CC BY
13
Юрий Алексеевич Кузыченко, доктор сельскохозяйственных наук, доцент, smc.yuka@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-6394-2447
Константин Александрович Катков, кандидат технических наук, доцент, kkatkoff@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4734-8656
Yuri A. Kuzychenko, Doctor of Agriculture, Associate Professor, smc.yuka@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-6394-2447
Konstantin A. Katkov, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, kkatkoff@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4734-8656
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 21.04.2022; одобрена после рецензирования 11.05.2022; принята к публикации 15.06.2022.
The article was submitted 21.04.2022; approved after reviewing 11.05.2022; accepted for publication 15.06.2022. -♦-
Научная статья
УДК 631.412
doi: 10.37670/2073-0853-2022-96-4-13-18
Вариабельность физико-химических свойств тёмно-серых лесных почв Северного Зауралья
Светлана Михайловна Каюгина1, Дмитрий Иванович Ерёмин2
1 Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Тюмень, Россия
2 Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северного Зауралья - филиал Тюменского научного центра СО РАН, п. Московский, Тюменская область, Россия
Аннотация. Исследование проведено с целью изучения варьирования физико-химических свойств целинных тёмно-серых лесных почв в зависимости от утяжеления гранулометрического состава. Всего на территории лесостепной зоны Северного Зауралья было заложено 123 полнопрофильных разреза, взяты образцы почвы для лабораторных анализов. Результаты обрабатывались в программе MS Excel 2016. Для оценки варьирования физико-химических свойств были построены диаграммы Boxplot. Установлено, что в гумусовом горизонте тёмно-серых лесных почв сумма обменных оснований и ёмкость катионного обмена возрастают от супесчаных к легкоглинистым. Связь гидролитической кислотности и степени насыщенности основаниями с гранулометрическим составом не обнаружена.
Ключевые слова: тёмно-серые лесные почвы, физико-химические свойства, гранулометрический состав, варьирование.
Для цитирования: Каюгина С.М., Ерёмин Д.И. Вариабельность физико-химических свойств тёмно-серых лесных почв Северного Зауралья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 4 (96). С. 13 - 18. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2022-96-4-13-18.
Original article
Variability of physico-chemical properties of dark gray forest soils of the Northern Trans-Urals
Svetlana M. Kayugina1, Dmitry I. Eremin2
1 Northern Trans-Ural State Agricultural University, Tyumen, Russia
2 Scientific research Institute of Agriculture of the Northern Trans-Urals - branch of Tyumen Research Centre, Siberian branch of the Russian Academy of Sciences, Moskovsky, Tyumen region, Russia
Abstract. The aim of the research was to study the variation of physicochemical properties of virgin dark gray forest soils depending on the weighting of the granulometric composition. In total, 123 full-profile sections were laid on the territory of the forest-steppe zone of the Northern Trans-Urals, soil samples were taken for laboratory analysis. The results were processed in MS Excel 2016. To assess the variation of physicochemical properties, Boxplot diagrams were constructed. It was found that in the humus horizon of dark gray forest soils, the sum of exchange bases and the capacity of cation exchange increase from sandy loam to light clay. The relationship of hydrolytic acidity and the degree of saturation of bases with the granulometric composition has not been found.
Keywords: dark gray forest soils, physico-chemical properties, granulometric composition, variation.
For citation: Kayugina S.M., Eremin D.I. Variability of physico-chemical properties of dark gray forest soils of the Northern Trans-Urals. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 96(4): 13-18. (In Russ.). https:// doi.org/10.37670/2073-0853-2022-96-4-13-18.
Одними из перспективных для расширения пахотного фонда Северного Зауралья являются тёмно-серые лесные почвы, поскольку они обладают высоким потенциальным плодородием, сравнимым с чернозёмными почвами региона [1]. Основные площади тёмно-серых лесных почв сосредоточены в лесостепной зоне юга Тюменской области. Их общая площадь составляет 357,4 тыс. га, из которых под пашней занято 228,2 тыс. га, под сенокосами и пастбищами - 32,2 и 23,1 тыс. га соответственно. Не задействовано в сельском хозяйстве 73,9 тыс. га тёмно-серых лесных почв, или 20,7 % от общей площади [2]. Для рационального использования данных почв необходимо изучить их свойства.
