АГРОХИМИЯ, 2014, № 7, с. 9-16
= ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ Плодородие почв
УДК 631.472.08:631.41:631.445.24:631.61
ИЗМЕНЕНИЕ СТРОЕНИЯ ПРОФИЛЯ И АГРОХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ ПРИ ОКУЛЬТУРИВАНИИ
© 2014 г. С.Е. Витковская, А.И. Иванов, П.А. Филиппов
Агрофизический научно-исследовательский институт РАСХН 195220 Санкт-Петербург, Гражданский просп., 14, Россия E-mail: s.vitkovskaya@mail.ru
Поступила в редакцию 12.08.2013 г.
Представлены результаты сравнительного исследования, проведенного на профильном уровне сходных по генезису пахотной и нативной почв. Установлено, что при окультуривании дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы основные изменения в строении почвенного профиля происходят в верхнем слое 0-40 см. Показано, что содержание подвижного фосфора и обменного калия в горизонтах Апах + А1А2 превысило среднее содержание элементов в горизонтах А1 + А2В нативной почвы в 8-12 и 3-6 раз соответственно. Существенные изменения некоторых агрохимических показателей (содержания подвижного фосфора, обменных калия и кальция, величины обменной и гидролитической кислотности) пахотной почвы по сравнению с нативной выявлены на глубине 1 м и более.
Ключевые слова: строение профиля почвы, агрохимические параметры, дерново-подзолистая почва, окультуривание.
ВВЕДЕНИЕ
При введении целинных дерново-подзолистых почв в сельскохозяйственный оборот происходит постепенный процесс их окультуривания, который сопровождается существенным нивелированием неоднородности почвенных свойств, присущей нативным почвам, изменением морфологических признаков и качественного состава вовлеченных в этот процесс почвенных горизонтов [1]. Скорость и направленность этих процессов зависит от почвенно-климатических условий и применяемой агротехники.
Известно, что при окультуривании дерново-подзолистых почв происходит увеличение мощности гумусового горизонта, накопление биофиль-ных элементов, изменение кислотно-основных свойств, а также других параметров. В работе [2] показано, что длительное (10 лет) применение минеральной и органо-минеральной систем удобрения оказало влияние на микроагрегатный и гранулометрический состав дерново-подзолистой песчаной почвы. Установлено [3], что на стадии
* Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 09-0496535.
слабой окультуренности содержание физической глины в пахотном слое легких дерново-подзолистых почв возросло в среднем на 51%.
Скорость увеличения содержания макро- и микроэлементов в пахотном слое дерново-подзолистой почвы зависит от доз и периодичности внесения минеральных и органических удобрений и скорости выноса их растениями и водами. Имеется информация [4], что для изменения содержания подвижных форм азота, фосфора, калия в почве на 1 мг/100 г почв требуется внесение в среднем (КРК)100 при варьировании величин в зависимости от буферной емкости почв и уровня окультуренности от 15 до 300 кг д.в./га. Процессы освоения и окультуривания дерново-подзолистых почв приводят к существенному изменению содержания и фракционного состава гумуса [3, 5].
Процесс изменения элементного состава генетических горизонтов пахотной почвы непрерывен. Выявление закономерностей аккумуляции и миграции веществ на профильном уровне в зависимости от свойств почвы и интенсивности окультуривающих мероприятий должно быть признано необходимым условием проведения агроэкологи-ческого мониторинга. Исследование изменения
параметров плодородия дерново-подзолистых почв при окультуривании важно для разработки мероприятий по управлению плодородием почв и продукционным процессом сельскохозяйственных культур, а также для оценки масштабов экологических последствий интенсивного воздействия на агроэкосистемы.
