CC BY
14
УДК 631.62:631.416:631.417.2
ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ОСУШЕНИЯ НА СОДЕРЖАНИЕ И СОСТАВ ГУМУСА В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ И ИХ МЕХАНИЧЕСКИХ ФРАКЦИЯХ
М.Ф. Овчинникова
Изучено изменение количественных и качественных характеристик гумусовых веществ в дерново-подзолистых почвах и их механических фракциях при длительном осушении в условиях выраженного микрорельефа и разной интенсивности агротехнических воздействий. Охарактеризованы особенности трансформации гумусовых веществ в периоды, специфичные по характеру воздействий.
Ключевые слова: дерново-подзолистые неоглеенные и поверхностно-глееватые почвы, осушение, механические фракции, групповой состав гумуса, агротехнические воздействия.
Введение
Скорость и направленность процессов формирования гумусовых веществ, их свойства и степень закрепления минеральной частью почвы в значительной степени определяются гранулометрическим составом — содержанием и соотношением различных по размерам и свойствам фракций элементарных почвенных частиц (ЭПЧ). В почвах разного генезиса основная масса гумуса (65—90%) сосредоточена в составе фракций тонкодисперсных частиц размером <10 мкм, что обусловлено своеобразием их минерального состава и высокой поглотительной способностью [4—6, 12]. Гумусовые вещества, аккумулированные в коллоидных и предколлоидных (< 1 мкм) и пылеватых (1—50 мкм) частицах, существенно различаются по составу, свойствам, формам связи с минеральными компонентами и функциональным особенностям [5, 13—18]. Продукты органо-минерального взаимодействия (ПОМВ) частиц < 1 мкм в основной массе представлены адсорбционными комплексами слабоконденсированных незрелых форм гумусовых веществ (в почвах подзолистого ряда преимущественно фульватной природы) с глинистыми минералами и оксидами — гидроксидами железа и алюминия. В пылеватых частицах (1—50 мкм) закрепляется гумус гуматного и фульватно-гумат-ного состава; основная масса его представлена ге-терополярными и комплексно-гетерополярными солями более конденсированных и зрелых форм гуминовых кислот, или металлогуматами. Количественное соотношение разных по свойствам гумусовых веществ, аккумулированных в пылеватых и илистых частицах, позволяет адекватно охарактеризовать степень выраженности признаков гу-матности (или фульватности) гумуса; изменение соотношения относительно оптимального уровня является важным показателем при оценке направ-
ленности процесса гумификации и качества гумуса в разных экологических условиях.
При длительном пребывании почвы в неблагоприятных для гумификации условиях (интенсивное ее использование без агрохимических средств, применение высоких доз минеральных удобрений, парование, избыточное увлажнение) прослежены дестабилизация состояния системы тонкодисперсных частиц с повышением дисперсности физической глины, деструкция наиболее неустойчивых в экстремальных условиях фракций пылеватых частиц, перераспределение органического вещества по фракциям ЭПЧ с изменением их вкладов в Собщ и ухудшением качественных характеристик [3—6, 12—16].
Изучение характера распределения органических веществ и специфики их превращения в механических фракциях при действии факторов разной природы особенно актуально на современном этапе несбалансированного земледелия, нарушения структуры севооборота, ослабления или прекращения агротехнических воздействий. Исследования в этом направлении, к сожалению, немногочисленны; практически отсутствуют материалы, характеризующие особенности трансформации гумусовых веществ в механических фракциях мелиорированных почв.
Цель работы: изучить изменение характеристик гумуса (содержание, групповой состав, соотношение фракций гумусовых кислот) в дерново-подзолистых почвах и гранулометрических фракциях при длительном осушении в условиях выраженного микрорельефа и разной интенсивности агротехнических воздействий; оценить значимость фракций ЭПЧ в детерминировании качественных характеристик гумуса почв в разных экологических условиях в зависимости от характера воздействий.
