УДК 631.417.2
МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВ
ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ И СОСТАВА ГУМУСА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ЛЕГКОСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЫ В ДЛИТЕЛЬНОМ ПОЛЕВОМ ОПЫТЕ ПО ИЗВЕСТКОВАНИЮ
12
© 2011 г. Л. Г. Бакина1, |А. Н. Небольсин|2, З. П. Небольсина2
1Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН,
Санкт-Петербург, ул. Корпусная, 18 2Ленинградский НИИ сельского хозяйства, п. Белогорка, Гатчинский р-н Ленинградской обл.,
ул. Институтская, 1 Поступила в редакцию 18.11.2009 г.
Рассмотрены вопросы влияния известкования на органическое вещество дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы. Исследования выполнены на образцах 50-летнего опыта по известкованию, заложенного в 1957 г. проф. М.Ф. Корниловым. Показано, что внесение извести практически не влияет на общее содержание гумуса в почве. Состав гумуса изучен с использованием двух схем фракционирования гумусовых веществ по Пономаревой—Плотниковой. В составе гумуса наблюдается перегруппировка фракций, которая является следствием изменения подвижности минеральных компонентов в почве: закономерное увеличение содержания связанной с кальцием второй фракции гумусовых кислот за счет первой, связанной с подвижными формами Я203, достоверное при дозах извести, эквивалентных гидролитической кислотности и больше. Рассмотрены уровни стабилизации разных фракций гумусовых кислот, а также устойчивость изменений в составе гумуса за 50 лет.
ВВЕДЕНИЕ
Проблема оптимизации гумусового состояния окультуренных почв является одной из центральных в теории и практике современного почвоведения. В литературе неоднократно отмечался тот факт, что сельскохозяйственное использование дерново-подзолистых почв не всегда приводит к улучшению их гумусового состояния [1, 6, 12, 13]. При недостаточно рациональных приемах окультуривания почв наблюдается уменьшение общего содержания и запасов гумуса, иногда довольно значительное, а, кроме того, ухудшение его качества, то есть состава и свойств. Известно, что основной прием химической мелиорации кислых дерново-подзолистых почв — известкование — оказывает очень сложное, многоплановое действие на почву. Это в полной мере относится к действию известкования на органическое вещество, гумус. Изучение изменений, происходящих в составе гумуса кислых дерново-подзолистых почв при известковании, проводится вот уже несколько десятилетий — с тех пор, когда была выявлена и подтверждена несомненная положительная роль в поддержании почвенного плодородия гуминовых кислот (ГК) в целом и второй, предположительно связанной с кальцием (по терминологии И.В. Тюрина) фракции ГК, особенно. Однако многие аспекты происходящих при этом процессов изучены явно недостаточно. Так, например, дискуссионным является вопрос о меха-
низме происходящих при известковании во фракционном составе гумуса изменений; до сих пор практически не проводилось исследований уровней стабилизации и предельного накопления разных фракций гумусовых веществ. Что касается проблемы устойчивости изменений, происходящих в составе гумуса почв после прекращения известкования, то окончательный ответ на них может дать только время — то есть результаты изучения гумусового состояния почв полевых опытов в течение достаточного для выявления динамики процессов времени.
Изучение изменений содержания, состава и свойств гумуса дерново-подзолистых почв легкого гранулометрического состава при известковании и интенсивном сельскохозяйственном использовании, определение уровней стабилизации разных фракций гуминовых кислот и их сравнительное изучение и явилось основной целью нашей работы.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Влияние известкования на содержание и состав гумуса почвы было изучено в условиях многолетнего полевого опыта, который в 1999 г. включен в реестр Географической сети опытов с удобрениями (аттестат № 1) и является достоянием Российской сельскохозяйственной науки. Данный опыт был заложен в 1957 г. проф. М.Ф. Корнило-
вым. С 1964 г. по 2008 г. работы возглавлял А.Н. Небольсин, с 2008 г. — З.П. Небольсина. В 1967 г. схема опыта, объемы и методика исследований были рассмотрены и утверждены Всесоюзной комиссией по многолетним опытам. Детальное изучение состава гумуса в этот утвержденный список необходимых исследований не было включено и последний раз проводилось в 1977 г., то есть в момент двадцатилетней продолжительности опыта [9]. В 2007 г., когда были отобраны образцы для данной работы, исполнилось 50 лет с момента заложения опыта. Исследуемая дерново-подзолистая почва представляет, таким образом, уникальный объект, на котором можно оценить действие и последействие известкования как обязательного приема химической мелиорации кислых дерново-подзолистых почв за 50 лет.
Многолетний полевой опыт по известкованию заложен на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, расположенной на территории Северо-Западного НИИ сельского хозяйства (пос. Бе-логорка Гатчинского р-на Ленинградской обл.). Исходная агрохимическая характеристика: рНкс1 — 4.3—4.4; гидролитическая кислотность (Нг) — 4.9—5.1 мг-экв/100 г почвы; сумма обменных оснований (8) 1.5—1.8 мг-экв/100 г почвы;, содержание гумуса 2.15—2.23%; подвижных форм фосфора 7.5—8.5 мг/100 г почвы; подвижных форм калия 9.6—11.8 мг/100 г почвы.
