CC BY
8
Vestnik of OmskSAU, 2022, no. 4(48)
АГРОНОМИЯ AGRONOMY
Научная статья
УДК 631.472:631.117(571.13)
DOI 10.48136/2222-0364 2022 4 7
Современное состояние агропочв опытного поля Омского ГАУ Ю.А. Азаренко
Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, Омск, Россия
Аннотация. Целью исследования являлась оценка современного состояния и плодородия длительно используемых пахотных почв учебно-опытного поля Омского ГАУ. В 2012-2016 гг. были заложены разрезы на опытных участках и на территории метеостанции с нераспаханной (целинной) почвой. Изучена морфология профилей, в пробах почв из генетических горизонтов определены содержание гумуса и обменно-поглощенных катионов, реакция среды. Проанализирован структурно-агрегатный состав и водопрочность макроагрегатов слоя 0-20 см почв. Установлено, что почвенный покров опытного поля представлен сочетанием разных родов и видов лугово-черноземной почвы. По родовым признакам преобладает обычная, но также имеется выщелоченная лугово-черноземная почва. Согласно классификации почв России 2004 г. предлагается классифицировать их как агрочерноземы квазиглееватые среднепахот-ные суглинистые; эродированные почвы северной части поля могут быть отнесены к подтипу абрадиро-ванные. По мощности горизонтов Апах или Апах + АВ (16-45 см) почвы средне-, маломощные и очень маломощные, по содержанию гумуса (2,0-5,2%) - малогумусовые и слабогумусированные. Выявлено уменьшение количества и запасов гумуса в слое 0-20 см агропочв в среднем на 33% относительно целинного аналога, они минимальны в эродированных почвах. Физико-химические свойства пахотных почв в целом благоприятны. Имеют близкую к нейтральной реакцию среды, высокое содержание обмен-но-поглощенного кальция (20,1-32 ммоль/100 г) и магния (5,7-8,0 ммоль/100 г). Усиление деградации гумусового слоя при плоскостном смыве приводит к уменьшению содержания в нем кальция до 13,3-15,8 ммоль/100 г. Структурное состояние пахотного слоя по содержанию агрегатов размером 0,25-10 мм (43-65%), коэффициенту структурности (0,64-1,86) и количеству водоустойчивых макроагрегатов (10-32%) существенно уступает целинной почве, в которой данные показатели составляли 84-86%; 4,6-5,9 и 91-98% соответственно.
Ключевые слова: опытное поле, агропочва, лугово-черноземная почва, агрочернозем квазиглее-ватый, гумус, обменно-поглощенные катионы, структурное состояние
Original article
The current state of agricultural soils of the experimental field of the Omsk State Agrarian University
Yu.A. Azarenko
Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk, Russia
Abstract. The aim of the study was to assess the current state and fertility of long-used arable soils of the educational and experimental field of the Omsk State Agrarian University. In 2012-2016 years sections were laid on the experimental plots and on the territory of the weather station with unplowed (virgin) soil. The mor-
© Азаренко Ю.А., 2022
Vestnik of OmskSAU, 2022, no. 4(48) AGRONOMY
phology of the profiles was studied, the content of humus and exchange-absorbed cations, and the reaction of the environment in soil samples from genetic horizons were determined. The structural-aggregate composition and water resistance of macroaggregates in the 0-20 cm soil layer were analyzed. It has been established that the soil cover of the experimental field is represented by a combination of different genera and types of meadow-chernozem soil. According to generic characteristics, ordinary soil prevails, but there is also leached meadow-chernozem soil. In accordance with the classification of soils in Russia in 2004, it is proposed to classify them as quasi-gleyic agrochernozems, medium arable, loamy; eroded soils of the northern part of the field can be classified as abraded. According to the thickness of the Apakh or Apakh + AB (16-45 cm) horizons, the soils are moderately deep, thin and very thin, in terms of humus content (2.0-5.2%) soils can be low-humic and slightly humic. A decrease in the amount and reserves of humus in the 0-20 cm layer of agrosoils by an average of 33% relative to the virgin analogue was revealed, they are minimal in eroded soils. The physical and chemical properties of arable soils are generally favorable. They have a medium reaction close to neutral, a high content of exchange-absorbed calcium (20.1-32 mmol/100 g) and magnesium (5.7-8.0 mmol/100 g). Increased degradation of the humus layer during rainsheet leads to a decrease in the calcium content in it to 13.3-15.8 mmol/100 g. The structural state of the arable layer in terms of the content of aggregates with a size of 0.25-10 mm (43-65%), the coefficient of structure (0.64-1.86) and the number of water-stable macroaggregates (10-32%) is significantly inferior to the virgin soil, in which the data indicators were 84-86%; 4.6-5.9 and 91-98%, respectively.