Объекты и методы исследования
Исследование проводили на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах северо-западной части территории Учебно-опытного почвенно-экологического центра МГУ им. М.В.Ломоносова (Московская обл.). Почвообразующая порода — покровные суглинки на моренных отложениях. Исследуемый участок — производственное поле площадью 12 га, примерно третью часть которой составляют вытянутые микропонижения, или потя-жины, со свойственным им характером поверхностно-проточного увлажнения на фоне промывного режима. Почвенный покров потяжин представлен дерново-подзолистыми поверхностно-глееватыми почвами (Ащ—А2£—В^—В2£), почвенный покров повышенных участков — неоглеенными дерново-подзолистыми почвами, типичными для ав-томорфных ландшафтов подзоны южной тайги (Ап—А2—В1—В2). В 1987 г. по всей площади поля была построена осушительная система в виде закрытого гончарного дренажа. Дрены диаметром 7,5 см заложены на глубине 0,8—0,9 м с меж-дренным расстоянием от 15 до 20 м. Особенности распределения гумуса и трансформации гумусовых веществ изучали в гранулометрических фракциях почв повышенных и пониженных участков в 1987—2012 гг. в периоды, разные по сроку осушения и характеру агротехнических воздействий. Отбор образцов почв (глубина отбора 0—20 и 20—40 см, 5-кратная повторность) проведен в 1987 г. — до осушения; в 1988 г. — через один год после осушения до применения агрохимических средств; в 1997 г. — через 10 лет после осушения и через 9 лет после интенсивного использования почв в севообороте с регулярным проведением механической обработки, применением агрохимических средств в 1989—1992 гг. (известь, органические и минеральные удобрения) и их отменой с 1993 г.; в 2012 г. — через 25 лет после осушения, через 15 лет после выведения поля из структуры севооборота с бессменным возделыванием злако-бобовых травосмесей в условиях ослабления механического воздействия на почву.
Выделение гранулометрических фракций из образцов почвы проводили методом разминания образца в пастообразном состоянии без применения химических диспергаторов (для сохранения ассоциатов органических и минеральных компонентов в близком к естественному состоянии) [1]. В почве и фракциях ЭПЧ определяли содержание гумуса (0—20, 20—40 см) [11], его групповой и фракционный состав (0—20 см) [10]. Параметры гумусовой системы оценивали по уточненной системе показателей [8]. По результатам анализа фракционного состава гумусовых кислот рассчитывали показатели интенсивности новообразования гуминовых кислот (ГК) и формирования гума-тов [7]. Статистическая обработка результатов ис-
следования проведена методами вариационного и дисперсионного анализов [2].
Результаты и их обсуждение
Характер и глубина изменений параметров гранулометрического состава и гумусного состояния дерново-подзолистых почв и фракций ЭПЧ в разные периоды исследования с 1987 по 2012 г. определялись спецификой экологической ситуации в зависимости от природы доминируюшего фактора или совместного проявления факторов разной природы. До строительства осушительной системы (1987) прослежено отчетливое доминирование фактора топогенной природы, с которым связаны контрастность гидрологического режима разных элементов рельефа и, соответственно, различия в свойствах поверхностно-глееватых почв, формирующихся в микропонижениях, и неоглеенных почв повышенных участков. В условиях избыточного поверхностного увлажнения, развития восстановительных процессов и оглеения в почве микропонижений наблюдалась дестабилизация состояния тонкодисперсных частиц, разрушение наиболее неустойчивых к неблагоприятным воздействиям фракций мелкой и средней пыли с возрастанием дисперсности физической глины и ухудшением физических свойств, что особенно характерно для подзолистого горизонта. До осушения в слое 20—40 см поверхностно-глееватой почвы по сравнению с автоморфной зафиксировано 2,9-кратное уменьшение суммы мелко- и среднепылеватых частиц к количеству ила (1—10/< 1), в слое 0—20 см, где колебания увлажнения имели контрастный характер, разница была менее значительной (табл. 1).
