведенных из оборота, причем не только в традиционном сельскохозяйственном русле, но значительно шире в плане минимизации негативного экологического воздействия - важнейшее направление стратегического планирования и управления ландшафтами [6]. Постагрогенные сукцессии не могут не отражаться на динамике морфологии, физических, химических и микробиологических свойств почв. В результате происходит кардинальное изменение закономерностей формирования и функционирования почв, что в свою очередь приводит к эволюции и существенному изменению их экологических функций [2]. В этой связи отслеживание изменений основных показателей плодородия почв бывших залежей при различном направлении их использования - одна из насущных задач мониторинга земель сельскохозяйственного назначения. В условиях Сибири эта проблема мало изучена.
Проводилось сравнение свойств постагрогенных серых почв 20-летних разнотравно-злаковых залежей, а также залежей, введенных в пашню в 2007 г. и используемых под сенокосы в Ачинско-Боготольской и Красноярской лесостепи Средней Сибири. В 2011 г. выбрали пробные площади, расположенные в одинаковых геоморфологических условиях, на близком друг от друга расстоянии. Материнская порода всех почв - коричнево-бурая глина. Характерна резкая ровная граница по глубине бывшей вспашки при переходе от гумусово-аккумулятивного к элювиальному горизонту.
Чистые залежи обоих районов исследования представляют переходные от корневищной к дерновинной стадии сукцессии. Растительность залежей и постзалежных сенокосов представлена, преимущественно, луговым фитоценозом. Распаханные и повторно введенные в пашню поля заняты зерновыми культурами (овес, пшеница).
Методика. Каждую пробную площадь разбивали на пять элементарных участков, с которых отбирали представительный (смешанный) образец почвы из слоёв 0-10 и 10-20 см. Общепринятыми методами определяли содержание гумуса, общего азота (Мобщ), отношение углерода к азоту (С:Ы), актуальную (рНН2о), обменную (рНКС1) и гидролитическую (Нг) кислотность, сумму обменных оснований (Б). Нитратный азот (N-N0^ анализировали с дисульфофеноловой кислотой, поглощенный аммоний (Ы"-ЫН4) с реактивом Несслера, подвижный фосфор (Р2О5) и обменный калий (К2О) по Кирсанову. Определяли структурный состав при сухом просеивании. Результаты анализов статистически обрабатывали. Рассчитывали среднеарифметическое значение показателей плодоро-
дия (Мср). коэффициент их пространственного варьирования (С,%), достоверность различий между объектами исследования по критерию Стьюдента (1 факт. при 1 теор. 2,1). Оценивали содержание агрономически ценных фракций (АЦФ) и их пространственное варьирование.
Результаты и их обсуждение. Установлено достоверное увеличение содержания гумуса в почвах залежи и сенокоса как в Ачинско-Боготольской (табл.1), так и в Красноярской лесостепи (табл.2). Самое высокое содержание гумуса (8,1%-6,6%) зафиксировано на чистой залежи в обоих районах исследования в слое почв 0-10 см, незначительно снижаясь в слое 0-20 см. При освоении залежей и введении их в пашню содержание гумуса резко снижается, что связано с большими механическими потерями органического вещества при работе техники (дискаторы).