Keywords: experimental field, agricultural soil, meadow-chernozem soil, quasi-gleyic agrochernozem, humus, exchange-absorbed cations, structural state
Введение
Почва как открытая и динамическая система неизбежно отражает изменения условий окружающей среды. Длительное сельскохозяйственное использование приводит к существенной трансформации строения профилей, свойств и режимов функционирования почв. В связи с этим в классификации почв России 2004 г. было предусмотрено выделение самостоятельных типов агропочв [1]. Современное состояние и оценка плодородия пахотных почв являются одними из актуальных вопросов. Наиболее достоверная информация о почвах агроландшафтов и закономерностях их эволюции может быть получена при проведении научными учреждениями длительных полевых стационарных опытов [2-4], а также в системе почвенно-агрохимического мониторинга [5; 6]. С этой точки зрения почвы опытных полей и стационаров - ценные объекты исследований, позволяющие выявить основные направления их развития, происходящие в результате различных видов агротехнических и агрохимических воздействий и разработать научно обоснованные рекомендации по их использованию. Кроме того, знание почвенных условий является обязательным элементом методики проведения полевого опыта. Вариабельность свойств почв оказывает значительное влияние на урожайность растений и может существенно корректировать ее величину наряду с изучаемым фактором. Таким образом, исследование почв опытных полей представляет научный интерес и практическую значимость.
Учебно-опытное поле Омского ГАУ организовано в 1922 г. и является местом проведения исследований в области агрономии, агрохимии, селекции, кормопроизводства. Обобщенная информация о почвенном покрове поля была представлена сотрудниками кафедры почвоведения Л.Н. Мищенко и С.Д. Халиловой [7], дополненная позднее публикацией [8] и монографией [9]. В 2012-2016 гг. исследования почв поля были продолжены, в связи с этим возникла необходимость обобщения экспериментальных данных.
Цель исследования - оценка современного состояния и плодородия длительно используемых пахотных почв учебно-опытного поля Омского ГАУ.
Объекты и методика исследования
Опытное поле расположено в г. Омске, в подзоне южной лесостепи. Климат района исследования континентальный, с длительной холодной зимой и жарким летом. Среднегодовая температура воздуха 0,5°С, количество осадков 337 мм. Территория
Vestnik of Omsk SAU, 2022, no. 4(48) AGRONOMY
расположена в геоморфологическом районе Прииртышского увала на южном склоне крутизной 1-2° второй надпойменной террасы р. Иртыша с наклонной плоской или слаборасчлененной поверхностью. Почвообразующие породы представлены преимущественно четвертичными карбонатными суглинками, залегающими на слоистых верхнечетвертичных аллювиальных отложениях: галечниковых и гравийных песках, подстилаемых алевритовыми глинами [9].
Полевое обследование почв опытного поля проводили в 2012-2016 гг. Было заложено 9 разрезов; схема расположения представлена на рисунке.
Расположение почвенных разрезов на опытном поле Омского ГАУ
Описание профилей, отбор проб почв по горизонтам проведены по общепринятым методикам. На участке кафедры агрохимии и почвоведения дополнительно проведен отбор индивидуальных проб почвы буром на глубину 0-20 см. В пробах устанавливали содержание гумуса по Тюрину в модификации Симакова с дополнениями Никитина, обменно-поглощенных катионов кальция и магния трилонометрическим, натрия -пламенно-фотометрическим методом. В гумусовом слое почв 0-20 см определяли структурно-агрегатный состав по Саввинову и водопрочность макроагрегатов 3-5 мм по Андрианову.
Результаты и их обсуждение
По данным [7], почвенный покров поля представлен преимущественно лугово-черноземными почвами и небольшими площадями серых лесных почв. Исследования кафедры почвоведения ОмГАУ, проведенные в разные годы (50-е, 70-е, 90-е) ХХ в. указывают на изменение типовой принадлежности почв и их эволюцию, связанную со
Vestnik of Omsk SAU, 2022, no. 4(48) AGRONOMY
сменой автоморфного полугидроморфным и гидроморфным режимами. На первоначальном этапе обследования почвы были классифицированы как черноземы средне-мощные среднегумусовые и темно-серые лесные почвы. Гидрологическое и гидрогеологическое обследование территории ОмГАУ в 80-х и 90-х гг., проведенные под руководством А.И. Кузьмина, выявили общий подъем уровня грунтовых вод, связанный с зарегулированием балок, строительством дорог, зданий и подземных коммуникаций. Антропогенная перестройка ландшафта вызвала уменьшение площади водосборов и степени дренированности территории. В результате этих изменений на большей площади опытного поля грунтовые воды залегают на глубине 2-3 м [10]. Однако отмечается их сезонная, годовая и многолетняя динамика, выражающаяся в колебании уровня вод от 3,9-4,5 до 1,5-2,7 м [7].
Данные полевого обследования в 2012-2016 гг. и изучение морфологии почвенных профилей указывают на принадлежность почв к типу лугово-черноземных. Приведем описание разрезов, заложенных в разных частях поля. Разрез 3 на участке кафедры агрохимии в южной части поля (N: 55.02500, E: 073.30945) характеризует строение лу-гово-черноземной маломощной малогумусовой суглинистой почвы. Карбонаты залегали с глубины 71 см, признаки оглеения до 136 см отсутствовали.