Для тонкодисперсных фракций поверхност-но-глееватой почвы по сравнению с неоглеенной характерно снижение содержания углерода, что может быть результатом повышения подвижности органо-минеральных и органических соединений и усилением их профильной миграции. Общее содержание углерода в пахотном и подпахотном слоях глееватой почвы до осушения было ниже соответствующих показателей автоморфной почвы на 34 и 50% (табл. 2). Преимущественная доля потерь углерода (60—75%) связана с мелко- и среднепы-леватыми частицами, аккумулирующими гумат-ный и фульватно-гуматный гумус. Ил, крупная пыль и песчаная фракция, содержащие гумус с выраженными признаками фульватности, составили лишь 25—38% в структуре потерь этого элемента. Различия в степени долевого участия илистых (< 1 мкм) и пылеватых (1—10 мкм) частиц в балансе Собщ четко охарактеризованы показателем С1—ю/С<! (табл.3). 1,4—3-кратное уменьшение показателя в глееватой почве по сравнению с ав-томорфной свидетельствует об ухудшении качества гумуса, что было подтверждено результата-
Таблица 1
Содержание гранулометрических фракций в дерново-подзолистых почвах при длительном осушении и разной интенсивности агротехнических воздействий, %
Срок осушения, годы Глубина, см Фракции ЭПЧ, мкм 1—10
<1 1—5 5—10 10—50 >50 <1
Дерново-подзолистая неоглеенная
0 (до осушения) 0—20 6,5 9,1 9,2 30,7 39,4 2,81
20—40 6,2 9,0 10,0 27,9 38,4 3,06
1 0—20 10,6 9,3 7,7 25,3 35,3 1,60
20—40 14,8 10,5 7,7 25,7 30,3 1,23
10 0—20 8,5 10,0 9,5 27,5 38,7 2,29
20—40 9,7 9,8 8,7 28,0 37,9 1,91
25 0—20 7,6 10,8 10,8 26,6 40,4 2,84
20—40 7,2 10,4 9,8 29,9 39,4 2,81
НСР05 0—20 1,9 1,2 1,5 2,9 2,4 0,32
20—40 2,8 1,1 1,7 2,7 3,1 0,47
Дерново-подзолистая поверхностно-глееватая
0 (до осушения) 0—20 6,7 8,7 8,2 31,2 31,5 2,52
20—40 11,4 5,8 6,0 27,0 37,3 1,04
1 0—20 9,4 8,3 6,6 30,3 32,2 1,59
20—40 12,8 5,4 4,0 26,9 43,5 0,73
10 0—20 8,5 10,0 7,5 30,0 35,0 2,05
20—40 10,3 7,0 6,2 28,3 41,3 1,28
25 0—20 7,7 11,6 8,1 30,7 38,6 2,56
20—40 7,0 9,7 7,8 31,9 40,7 2,50
НСР05 0—20 1,4 1,8 1,1 0,8 2,8 0,25
20—40 1,8 1,7 1,8 1,7 2,7 0,43
Таблица 2
Содержание углерода в почвах и фракциях ЭПЧ при длительном осушении и разной интенсивности агротехнических воздействий, % от массы почвы, фракции
Срок осушения, годы Глубина, см Почва в целом Фракции ЭПЧ, мкм
<1 1—5 5—10 10—50 >50
Дерново-подзолистая неоглеенная
0 (до осушения) 0—20 2,47 7,56 8,04 6,39 1,23 0,73
20—40 1,97 6,90 6,90 4,97 1,02 0,56
1 0—20 2,10 6,78 7,06 4,52 0,78 0,69
20—40 1,75 4,44 4,52 3,27 0,64 0,55
10 0—20 2,40 5,50 5,93 4,31 1,35 0,99
20—40 1,69 4,21 4,08 4,02 0,95 0,65
25 0—20 2,16 4,08 3,84 3,45 1,57 1,13
20—40 1,46 3,47 3,21 3,00 1,34 0,72
НСР05 0—20 0,19 0,83 1,00 0,69 0,18 0,12
20—40 0,24 0,82 0,87 0,49 0, 16 0,04
Окончание табл. 2
Срок осушения, Глубина, Почва Фракции ЭПЧ, мкм
годы см в целом <1 1—5 5—10 10—50 >50
Дерново-подзолистая поверхностно-глееватая
0 0—20 1,62 6,26 5,58 3,75 0,68 0,52
(до осушения) 20—40 0,98 3,31 3,27 2,36 0,58 0,37
1 0—20 1,43 5,16 4,53 2,95 0,75 0,55
20—40 0,79 3,01 2,33 2,09 0,40 0,29