1. Показатели плодородия постагрогенных серых почв залежей Ачинско-Боготольской лесостепи и их статистические параметры _(среднее из 5 определений)_
Показа- Ста- Объект исследования
тели тис- 1- 2- 3- 1- 2- 3-
плодо- тиче- залежь пашня сенокос залежь пашня сенокос
родия скии показатель 0-10 см 10-20 см
Гумус, Мср 8,1 3,7 5,1 6,3 3,6 4,7
% С,% 19,0 7,4 10,1 9,0 7,0 9,8
1 11-2 6,3 12-3 5,4 11-3 4,2 11-2 9,6 12-3 4,7 11-3 4,8
N общ., Мср 0,45 0,17 0,24 0,36 0,17 0,23
% С,% 23,3 12,4 12,5 13,2 8,1 14,1
1 11-2 5,7 12-3 4,3 11-3 4,4 11-2 8,5 12-3 4,1 11-3 5,0
С^ Мср 10,4 12,6 12,4 10,2 12,4 11,8
С,% 6,6 6,7 3,4 5,8 5,0 4,5
1 11-2 4,6 12-3 0,5 11-3 5,7 11-2 5,8 12-3 1,7 11-3 4,6
рНН2О Мср 5,5 5,4 5,0 5,4 5,2 4,9
С,% 3,5 2,0 1,1 4,4 2,1 1,2
1 11-2 0,2 12-3 7,6 11-3 4,3 11-2 0,9 12-3 5,9 11-3 3,9
рНкс1 Мср 4,6 4,6 4,3 4,6 4,5 4,1
С,% 7,0 2,0 3,3 5,3 2,0 1,8
1 11-2 0,01 12-3 4,7 11-3 2,2 11-2 0,7 12-3 7,2 11-3 3,6
8, Мср 32,2 26,9 35,0 30,9 23,2 31,4
м-моль С,% 5,7 5,0 2,6 3,5 6,2 4,2
/100г 1 11-2 4,4 12-3 10,9 11-3 3,0 11-2 9,2 12-3 9,4 11-3 0,6
Нг, Мр 5,1 4,4 5,2 4,9 3,8 5,0
м-моль С,% 5,0 9,8 7,1 5,3 12,5 9,8
/100г 1 11-2 3,2 12-3 3,2 11-3 0,5 11-2 4,4 12-3 4,0 11-3 0,4
N-NОз, Мср 4,1 16,9 2,9 3,3 16,3 6,2
мг/кг С,% 57,3 12,6 66,9 87,2 37,3 58,7
1 11-2 9,0 12-3 10,8 11-3 0,9 11-2 4,3 12-3 1,9 11-3 6,2
Мср 6,2 12,9 5,2 5,6 12,8 4,4
мг /кг С,% 14,7 10,6 19,6 14,8 13,9 20,1
1 11-2 9,2 12-3 10,1 11-3 1,6 11-2 8,2 12-3 9,4 11-3 2,2
Р2О5, Мср 107 85 157 91,3 73 149
мг/кг С,% 13,4 9,3 11,2 12,2 7,8 12,4
1 11-2 3,0 12-3 8,7 11-3 0,9 11-2 3,0 12-3 8,8 11-3 5,8
К2О, Мср 168 132,7 105,4 94,8 102,3 93,9
мг/кг С,% 34,9 21,2 17,6 18,6 18,1 24,1
1 11-2 1,2 12-3 1,8 11-3 2,3 11-2 0,6 12-3 0,6 11-3 0,07
Со времен классических работ В.В. Докучаева установлено, что основные потери гумуса (от 15-20 до 50-70%) происходят при освоении и дальнейшем сельскохозяйственном использовании почв, а также при развитии эрозионных процессов [1;3;7]. Наибольшие потери гумуса происходят в 2-3 первых десятилетия. Факты сохранения или накопления гумуса в освоенных пахотных почвах отмечаются значительно
реже, в основном при систематическом внесении органических удобрений.
По результатам наших исследований в большинстве случаев увеличение гумуса в постагрогенных серых почвах залежи и сенокоса статистически доказуемо. Особенно значительны различия между залежью и пашней. Коэффициенты варьирования содержания гумуса в почвах всех объектов не превышают 20%, что свидетельствует о незначительной пространственной пестроте этого показателя.