Апах, 0-26 см - влажный, темно-серый, однородный по окраске, пылевато-глыбисто-комковатый, тяжелосуглинистый, много остатков корней, переход в АВ постепенный по структуре и цвету;
АВ, 26-36 см - влажный, серый, с редкими буроватыми пятнами, пылевато-комковатый, тяжелосуглинистый, переход в горизонт В1 ясный;
В1, 36-51 см - влажный, темно-бурый с темно-серыми затеками, тяжелосуглинистый, пылевато-комковатый, переход в горизонт В2к постепенный;
В2, 51-71 см - влажный, бурый, однородный, среднесуглинистый, пылевато-комковатый, переход в горизонт В3к постепенный;
В3к, 71-88 см - влажный, светло-бурый, однородный, тяжелосуглинистый, пыле-вато-комковатый, карбонатные новообразования в виде пропитки СаСОз, переход в горизонт Ск постепенный;
Ск, 88-136 см - влажный, бурый, однородный по окраске, суглинистый, комковато-глыбистый, карбонаты в форме пропитки.
Разрез 4 заложен на паровом поле участка кафедры земледелия в 60 м на юг от метеостанции (N: 55.02573, E: 073.30967). Профиль отличался глубоким залеганием карбонатов (с 115 см) и наличием признаков локального оглеения с 147 см, большей мощностью гумусовых горизонтов. Почва классифицирована как лугово-черноземная выщелоченная среднемощная малогумусовая суглинистая.
Апах, 0-29 см - свежий, темно-серый, однородный, пылевато-комковато-глыбистый, среднесуглинистый, переход в АВ постепенный;
АВ, 29-42 см - свежий, серый с буроватыми пятнами, комковато-глыбистый, среднесуглинистый, переход ясный по цвету;
В1, 42-59 см - свежий, бурый с серыми пятнами гумуса, неоднородный по окраске, глыбисто-комковатый, среднесуглинистый, переход ясный по цвету;
В2, 59-87 см - свежий, бурый с небольшими потеками и пятнами гумуса, пылева-то-глыбисто-комковатый, легкосуглинистый, переход в В3 постепенный;
ВС, 87-115 см - влажный, бурый, пылевато-глыбисто-комковатый, легкосуглинистый, переход в следующий горизонт по линии вскипания;
Vestnik of OmskSAU, 2022, no. 4(48) AGRONOMY
С1к, 115-147 см - влажный, светло-бурый с белыми пятнами и пропиткой карбонатов, легкосуглинистый, глыбисто-комковатый, переход резкий по гранулометрическому составу;
С2^, 147-173 см - влажный, бурый, однородный по окраске, редко встречаются мелкие сизоватые пятна, глинистый, комковато-глыбистый, карбонаты в форме пропитки, редких прожилок и пятен размером до 2-3 мм, переход в нижележащий горизонт ясный;
С3^, 173-207 см - влажный, бурый, с небольшими сизоватыми и охристыми пятнами, глинистый, комковато-глыбистый, карбонаты в форме пропитки и угловатых конкреций размером до 3 см.
Разрез 8 заложен на участке кафедры земледелия и растениеводства, севернее лесополосы, пересекающей поле, на паровом поле (N: 55.02871, E: 073.31193). Карбонаты находились в профиле с глубины 89 см, признаки оглеения до 153 см не обнаружены. Почва отнесена к лугово-черноземной среднемощной малогумусовой суглинистой.
Апах, 0-27 см - сухой, темно-серый, однородный, пылевато-глыбисто-комковатый, среднесуглинистый, с редкими корнями растений, переход в АВ постепенный;
АВ, 27-44 см - влажный, серый с буроватым оттенком и небольшими редкими буроватыми пятнами, однородный, пылевато-комковато-глыбистый, среднесуглини-стый, переход ясный;
В1, 44-61 см - влажный, бурый с серыми пятнами и потеками гумуса, неоднородный, комковатый, среднесуглинистый, переход ясный;
В2, 61-89 см - влажный, бурый, с редкими потеками гумуса, в целом однородный по окраске, среднесуглинистый, пылевато-комковато-глыбистый, переход резкий по линии вскипания;
В3к, 89-119 - влажный, светло-бурый, глыбисто-комковатый, среднесуглини-стый, карбонатные новообразования в форме пропитки и мелких пятен, переход в Ск постепенный;
Ск, 119-153 см - влажный, бурый, однородный по окраске, легкосуглинистый, пылевато-глыбистый, карбонаты в форме пропитки, светлых пропиточных пятен и прожилок.
Разрез 9 заложен в северной части поля (N: 55.03056, E: 073.31261) и вскрывает профиль лугово-черноземной очень маломощной слабогумусированной суглинистой почвы.
А пах, 0-16 см - свежий, серый с буроватым оттенком, однородный по окраске, глыбисто-комковатый, среднесуглинистый, рыхлый, редкие корни растений, переход в В1 резкий по линии вспашки;
В1, 16-42 см - свежий, бурый с серыми пятнами, неоднородный, пылевато-глыбисто-комковатый, слабоуплотненный, легкосуглинистый, переход в В2к ясный;
В2к, 42-71 см - свежий, бурый, однородный, комковато-пылеватый, легкосуглинистый, карбонаты в форме пропитки, переход в В3к резкий по гранулометрическому составу;
В3к, 71-111 см - влажный, светло-бурый, однородный по окраске, пылевато-глыбисто-комковатый, тяжелосуглинистый, карбонаты в форме пропитки и светлых пятен, переход в Ск постепенный;
Ск, 111-157 см - влажный, бурый, однородный, глыбисто-комковатый, тяжелосуглинистый, карбонаты в форме пропитки.