10 0—20 1,63 4,95 4,25 3,27 0,95 0,68
20—40 1,04 3,20 2,90 1,75 0,48 0,42
25 0—20 1,73 4,53 3,88 3,09 1,06 0,92
20—40 1,19 3,71 2,76 1,50 0,51 0,52
НСР05 0—20 0,16 0,41 0,40 0,23 0,21 0,21
20—40 0,21 0,29 0,22 0,20 0,09 0,05
Таблица 3
Вклад фракций ЭПЧ в общий баланс углерода почв, %
Срок осушения, Глубина, Фракции ЭПЧ, мкм С1—10
годы см <1 1—5 5—10 10—50 >50 С<1
Дерново-подзолистая неоглеенная
0 (до осушения) 0—20 19,9 29,6 23,8 15,3 11,6 2,68
20—40 21,7 31,5 25,2 14,4 10,9 2,61
1 0—20 34,2 31,3 16,6 9,4 11,6 1,40
20—40 37,5 27,1 14,4 9,4 9,5 1,11
10 0—20 19,5 24,7 17,1 15,5 16,0 2,14
20—40 24,2 23,7 20,7 15,7 14,6 1,83
25 0—20 14,4 19,2 17,3 19,4 21,1 2,53
20—40 17,1 22,9 20,1 27,4 19,4 2,51
НСР05 0—20 6,3 4,0 2,5 3,1 3,3 0,31
20—40 6,5 2,9 3,3 5,7 3,3 0,38
Дерново-подзолистая поверхностно-глееватая
0 (до осушения) 0—20 25,9 30,0 19,0 13,1 10,1 1,89
20—40 38,5 19,4 14,4 16,0 14,1 0,88
1 0—20 33,9 26,3 13,6 15,9 12,4 1,18
20—40 48,8 15,9 10,6 13,6 16,0 0,54
10 0—20 25,8 26,1 15,0 17,5 14,6 1,59
20—40 31,7 19,6 10,4 13,1 16,7 0,94
25 0—20 20,2 26,0 14,5 18,8 20,5 2,00
20—40 21,8 22,5 9,8 13,7 17,8 1,48
НСР05 0—20 4,2 2,3 2,8 2,9 3,3 0,17
20—40 5,9 2,0 1,6 1,5 1,8 0,24
ми определения фракционно-группового соста- кации перераспределением количества илистых и ва гумусовых кислот механических фракций (слой пылеватых частиц, аккумулирующих разнокачест-0—20 см). Наряду с неблагоприятным для гумифи- венный гумус, в глееватой почве отмечены при-
знаки ухудшения качества гумуса во всех тонкодисперсных частицах с максимальной степенью выраженности в мелкой и средней пыли (табл. 4).
Осушение способствовало оптимизации гидрологического режима и снижению контрастности показателей, но ухудшило свойства обеих разностей почвы. Через год после проведения осушительных работ (1988) отмечены негативные последствия агротехногенных воздействий в результате нарушения почвенного покрова при проклады-
вании дренажных траншей. Разбавление верхней части профиля почвенным материалом из нижележащих горизонтов привело к утяжелению механического состава, снижению содержания углерода в почвах и механических фракциях. Вследствие неоднозначного характера в количественном перераспределении механических частиц и различий в степени их дегумусирования изменилось соотношение вкладов в общий баланс углерода с ростом доли илистых частиц и снижением долевого
Таблица 4
Состав гумуса и гумусовых кислот в почвах и фракциях ЭПЧ (слой 0—20 см) при длительном осушении
Почва, фракция, мкм С, % % от С почвы, фракции СГК СФК СГК-1 СФК-1 СГК-2 СФК-2
С Сфк С
Дерново-подзолистая неоглеенная 1987 г.
Почва 2,47 48,0 29,3 22,7 1,64 2,32 2,01
<1 7,56 33,1 37,6 29,3 0,88 1,23 1,04
1—5 8,04 42,4 23,0 34,6 1,84 2,88 1,81
5—10 6,39 39,3 22,6 38,1 1,74 2,14 1,79
10—50 1,23 30,5 29,1 40,4 1,05 1,37 0,77
1988 г.
Почва 2,10 36,3 35,5 28,2 1,02 1,33 0,86
<1 6,78 26,8 38,8 34,4 0,69 0,80 0,79
1—5 7,06 26,3 23,9 49,8 1,10 0,97 1,46
5—10 4,52 31,3 23,2 45,5 1,35 1,41 1,39
10—50 0,78 29,5 31,3 39,2 0,94 1,09 0,87
1997 г.