Гранулометрический состав, являясь фундаментальным свойством почвы, влияет на физические, химические, биологические, физико-химические и другие почвенные свойства [3]. Исследования учёных выявили закономерность: значения показателей основных физико-химических свойств почв повышаются с утяжелением гранулометрического состава, что определяется в большей степени увеличением содержания илистой фракции [4, 5].
Цель исследования - изучение варьирования физико-химических свойств тёмно-серых лесных почв в разрезе разновидностей по гранулометрическому составу.
Материал и методы. Материалом для выполнения работы послужили многолетние исследования кафедры почвоведения и агрохимии ГАУ Северного Зауралья. В период с 1965 по 2020 г. было заложено 123 полнопрофильных разреза на целинных тёмно-серых лесных почвах Северного Зауралья. Одновременно с морфологическим описанием были отобраны почвенные образцы по генетическим горизонтам для более детального изучения и лабораторных анализов.
Определение гранулометрического состава проводили по Качинскому методом пипетки с предварительной обработкой почвенных образцов пирофосфатом натрия. Разновидность почвы определяли по физической глине (ЭПЧ с размером менее 0,01 мм).
Гидролитическую кислотность определяли по методу Каппена в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26121); сумму обменных оснований - по Каппену - Гильковицу (ГОСТ 27821). Ёмкость катионного обмена (ЕКО) и степень насыщенности основаниями рассчитывали по общепринятым формулам. Все анализы делали в кафедральной агрохимической лаборатории.
Обработку результатов проводили с помощью программы Microsoft Excel 2016 на кафедре математики и информатики ГАУ Северного Зауралья.
Результаты и обсуждение. Подтип тёмно-серых лесных почв характеризуется тяжёлым гранулометрическим составом: на долю тяжелосуглинистой разновидности приходится 54 %, к легкоглинистым относятся 8 % исследованных образцов. Удельный вес почв лёгкого гранулометрического состава (супесчаная разновидность) незначителен - 10 % (рис. 1) [6, 7].
Сумма обменных оснований зависит от содержания физической глины (элементарных почвенных частиц размером менее <0,01 мм). Чем выше сумма обменных оснований, тем почва считается плодороднее. Тёмно-серые лесные почвы Северного Зауралья по сумме обменных оснований и составу почвенных катионов сравнимы с лесостепными чернозёмами, несмотря на проявление процесса иллювиирования и меньшее содержание гумуса [8 - 10].
По результатам анализа 123 почвенных образцов выявлено, что в целом по подтипу тёмно-серых лесных почв сумма обменных оснований в гумусовом горизонте варьировала с широким размахом в 23 мг-экв/100 г почвы. Наглядно вариабельность показателя иллюстрирует диаграмма размаха Вохр^ («ящик с усами») (рис. 2). В разрезе разновидностей особо выделялась легкоглинистая. Она характеризуется наиболее высокими значениями суммы обменных оснований, которая варьировала от 26,3 до 40,2 мг-экв/100 г почвы, в среднем составляя 33,2 мг-экв/100 г. Медиана, равная 34,4 мг-экв/100 г, указывает на преобладание в легкоглинистой разновидности почв с суммой обменных оснований выше среднего, т.е. более плодородных. Несущественно отличались между собой легкосуглинистая и среднесуглинистая разновидности, они имели
легкоглинистая, 8 %
супесчаная, 10 %
легкосуглинистая, 13 %
среднесуглинистая, 15 %
тяжелосуглинистая, 54 %
Рис. 1 - Соотношение разновидностей в пределах подтипа тёмно-серых лесных почв
практически одинаковым межквартильныи размах в диапазоне 20,5 - 28,1 и 20,6 - 28,2 мг-экв/100 г почвы соответственно. В указанных интервалах находилась сумма обменных основании половины почвенных образцов легкосуглинистой и среднесуглинистой разновидностей. Меньшим размахом вариации и межквартильным размахом по сравнению с остальными выделялась тяжелосуглинистая разновидность, что говорит о более высокой однородности по сумме обменных оснований гумусового горизонта почв с тяжёлым гранулометрическим составом. Супесчаная разновидность наименее обеспечена основаниями, что обусловлено низким содержанием физической глины. В среднем сумма обменных оснований была равна 22,6 мг-экв/100 г почвы, это минимальное значение среди рассматриваемых разновидностей. Межквартильный размах был выше, чем у более тяжёлых почв, и составлял 8,5 мг-экв/100 г, что указывает на неоднородность гумусового горизонта супесчаных тёмно-серых лесных почв по сумме обменных оснований.