Vestnik of Omsk SAU, 2022, no. 4(48) AGRONOMY
В прикопках, заложенных на северо-восток от разреза 9, мощность гумусовых слоев изменялась от 20 до 30 см. То есть в этой части поля сформированы виды почвы с меньшей мощностью гумусового слоя по сравнению с расположенной южнее. Причиной его уменьшения прежде всего следует рассматривать процесс плоскостного смыва, активно проявляющийся при таянии снега и выпадении осадков. Отмечается, что при крутизне всего 1° за время существования поля образовалась среднесмытые лугово-черноземная почва с уменьшением до 50% мощности и запасов гумуса [9].
Большой интерес представляло изучение аналога лугово-черноземной почвы, не используемой в пашне; было заложено два разреза на территории метеостанции в центральной части поля. Участок не подвергался обработке и может рассматриваться как целина. Растительный покров на момент изучения представлен преимущественно кострецом безостым. Приведено описание разреза 5 (N: 55.02616, E: 073.31019) лугово-черноземной выщелоченной среднемощной среднегумусовой суглинистой почвы. Карбонаты обнаружены на глубине 90 см, признаки слабого переувлажнения глубже 140 см.
Ао, 0-5 см - дернина, темно-серый, свежий, густо переплетен корнями;
А, 5-30 см - свежий, темно-серый, пылевато-зернистый, суглинистый, слабоуплотненный, много корней растений, переход постепенный;
АВ, 30-42 см - свежий, темно-серый, светлее верхнего горизонта, с редкими буроватыми пятнами, пылевато-зернистый, переход ясный по цвету;
В1, 42-63 см - свежий, бурый, с потеками гумуса, неоднородный по окраске, среднесуглинистый, глыбисто-зернистый, уплотненный, переход ясный по цвету;
В2, 63-90 см - свежий, бурый, с небольшими потеками гумуса, неоднородный, среднесуглинистый, глыбисто-зернисто-комковатый, переход ясный по цвету и наличию карбонатов;
В3к, 90-137 см - свежий, бурый, суглинистый, глыбисто-комковатый, карбонаты в форме пропитки;
С^, 137-150 - влажный, бурый с белыми пятнами и прожилками карбонатов, неоднородный, глинистый, плотный, редкие мелкие охристые пятна контактного ог-леения.
В разрезе 6 на метеостанции почва не отличалась по величине нижней границы гумусового слоя, но имела более мощную дернину и характеризовалась более высоким залеганием к поверхности карбонатов. Строение профиля имело вид: Ао (0-8см)-А(8-31 см)-АВ(31-42 см)-В1(42-61 см)-В2к(61-80 см)-Ск(80-131 см). Общими морфогене-тическими признаками целинной почвы, отличающими ее от пахотной агропочвы, являлись зернистая и пылевато-зернистая структура верхних горизонтов и их более темный цвет, указывающий на большее содержание гумуса.
Необходимым условием выделения типа лугово-черноземных почв является их формирование при уровне грунтовых вод от 3 до 6 м. Как указано выше, величина этого показателя частично соответствует приведенному диапазону, отмечаются случаи более высокого залегания вод: до 2 м и выше, что свидетельствует о чередовании полу-гидроморфных и гидроморфных режимов грунтового увлажнения. Однако следует отметить, что профили почв по морфологии в большей степени соответствовали лугово-черноземным, а не черноземно-луговым, в которых оглеение развивается в нижней части горизонтов В. Признаки переувлажнения в относительно неглубоких разрезах зафиксированы в горизонтах почвообразующих пород глубже 140 см, в некоторых разрезах не наблюдались до 150-153 см.
Важным морфологическим и агрогенетическим признаком почв является гранулометрический состав. Исследованиями, проведенными ранее, установлены такие его
Vestnik of Omsk SAU, 2022, no. 4(48) AGRONOMY
особенности для почв опытного поля, как преобладание среднесуглинистого состава пахотных горизонтов и его смена на более легкий в середине и нижней части профилей, а также неоднородность распределения механических фракций в толще почв и пород [7; 9]. В архивных материалах кафедры имеется описание разреза лугово-черноземной маломощной среднегумусовой почвы на опытном участке кафедры растениеводства. Согласно его аналитической характеристике содержание физической глины в пахотном слое составляло 30,2-31,5%, снижаясь до 25,8-21,7% в горизонтах В1, В2 и Ск. Количество илистой фракции было небольшим: 16,8-17,5% в Апах, 17,2-19,3% в горизонтах В и 16,2% - в Ск. В составе механических фракций преобладали крупная пыль, средний и мелкий песок.