Первоначально схема опыта предусматривала изучение доз извести, эквивалентных 1, 1/2, 1/4 и 1/8 гидролитической кислотности. Площадь опытных делянок составляла 196 м2 (12 х 16 м). По истечении первой ротации севооборота в 1964 г. путем деления делянок пополам и повторного наложения соответствующих доз извести по остаточной Нг были созданы варианты с периодическим известкованием с сохранением принципа определения доз по Нг, таким образом, площадь делянок в настоящий момент составляет 98 м2 (8 х 12 м). Периодическое известкование соответствующими дозами проводилось в 1964, 1977, 1988, 2002 гг. В 2002 г. на делянках с самыми низкими дозами внесения извести (1/8 и 1/4), произвесткованными один раз в 1957 г., были внесены повышенные дозы извести из расчета 2 и 3 Нг. Таким образом, на момент отбора образцов в 2007 г. варианты с двойной и тройной дозой извести были произвесткованы один раз пять лет назад. Для изучения фракционно-группового состава гумуса были выбраны следующие варианты опыта: контроль (без извести), с периодическим внесением извести в дозах по 1/2 и 1 Нг, с повышенными дозами извести по 2 и 3 Нг в 2002 г., и для изучения длительности последействия известкования — варианты, произвесткованные только один раз в 1957 г. дозами по 1/2 и 1 Нг.
К настоящему времени прошло восемь полных ротаций полевого севооборота.
Чередование культур в севообороте в первую ротацию включало кормовые бобы и кормовую свеклу. Со второй ротации севооборот следующий: ячмень, два поля многолетних трав, озимая рожь, картофель, овес. Органические, минеральные удобрения и гербициды вносились общим фоном. Всего за 50 лет было внесено органических удобрений 265 т/га, минеральных N2680P2430K2790 кг/га действующего вещества (д.в.).
Отбор образцов почв для анализов проводился после уборки урожая сельскохозяйственных культур, то есть в сентябре—октябре ежегодно. С каждой делянки тростевым буром отбиралось 28—30 индивидуальных проб, из которых получали смешанный почвенный образец.
В отобранных образцах определяли следующие агрохимические показатели: рНкс1, обменные формы кальция и магния (тригонометрически), легкоподвижный марганец (потенциометрическим титрованием), железо (колориметрически с сульфоса-лициловой кислотой) — в 1.0 н. растворе KCl c pH 5.8. Общее содержание гумуса определяли методом Тюрина, фракционно-групповой состав гумуса — по методу Тюрина в модификации Пономаревой-Плотниковой (обычная и модифицированная схемы) с определением содержания подвижных минеральных элементов декальцината (0.5 н. Н^О4). Оптическую плотность гумусовых кислот определяли на фотоэлектроколориметре КФК-3 при длине волны 440 нм и толщине кюветы l = 1 см. Все определения проводили для смешанного образца с одной делянки, то есть в 4-кратной по-вторности; полученные результаты обрабатывали методом дисперсионного анализа [4].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Внесение извести устраняет избыточную кислотность почвы, однако величина рНкс1 > 5 наблюдается только в вариантах с периодическим внесением извести в дозе от 1 Нг и выше. Нейтрализующее действие однократного внесения извести в 1957 г. к настоящему времени полностью прекратилось, и по величине рНкс1 все произвесткованные делянки практически не отличаются от контрольных (табл. 1).
В исследуемой почве вследствие известкования происходит существенное изменение условий для закрепления гумусовых веществ, поскольку наблюдается изменение в соотношении важнейших подвижных минеральных компонентов - полуторных оксидов и кальция. Анализ содержания алюминия, железа и марганца, переходящих в 1.0 н. KCl-вытяжку, свидетельствует о том, что в известкованных почвах этих, наиболее подвижных форм элементов практически не
Таблица 1. Влияние известкования на кислотность почвы и содержание подвижных минеральных компонентов, образцы 2007 г.
Вариант
Год
0.5 н. Н^04-вытяжка, ммоль экв/100 г почвы
извести) известкования Са2++ Mg2+ А13+ Бе3+ Са2+ + Мб2+ А13+ Бе3+ Мп2+
Контроль Без извести 4.31 5.2 7.1 10.8 2.4 0.48 0.66 0.66
И Нг 1957 4.21 5.4 7.0 10.8 1.9 0.77 0.72 0.72
1 Нг 4.26 5.4 7.2 11.6 2.1 0.63 0.71 0.71
И Нг 1957, 1964, 4.66 6.0 7.0 10.7 3.5 0.21 0.31 0.31
1 Нг 1977, 1988, 2002 5.11 5.9 6.8 10.4 4.9 0.02 0.11 0.11
2 Нг 2002 5.55 8.1 7.1 9.5 5.3 Сл. 0.05 0.05
3 Нг 5.97 10.2 6.8 9.6 6.1 Сл. 0.04 0.04
0.1 н. КС1-вытяжка, ммоль экв/100 г почвы
Примечание. Сл. — следы.
остается, а уменьшение происходит на порядок и более.
Более "жесткий" реагент, рекомендованный в свое время еще Тюриным [19], а позже — Пономаревой и Плотниковой [16] для изучения А1^е-гу-мусовых комплексов почв гумидного климата — 0.5 н. раствор Н2804 — извлекает, естественно, значительно большие количества катионов по сравнению с солевой вытяжкой. Эта вытяжка отчасти сглаживает, нивелирует уменьшение подвижности полуторных оксидов, хотя серной кислотой в такой концентрации
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.