Почва 2,40 34,5 30,3 35,2 1,14 1,23 1,14
<1 5,50 28,0 41,0 31,0 0,68 0,82 0,64
1—5 5,93 36,0 27,2 36,8 1,32 1,38 1,34
5—10 4,31 37,5 32,5 30,0 1,15 1,49 0,81
10—50 1,35 31,2 34,7 34,1 0,90 1,17 0,68
2012 г.
Почва 2,16 28,5 34,0 37,5 0,84 1,51 0,60
<1 4,08 25,1 48,4 26,5 0,52 0,63 0,50
1—5 3,84 34,4 31,4 34,2 1,09 1,47 0,86
5—10 3,45 41,9 37,8 20,3 1,11 1,65 0,71
10—50 1,57 35,4 37,3 27,3 0,95 1,44 0,63
НСР05
Почва 0,19 4,5 3,5 8,0 0,25 0,27 0,33
<1 0,83 2,5 3,4 2,5 0,11 0,19 0,13
1—5 1,00 4,9 2,8 5,5 0,26 0,60 0,28
5—10 0,69 3,3 5,5 6,0 0,21 0,25 0,37
10—50 0,18 3,1 2,7 4,4 0,05 0,19 0,09
Окончание табл. 4
Почва, фракция, мкм С, % % от С почвы, фракции СГК СФК СГК-1 СФК-1 СГК-2 СФК-2
С Сфк С
Дерново-подзолистая поверхностно-глееватая 1987 г.
Почва 1,62 38,4 37,5 24,1 1,02 1,51 0,61
<1 6,26 27,2 36,7 36,1 0,74 1,01 0,76
1—5 5,58 30,5 19,7 49,8 1,55 1,50 1,20
5—10 3,75 35,6 29,0 35,4 1,23 1,30 1,16
10—50 0,68 30,4 29,0 40,6 1,05 1,13 0,72
1988 г.
Почва 1,43 30,9 39,9 29,2 0,77 1,08 0,62
<1 5,16 23,1 38,6 38,3 0,60 0,48 0,72
1—5 4,53 23,6 24,8 51,5 0,95 1,07 0,86
5—10 2,95 31,2 21,2 47,6 1,47 1,41 1,10
10—50 0,75 31,8 27,5 40,7 1,16 1,21 0,72
1997 г.
Почва 1,63 32,0 35,9 39,8 0,89 1,19 0,78
<1 4,95 22,7 46,5 30,8 0,49 0,46 0,58
1—5 4,25 22,5 28,0 49,5 0,81 1,18 0,74
5—10 3,27 30,3 27,0 42,7 1,12 1,30 0,92
10—50 0,95 28,7 35,8 35,5 0,80 0,84 0,80
2012 г.
Почва 1,73 22,8 39,8 37,4 0,57 0,70 0,45
<1 4,53 17,6 51,2 31,2 0,34 0,30 0,41
1—5 3,88 26,0 31,3 42,7 0,83 1,10 0,56
5—10 3,09 27,7 36,7 35,6 0,76 0,82 0,54
10—50 1,06 23,5 38,9 37,6 0,60 0,81 0,35
НСР05
Почва 0,16 4,8 2,3 8,7 0,14 0,18 0,17
<1 0,41 2,9 5,1 2,7 0,13 0,22 0,12
1—5 0,40 2,2 3,7 2,9 0,26 0,24 0,31
5—10 0,23 2,4 4,8 4,5 0,22 0,19 0,21
10—50 0,21 2,7 3,4 1,9 0,19 0,16 0,24
участия пылеватых частиц (табл.3), т.е. с ухудшением качества гумуса. Проявление признаков агротехногенной деградации качества гумуса связано в основном с тонкодисперсными частицами размером < 10 мкм. В илистых, мелко- и средне-пылеватых частицах почвы повышенных участков зафиксировано снижение степени и глубины гумификации на 19—40%, 1,2—3,0-кратное ослабление процессов новообразования ГК и формирования гуматов (табл. 4). В почве микропонижений негативные изменения тех же показателей гумификации характерны для мелкопылеватых частиц;
изменения отдельных показателей в других тонкодисперсных частицах не имели определенно выраженной закономерности.