Нами гранулометрический состав определялся визуальными экспресс-методами и в некоторых случаях был установлен как тяжелосуглинистый в пахотном слое. Однако следует учесть, что данный способ не является точным, т.к. содержание крупной пыли (0,01-0,05 мм) и мелкого песка (0,05-0,25 мм) могут придавать влажной почве визуальные свойства пластичности. Поэтому результаты полевого определения грансостава почвы для конкретных опытных участков должны уточняться лабораторным анализом. При описании разрезов нами также отмечено облегчение гранулометрического состава до легкосуглинистого в средней и нижней частях профилей и его утяжеление в почво-образующих породах. Данная особенность распределения механических фракций способствует, с одной стороны, выщелачиванию карбонатов из верхних горизонтов и ограничению подъема капиллярной влаги из грунтовых вод, а с другой, аккумулированию влаги в нижних слоях тяжелого гранулометрического состава и появлению контактного оглеения. Также отметим, что среднесуглинистый гранулометрический состав верхних горизонтов обеспечивает хорошую водопроницаемость и воздушный режим, но при этом небольшую влагоемкость и слабую противоэрозионную устойчивость пахотного слоя.
Таким образом, по обобщенным данным изучения разрезов, почвенный покров опытного поля представлен сочетанием разных родов и видов типа лугово-черноземной почвы. По родовым признакам преобладает обычная, но также имеется выщелоченная лугово-черноземная почва. Глубина залегания карбонатов варьирует в широком диапазоне: на целине - от 61 до 90 см, на пашне - от 42 до 115 см и, вероятно, связана с изменением гранулометрического состава генетических горизонтов.
Целинная почва по мощности гумусового слоя, определяемой нами нижней границей горизонта АВ (42 см), относится к среднемощной. Пахотные аналоги почвы имели мощность горизонтов Апах или Апах + АВ от 16 до 45 см. Из 7 разрезов и двух прикопок среднемощные почвы составили 33,3%, маломощные - 44,4, а очень маломощные - 22,2%.
Согласно классификации 2004 г. почвы опытного поля, имеющие сверху агротем-ногумусовый горизонт PU мощностью 20-30 см, могут быть классифицированы как агрочерноземы квазиглееватые среднепахотные суглинистые. В связи с отсутствием четких количественных и качественных критериев отдельных признаков генетических горизонтов нами приводится обобщенное строение почвенных профилей по данной классификации.
Исследуемые агропочвы относятся к стволу постлитогенного почвообразования, отделу аккумулятивно-гумусовых почв, типу - агрочерноземы квазиглеевые. Внутри типа они могут быть отнесены к подтипу квазиглееватые (переходный признак q) в связи с отсутствием в породе сплошных признаков оглеения и наличием только мелких пятен и примазок сизоватого и охристого цвета. По наличию карбонатных новообразо-
Vestnik of Omsk SAU, 2022, no. 4(48) AGRONOMY
ваний, преимущественно в форме пропитки и пропиточных пятен, может быть выделен подтип дисперсно-карбонатные (процессный признак dc). В общем виде обозначение строения профилей агропочв выглядит следующим образом: PU-AU-B-BCAdc-Cq или PU-B-BCAdc-Cq. Для нераспаханной (целинной) почвы характерно обозначение профиля: AU-B-BCAdc-Cq. Эродированные почвы в северной части поля (разрез 9) могут быть отнесены к подтипу абрадированных (турбационный признак pb) с профилем PUpb-B-BCAdc-Cq.
Актуально изучение изменения плодородия почвы при длительном агрогенном режиме использовании. Результаты определения некоторых наиболее важных свойств почв приведены в табл. 1. Нераспаханная почва имела высокое содержание гумуса в горизонте А при средних запасах (147 т/га) в слое 0-20 см в соответствии с показателями гумусного состояния по Д.С. Орлову и Л.А. Гришиной. В нижней части гумусового слоя (горизонте АВ) оно значительно уменьшалось. В агропочвах количество гумуса существенно снизилось. Его величина в пахотном слое изменялась от среднего до низкого при уменьшении в 1,8-1,9 раза в горизонтах АВ. Запасы гумуса в слое 0-20 см почв низкие (57-97 т/га). Более детальное обследование опытного участка кафедры агрохимии и почвоведения в 2015 г. показало, что среднее содержание гумуса в слое 0-20 см почвы составило 4,35% при диапазоне 2,8-5,3% (n = 35). Наименьшая гумусирован-ность была характерна для эродированной почвы, расположенной в северной части поля (разрезы 8, 9). По сведениям [10], содержание гумуса в почве находящегося здесь опытного участка достигло критического уровня и составляло в среднем 2,0%.
Полученные результаты в целом соответствуют представленным ранее данным, согласно которым на поле преобладают делянки с 3-4% гумуса при его варьировании от 3 до 6% [7]. В табл. 1 представлены данные послойного определения гумуса в пахотном горизонте лугово-черноземной почвы участка кафедры растениеводства в 1993 г. Содержание его в слое 0-5 см составляло 6,1%, однако уже на глубине 5-30 см было на 39% меньше. Рассчитанное нами средневзвешенное содержание гумуса в слое 0-30 см составило 4,1%, что близко к представленным выше результатам. Процесс дегумифи-кации почвы был связан с изменением биологического круговорота, усилением минерализации органического вещества и смывом плодородного слоя на эрозионно опасных участках.
