научная статья по теме ПРИЗНАКИ И МЕХАНИЗМ АГРОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ПРИЗНАКИ И МЕХАНИЗМ АГРОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ»

АГРОХИМИЯ, 2012, № 1, с. 3-13

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ Плодородие почв

УДК 631.445.24:631.417.2

ПРИЗНАКИ И МЕХАНИЗМ АГРОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ

© 2012 г. М.Ф. Овчинникова

Учебно-опытный почвенно-экологический центр МГУ им. М.В. Ломоносова 141592 п/о Ударный, Солнечногорский р-н, Московская обл., Россия E-mail: biochem.ovchinnikova@yandex.ru

Поступила в редакцию 27.12.2010 г.

Изучены особенности трансформации гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы в зависимости от характера, интенсивности и продолжительности агрогенных воздействий. Выявлены наиболее информативные показатели для оценки признаков и обоснования механизма агрогенной трансформации. Охарактеризованы общие и специфические признаки деградационной трансформации гумусовых кислот при разных проявлениях агрогенных воздействий.

Ключевые слова: агрогенная трансформация, гумусовые вещества, дерново-подзолистая почва.

ВВЕДЕНИЕ

Характерным индикатором агрогенных воздействий на почву является состояние гумусовой системы, способной адекватно трансформироваться при изменении условий гумификации. По современным представлениям, основанным на результатах длительных полевых опытов с применением различных агротехнологий, трансформации подвержена преимущественно лабильная (подвижная) часть почвенного гумуса. Во многих работах содержание агрогенно трансформируемого органического вещества используется в качестве критерия для оценки эффективного плодородия почвы и агрономических качеств гумуса [1-6]. В ряде опытов на разных почвах, действительно, прослежена более тесная корреляционная связь продуктивности агроценозов с лабильными формами, чем с общим гумусом [4, 5, 7-9]. Оптимальные параметры плодородия в большинстве почв обеспечиваются при содержании лабильного гумуса 0.2-0.5% С [1, 5]; превышение оптимальных величин приводит к усилению процесса минерализации и непроизводительным потерям органических веществ. Увеличение количества лабильного гумуса в черноземах > 0.3-0.5% С рассматривается как негативное явление, сигнализирующее о деструктивных изменениях устойчивых форм гумуса [10, 11]. Существенное значение имеет качественный состав лабильного гумуса. В дерново-подзолистых почвах ~ 40-70% лабильных соединений представлено фульвокислотами, в том числе ~ 20-30% - их агрессивными фракциями, с которыми связаны самые неблагоприятные свой-

ства гумуса. Более надежно эффективное плодородие этих почв характеризуется уровнем накопления подвижных гуминовых кислот [12, 13]. По мнению некоторых авторов, при оценке плодородия дерново-подзолистых почв важно учитывать не только лабильные, но и более устойчивые биохимически зрелые компоненты гумуса [14].

Несмотря на достаточно обширный объем информации об изменении параметров гумусовой системы под влиянием сельскохозяйственного использования почв, внимание исследователей до настоящего времени привлекают такие вопросы, как характер ответных реакций отдельных компонентов гумуса при разном уровне агрогенной нагрузки, неоднозначная роль компонентов в обеспечении агрономических качеств гумуса, степень информативности отдельных показателей при оценке признаков агрогенной трансформации гумусовых веществ.

Цель работы - изучение особенностей трансформации гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы при агрогенных воздействиях, различных по характеру, интенсивности и продолжительности; выявление информативных показателей при оценке признаков трансформации; обоснование механизма деградационной и реградационной агрогенной трансформации гумусовых веществ.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводили на дерново-подзолистых почвах: пахотных, различающихся по уровню плодородия в зависимости от интенсивности и продолжительности агрогенных воздействий, и

Таблица 1. Особенности агрогенных воздействий и общая характеристика почв

Степень окульту- Нг ^обм

ренности почвы, Особенности агротехники Гумус, % рНКС1 мг-экв/100 г V, %

угодье почвы

4-летнее возделывание кукурузы на среднеокультуренной дерново-подзолистой почве в разных агроусловиях

Средняя Исходная почва

Контроль (без извести и удобрений) За 4 года: Ш70Р150К460 За 4 года: ТНК, 180т/га + Ш70Р150К460 + + известь по 1 г.к.

45-50-летнее пребывание дерново-подзолистой почвы в разных условиях окультуривания

75

3.1 5.4 3.2 9.5 75

2.8 5.3 3.5 7.8 69

2.8 5.2 3.7 7.6 67

3.8 6.2 2.7 13.1 83

Слабая После сведения леса в течение 50 лет не проводили известкование и не применяли удобрения 1.6 4.2 5.5 5

Средняя Систематическое известкование, периодическое внесение оптимальных доз органических (45-60т/га) и минеральных удобрений 3.5 5.6 3.2 10

Высокая Систематическое известкование, внесение высоких доз органических удобрений (до 100 т/га) и оптимальных доз минеральных удобрений 5.6 6.4 2.0 18

90

Сведение разнотравья на залежной дерново-подзолистой почве, последствия химической обработки