2. Показатели плодородия постагрогенных серых почв залежей Красноярской лесостепи и их статистические параметры
Показа- Стати- Объекты исследования
тели стиче- 1- 2- 3- 1- 2- 3-
плодоро- скии залежь пашня сенокос залежь пашня сенокос
дия показатели 0-10 см 10-20 см
Гумус,% Мср 6,6 4,3 5,3 5,1 4,2 4,6
е,% 14,7 4,8 12,5 18,4 6,2 6,8
t ^-2 4,6 12-3 3,2 11-3 2,3 11-2 2,1 12-3 2,2 11-3 1,1
N общ., Мср 0,31 0,19 0,24 0,22 0,18 0,21
% е,% 19,2 4,2 13,9 22,1 4,1 6,5
t 1х-2 3,8 12-3 3,0 11-3 2,8 11-2 1,9 12-3 2,9 11-3 0,5
С^ Мср 12,6 13,1 13 13,4 13,2 12,5
е,% 7,7 4,7 2,2 5,9 4,1 6,9
t 1х-2 0,9 12-3 0,3 0,8 11-2 0,5 12-3 1,6 11-3 1,7
рН Н2О Мср 5,9 5,8 5,5 5,8 5,7 5,5
е,% 0,8 2,5 1,9 1,0 2,2 1,7
t 1х-2 0,9 12-3 3,5 11-3 6,5 11-2 2,2 12-3 2,5 11-3 6,3
рН кс1 Мср 5,0 4,9 4,7 4,9 4,9 4,7
е,% 2,8 2,3 3,0 2,8 2,5 3,1
t гх.2 0,6 12-3 2,7 11-3 2,8 11-2 0,5 12-3 2,0 11-3 2,3
^ Мср 31,4 26,6 27,3 29,2 22,9 24,7
м-моль е,% 2,9 3,8 5,1 5,2 7,1 3,9
/100г t 11-2 7,4 12-3 0,9 11-3 5,3 11-2 6,4 12-3 2,1 11-3 5,6
Нг, Мср 2,8 2,4 2,7 2,7 2,3 2,5
м-моль е,% 8,4 3,5 5,9 3,7 5,3 5,2
/100г t 11-2 3,3 12-3 3,8 11-3 0,7 11-2 4,3 12-3 1,1 11-3 1,6
N-N03, Мср 9,0 12,0 1,9 5,9 9,2 1,9
мг/кг е,% 71,2 38,7 13,9 63,0 41,4 40,6
t 11-2 0,8 12-3 4,9 11-3 2,2 11-2 1,4 12-3 4,3 11-3 2,4
N-NH4, Мср 8,4 11,4 6,1 6,9 10,4 5,8
мг /кг е,% 14,6 13,9 14,4 20,9 19,1 21,7
t 11-2 3,3 12-3 6,5 11-3 3,4 11-2 3,2 12-3 4,4 11-3 1,2
Р2О5, Мср 158 308 148 138 296 133
мг/кг е,% 23,0 6,8 9,4 21,1 10,3 37
t 11-2 7,3 12-3 14,1 11-3 0,5 11-2 8,4 12-3 6,2 11-3 0,2
К2О, Мср 181,4 196,7 171,3 128,7 152,5 123,9
мг/кг е,% 21,6 10,7 15,8 9,1 10,9 20,4
t 11-2 0,8 12-3 1,6 11-3 0,5 11-2 2,6 12-3 2,2 11-3 0,4
Статистически достоверное снижение валового азота закономерно отмечается при сопоставлении пар : залежь-пашня и сенокос-пашня. Его количество в почвах пахотных вариантов снижается более чем в 2 раза, что является следствием развития в почвах залежи и сенокоса дерново-аккумулятивного процесса, приводящего к гумусонакоплению и биологической аккумуляции азота. Обогащенность гумуса азотом в изученных постагрогенных серых почвах характеризуется в целом от низкой (диапазон 11-14) до средней (диапазон 9-11). Более узкое отношение углерода к азоту отмечено на залежи.
Максимальные суммы обменных оснований характерны для обоих слоев почв чистых залежей и сенокосов в обоих районах исследования. Очень слабое пространственное варьирование, не выходящее за пределы 1-12% уровня, отмечено для отношения С^, величин рНН2О и рНКс1, суммы обменных оснований и гидролитической кислотности в почвах всех объектов.
Постагрогенные серые почвы Ачинско-Боготольской лесостепи характеризуются как среднекислые, а в Красноярской лесостепи как слабокислые. Отмечается достоверное подкис-ление почвы на сенокосе в сравнении с залежью и пашней. В большинстве случаев различия по гидролитической кислотности и сумме обменных оснований достоверны.