Таким образом, на поле преобладают малогумусовые и слабогумусированные виды лугово-черноземной почвы.
У исследованных почв близкая к нейтральной реакции среда в гумусовом слое, сменяющаяся на щелочную в карбонатных горизонтах. Целинная почва имела среднюю для почв черноземного ряда поглотительную способность: суммарное количество кальция и магния - 24,6 ммоль/100 г. В составе поглощающего комплекса горизонтов А и АВ доминировал кальций (79,5-81,3%), при доле магния 18,7-20,5%.
Пахотная почва, расположенная южнее метеостанции, не уступала по количеству катионов нераспаханной почве. Наибольшее количество кальция обнаружено в гумусовом слое почвы разреза 3. Однако типичная величина содержания данного катиона в пахотном горизонте на участках кафедры агрохимии - в диапазоне 20,1-28,0 ммоль/100 г (n = 24) при среднем значении 24,2 ммоль/100 г. Неблагоприятные изменения состава поглощенных катионов отмечены в эродированных почвах. Так, минимальным количеством обменного кальция (13,3-15,8 ммоль/100 г) и уменьшением его доли в составе почвенного поглощающего комплекса обладала слабогумусированная лугово-черноземная почва (разрезы 8, 9).
Vestnik ofOmskSAU 2022, по. 4(48) AGRONOMY
Таблица 1
Химические и физико-химические свойства лугово-черноземных суглинистых почв опытного поля
Горизонт Глубина, см Гумус, % рН Обменно-поглощенные катионы, ммоль/100 г
Са2+ мй2+
Р.5 Лугово-черноземная среднемощная среднегумусовая (целина)
А 5-30 6,37 6,9 20,0 4,6
АВ 30-42 3,45 7,1 14,7 3,8
В1 42-63 1,69 7,3 11,1 2,1
В2 63-90 1,01 7,5 - -
В3к 90-137 0,37 7,4 - -
Ск 137-150 0,20 7,7 - -
Разрез 3. Лугово-черноземная маломощная малогумусовая (пашня)
Апах 0-26 4,23 7,4 32,5 7,5
АВ 26-36 2,20 7,8 25,0 7,5
В1 36-51 1,04 7,8 15,0 6,0
В2 51-71 0,67 7,5 - -
В3к 71-88 0,73 8,8 - -
Ск 88-136 0,15 8,6 - -
Р.4 Лугово-черноземная выщелоченная среднемощная малогумусовая (пашня)
Апах 0-29 4,23 7,1 20,5 8,0
АВ 29-42 2,32 7,4 21,5 3,0
В1 42-59 0,88 7,2 13,0 2,8
В2 59-87 0,38 7,5 8,3 3,2
ВС 87-115 0,23 7,7 9,3 3,5
Ск 115-147 0,41 8,3 - -
Разрез 8. Лугово-черноземная среднемощная слабогумусированная (пашня)
Апах 0-27 3,66 6,1 15,8 5,7
АВ 27-44 2,07 6,8 10,3 5,0
В1 44-61 0,90 6,7 12,3 8,0
В2 61-89 0,56 7,9 - -
В3к 89-119 0,57 8,3 - -
Ск 119-153 0,20 8,7 - -
Разрез 9. Лугово-черноземная очень маломощная слабогумусированная (пашня)
Апах 0-16 2,76 6,8 13,3 6,7
В1 16-42 1,38 7,6 11,9 3,9
В2к 42-77 0,50 8,9 - -
В3к 77-111 0,35 8,9 - -
Ск 111-157 0,13 8,9 - -
Участок кафедры растениеводства (1993 г., данные Л.Н. Мищенко)
Апах 0-5 6,1 6,7 20,4 4,8
Апах 5-15 3,7 6,5 23,8 4,9
Апах 15-30 3,7 7,1 19,8 7,9
В1 30-50 1,8 7,4 13,4 6,5
В2 60-70 1,3 8,5 - -
Ск 70-80 0,7 8,8 - -
Обменный натрий был определен в пробах почвы из разреза 9 и рядом расположенного участка полевого опыта кафедры агрохимии и почвоведения с органическими удобрениями (2016-2019 гг). Данные указывают на низкое содержание катиона (0,150,71 ммоль/100 г), его относительной доли от суммы (0,7-3,9%) в горизонте Апах и его слабого влияния на свойства почвы.
Vestnik of Omsk SAU, 2022, no. 4(48) AGRONOMY
В значительной степени плодородие почвы зависит от физических свойств, определяемых прежде всего ее структурным состоянием. Исследованиями были установлены его существенные различия в пахотной и целинной лугово-черноземной почве (табл. 2).