Для периода с 1988 по 1997 г. характерно своеобразие экологической ситуации, обусловленное совместным проявлением факторов разной природы: последствий агротехногенных воздействий (т.е. дренажного строительства), осушения, изменяющимся во времени уровнем агрогенной нагрузки (применение агрохимических средств в 1989—1992 гг. и их отмена с 1993 г.). В 1997 г., т.е. через 10 лет после осушения, в пахотном и подпахотном слоях
обеих почв зафиксировано снижение количества илистых частиц, что связано с характерным для мелиорированных почв усилением профильной миграции ила [9]. В неоглеенной почве наблюдалось увеличение (или тенденция к увеличению) количества крупной пыли и песчаной фракции при менее значительных изменениях содержания мелкой и средней пыли; для глееватой почвы, напротив, характерно увеличение (или тенденция к увеличению) содержания мелкой и средней пыли при незначительных (к тому же разнонаправленных) изменениях количества крупной пыли и песчаной фракции. В пределах 40-сантиметрового слоя обеих почв отмечено 1,3—1,8-кратное увеличение отношения 1—10/<1, свидетельствующее о позитивных изменениях физического состояния по сравнению с агротехногенно нарушенной почвой (табл. 1). С 1988 по 1997 г. в пахотном слое обеих почв наблюдалось увеличение содержания Собщ и разнонаправленное изменение %С в механических фракциях: снижение в илистых и мелкопылеватых частицах и увеличение — в крупной пыли и песчаной фракции. Для подпахотного слоя характерны разнонаправленные изменения %Собщ, отсутствие четко выраженной закономерности в изменении уровня гумусированности фракций < 10 мкм, увеличение %С в крупной пыли и песчаной фракции (табл.2). Вследствие количественного перераспределения и варьирования уровня гумусированности фракций ЭПЧ изменилось их долевое участие в общем балансе углерода. В обеих почвах зафиксировано отчетливо выраженное снижение вклада в Собщ илистых частиц (0—20, 20—40 см), рост долевого участия в балансе углерода крупной пыли и песчаной фракции (0—20 см). Значительных изменений качественных характеристик гумуса в обеих почвах не выявлено, возможно, из-за различий в степени и направленности изменений показателей в механических фракциях. Несмотря на позитивные изменения отдельных показателей качества гумусовых веществ некоторых фракций ЭПЧ по сравнению с агротехногенно нарушенной почвой, в большинстве случаев они оставались ниже значений, характерных для немелио-рированных почв.
В 1997—2012 гг. поле находилось вне севооборота в условиях ослабления механического воздействия на почву и бессменного возделывания злакобобовых травосмесей без применения агрохимических средств. За этот период содержание Собщ в пределах 40-сантиметрового слоя неоглеенной почвы снизилось на 0,23—0,24, в глееватой почве — увеличилось на 0,10—0,15 абс. % (табл. 2). Разнонаправленное изменение содержания Собщ явилось отражением неоднозначной роли отдельных фракций ЭПЧ в балансе углерода. Характерно, что за эти годы заметно снизилось содержание элемента в илистых и мелкопылеватых частицах,
в меньшей степени — в среднепылеватых и увеличилось в крупной пыли и песчаной фракции, что предположительно связано с изменением микроструктуры почвы, количества и состава поступающих в нее растительных остатков. В неоглеен-ной почве потери углерода с илистыми и мелко-пылеватыми частицами превысили его накопление с крупной пылью и песчаной фракцией при несущественном изменении доли средней пыли в балансе элемента. В глееватой почве накопление углерода в составе крупной пыли и песчаной фракции превысило потери с илистыми частицами при менее значительных изменениях его долевого участия в балансе мелкой и средней пыли (табл. 3). В обеих почвах за этот период отмечено ухудшение качества гумуса, диагностированное по снижению степени и глубины гумификации, неблагоприятной смене типа гумуса с усилением признака фульватности, ослаблению процесса полимеризации гумусовых структур. Изменение интенсивности процесса новообразования ГК имело разнонаправленный характер: для неоглеенной почвы характерна активизация процесса (за счет крупнопылеватых частиц), для глееватой — ослабление. Негативная направленность в изменении качества гумуса в обеих почвах в значительной мере связана с илистыми частицами, для которых характерно ухудшение всех показателей. Их изменения во фракциях > 1 мкм не всегда были значимыми и однонаправленными. В качестве закономерности, общей для всех фракций ЭПЧ, отмечено заметное ослабление процесса полимеризации гумусовых структур (или формирования гуматов) и увеличение количества фульвокислот, что во многом определило усиление признака фульватности гумуса в обеих почвах (табл. 4).
