CC BY
138
УДК 631.42:631.445.4(470.62/67)
СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА ХИМИЧЕСКИХ И АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БИО- И АГРОЧЕРНОЗЕМА
М.Т. КУПРИЧЕНКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
Ставропольский НИИСХ Россельхозакадемии E-mail: [email protected].
Резюме. Установлены закономерности изменения химических и агрохимических свойств био- и агрочернозема обыкновенного Предкавказья в слоях 0...10, 0...20, 0...100 см в течение вегетационных периодов (апрель-ноябрь) 2011-2012 гг. Наибольшее содержание общего гумуса в целинном и пахотном черноземе отмечается весной и осенью, а самое низкое - в середине летнего периода. Это, по нашему мнению, обусловлено разной степенью окисленности органического вещества почвы, что, в свою очередь, связано с неодинаковыми гидротермическими условиями по сезонам года. Поэтому разовое определение в почве органического вещества объективно только для времени этого замера. Кроме того, сезонные изменения свойственны для реакции почвенной среды и содержания карбонатов почвы, в летние месяцы отмечается ее заметное подкисление почвы. Запасы нитратного азота в метровом слое почвы демонстрируют два отчетливо выраженных минимума в июне и октябре, что необходимо иметь ввиду при его определении с целью рекомендаций по внесению азотных удобрений. Содержание подвижного фосфора и обменного калия также имеет тенденцию убыли в летний период в связи с поглощением и выносом растениями.
Ключевые слова: динамика, гумус, рН, карбонаты, нитратный азот, фосфор, калий, контроль плодородия.
Любое из множества свойств почв не остается постоянным во времени, то есть на протяжении вегетационного периода. Поэтому произвольный разовый замер какого-то почвенного показателя может быть объективным только для времени отбора пробы. Даже такое считающееся консервативным свойство почвы, как содержание гумуса, может изменяться на протяжении вегетационного периода на 10.. .20 относительных процентов [1]. Вследствие этого знание динамики почвенных процессов весьма важно для достоверного суждения о плодородии той или иной почвы. Агрохимические показатели почв также не остаются постоянными по сезонам года [2.4]. Исследований, посвященных этому вопросу, на черноземах Предкавказья ранее практически не проводили, в чем и состоит новизна полученных результатов.
Цель наших исследований - углубленная агрохимическая характеристика почв и процессов почвообразования в связи с их сезонной динамикой.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на черноземе обыкновенном малогумусном среднемощном тяжелосуглинистом на лессовидных суглинках. Содержание гумуса в верхнем слое почвы составляет от 4,22 на пашне до 5,72 % на целине, рН водной суспензии находится в пределах 6,44.6,93, содержание карбонатов - от 0,80 до 1,30 %. Валовое содержание азота - 0,32; фосфора - 0,15 и калия - 2,10 % при запасах в слое 0.20 см 7,5;
3,5 и 49,1 т/га соответственно. Содержание подвижного
фосфора в целинном черноземе колеблется по сезонам года от 9,3 до 17,3 мг/кг, а обменного калия - от 173 до 242 мг/кг; в агрочерноземе оно равно соответственно 20,3.27,3 и 207.280 мг/кг почвы.
Исследования предусматривали ежемесячный (апрель-ноябрь) отбор проб образцов почвы на расположенных рядом целинном и пахотном участках из слоев 0.10, 0.20 и 0.100 см в 3-10-кратной повторности (различные для отдельных свойств) для определения содержания гумуса, карбонатов, нитратов, подвижного фосфора, обменного калия и рН. Химические анализы выполняли общепринятыми стандартными методами [5].
Результаты и обсуждение. Как следует из полученных за 2 года данных, ни одно из анализируемых химических свойств почвы не остается постоянным на протяжении вегетационного периода (табл. 1). В частности, содержание общего гумуса, как на целинном, так и на пахотном участках закономерно убывает от весны к лету с 5,84 до 5,16 % и с 4,05 до 3,70 % соответственно. К осени оно опять возрастает, стремясь к исходной величине и даже превосходит ее в ноябре, когда почва находится под покровом снега и восстановительные процессы в ней резко преобладают над окислительными или же полностью подавляют их. Аналогично изменяется содержание подвижного гумуса. Поэтому мнение об органическом веществе как о консервативном образовании представляется ошибочным, что было установлено еще в шестидесятые годы прошлого столетия [1]. Однако если авторы этих исследований [1] объясняют усиленную минерализацию гумуса весной обильным снабжением вегетирующей растительности (наблюдения вели в условиях целинной степи) элементами минерального питания (из гумуса), то с чем же тогда связано аналогичное падение его содержания на свободном от растительности паровом участке, где проводились наши наблюдения?