Таблица 2
Показатели состояния структуры верхних горизонтов лугово-черноземных почв в зависимости от типа использования
Содержание фракций агрегатов, % Кстр Количество
> 10 мм < 0,25 мм 0,25-10 мм водопрочных агрегатов, %
Пахотная почва (n = 9)
20,2-53,4 5,2-22,1 43,4-65,1 0,64-1,86 10-32
38,1 10,3 50,1 1,09 15,9
Целинная почва (n = 3)
7,9-10,9 3,5-9,0 83,9-85,6 4,6-5,9 91-98
9,3 6,9 84,7 5,3 94
Данные анализа состава макроагрегатов указывают на преобладание в гумусовом слое целинной почвы структурных отдельностей, соответствующих по размерам агрономически ценной фракции (0,25-10 мм). По ее величине, а также по значению коэффициента структурности Кстр почва характеризуется отличным состоянием. Доля макроагрегатов размером 3-5 мм, не разрушившихся в воде, указывает на высокую степень их водопрочности. Формирование благоприятной зернистой структуры под многолетней травянистой растительностью обусловлено воздействием комплекса биологических, физико-химических и химических факторов.
В пахотной почве в результате усиления механического и ослабления биологического факторов произошли закономерные процессы трансформации структуры. В ее составе значительно увеличилось количество пылеватой и особенно глыбистой фракций, а доля агрономически ценных агрегатов (АЦА) в среднем меньше на 41%, чем в нераспаханной почве. Пробы почвы разных разрезов имели неодинаковую оценку структуры, которая изменялась от неудовлетворительной до хорошей по количеству АЦА и от неудовлетворительной до отличной по Кстр. Обобщенные данные свидетельствуют об удовлетворительном состоянии пахотного слоя по содержанию макроагрегатов размером 0,25-10 мм и хорошем состоянии по коэффициенту структурности, однако значения данных показателей существенно меньше по сравнению с целинной почвой. Негативное влияние агрогенного режима воздействия на почвы отразилось на водоустойчивости структуры: в пробах из пахотных горизонтов всех разрезов оценивалась как неудовлетворительная. Это в первую очередь связано с уменьшением количества гумуса в почвах, подтверждается это коэффициентом корреляции (г = 0,84 ± 0,19 для п = 10) между его величиной и количеством водопрочных агрегатов.
Заключение
В результате проведенных исследований установлено, что почвенный покров опытного поля ОмГАУ в настоящее время представлен лугово-черноземными средне-мощными, маломощными и очень маломощными малогумусовыми и слабогумусиро-ванными суглинистыми почвами. В соответствии с классификацией почв России 2004 г. они могут быть отнесены к агрочерноземам квазиглееватым среднепахотным суглинистым.
При длительных агрогенных воздействиях произошло изменение свойств пахотных почв в сравнении с целинным аналогом. В первую очередь трансформации подверглись содержание гумуса, мощность гумусового слоя и его структурное состояние.
Vestnik of Omsk SAU, 2022, no. 4(48) AGRONOMY
Количество и запасы гумуса в слое 0-20 см агропочв уменьшились в среднем на 33% относительно нераспаханной почвы. Физико-химические свойства (реакция среды и содержание обменно-поглощенных кальция, магния) неэродированных почв относительно стабильны.
Процессы плоскостного смыва, наиболее интенсивно проявляющиеся в северной части поля, усилили деградацию гумусового слоя и привели к формированию очень маломощных почв с количеством гумуса 2,0-2,76%. Потери гумуса сопровождаются количественными и качественными изменениями состава почвенного поглощающего комплекса, уменьшением содержания в нем кальция и повышением доли магния.
Структурное состояние пахотного слоя агропочв по содержанию фракции агрегатов размером 0,25-10 мм в среднем характеризуется как удовлетворительное, а по коэффициенту структурности как хорошее, однако существенно уступает по данным показателям целинной почве. Ухудшение гумусного состояния почвы привело к потере водо-прочности структурных макроагрегатов и ухудшению их агрономической ценности.
В связи с процессами трансформации почв опытного поля необходимо продолжить наблюдения в режиме мониторинга за их свойствами и условиями почвообразования (в том числе уровнем грунтовых вод), а также расширить программу исследований физических, химических и физико-химических свойств почв. Для восстановления плодородия эродированных почв следует предусмотреть почвозащитные агротехноло-гические мероприятия.
Список источников
1. Полевой определитель почв. М. : Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 2008. 182 с.
2. Плотников А.М., Еликбаева С.А. Физико-химические свойства выщелоченных черноземов Южного Зауралья при различных уровнях интенсификации земледелия // Вестник Курганской ГСХА. 2019. № 4. С. 17-19.
3. Храмцов И.Ф., Чекусов М.С., Воронко-ва Н.А., Балабанова Н.Ф., Волкова В.А. Агроэко-логическая оценка длительного применения удобрений на черноземных почвах Западной Сибири // Плодородие. 2021. № 3(120). С. 104-107.
4. Voronkova N.A., Balabanova N.F., Tyu-mentseva E.Yu. The state of soil fertility during long-term use of fertilizers in agrocenosis. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. № 315. С. 052064. DOI 10.1088/1755-1315/315/5/ 052064.
5. Шмидт А.Г., Аксенова Ю.В. Влияние хозяйственной деятельности землепользователей на состояние плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения южной лесостепи Омской области // Вестник Омского государственного аграрного университета. 2022. № 1(45). С. 64-74.