Цель работы - изучение изменения строения почвенного профиля и агрохимических параметров дерново-подзолистой легко суглинистой почвы при окультуривании в условиях стационарного полевого опыта по сравнению с прилегающим лесным массивом.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом исследования являлась дерново-слабоподзолистая легко суглинистая почва, сформированная на красноцветной морене. Исследование проводили на 2-х объектах: 1 - хорошо окультуренная почва стационарного полевого опыта, заложенного в 2006 г.; 2 - сходная по генезису почва в прилегающем нативном лесном массиве.
Объект 1. В течение 3-х предшествующих закладке опыта лет на участке площадью 1.5 га были созданы 3 парцеллы (площадью 0.5 га каждая), различающиеся дозами внесенных органических удобрений: 1 - органические удобрения не вносили; 2 - за 3 года внесены органические удобрения 160 т/га (по 80 т/га в 2003 и 2004 гг.) и известь 1 т/га (2005 г.); 3 - за 3 года внесены органические удобрения 520 т/га (160, 320 и 40 т/га в 2003, 2004 и 2005 гг. соответственно) и известь 3 т/га (2005 г.). В качестве органического удобрения вносили бесподстилочный навоз КРС, средний химический состав которого составил (% на сырое вещество): сухое вещество - 6.3, органическое вещество - 4.5, Кобщ - 0.25, Р2О5 - 0.1, К2О - 0.34, СаО - 0.18; рН^О 7.8. Выбранный для закладки опыта участок хара2 ктеризовался следующими исходными агрохимическими показателями (2003 г.): рНКс1 5.5-5.7, Р2О5 - 287-305 мг/кг, К2О -190-255 мг/кг, Кобщ - 0.11-0.15%, органическое вещество - 2.6-3.2%.
В 2006 г. парцеллы разбили на 3 повторности, каждая из которых включала 3 делянки (длина каждой - 43 м, ширина - 5.5 м), различающиеся дозами ежегодно вносимых минеральных удобрений. Агрохимические показатели почвы на момент закладки опыта (2006 г.) представлены в табл. 1.
Осенью 2009 г. было проведено очередное внесение органических удобрений: на парцелле 2 -80, на парцелле 3 - 160 т/га. Суммарная за 9 лет доза органических удобрений на парцеллах 2 и 3 составила 240 и 680 т/га соответственно. В период 2006-2011 гг. суммарное количество внесенных минеральных удобрений (кг д.в./га) составило: на парцелле 1 - вариант 1 - К70Р20К70, вариант 2 - Ш00Р30К120, вариант 3 - Ш95Р100К215; на парцелле 2 - вариант 1 - К70Р20К60, вариант 2 - Ш50Р90К260, вариант 3 - Ю65Р150К345; на парцелле 3 - вариант 1 - К90Р20К40, вариант 2 - Ш70Р90К320, вариант 3 - Ш05Р130К345. В качестве удобрений вносили АЗФК, Кх и Каа.
Осенью 2011 г. с целью изучения влияния окультуривания на морфологические признаки и агрохимические параметры дерново-подзолистой почвы в варианте 3 каждой из 3-х парцелл и в прилегающем лесном массиве (объект 2) были заложены почвенные разрезы. Тестированные нативная и пахотная почвы были сходными по генезису. По картографическому материалу было установлено, что окультуривание почв тестируемого земельного массива продолжалось примерно в течение 160 лет.
Аналитические испытания почвенных проб выполняли в трехкратной повторности по стандартным методикам: рНКс1 - потенциометриче-ским методом [6], содержание обменных Са2+ и Mg2+ - согласно методу [7], содержание подвижных соединений фосфора и калия в почве - по Кирсанову в модификации ЦИНАО, содержание нитратного азота - ионоселективным методом, обменного аммония - согласно [8]. Содержание органического вещества в почве определяли по ГОСТ [9], гидролитическую кислотность и сумму поглощенных оснований - по методу Каппе-
Таблица 1. Агрохимические показатели почвы перед закладкой опыта (2006 г.)