При освоении залежи и вовлечении ее в пашню активизируется нитрификация. Статистически достоверно увеличивается содержание нитратного азота в сравнении с чистой залежью и сенокосом. На участках вновь освоенной пашни обеспеченность нитратным азотом почвы высокая в Ачинско-Боготольской лесостепи и повышенная в Красноярской лесостепи. Угнетение нитрификации на сенокосных участках вызвано уплотнением почвы при сенокошении. Установлено высокое пространственное варьирование №ЫО3 в обоих слоях почвы, особенно на залежи. Введение залежи в пашню нивелировало пространственное варьирование нитратного азота. Коэффициенты вариации снизились до среднего уровня.
Максимальное содержание аммонийного азота также отмечено в почвах пашни обоих районов по сравнению с залежью и сенокосом. В то же время пространственное варьирование этой формы азота существенно ниже, чем нитратной, особенно в почвах распаханных залежей.
Содержание подвижного фосфора в постагрогенных серых почвах Красноярской лесостепи существенно выше, чем в Ачинско-Боготольской лесостепи. Здесь в почвах залежи и сенокоса по сравнению с пашней более высокое содержание подвижного фосфора, особенно в слое 0-10 см, что связано с его биогенной аккумуляцией. Пространственное варьирование подвижных фосфатов, как правило, незначительное.
Обеспеченность обменным калием почв всех объектов в Ачинско-Боготольской и Красноярской лесостепи высокая или очень высокая, особенно в слое 1-10 см, что характерно для почв лесостепной зоны Красноярского края, характеризующихся тяжелым гранулометрическим составом. Исходя из критерия Стьюдента, существенных различий в содержании обменного калия между объектами исследования не установлено.
Пространственное варьирование этого показателя, особенно в слое 0-10 см намного выше, чем подвижного фосфора.
По содержанию агрономически ценных агрегатов постагро-генная серая почва залежи Красноярской лесостепи характеризуется как отлично оструктуренная (АЦФ 87,4%) в слое 0-10 см и хорошо оструктуренная (АЦФ 78%) в слое 10-20 см. Фракция пыли здесь практически отсутствует. На пашне и сенокосе структурное состояние в обоих слоях оценивается как хорошее (содержание АЦФ от 71,3 до 75,9%). Распределение в пространстве отдельных фракций структурного состава неравномерное и является достаточно варьирующим признаком.
Структурное состояние серых почв Ачинско-Боготольской лесостепи оценивается как отличное на всех объектах в обоих слоях (АЦФ 80,1-87,2%). Содержание глыбистой фракции не превышает 20%, а фракция пыли также практически отсутствует. В целом почвы залежей по сравнению с сенокосом и пашней, особенно в Красноярской лесостепи, более острукту-рены. Это можно объяснить обилием корневой системы растительности, и, следовательно, лучшей деятельностью почвенных микроорганизмов, а также влиянием прижизненных выделений корней.
Вариабельность различных фракций структурного состава более сильная в почвах объектов Ачинско-Боготольской лесостепи, особенно на залежи (см. табл.3). Высокая пространственная неоднородность структурного состояния почвы на залежи объясняется более выраженным микрорельефом, кур-тинистостью напочвенного покрова, очаговым произрастанием трав. В почве сенокоса пространственное варьирование содержания АЦФ незначительное и среднее.