На наш взгляд, скорее всего, заметное снижение содержания гумуса от весны к лету обусловлено усилением процессов окисления его в оптимальных для этого условиях увлажнения и температуры. Летом наблюдается максимальная аэрация почвы и максимальное окисление гумуса, вследствие чего при химическом анализе получаются пониженные результаты его содержания в противоположность тому, когда почва сильно увлажнена, а тем более покрыта слоем снега. Одним словом, летом в почве резко преобладают окислительные процессы, а по мере увлажнения ее осенью и весной - восстановительные.
Таблица 1. Динамика гумуса, рН, карбонатов в обыкновенном черноземе (2011-2012 гг.)
Угодье Слой, Время наблюдений (месяц)
см IV 1 V 1 VI 1 VII 1 VIII 1 IX | X XI
Целина 0...10 5,84 Общий гумус, % 5,87 5,16 5,65 5,47 5,64 6,22 6,70
Пашня 0...10 4,05 3,99 3,70 3,78 3,73 3,78 3,97 4,18
Целина 0...10 0,70 Подвижный гумус, % 0,66 0,73 0,61 0,70 0,67 0,69 0,71
Пашня 0...10 0,44 0,45 0,48 0,41 0,45 0,49 0,39 0,43
Целина 0...10 6,98 рН водной суспензии 7,18 6,78 6,73 6,88 7,00 6,95 7,04
Пашня 0...10 6,46 6,63 6,44 6,34 6,40 6,47 6,53 6,60
Целина 0...10 Общие карбонаты (СаСО3), % 1,11 1,21 1,17 1,18 1,44 1,09 1,61 1,32
Пашня 0...10 0,78 0,75 0,70 1,00 1,18 0,90 1,03 1,03
Таблица 2. Сезонная динамика агрохимических свойств био- агрочернозема (2011-2012 гг.)
Угодье о? мой, Время наблюдений (месяцы)
IV 1 V 1 VI 1 VII 1 VIII 1 IX 1 X XI
Нитратный азот, кг/га
Целина 0...20 3,7 2,7 3,1 1,4 3,3 3,3 1,8 6,2
0...50 5,6 5,9 5,7 3,9 4,8 6,0 2,3 10,8
0...100 7,8 10,2 9,4 6,9 6,6 10,0 3,2 14,1
Пашня 0...20 3,6 9,9 10,5 14,7 27,5 35,8 14,1 26,3
0...50 23,3 38,7 20,5 42,3 51,4 66,5 22,9 70,9
0...100 65,8 68,8 33,5 71,4 85,4 107,2 25,6 120,6
Подвижный фосфор, мг/кг
Целина 0...10 12,4 17,4 13,1 12,4 9,9 9,6 12,4 16,4
Пашня 0...10 21,6 20,3 24,2 27,3 24,2 21,9 20,3 25,1
Обменный калий, мг/кг
Целина 0...10 202 226 173 223 192 180 180 230
Пашня 0...10 228 207 216 253 253 228 180 213
Количество углерода в гумусе остается, естественно, стабильным, но разная степень его окисленности и дает неадекватные результаты химического анализа.
Из полученных данных по сезонной динамике гумуса вытекает необходимость введения поправок на его содержание в отдельные сроки вегетационного периода. Для этого используются коэффициенты пересчета, устанавливаемые путем деления фактического содержания гумуса в срок отбора на величину этого показателя за все сроки наблюдений.
Почвенный раствор от апреля к маю (табл. 1) имеет тенденцию подщелачивания - рН возрастает на целинном участке на 0,20 ед., а на пахотном - на 0,17 ед., после чего к сентябрю восстанавливается практически до первоначального уровня, то есть в летние месяцы заметно некоторое подкисление, что хорошо согласуется с большей окисленностью гумуса, отмеченной ранее.
Снижение в летний период величины рН может ослабить связи гумуса с минеральной частью и тем ухудшить агрегирующую способность почв, но в то же время оно усиливает подвижность элементов питания и улучшает пищевой режим чернозема.
Изменение содержания общих карбонатов (СаСО3) хорошо согласуется с поведением величины рН и во многом определяет ее уровень.
