CC BY
18
УДК 631.417:631.445.4(470.630)
ТРАНСФОРМАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ЧЕРНОЗЕМАХ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ ЦЕЛИНЫ И ПАШНИ
В.С. Цховребов, д.с.-х.н., В.И. Фаизова, к.с.-х.н., А.М. Никифорова, к.с.-х.н., А.А. Новиков, к.с.-х.н.
Ставропольский государственный аграрный университет, e-mail: [email protected]
Исследовано содержание органического вещества в основных подтипах черноземов Ставрополья: обыкновенные карбонатные, обыкновенные обычные (не вскипающие с поверхности), выщелоченные и солонцевато-слитые на целине и пашне. Установлено, что на всех изучаемых черноземах характерно значительное варьирование содержания органического вещества, как по ключевым участкам, так и внутри них. За 70-100 лет эксплуатации почв в системе агробиогео-ценозов содержание гумуса в верхних горизонтах черноземов карбонатных снижается на 1638%, обычных - на 25-33%, выщелоченных - на 6-21% и солонцевато-слитых - на 8-24%. Количество органического вещества в подпахотных горизонтах выше, чем в пахотных, либо не имеет существенных отличий. В составе гумусовых кислот заметно снижение содержания фуль-вокислот и соотношение гуминовых кислот к фульвокислотам (ГК/ФК) увеличивается на пашне по сравнению с целиной кроме черноземов солонцевато-слитых.
Ключевые слова: органическое вещество, чернозем, гуминовые кислоты, фульвокислоты, целина, пашня.
ORGANIC MATTER TRANSFORMATION IN CHERNOZEMS OF ARABLE AND VIRGIN LANDS IN STAVROPOL REGION
Dr.Sci. V.S. Tshovrebov, Ph.D. V.I. Faizova, Ph.D. A.M. МЖогоуа, Ph.D. A.A. Novikov
Stavropol State Agrarian University, e-mail: [email protected]
The content of organic matter in the main subtypes of chernozems of the Stavropol Territory is investigated: ordinary carbonate, ordinary ordinary (not effervescent from the surface), leached and solonetsous-fused on the virgin soil andplowland. It is established that all the studied chernozems are characterized by a significant variation in the amount of organic matter, both in key areas and within them. For 70-100 years of soil exploitation in the system of agrobiocoenoses, the content of humus in the upper horizons is reduced by 16-38% in carbonate, 25-33% in normal, 6-21% in leached and 8-24% in solonetsous-ferruginous chernozems. The amount of organic matter in sub-plow horizons is higher than in arable horizons, or does not differ significantly. In the composition of humic acids, a marked decrease in the content of fulvic acids and the ratio of humic acids to fulvic acids (HA/FA) increases on arable land in comparison with the virgin soil except for chernozems of solonetsous-fused.
Keywords: organic matter, chernozem, humic acids, fulvic acids, virgin soil, arable land.
Одним из компонентов почвенного плодородия является наличие свежего органического вещества растительных остатков, непрерывное поступление которых в почву и их биохимическая трансформация - необходимые условия гумусообразования [14]. Совершенно очевидно, что поступление растительных остатков в почву может быть сбалансированным лишь в условиях природных экосистем [5]. Отчуждение значительной биомассы растений в агроценозах нарушает баланс поступления растительного опада в почву [6, 7]. Биохимические круговороты веществ в естественных экосистемах близки к замкнутому типу. Сельскохозяйственное производство коренным образом меняет механизм функционирования природных экосистем. Отчуждается значительная часть биологической продукции в качестве продовольствия, фуража, топлива
или органического сырья. Это приводит к разо-мкнутости круговорота веществ и к изменению баланса энергии в экосистеме. Поэтому возникает постепенное обеднение почвенного покрова, запасами потенциальной энергии и важными элементами минерального питания [8, 9]. Большинство почв после 50-70 лет сельскохозяйственного использования без органических удобрений утрачивают запасы гумуса на 20-50% по сравнению с исходными показателями [10].
Цель и объекты исследований - основные подтипы черноземов Центрального Предкавказья: чернозем обыкновенный карбонатный мощный ма-логумусный тяжелосуглинистый на лессовидных суглинках, чернозем обыкновенный обычный среднемощный малогумусный среднесуглинистый на лессовидных суглинках (не вскипающий с по-
верхности), чернозем выщелоченный мощный ма-логумусный тяжелосуглинистый на лессовидных суглинках и чернозем обыкновенный солонцевато-слитой среднемощный среднегумусированный среднеглинистый на элювии майкопских глин.
Черноземы обыкновенные карбонатные занимают наибольшую территорию (19,6%), приуроченную к центральной, западной и северо-западной частям Центрального Предкавказья. Черноземы обыкновенные и выщелоченные расположены в центральной части Ставропольской возвышенности и левом берегу Кубани. Черноземы солонцевато-слитые находятся в южной и юго-западной части региона в зоне Минераловодской холмистой равнины, входящей в Армавирский ветровой коридор.