В целом за 25-летний период сельскохозяйственного использования мелиорированных почв (последние 20 лет без применения агрохимических средств) зафиксированы признаки деградации качества гумуса. Большая степень выраженности признаков характерна для почвы повышенных участков, где на фоне уменьшения его содержания наблюдали ухудшение показателей гумификации с понижением уровня признаков на две градации: степени гумификации — от очень высокой до средней, глубины гумификации со сменой гуматного типа гумуса на гуматно-фульватный. В почве отрицательных элементов рельефа эти процессы прослежены на фоне тенденции к увеличению содержания гумуса. Ухудшение качества гумуса в обеих почвах явилось отражением негативных изменений показателей во всех тонкодисперсных частицах, при этом в частицах < 10 мкм наблюдали снижение %С, в крупнопылеватых частицах — увеличение, но исключительно за счет фуль-вокислот.
Несмотря на различия негативных изменений гумуса в мелиорированных почвах разных элементов рельефа и фракциях ЭПЧ после 25-летнего использования прослежена закономерность, свойственная немелиорированной почве. По качественным характеристикам гумуса, по крайней мере, на уровне группового состава, сохранялось преимущество неоглеенной почвы по отношению к глее-ватой; в пределах каждой из разностей почвы — преимущество пылеватых частиц по отношению к илистым.
Выводы
Оценка особенностей трансформации гумусовых веществ дерново-подзолистых почв и их механических фракций после длительного осушения в значительной степени осложнена влиянием факторов разной природы (топогенная, агротехно-генная и агрогенная), совместное проявление которых может усиливать или ослаблять действие каждого из них.
До осушения (1987) прослежена отчетливо выраженная контрастность параметров гранулометрического состава и гумусного состояния почв в зависимости от микрорельефа. В поверхностно-глееватых почвах, формирующихся в микропонижениях, в сравнении с автоморфными аналогами зафиксированы характерные признаки оглеения, ухудшение физического состояния, ослабление процессов гумусообразования и гумификации, усиление признака фульватности гумуса вследствие перераспределения органического вещества по фракциям ЭПЧ с ростом доли ила в балансе углерода и уменьшением доли пылеватых частиц.
Через год после осушения (1988) до применения агромероприятий зафиксировано ухудшение свойств обеих почв вследствие нарушения почвенного покрова при прокладывании дренажных траншей. Несмотря на иную (а именно, механическую) природу агротехногенных воздействий, выявлены такие же признаки негативных изменений параметров гранулометрического состава и гумусного состояния, как и в почвах депрессионных элементов рельефа до осушения. В пределах пахотного слоя степень негативного влияния агротехногенно-го фактора на качественные характеристики гумуса в целом сопоставима с влиянием избыточного поверхностного увлажнения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Воронин А.Д. Основы физики почв. М., 1986.
2. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М., 2011.
3. Когут Б.М., Шульц Э, Титова Н.А., Холодов В.А. Органическое вещество гранулоденсиметрических фрак-
Через 10 лет после мелиорации (1997) в пахотном слое обеих почв по сравнению с показателями 1988 г. зафиксированы увеличение содержания Собщ, разнонаправленное изменение уровня гуму-сированности фракций ЭПЧ при несущественных в большинстве случаев изменениях показателей качества гумуса, что могло быть отражением специфики экологической ситуации в период с 1988 по 1997 г., осложненной совместным проявлением факторов разной природы. Для этого периода характерны: уменьшение в обеих почвах количества илистых частиц вследствие усиления их профильной миграции, позитивные изменения физического состояния почвы, перераспределение органического вещества по фракциям ЭПЧ, соответственно, изменение их долевого участия в общем балансе углерода (снижение доли илистых частиц, рост доли крупной пыли и песчаной фракции).
Через 15 лет после выведения поля из структуры севооборота и бессменного возделывания многолетних трав без применения агрохимических средств в условиях ослабления механических воздействий, т.е. с 1997 по 2012 г., как и в предыдущий период, наблюдались признаки профильной миграции илистых частиц, улучшения физического состояния почвы, аналогичные по характеру перераспределение углерода по фракциям ЭПЧ и изменение их долевого участия в общем балансе элемента. В отличие от предыдущего периода в эти годы в обеих почвах при разнонаправленном изменении Собщ зафиксированы признаки деградации качества гумуса с усилением его фульватного характера, что явилось отражением негативных изменений показателей качества гумуса механических фракций.