Серые лесные почвы по своей природе изначально характеризуются высокой гидролитической кислотностью, поэтому их принято относить к категории кислых земель. Величина гидролитической кислотности позволяет определить оптимальную норму внесения извести.
В гумусовом горизонте тёмно-серых лесных почв наибольшее среднее значение гидролитической кислотности выявлено в легкоглинистой разновидности - 8,6 мг-экв/100 г, а наименьшее значение в легкосуглинистой - 5,6 мг-экв/100 г почвы (рис. 3). Легкоглинистая разновидность имела самый большой межквартильный размах -от 5,4 до 11,8 мг-экв/100 г почвы, что указывает
на большую вариабельность. Более лёгкая по гранулометрическому составу легкосуглинистая разновидность отличалась от остальных минимальным значением медианы - 4,3 мг/экв/100 г., которая была ниже среднего на 1,3 мг-экв/100 г. Это означает, что в легкосуглинистой разновидности преобладали почвы с низкой гидролитической кислотностью. Тяжелосуглинистая разновидность имела широкий диапазон значений гидролитической кислотности - от 1,1 до 12,1 мг-экв/100 г почвы, однако у 50 % образцов почвы значение показателя было ниже 7,0 мг-экв/100 г. Явно выраженная взаимосвязь между «тяжестью» гранулометрического состава и величиной гидролитической кислотности отсутствовала.
На ёмкость катионного обмена (ЕКО) влияют минералогический и гранулометрический состав почвы, а также содержание органических веществ [11]. Чем выше показатель ЕКО, тем почва плодороднее.
Наибольшее значение ЕКО в гумусовом горизонте тёмно-серых лесных почв выявлено в самой тяжёлой по гранулометрическому составу легкоглинистой разновидности - 41,8 мг-экв/100 г в среднем, при минимальном значении 32,8 мг-экв/100 г, а максимальном - 47,9 мг-экв/100 г почвы (рис. 4). В остальных разновидностях средние значения ЕКО в гумусовом горизонте незначительно отличались и находились в интервале от 29,8 до 32,3 мг-экв/100 г почвы. От супесчаной к среднесуглинистой разновидности прослеживалась тенденция увеличения ЕКО. Однако тяжелосуглинистая разновидность, к которой относится более половины тёмно-серых лесных почв Северного Зауралья, выделялась среди остальных наименьшим межквартильным
Рис. 2 - Диаграмма размаха суммы обменных оснований в гумусовом горизонте тёмно-серых лесных почв, мг-экв/100 г почвы
размахом, что указывает на небольшую вариабельность ЕКО.
Степень насыщенности почвы основаниями используется для определения нуждаемости в известковании. Чем ниже данный показатель, тем выше необходимость внесения извести. При значении выше 80 % почвы не нуждаются во внесении извести [12].
Наибольшим размахом значений степени насыщенности основаниями гумусового горизонта в подтипе тёмно-серых лесных почв выделялась тяжелосуглинистая разновидность - от 68 до 95 % от ЕКО (рис. 5). В среднем по разновидности значение степени насыщенности основаниями составляло 80 % от ЕКО, но медианное значение
было ниже, следовательно, 50 % почв имели ЕКО менее 77 %, что указывает на слабую их потребность в известковании. Среди разновидностей тёмно-серых лесных почв наибольшими средним и медианным значениями ЕКО отличалась легкосуглинистая, в которой более половины почв имели степень насыщенности основаниями выше 84 %, т.е. не нуждались в известковании. Закономерность изменения ЕКО от почв легкого гранулометрического состава к тяжёлым не выявлена.