При почвенных исследованиях использовали метод ключей. Почвенные разрезы были заложены на типичных участках изучаемых подтипов черноземов. Ключ № 1 - чернозем карбонатный - расположен в СХП «Московский»; ключ № 2 - чернозем обычный - находится на территории ГНУ Ставропольский НИИСХ (г. Михайловск); ключ № 3 -чернозем выщелоченный - на левом берегу Кубани в АО «Балахоновское» Кочубеевского района; ключ № 4 - чернозем солонцевато-слитой на территории Минераловодской холмистой равнины в АО «Водораздельный» Андроповского района.
Содержание органического вещества определяли на сопряженных участках целины и пашни на расстоянии 150-200 м друг от друга. Время использования этих почв в пашне составляет 80-100 лет. Исследования проводили в 2010-2012 гг. На черноземах обыкновенных было заложено 5 разрезов, выщелоченных - 8, на солонцевато-слитых - 4 разреза. При диагностике почв была использована классификация 1977 г.
Целинная растительность представлена разнотравно-злаковыми ассоциациями. Основные пред-
ставители трав на почвах, образованных на лессовидных суглинках: ковыли Лессинга, украинский, узколистный, волосовидный, овсяница валисская (типчак), райграс, пырей ползучий, люцерна степная (румынская), кермек широколистный, дереза, бобовник. На черноземах, образованных на элювии майкопа: тимофеевка, тонконог, мятлик, пырей и бобовые - клевер, люцерна, чина, а также богатого разнотравья в виде подмаренника, шалфея, лабазника. На пашне высевают практически все районированные культуры (пшеница, ячмень, овес, кукуруза, подсолнечник, бобовые и т.д.).
Мощность исследуемых горизонтов: дернинного (Ад) на целине 0-10 см, пахотного (Апах.) 0-18 см. Содержание органического вещества определяли по методике Тюрина в модификации ЦИНАО.
Результаты. Исследования показали, что на всех изучаемых черноземах характерно значительное варьирование количества органического вещества по ключевым участкам и внутри них. На черноземе обыкновенном карбонатном (рис. 1) содержание органического вещества на целинном участке в горизонте Ад. составило 4,67%. На пашне произошло снижение этого показателя на 1,35%. В горизонте А на целине количество органического вещества составляет 4,11%, что превышает аналогичный показатель на пашне на 0,64%. Вниз по профилю, как на целине, так и на пашне выявлено закономерное и постепенное снижение исследуемого показателя, который в материнской породе достигает 0,59 и 0,62% соответственно. Необходимо отметить, что содержание органического вещества выше на целине, чем на пашне только в слое А + В. Ниже горизонта В разница не обнаруживается или даже на пашне изучаемый показатель выше, чем на целине.
Рис. 1. Изменение содержания гумуса по профилю чернозема обыкновенного карбонатного мощного тяжелосуглинистого на лессовидных суглинках (НСР05 = 0,19, п = 5)
Рис. 2. Изменение содержания гумуса по профилю чернозема обыкновенного обычного среднемощного среднесуглинистого на лессовидных суглинках (НСР05 = 0,20; п = 5)
Рис. 3. Изменение содержания гумуса по профилю чернозема выщелоченного мощного тяжелосуглинистого на лессовидных суглинках (НСР05 = 0,22; п = 8)
6 5 4 3 2 1 0
Ад; Апах
В1
В2
□ Целина
ВС □ Пашня
С
Рис 4. Изменение содержания гумуса по профилю чернозема обыкновенного солонцевато-слитого среднемощного среднеглинистого на элювии майкопских глин (НСР05 = 0,24; п = 4)
Содержание органического вещества в верхнем горизонте целинной почвы чернозема солонцевато-слитого (рис. 4) составляет 5,98%. Это выше, чем на пашне на 1,57%. В горизонте А на целине этот показатель составляет 4,39%, что на 0,31% выше, чем на пашне. Вниз по профилю происходит закономерное снижение его количества к материнской
породе на целине и пашне соответственно до 0,47% и 0,41%. Начиная с горизонта В2 различий не наблюдается. На уплотненных почвах содержание органического вещества в пахотном горизонте превосходит подпахотный. Здесь не проявляется закономерность в распределении органического вещества между пахотным и подпахотным горизонтами,
Групповой состав органического вещества в черноземах Центрального Предкавказья
(на целине горизонт 0-10 см, на пашне - 0-18 см)
Почва Вид угодья Гумус, % Групповой состав % Отношение ГК:ФК
гуминовые кислоты фульвокислоты негидролизуемый остаток
Чернозем обыкновенный карбонатный Целина 4,67 1,08 0,71 2,87 1,52
Пашня 3,32 0,81 0,31 2,08 2,77
Чернозем обыкновенный обычный Целина 6,35 1,52 0,87 3,96 1,74
Пашня 4,28 1,15 0,53 2,60 2,17
Чернозем выщелоченный Целина 6,97 1,72 1,00 4,25 1,72
Пашня 5,48 1,28 0,64 3,56 2,00
Чернозем солонцевато-слитой Целина 5,98 1,46 0,94 3,58 1,55
Пашня 4,41 0,94 0,61 2,86 1,54
НСР05 0,21 0,07 0,05 0,13
которая была выявлена для черноземов обыкновенных карбонатных, обыкновенных обычных и выщелоченных. Причиной этому служит менее активная деятельность сапрофитной микрофлоры в верхнем пахотном горизонте, обусловленная отрицательными физическими свойствами, а также сравнительно менее (50-60 лет) продолжительное использование этих почв.