Адекватная реакция системы тонкодисперсных частиц на изменение экологической ситуации при воздействиях разной природы свидетельствует о ее динамичности и об информативности показателей, характеризующих интенсивность и направленность трансформации аккумулированных в механических фракциях гумусовых веществ. Признаки деградации качества гумуса мелиорированных почв, выявленные через 25 лет после их использования (последние 20 лет без применения агрохимических средств), охарактеризованы как интегральное отражение особенностей трансформации органических веществ фракций ЭПЧ в периоды, различные по характеру воздействий.
ций целинного и пахотного типичного чернозема // Агрохимия. 2010. № 8.
4. Крыщенко В.С., Рязанова Э.Ф., Вигутова А.Я, Рыбянец Т.В. Распределение гумуса по гранулометрическим фракциям черноземов обыкновенных при различной антропогенной нагрузке // Изв. вузов. СевероКавказский регион. Естественные науки. 2001. № 3.
5. Куваева Ю.В., Фрид А.С. Динамика органического вещества тонкодисперсных частиц дерново-подзолистых почв в длительных опытах // Почвоведение. 2001. № 1.
6. Овчинникова М.Ф. Деградация гумуса (особенности проявления в разных экоусловиях). М., 2012.
7. Овчинникова М.Ф. Признаки природной устойчивости и агрогенной трансформации гумуса почв // Почвоведение. 2013. № 12.
8. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. 2004. № 8.
9. Полуэктова Е.А. Агроэкологическая оценка устойчивости почв гумидной зоны к длительному осушению: Автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Киров, 2009.
10. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. Л., 1980.
11. Практикум по агрохимии. М., 2001.
12. Титова Н.А., Куваева Ю.В. Состав органического вещества тонкодисперсных частиц дерново-подзолистых почв разной степени окультуренности // Органическое вещество пахотных почв. Науч. тр. Почвенного ин-та им. В.В. Докучаева. М., 1987.
13. Титова Н.А., Травникова Л.С., Куваева Ю.В, Володарская И.В. Состав компонентов тонкодисперсных частиц пахотной дерново-подзолистой почвы // Почвоведение. 1989. № 6.
14. Титова Н.А., Травникова Л.С., Шаймухаме-тов М.Ш. Развитие исследований по взаимодействию органических и минеральных компонентов почв // Почвоведение. 1995. № 5.
15. Травникова Л.С. Закономерности гумусонакоп-ления: новые данные и их интерпретация // Почвоведение. 2002. № 7.
16. Chefetz B, Tarchitzky J., Deshmukh A.P. et al. Structural characterization of humic acids in particle-size fraction an agricultural soil // Soil Sci. Soc. Amer. J. 2002. Vol.66, N 1.
17. Laird D.A., Martens D.A., Kingery W.L. Nature of clay-humic complexes in an agricultural soil: chemical, biochemical and spectroscopic analysis // Soil Sci. Soc. Amer. J. 2001. Vol.65, N 5.
18. Tarchitzky J., Hatcher P.G., Chen J. Properties and distribution of humic substances and inorganic structure-stabilizing components in particle-size fractions of cultivated Mediterranean soils // Soil Sci. 2000. Vol. 165, N 4.
Поступила в редакцию 07.02.2016
EFFECT OF LONG-TERM DRAINAGE ON THE CONTENT
AND COMPOSITION OF HUMUS IN SODDY-PODZOLIC SOILS
AND THEIR MECHANICAL FRACTIONS
M.F. Ovchinnikova
The change of quantitative and qualitative characteristics of humus substances in soddy-podzolic soils and their mechanical fractions in the course of long-term drainage were studied under conditions of pronounced microrelief and different intensity of agrotechnical impacts. The features of the transformation of humus substances were characterized in the periods specific on effect nature.
Key words: soddy-podzolic nongleyed and surface-gleyed soils, long-term drainage, mechanical fractions, group composition of humus, agrotechnical impacts.
Сведения об авторе
Овчинникова Мария Федоровна, докт. биол. наук, вед. науч. сотр. Учебно-опытного почвенно-экологического центра МГУ им.М.В.Ломоносова. Е-mail: Ыо^еш. [email protected].