3. Структурный состав и его постагрогенных серых почв залежей лесостепи, %
Объект Глубина, Размер агрегатов, мм
см Ачинско-Боготольская Красноярская
>10 | 10-0,25 | <0,25 >10 | 10-0,25 | <0,25
Содержание агрегатов
0-10 10,4 86,5 3,1 12,4 85,4 2,3
Залежь 10-20 12,9 85,0 2,3 21,0 78,0 1,0
0-10 8,6 87,2 4,3 18,6 75,4 6,1
Пашня 10-20 18,5 80,1 1,4 21,5 75,9 2,7
0-10 12,4 84,5 3,1 23,5 73,7 2,8
Сенокос 10-20 11,2 85,5 3,3 25,2 71,3 3,5
Коэффициент варьирования (С)
0-10 57,6 43,3 43,9 17,6 20,1 12,8
Залежь 10-20 42,8 23,0 42,6 14,0 28,7 85,3
0-10 54,9 25,5 44,8 29,4 20,2 14,4
Пашня 10-20 32,1 17,2 32,8 13,1 27,1 42,8
0-10 64,8 24,5 30,4 17,8 29,3 64,8
Сенокос 10-20 48,7 22,0 25,0 23,1 16,2 29,0
Как правило, содержание агрономически ценных фракций варьирует в незначительной и средней степени. Сильнее варьируют в пространстве фракции глыб и пыли. Судя по АЦФ, при введении залежи в пашню происходит некоторое снижение коэффициентов пространственной вариации структурного состава за счет механической обработки почв.
Таким образом, по комплексу почвенно-агрохимических показателей самым высоким плодородием характеризуются почвы чистых залежей как в Ачинско-Боготольской, так и в Красноярской лесостепи. Освоение залежей и их дальнейшее использование под пашню существенно снижают в почве содержание гумуса, общего азота, поглощенных оснований. Одновременно усиливаются процессы минерализации органического вещества, активизируется аммонификация и нитрификация. При этом сохраняется оптимальное структурное состояние почв и снижается пространственная неоднородность некоторых свойств почв. Участки постзалежных сено-
косов по показателям плодородия занимают среднее положение между залежами чистыми и вовлеченными в пашню.
Литература:
1. Булгаков Д.С. Проблемы использования в Красноярском крае земель, выбывших из сельскохозяйственного оборота, и пути их решения /Д.С. Булгаков, В.В. Чупрова, А.А. Шпедт. //Агроэкологическое состояние и перспективы использования земель России, выбывших из активного сельскохозяйственного оборота. Материалы Всерос. научн. конф.- М.,- 2008. - С. 271-274.
2. Владыченский А.С. Изменение экологических функций постагро-генных почв /А.С. Владыченский, В.М. Телеснина, Т.А. Чалая //Отражение био-, гео-, анропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове. Сб. матер. 1У Всерос. конф. 1-5 сентября 2010г.
- Томск, 2010. - С.32-35.
3. Гамзиков Г.П. Изменение содержания гумуса в почвах в результате сельскохозяйственного использования (обзорная информация). /Г.П. Гамзиков, М.А. Кулагина. ВНИИТЭИагропром, 1992. - 48 с.
4. Завалин А.А. Основные итоги деятельности отделения земледелия за 2006-2010годы. //Плодородие.- №2.- 2011. - С. 2-5.
5. Иванов А.Л. Инновационные приоритеты в развитии систем земледелия в России. //Плодородие.- №4.- 2011.- С. 2-6.
6. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия / В.И. Кирюшин.
- М.: Колос, 1996. - С. 368.
7. Меркушева М.Г. Изменение гумусного состояния и биологических свойств в деградированных почвах. /М.Г. Меркушева //Органическое вещество почв Забайкалья.- Улан-Удэ: изд-во БНЦ СО РАН, 2008. -С.199-214.
EVALUATION INDICATORS SOIL FERTILITY POSTAGROGENNYH GRAYDEPOSITS AT VARIOUS USE
A.N. Rybakova, a graduate student, O.A. Sorokina, Ph.D., professor of Krasnoyarsk State University of Agriculture, nikos.1948 @ mail.ru
A statistically significant increase in the humus content, total nitrogen and absorbed bases in postagrogennyh gray soils deposits compared with those involved in arable and used for hay-making. In soils cultivated deposits increased ammonification and nitrification, remains the optimal structure. In terms of soil fertility, gray hay, runaway deposits occupy a middle position between the arable and net deposits.
Keywords: pool, hay, arable land, postagrogennye gray soil, significance of differences, spatial variation, indicators offertility.