Нами были проведены исследования группового состава гумуса в верхнем слое исследуемых почв (таблица). На пашне чернозема обыкновенного различие составляет 0,81%, что ниже по сравнению с целиной на 25%. В составе гумуса содержание фульвокислот на пашне 2,3 раза ниже по сравнению с целиной. Аналогичная картина наблюдается и на остальных подтипах черноземов. Некоторое исключение составляет чернозем солонцевато-слитой. Здесь разница между целиной и пашней у гуминовых кислот составляет 0,44%, а у фульвокислот - 0,41%. Тип гумуса гуматный и фульватно-гуматный. Соотношение гуминовых кислот к фуль-вокислотам (ГК:ФК) на целинных участках всех исследуемых подтипов черноземов находится в
пределах 1,52-1,74. Вследствие уменьшения доли фульвокислот возрастает соотношение ГК:ФК на пашне. В большей степени на черноземе обыкновенном карбонатном (2,77) и в меньшей - на обыкновенном обычном (2,17) и выщелоченном (2,00). На черноземе солонцевато-слитом соотношение гуминовых кислот к фульвокислотам слабо различается между целиной и пашней.
Таким образом, распашка черноземов приводит к снижению количества органического вещества в верхних горизонтах почвы. Это происходит в результате большей скорости биодеградации гумуса в сравнении с поступлением растительных остатков. Снижение изучаемого показателя происходит преимущественно в горизонтах А+В. Ниже иллювиальной зоны выявленной тенденции не обнаружено. К тому же на черноземах обыкновенном карбонатном, обыкновенном обычном и выщелоченном содержание органического вещества в подпахотном горизонте выше, чем в пахотном. Это лишний раз подтверждает более ускоренную минерализацию гумуса в зоне наибольшей биологической активности почв.
Литература
1. Ковда В.А. Почвенный покров, его улучшение, использование и охрана. - М.: Наука, 1981. - 182 с.
2. Кононова М.М. Органическое вещество почвы. Его природа, свойства и методы изучения. - М.: Изд-во Акад. Наук СССР, 1963. - 614 с.
3. Оллиер К. Выветривание / Пер. с англ. - М.: Недра, 1987. - 348 с.
4. Туев Н.А. Микробиологические процессы гумусообразования. - М.: Агропромиздат, 1989. - 239 с.
5. Слюсарев В.Н., Онищенко Л.М., Швец Т.В. Характеристика некоторых аспектов плодородия чернозема выщелоченного Западного Предкавказья // Политематический сетевой электронный научный журнал КубГАУ, 2013, № 89. - С. 916-932.
6. Швец Т.В. Современная оценка плодородия почв в агроэкологическом мониторинге низменно -западинного аг-роландшафта агроэкологического мониторинга // Политематический сетевой электронный научный журнал КубГАУ, 2009, № 3. - С. 125-136.
7. Терпелец В.И., Власенко В.П., Осипов А.В. Современные почвообразовательные процессы в гидрометаморфи-зованных почвах Западного Предкавказья // Труды КубГАУ, 2012, № 5 (38). - С. 38.
8. Цховребов В.С., Фаизова В.И., Калугин Д.В., Никифорова А.М., Новиков А.А. Эволюция и деградация черноземов Центрального Предкавказья // Вестник АПК Ставрополья, 2012, № 3 (7). - С. 123-125.
9. Есаулко А.Н., Агеев В.В. Совершенствование системы удобрений в севооборотах Центрального Предкавказья // Агрохимический вестник, 2005, № 4. - С. 7-11.
10. Есаулко А.Н., Гречишкина Ю.А., Подколзин О.А. Изменение агрохимических показателей чернозема выщелоченного под влиянием оптимизации систем удобрений в севообороте // Проблемы агрохимии и экологии, 2009, № 1. - С. 3-7.
