АГРОХИМИЯ, 2003, № 2, с. 10-15
УДК 631.416.2:631.582.9
ДИНАМИКА ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФОСФАТНОГО РЕЖИМА ПОЧВ В ПРОЦЕССЕ ИХ ЭКСТЕНСИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
© 2003 г. А. А. Христенко
Национальный научный центр "Институт почвоведения и агрохимии им. А.Н.Соколовского"
61024 Харьков, ул. Чайковского, 4, Украина Поступила в редакцию 18.09.2002 г.
Показано, что снижение содержания подвижного фосфора в пахотном слое после распашки отдельных залежных (целинных) почв происходит не столько за счет медленных процессов истощения в результате выноса Р205 растениями, сколько, по-видимому, за счет разрушения своеобразной защитной системы, вызванного минерализацией части гумусовых веществ. Этот процесс носит обвальный характер и завершается, в основном, за несколько лет.
ВВЕДЕНИЕ
В опубликованной ранее работе [1] была изложена концепция фосфатного состояния почв, одним из положений которой является тезис об относительно высокой стабильности значений основных показателей фосфатных систем. Отмечалось, что существенная динамика содержания потенциально доступных растениям соединений фосфора наиболее вероятна в двух случаях: при поступлении в данную систему фосфора извне (например, при внесении удобрений) и при распашке отдельных целинных (залежных) почв.
Детальное обоснование последнего тезиса и является основной целью данной работы.
Основная проблема заключается в том, что широко распространенное представление о постоянном снижении фосфатного уровня почв в процессе их экстенсивного использования не соответствует многовековой практике земледелия. В качестве подтверждения данного тезиса мы приводим краткий обзор литературы по данному вопросу.
Как известно, еще Либих полагал, что основной причиной гибели Римской империи являлось фосфатное истощение почв ее африканских колоний. Мнение о том, что в процессе экстенсивного использования почв происходит относительно быстрое истощение в них запасов доступных растениям соединений фосфора, широко распространено и в настоящее время [2, 3]. По данным Соловьева и др. [4] за 48 лет (с 1948 по 1995 гг.) содержание Р205 в почве (по Кирсанову) снизилось с 11.2 до 4.6 мг/100 г. Расчет показывает, что при таких темпах падения данная почва будет полностью истощена (0.0 мг Р205) всего за 81 год. В работе [5] утверждается, что оподзоленная дерново-глеевая легкосуглинистая почва способна потерять 36-40% подвижного фосфора всего за 4 года.
Вместе с тем анализ динамики фосфатного состояния почв показывает следующее. Согласно данным I тура агрохимического обследования почв Украины (1965-1970 гг.), средневзвешенное содержание Р205 (по методу Чирикова), в целом по стране составило 7.1 мг Р205/100 г почвы [6]. В Белоруссии данный показатель в 1967 г. соответствовал 6.5 мг Р205/100 г почвы (по Кирсанову) [7]. То есть, несмотря на то, что баланс фосфора в земледелии обеих стран на протяжении многих сотен лет был отрицательным, к началу периода интенсивной химизации средневзвешенные значения соответствовали средней обеспеченности почв фосфором. Причем не только в Украине, где преобладают черноземные почвы на лессовых породах, но и на более легких по гранулометрическому составу, а, следовательно, менее буферных почвах республики Беларусь.
Есть еще одно противоречие, на которое не обращено должного внимания. А именно: широко распространенное мнение о высокой обеспеченности черноземных почв фосфором полностью не соответствует представлению о постоянном фосфатном истощении почв. Так, например, сельскохозяйственное использование (экстенсивное) черноземных почв лесостепной зоны Украины в силу благоприятных природных географических и социальных условий имеет наиболее длительную историю. Тем не менее, почвы этого региона, согласно данных метода Чирикова, являются наиболее плодородными в стране по отношению к фосфору. По данным I тура обследования, средневзвешенное содержание подвижного фосфора в почвах Сумской области составляло 10.5 мг Р205, в почвах Черкасской области - 10.2 мг Р205, и в почвах Полтавской области - 9.2 мг Р205/100 г почвы [6].
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Для изучения фосфатного состояния почв Украины и его изменения под влиянием сельскохозяйственного использования была создана информационная база данных на основе персонального компьютера. База данных включает 37 основных и вспомогательных показателей. В это число входят: название почвы, место отбора образцов, основные показатели фосфатного режима пахотного или верхнего гумусового горизонта, содержание физической глины и гумуса, ряд физико-химических показателей и др. Информационная база данных включает как собственные материалы, полученные в результате 22-летних исследований (1978-2000 гг.), так и литературные данные, характеризующие основные типы почв Украины.
Образцы почв для последующего химического анализа отбирали на стационарных полевых опытах ряда научно-исследовательских организаций. Изучаемые варианты: залежь (там, где таковая имелась), абсолютный контроль, максимально удобренный. Образцы почв были взяты после завершения 2-5 ротаций севооборота, то есть 10-40 лет после распашки залежи. В опыте ННЦ ИПА им. А.Н. Соколовского, образцы почв отбирали и анализировали ежегодно.