6. Шмидт А.Г., Бобренко Е.Г. Трансформация показателей плодородия почв сельскохозяйственных угодий северной лесостепи Омской области // Вестник Омского государственного аграрного университета. 2021. № 3(43). С. 51-61.
7. Мищенко Л.Н., Халилова С.Д. Прошлое, настоящее и будущее опытного поля // Вестник
References
1. Field determinant of soils. M. : Soil Institute. V.V. Dokuchaeva, 2008. 182 p.
2. Plotnikov A.M., Elikbaeva S.A. Physical and chemical properties of leached chernozems of the Southern Trans-Urals at different levels of agricultural intensification. Bulletin of the Kurgan State Agricultural Academy. 2019;4:17-19.
3. Khramtsov I.F., Chekusov M.S., Voronkova N.A., Balabanova N.F., Volkova V.A. Agroecolog-ical assessment of long-term use of fertilizers on chernozem soils of Western Siberia. Fertility. 2021;3(120): 104-107.
4. Voronkova N.A., Balabanova N.F., Tyu-mentseva E.Yu. The state of soil fertility during long-term use of fertilizers in agrocenosis. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019;315: 052064. DOI10.1088/1755-1315/315/5/052064.
5. Schmidt A.G., Aksenova Yu.V. Influence of economic activities of land users on the state of soil fertility of agricultural lands in the southern forest-steppe of the Omsk region. Bulletin of the Omsk State Agrarian University. 2022;1(45):64-74.
6. Schmidt A.G., Bobrenko E.G. Transformation of indicators of soil fertility in agricultural lands of the northern forest-steppe of the Omsk region. Bulletin of the Omsk State Agrarian University. 2021;3(43):51-61.
7. Mishchenko L.N., Khalilova S.D. Past, present and future of the experimental field. Bulletin of the Omsk State Agrarian University. 1999;2:17-19.
8. Nevenchannaya N.M., Avaeva O.S. Soil monitoring of a small experimental field of the Omsk
Vestnik of Omsk SAU, 2022, no. 4(48)
Омского государственного аграрного университета. 1999. № 2. С. 17-19.
8. Невенчанная Н.М., Аваева О.С. Мониторинг почв малого опытного поля Омского государственного аграрного университета имени П.А. Столыпина // Молодой ученый. 2012. № 2(37). С. 360362. URL: https://moluch.ru/archive/37/4317/ (дата обращения: 28.10.2022).
9. Рейнгард Я.Р., Рейнгард Л.М., Долженко С.В., Рейнгард М.С. Почвы и почвенный покров зеленой зоны города Омска «Сельхозакадемическая» : монография. Омск : ЛИТЕРА. 2016. 194 с.
10. Кузьмин А.И., Милищенко О.А. Гидролого-гидрогеологический очерк территории Омского государственного аграрного университета имени П.А. Столыпина // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. 2017. № 3(10) июль-сентябрь. URL http://e-journal.omgau.ru/ima-ges/issues/2017/3/00377.pdf.
11. Алексеева Ж.Л., Азаренко Ю.А. Влияние свиного навоза на гумусное состояние агрочерно-зема квазиглееватого южной лесостепи Омского Прииртышья // Вестник Омского государственного аграрного университета. 2020. № 2(38). С. 22-32.
AGRONOMY
State Agrarian University named after P.A. Stolypin. Young scientist. 2012;2(37):360-362. URL: https://mo-luch.ru/archive/37/4317/ (date of access: 28.10.2022).
9. Reinhard Ya.R., Reinhard L.M., Dolzhen-ko S.V., Reinhard M.S. Soils and soil cover of the green zone of the city of Omsk "SelDkhozakademi-cheskayaD. Omsk : LITERA. 2016. 194 p.
10. Kuzmin A.I., Milishchenko O.A. Hydrolo-gical and hydrogeological outline of the territory of the Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin. Electronic scientific and methodological journal of the Omsk State Agrarian University. 2017;3(10) July-September. URL http://e-journal.omgau.ru/ima-ges/issues/2017/3/00377.pdf.
11. Alekseeva Zh.L., AzarenkoYu.A. Influence of pig manure on the humus state of the agrocherno-zem of the quasi-gley southern forest-steppe of the Omsk Irtysh region. Bulletin of the Omsk State Agrarian University. 2020;2(38):22-32.
Для цитирования: Азаренко Ю.А. Современное состояние агропочв опытного поля Омского ГАУ // Вестник Омского ГАУ. 2022. № 4 (48). С. 7-18. DOI 10.48136/2222-0364 2022 4 7.
Информация об авторах
Азаренко Юлия Александровна, д.-р. с.-х. наук, доц., [email protected].
Статья поступила в редакцию 09.11.2022.
For citation: Azarenko Yu.A. The current state of agricultural soils of the experimental field of the Omsk State Agrarian University. Vestnik of Omsk SAU. 2022;4(48):7-18. DOI 10.48136/2222-0364_2022_4_7.
Information about the authors
AzarenkoYulia A., Doc. of Agr. Sci., Ass. Prof., [email protected].
The article was submitted 09.11.2022.