Выводы. Тёмно-серые лесные почвы Северного Зауралья имеют сравнительно благоприятные в агрономическом отношении физико-химические свойства, поэтому они рас-
Рис. 3 - Диаграмма размаха гидролитической кислотности в гумусовом горизонте тёмно-серых лесных почв, мг-экв/100 г почвы
Рис. 4 - Диаграмма размаха ёмкости катионного обмена в гумусовом горизонте тёмно-серых лесных почв, мг-экв/100 г почвы
Рис. 5 - Диаграмма размаха степени насыщенности основаниями гумусового горизонта тёмно-серых лесных почв, % от ЕКО
сматриваются как наиболее перспективные для расширения пахотного фонда.
В разрезе разновидностей особо выделяется легкоглинистая, которая характеризуется самыми высокими в подтипе значениями суммы обменных оснований, гидролитической кислотности, ёмкости катионного обмена. К данной разновидности относится 8 % тёмно-серых лесных почв.
Супесчаная разновидность тёмно-серых лесных почв, доля которой в подтипе составляет 10 %, характеризуется минимальными значениями суммы обменных оснований, ёмкости катионного обмена и степени насыщенности основаниями.
Наиболее распространённая в Северном Зауралье тяжелосуглинистая разновидность тёмно-серых лесных почв (54 %) отличается от других разновидностей меньшей вариабельностью суммы обменных оснований и ёмкости катионного обмена.
Не выявлено какой-либо закономерности между «тяжестью» гранулометрического состава и гидролитической кислотностью, а также степенью насыщенности основаниями.
Список источников
1. Ренёв Е.П., Ерёмин Д.И., Ерёмина Д.В. Оценка основных показателей плодородия почв, наиболее пригодных для расширения пахотных угодий в Тюменской области // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 4. С. 27 - 31.
2. Каретин Л.Н. Почвы Тюменской области. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние. 1990. 286 с.
3. Татаринцев В.Л. Гранулометрия агропочв юга Западной Сибири и их физическое состояние. Барнаул: Изд-во АГАУ 2008. 261 с.
4. Панин А.М., Муралев С.Г. Исследование значимости гранулометрического состава почв и почвообразую-
щих пород при выполнении земельно-оценочных работ // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2010. № 4 (1). С. 109 - 114.
5. Ерёмин Д.И., Груздева Н.А. Гранулометрия пахотных серых лесных почв Северного Зауралья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 1 (69). С. 18 - 22.
6. Каюгина С.М., Ерёмин Д.И. Пространственная неоднородность распределения физической глины и ила в профиле серых лесных почв Северного Зауралья // Агрофизика. 2021. № 1. С. 7 - 13.
7. Каюгина С.М. Сравнительная характеристика подтипов серых лесных почв Северного Зауралья по гранулометрическому составу // Мир инноваций. 2021. № 4. С. 3 - 6.
8. Котченко С.Г., Ерёмина Д.В. Агрогенные изменения химических свойств тёмно-серых лесных почв Северного Зауралья // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2020. № 10 (192). С. 42 - 50.
9. Котченко С.Г., Груздева Н.А., Ерёмин Д.И. Динамика химических свойств серой лесной почвы Северного Зауралья при интенсивном её использовании в пашне // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2019. № 11. С. 49 - 56.
10. Дабахова Е.В., Кузнецов В.А. Физико-химические свойства темно-серых лесных и чернозёмных почв Нижегородской области // Агрохимический вестник. 2010. № 3. С. 2 - 4.
11. Кленов Б.М., Якутин М.В. Ёмкость катионного обмена и органическая составляющая выщелоченных чернозёмов Приобья // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2017. № 4 (2). С. 166 - 170.
12. Медведев В.В., Мельник А.И. Неоднородность агрохимических показателей почвы в пространстве и во времени // Агрохимия. 2010. № 1. С. 20 - 26.
References
1. Renev E.P., Eremin D.I., Eremina D.V. Assessment of the main indicators of soil fertility most suitable for the expansion of arable land in the Tyumen region. Achievements of Science and Technology of AICis. 2017; 31(4): 27-31.
2. Karetin L.N. Soils of the Tyumen region. Novosibirsk: Nauka. Sib. otd-nie. 1990. 286 p.
3. Tatarintsev V.L. Granulometry of agricultural soils of the south of Western Siberia and their physical condition. Barnaul: Publishing house of the ASAU. 2008. 261 p.