Основная часть информационной базы данных включает данные анализов более 600 образцов почв, в том числе 52 образца, представляющих естественные биогеоценозы (залежные и целинные почвы). В общую сумму не включены результаты анализов десятков образцов почв (как собственных, так и из литературных источников), характеристика которых ограничена тре-мя-четырьмя показателями. Тем не менее, эти материалы были широко использованы при проведении статистической обработки, например, при парном корреляционном анализе. В базе представлены все основные почвы Украины (за исключением гидроморфных) трех почвенно-климатических зон и региона Карпат. Для оперативного анализа и обработки больших массивов данных разработана специальная компьютерная программа.
Табличные материалы представляют собой фрагмент базы данных и имеют иллюстративный характер. В таблицах приведены данные анализов образцов конкретных почв отобранных на опытах ННЦ ИПА им. А.Н. Соколовского (чернозем типичный), института сельского хозяйства Полесья (дерново-подзолистая почва), института зернового хозяйства (чернозем обыкновенный), а также Одесской областной государственной опытной станции (чернозем южный). Кроме того, почвенные образцы отбирали на полях хозяйств ряда административных областей, в том числе Сумской (лугово-черноземная почва и чернозем типичный).
Проводили следующие химические анализы образцов почв: гумус по Тюрину - ГОСТ 26213-91; рНкс1 - ГОСТ 26483-85; гидролитическая кислотность по Каппену - ГОСТ 26212-91; обменные катионы - ГОСТ 2781-88; валовой фосфор - ГОСТ 26261-84; подвижный фосфор по Чирикову -ГОСТ 26204-91. Методы анализа почв, на которые отсутствуют нормативные документы: подвижный фосфор по Олсену, степень подвижности фосфора по Карпинскому-Замятиной, фракционный состав минеральных фосфатов по Чангу-Джек-сону, вариант Гинзбург-Лебедевой выполняли по прописям, изложенным в книге [8].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Проведенные исследования показали, что распашка целинных и залежных почв вызывала существенное изменение водного, теплового, микробиологического и других почвенных режимов, что вело к изменению значений ряда почвенных показателей.
За время, прошедшее после распашки залежных почв, произошло определенное изменение содержания гумусовых веществ, количества поглощенных оснований (в первую очередь за счет снижения обменного кальция) и, в отдельных случаях, значений кислотности почвенного раствора (табл.1). Можно ожидать, что динамика значений данных показателей приведет к соответствующим изменениям фосфатного состояния почв.
Ранее [9] нами было предложено, учитывая разнокачественность фосфатного фонда почв естественных биоценозов, выделять две условные группы почв: I - почвы, фосфатные системы которых находятся в естественном равновесном (или близком к нему) состоянии. Значения основных показателей их фосфатного режима аналогичны старопахотным неудобренным почвам. II -почвы, фосфатные системы которых находятся в неравновесном, но достаточно стабильном состоянии, обозначаемом как квазиравновесное. Параметры их фосфатного режима близки к оптимальным значениям обеспеченности фосфором.
Как видно из данных табл. 2, действительно, распашка залежных почв, фосфатные системы которых находились в квазиравновесном состоянии, ведет к существенному снижению содержания как валового фосфора, так и подвижных его соединений. При этом количество последних, определенное по методам Олсена и Карпинского-Замятиной, соответствует границе низкой и средней обеспеченности фосфором. Метод Чирикова в этом случае не отражает реальной обеспеченности почв фосфором, поскольку использование кислотных методов на почвах с повышенным содержанием апатитоподобных соединений (среднее содержание в представленных почвах фрак-
Таблица 1. Динамика значений физико-химических показателей почв и содержания гумуса ( слой 0-30 см, дерново-подзолистая почва - 0-20 см )
Почва Гумус, % рНкс1 Гидролитическая кислотность, Обменные катионы, мг-экв/100 г почвы
мг-экв/100 г почвы сумма Са2+
Залежь
Дерново-подзолистая 1.5 4.3 3.8 2.6 2.2
Лугово-черноземная 5.8 6.1 1.4 - -
Чернозем типичный 4.8 5.6 4.7 30.8 24.5
Чернозем типичный 4.7 5.8 2.8 32.1 26.2
Чернозем обыкновенный 5.4 6.8 2.3 38.0 30.8
Чернозем южный 3.0 7.0 0.7 32.0 28.1
Неудобренная пашня
Дерново-подзолистая* 1.1 5.0 3.8 3.4 3.0
Лугово-черноземная 5.4 6.0 2.0 - -
Чернозем типичный 4.1 5.3 4.8 27.5 22.6
Чернозем типичный 4.2 5.5 3.5 30.5 25.3
Чернозем обыкновенный 5.0 6.8 2.3 33.9 28.1
Чернозем южный 2.5 6.8 1.1 30.2 27.0
* Известкованная почва.
Таблица 2. Динамика показателей фосфатного режима почв в процессе их экстенсивного использования, мг Р2О5/100 г
Подвижный фосфор
Почва Валовый фосфор метод Чирикова метод Олсена метод Карпинского-Замятиной, мг/л
Залежь (почвы II группы)
Лугово-черноземная 162 26.5 6.0 0.32
Чернозем типичный 146 24.5 12.9 0.9
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.