в зависимости от агрофона

Залежь Контроль 3.1 5.8 3.5 8.0 70

Ручная прополка 2.6 6.0 3.2 7.9 71

Симазин, 50 кг/га, через 5 лет после внесения 2.4 6.5 2.9 7.8 73

Симазин, 50 кг/га + опад хвойно-широколист- 3.5 5.9 4.0 7.5 65

венного леса, 60 т/га

Симазин, 50 кг/га + ТНК 60 т/га 3.6 6.4 2.7 9.0 77

залежной - в условиях полного сведения разнотравья химическим и механическим способами. Особенности агрогенных воздействий и общая характеристика почв приведены в табл. 1. Показатели физико-химических свойств почв (рНКс1, Н, содержание гумуса, обменных Са2+ и Mg2+) определяли общепринятыми методами [15]; групповой и фракционный состав гумуса - по схеме Тюрина в модификации Пономаревой и Плотниковой [16]. Молекулярно-массовое распределение фракций гуминовых кислот (ГК) изучали методом гель-хроматографии, оптические свойства ГК - по спектрам поглощения в области 400-750 нм [17]. Параметры гумусовой системы оценивали по уточненной системе показателей [18]. Интенсивность процесса новообразования гуминовых кислот (1-й стадии гумификации) и процесса полимеризации гумусовых структур (2-й стадии гумификации) оценивали соответственно показателями соотношения СГК-1: СФК-1 и СГК_2:СФК_2 [19]. Фульвокислоты (ФК), кроме

фракции 1а, рассматривали как предшественники ГК или как продукты их деструкции.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние агрогенных факторов на параметры гумусовой системы оценивали в тесной взаимосвязи со спецификой изменения условий гумификации. В каждом конкретном проявлении аг-рогенных воздействий отмечена своеобразная экологическая обстановка, обусловленная различным сочетанием измененных факторов гумификации. При интенсивном сельскохозяйственном использовании почвы с применением или без применения агрохимических средств зафиксировано преимущественное изменение таких факторов гумификации, как количество гумусо-образователей, кислотность, содержание и состав обменных катионов, режим аэрации. В условиях полного сведения разнотравья на залежи химическим или механическим способом наблюдали

резкое сокращение количества поступающих в почву органических остатков, сужение спектра микробиологической деятельности, ослабление общей напряженности биологических процессов; применение органических удобрений способствовало оптимизации экологической обстановки. В зависимости от направленности в изменении условий гумификации зафиксированы признаки деградационной или реградационной трансформации гумусовых веществ.

После 4-летнего возделывания кукурузы на слабокислой дерново-подзолистой почве без агрохимических средств или с односторонним применением минеральных удобрений (МУ) без извести, наряду с сокращением источников гуму-сообразования, зафиксированы начальные симптомы подкисления и декальцинации (табл. 1) и, как следствие, ранние признаки деградационной трансформации гумуса. Признаки агрогенной деградации, представляющей категорию химической (физико-химической) деградации, проявились на разных уровнях структурной организации гумуса, но с неодинаковой степенью выраженности. Потери общего гумуса из пахотного и подпахотного слоев почвы обоих вариантов, составившие от 7 до 11% к исходному уровню, оценены как относительно невысокие. В соответствии с нормативными данными Минприроды России и Роскомзема [20], по размерам потерь гумуса почва в варианте без удобрений охарактеризована как не деградированная, в варианте с МУ - как слабодеградированная. Изменения характеристик гумуса на уровне группового состава проявились преимущественно в виде тенденций: в отношении гуминовых кислот прослежена тенденция к уменьшению содержания в пахотном и подпахотном слоях на 5-14%, в отношении фульвокислот -тенденция к возрастанию на 3-13%. Ухудшение качества гумуса на групповом уровне диагностировано по снижению глубины гумификации (в пахотном слое - без изменения типа гумуса, в подпахотном - со сменой гуматно-фульватного типа гумуса на фульватный) и потерям гуминовых кислот из слоя 0-40 см, составившим около 60% в общей структуре потерь гумуса. Наиболее отчетливо признаки деградации качества гумуса проявились на уровне фракций гумусовых кислот: прослежено перераспределение среди фракций с увеличением относительной доли подвижных форм (преимущественно за счет ГК-1 и ФК-1а) и уменьшением количества гуматов. Большая степень выраженности признаков была характерна для подзолистого горизонта, где отмечено изменение реакции среды от среднекислой до сильнокислой. Деструкция гуматов в обоих вариантах

Рис. 1. Гель-хроматограммы гуматов дерново-подзолистой почвы (Апах): 1 - исходная почва, 2 - контроль без удобрений, 3 - №К.

сопряжена с ослаблением процесса полимеризации гумусовых структур, характеризуемого показателем СГК-2 :СФК-2 (табл. 2). Изменение интенсивности процесса новообразования гуминовых кислот (СГК-1: СФК-1) в зависимости от агрофона имело разнонаправленный характер. В варианте без применения агрохимических средств прослежено ослабление процесса, в варианте с минеральными удобрениями - активизация; это являлось отражением различий между вариантами в условиях гумусообразования (и прежде всего - в количестве поступающих в почву растительных остатков). Можно полаг

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.

Показать целиком