4. Panin A.M., Muralev S.G. Investigation of the significance of the granulometric composition of soils and soil-forming rocks when performing land assessment works. Vestnik of Lobachevsky State University of Nizhni Novgorod. 2010; 4(1): 109-114.
5. Eremin D.I., Gruzdeva N.A. Granulometry of arable gray forest soils of the Northern Trans-Urals. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2018; 69(1): 18-22.
6. Kayugina S.M., Eremin D.I. Spatial heterogeneity of the distribution of physical clay and silt in the profile of gray forest soils of the Northern Trans-Urals. Agrophysica. 2021; 1: 7-13.
7. Kayugina S.M. Comparative characteristics of subtypes of gray forest soils of the Northern Trans-Urals
by granulometric composition. World of innovation. 2021; 4: 3-6.
8. Kotchenko S.G., Eremina D.V. Agrogenic changes in chemical properties of dark gray forest soils of the Northern Trans-Urals. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2020; 192(10): 42-50.
9. Kotchenko S.G., Gruzdeva N.A., Eremin D.I. Dynamics of chemical properties of gray forest soil of the Northern Trans-Urals with its intensive use in arable land. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2019; 11: 49-56.
10. Dabakhova E.V., Kuznetsov V.A. Physico-chemical properties of dark gray forest and chernozem soils of the Nizhny Novgorod region. AgrochemicalHerald. 2010; 3: 2-4.
11. Klenov B.M., Yakutin M.V. Cation exchange capacity and organic component of leached chernozems of the Ob region. Interexpo Geo-Siberia. 2017; 4(2): 166-170.
12. Medvedev V.V., Melnik A.I. Heterogeneity of agrochemical indicators of soil in space and in time. Ag-rochemistry. 2010; 1: 20-26.
Светлана Михайловна Каюгина, старший преподаватель, kayugina@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-3934-835X
Дмитрий Иванович Ерёмин, доктор биологических наук, доцент, старший научный сотрудник, soil-tyumen@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-3672-6060
Svetlana M. Kayugina, Senior Lecturer, kayugina@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-3934-835X
Dmitry I. Eremin, Doctor of Biology Sciences, Associate Professor, Senior Researcher, soil-tyumen@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-3672-6060
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors déclare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 06.06.2022; одобрена после рецензирования 30.06.2022; принята к публикации 30.06.2022.
The article was submitted 06.06.2022; approved after reviewing 30.06.2022; accepted for publication 30.06.2022. -♦-
Научная статья УДК 631.4:631.811.7
Особенности минерального питания яровой пшеницы в условиях недостаточного увлажнения
Александр Евгеньевич Уфимцев, Марина Геннадьевна Уфимцева,
Николай Васильевич Абрамов, Сергей Владимирович Шерстобитов
Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Тюмень, Россия
Аннотация. В аномально жёстких погодных условиях северной лесостепи Тюменской области при ГТК = 0,47 за вегетационный период установлено положительное влияние жидких минеральных удобрений (ЖКУ, КАС-28) на рост и развитие культурных растений. Основополагающую роль в формировании продуктивности агроценозов при дефиците влаги играет фосфор. Средний уровень обеспеченности культурных растений фосфором с содержанием его в пахотном слое 71,6 мг/кг почвы перед посевом яровой пшеницы с применением КАС-28 позволил получить урожайность 1,39 т/га. Жидкие комплексные удобрения (ЖКУ), 180 л/га, включающие 1 часть аммиачной селитры + 1 часть карбамида + 0,9 части воды и 5 кг/га моноаммонийфосфата способствовали повышению урожайности яровой пшеницы на 0,25 т/га относительно системы удобрений, применяемой в хозяйстве. Результаты исследования показали перспективность применения жидких минеральных удобрений по сравнению с твёрдыми гранулированными в острозасушливых погодных условиях северной лесостепи Северного Зауралья.
Ключевые слова: яровая пшеница, карбамидно-аммиачная смесь, жидкое комплексное удобрение, дифференцированное внесение, содержание фосфора.
Для цитирования: Особенности минерального питания яровой пшеницы в условиях недостаточного увлажнения / А.Е. Уфимцев, М.Г. Уфимцева, Н.В. Абрамов и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 4 (96). С. 18 - 23.