В сезонной динамике пищевого режима также выявлены некоторые закономерности (табл. 2).
Прежде всего, запасы нитратного азота в биогенных почвах (целина) от весны до осени остаются очень низкими (редко более 10 кг/га в метровом слое), в то
время как на пашне (пар) они чаще всего на порядок выше и характеризуются как средние и даже повышенные. Минимум запасов нитратов в слое 0.20 см биочернозема отмечены в июле и октябре, когда почва была сильно иссушена, а в слое 0.100 см - в октябре. Примерно такая же ситуация наблюдается на пахотном участке.
Содержание подвижного фосфора в биочерноземе закономерно снижается к осени вследствие поглощения его обильной травянистой растительностью и лишь глубокой осенью оно возвращается на первоначальный апрельский уровень и даже повышается в ноябре. На паровом же участке при полном отсутствии выноса растениями содержание Р2О5 более стабильно.
Концентрация обменного калия в пахотной почве чаще всего выше, чем в целинной, и по сезонам вегетационного периода изменяется несколько меньше, хотя тенденция в динамике такая же, что и с фосфором.
Выводы. Двухлетние исследования по динамике химических и агрохимических свойств чернозема обыкновенного показали, что на протяжении вегетационного периода (апрель-ноябрь) они не остаются постоянными, а значительно варьируют в отдельные сезоны года. Такие изменения следует учитывать при контроле почвенного плодородия. В особенности это касается содержания гумуса и запасов нитратов. Чтобы точно установить изменение концентрации гумуса за определенное количество лет необходимо либо отбирать почвенные образцы в начале и конце периода в одни и те же сроки, либо вводить коэффициенты пересчета.
При отборе почвенных образцов на содержание нитратного азота необходимо иметь в виду, что его запасы на протяжении вегетации имеют 2 четко выраженных минимума (июнь и октябрь), когда определять их нецелесообразно.
Сезонная динамика в почве органического вещества обусловлена преобладанием либо окислительных, либо восстановительных процессов и хорошо согласуется с изменением величины рН и содержания карбонатов.
Литература.
1.Герцык В.В. Сезонная динамика гумуса в мощных черноземах // Тр. Центр.-Черноз. заповед. - 1959. - вып. 5. - С. 32-38.
2. Адерихин П.Г., Титова Е.П., Чурилина Ю.Г. Питательные вещества в почве и их динамика в вегетационный период // Почвоведение, вып. I. Тр. ВГУ, том 65. - Воронеж: Изд. Воронежского университета, 1968. - С. 27-56.
3. Давыдов В.Е., Борисенко Л.Ф., Зайцев В.Н. Динамика нитратного азота в почвах Ставропольского края//Материалы V съезда ВОП им. В.В. Докучаева. - Ростов-на-Дону, 2008. - С. 166.
4. Панферова Н.А. Динамика минерального азота в темно-каштановых почвах Кустанайской области в процессе их длительного освоения //Агрохимия и плодородие почв, вып. III. Тезисы докл. V делегатского съезда ВОП. - Минск, 1977. - С. 41-43.
5. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. - М.: МГУ, 1970. - 487 с.
SEASONAL DYNAMICS CHEMICAL AND AGROCHEMICAL PROPERTIES OF BIO- AND AGROCHER-
NOZEMA
M.T. Kuprichenkov
Summary. The regularities of changes in the chemical and agro-chemical properties of bio- and agrochernozema ordinary Caucasus in layers 0-10, 0-20, 0-100 cm during the growing season (April-November), 2011-2012. The highest values of total humus in virgin and plowed black earth are observed in spring and autumn periods of observation, and the minimum - in the middle of the summer. This is due, in our opinion, the varying degrees of oxidation of organic matter in the soil, which in turn is associated with unequal hydrothermal conditions from season to season. Therefore, a one-time determination of soil organic matter is an objective only to the time of measurement. Seasonal changes are common and the reaction of the soil environment and the carbonate content of the soil, in the summer months when there is a marked acidification of the soil. Inventories of nitrate nitrogen in the meter layer of soil show two clearly defined minimum in June and October, which should be kept in mind when determining the purpose of recommendations for the application of nitrogen fertilizers. The content of available phosphorus and exchangeable potassium also tends to decline in the summer due to the absorption and removal of plants.
Keywords: dynamics, humus, pH, carbonate, nitrate nitrogen, phosphorus, potassium, control of fertility.