Парцелла рНКС1 Органическое вещество, % ^бщ, % Р2О5, мг/кг К2О, мг/кг
1 5.5-5.7 2.58-3.23 0.11-0.15 287-305 190-255
2 6.0-6.4 3.12-3.48 0.16-0.18 320-356 400-475
3 6.2-6.6 3.22-4.39 0.17-0.24 375-462 505-620
на [10, 11], обменную кислотность - согласно [12].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты проведенного исследования позволили количественно оценить влияние окультуривания на изменение морфологических признаков и химического состава дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы. Установлено, что окультуривающие мероприятия, продолжавшиеся не менее 160 лет, включая 6 лет данного опыта, привели к формированию не только горизонта Апах, но и горизонта А1А2 за счет горизонтов А0, А1 и частично А2В. Аналогичная информация об из-
менении строения почвенного профиля дерново-подзолистых почв при окультуривании приведена и в других работах [3, 5].
Основные изменения в строении почвенного профиля коснулись верхнего слоя 0-40 см, однако изменение химического состава наблюдали и в нижележащих почвенных горизонтах. Изменение некоторых агрохимических показателей пахотной почвы по сравнению с нативной выявлено на глубине 1 м и более. Внесение органических удобрений в сочетании с известкованием на парцеллах 2 и 3 существенно повлияло на кислотно-основные свойства почвы и содержание подвижных соединений фосфора и обменного калия на профильном уровне (табл. 2, 3).
Таблица 2. Строение почвенного профиля и агрохимические показатели горизонтов пахотной и нативной почв
Горизонт Мощность, см Показатель
Р2О5 К2О N-N0., Органическое вещество, %
мг/кг
Парцелла 1 (без органических удобрений)
Апах 0-22 294±15 89±4 <2.8 26.3±0.5 2.8±0.1
А1А2 22-31 295±10 85±4 4.8 9.7±0.3 2.7±0.1
А2В 31-48 221±9 58±3 <2.8 19.9±0.7 0.4±0.02
В1 48-79 123±7 120±5 <2.8 11.4±0.3 0.4±0.01
В2 79-106 122±3 66±3 <2.8 4.8±0.1 0.2±0.01
С 106-155 152±5 19±0.4 <2.8 17.7±0.4 0.1±0.005
Парцелла 2 (органические удобрения 240 т/га + известь 1 т/га)
Апах 0-22 389±8 217±10 14.5 14.9±0.4 3.7±0.1
А1А2 22-30 366±18 182±7 5.2 12.3±0.4 4.0±0.1
А2В 30-55 374±13 66±3 <2.8 12.2±0.4 0.5±0
В1 55-81 170±8 124±2 <2.8 8.8±0.3 0.4±0.003
В2 81-104 136±5 43±2 <2.8 10.9±0.4 0.3±0.005
С 104-145 146±6 62±1 <2.8 7.4±0.3 0.3±0.003
Парцелла 3 (органические удобрения 680 т/га + известь 3 т/га) извести
Апах 0-22 376±11 159±5 14.8 17.3±0.5 4.2±0.2
А1А2 22-33 553±11 221±11 7.9 19.0±0.7 5.9±0.2
А2В 33-50 169±6 50±2 <2.8 12.4±0.2 0.2±0.01
В1 50-75 108±4 163±7 <2.8 10.9±0.4 0.6±0.03
В2 75-120 159±9 128±6 3.5 11.1±0.3 0.2±0.005
С 120-165 164±8 81±4 <2.8 11.8±0.4 0.2±0.01
Лес
А1 5-15 19±0.6 46±2 <2.8 9.7±0.2 8.1±0.5
А2В 15-45 59±2 15±0.3 <2.8 17.1±0.6 1.3±0.05
В1 45-76 30±2 46±2 <2.8 13.8±0.5 0.4±0.02
В2 76-105 45±2 35±1 <2.8 12.5±0.2 0.2±0.004
Примечание. ± - стандартное отклонение. АГРОХИМИЯ № 7 2014
Таблица 3
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.