ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2014, № 7, с. 837-841
ФИЗИКА ПОЧВ
УДК 631.4
АГРОФИЗИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АЛЛЮВИАЛЬНЫХ КАРБОНАТНЫХ ПОЧВ РАЙОНА ЧУМРА (ЦЕНТРАЛЬНАЯ АНАТОЛИЯ, ТУРЦИЯ)
© 2014 г. Е. В. Шеин1, С. А. Ерол2, Е. Ю. Милановский1, Н. В. Верховцева1, Ф. Д. Микайылов3, Ф. Ер4, С. Ершахин5
Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы 2Высший образовательный колледж Чумра университета Сельджук, 42500, Турция, Чумра-Конья 3Сельскохозяйственный факультет университета Сельджук, 42075, Турция, Конья 4Колледж прикладных наук Чумра университета Сельджук, 42500, Турция, Чумра-Конья 5Факультет лесного хозяйства, кафедра почвоведения и экологии университета Чанкыры Каратекин,
18200, Турция, Чанкыры е-таП: evgeny.shein@gmail.com Поступила в редакцию 26.11.2013 г.
Исследовали некоторые физические (плотность, коэффициент фильтрации, гранулометрический состав и др.) и химические (содержание карбонатов, органического углерода, азота и др.) свойства аллювиальной карбонатной почвы Центральной Анатолии (провинция Конья, район Чумра). При тяжелом гранулометрическом составе (средняя глина) и низком содержании органического углерода (менее 1%) эти почвы обладают благоприятными агрофизическими свойствами, обусловленными устойчивостью структуры порового пространства. Исследования водного режима при капельном поливе подтверждают благоприятные гидрологические свойства этих почв. Применение известных агрофизических оценок (по Медведеву, по индексу оптимальности водно-воздушного режима и другие) дало большой разброс, что связано с очень низким содержанием гумуса в этих почвах при тяжелом гранулометрическом составе. Предполагается, что благоприятная структура порового пространства обусловлена активной деятельностью многочисленной и разнообразной почвенной биоты. В общей микробиологическом составе исследованных почв доминируют 4 филу-ма, среди которых явно преобладают ЛсипоЬа^епа. В составе этого филума отмечено повышенное количество как высших (81гер1отусе^), так и низших (три вида Rhodococcus) актинобактерий. Большое биоразнообразие при высоком общем количестве бактерий и сформировавшиеся трофические взаимосвязи в структуре микробного сообщества способствуют сбалансированному продуцированию специфических метаболитов, в том числе газообразных (СО2, Н2), что позволяет этой глинистой почве активно функционировать, предохраняя поровое пространство от уплотнения и поддерживая оптимальные плотность, пористость и гидрологические свойства.
Ключевые слова: физика почв, поровое пространство, микробиологический состав, агрофизика.
Б01: 10.7868/80032180X14070120
ВВЕДЕНИЕ
Почвы Центральной Анатолии благодаря тепловым ресурсам, наличию влаги для дополнительного орошения, естественному плодородию активно используются в сельском хозяйстве. Однако многие процессы, определяющие их эволюцию, а также научно-обоснованное и экологически безопасное использование остаются недостаточно разработанными. Научных работ по исследованию этих почв, оптимизации их водного и теплового режимов практически не проводилось, хотя совершенно очевидно, что такого рода исследования необходимы для разработки стратегии сельскохозяйственного производства и ра-
ционального использования природных ресурсов этого региона. Поэтому весьма важно дать агрофизическую оценку характерных почв данного региона.
Цель данной работы — изучение физических свойств, элементов водного режима и почвенной микробиоты аллювиальных карбонатных почв в условиях специального полевого опыта.
Задачи: 1 — исследовать фундаментальные физические свойства почв; 2 — изучить элементы водного режима орошаемых почв в условиях полевого агрономического опыта; 3 — провести агрофизическую оценку данных почв с помощью различных критериев; 4 — дать характеристику
838
ШЕИН и др.
Содержание органического углерода (С орг, %), карбонатов (ССаСО3, %) и азота (^ %) в аллювиальной почве в начале и в конце вегетационного сезона. Над чертой — данные для июня, под чертой — для октября 2012 г., %
Глубина, см CCaCO3 C орг N C/N
0- 10 2.40/2.27 0.88/0.85 0.14/0.12 6.3/7.1
10- 20 2.36/2.29 1.00/0.89 0.13/0.13 7.6/6.8
20- 30 2.35/2.23 0.69/0.7 0.13/0.1 5.3/7.0
30- 40 2.43/2.21 0.51/0.58 0.10/0.08 5.1/7.3
40- 50 2.49/2.49 0.42/0.42 0.07/0.07 6.0/6.0
0- 10 2.38/2.35 0.86/0.77 0.15/0.12 5.7/6.4
10- 20 2.39/2.29 0.81/0.77 0.13/0.12 6.2/6.4
20- 30 2.32/2.31 0.72/0.65 0.11/0.11 6.5/5.9
30- 40 2.32/2.28 0.62/0.57 0.08/0.10 7.8/5.7
40- 50 2.32/2.26 0.45/0.57 0.08/0.09 5.6/6.3
50- -60 2.39/2.27 0.45/0.51 0.03/0.09 15/5.7
микробного сообщества аллювиальных карбонатных почв.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Район исследования, Чумра (^ишга), расположен в Центральной Анатолии, в провинции Конья, в центральной части Турции, между 37° и 38° в.д. и 33° и 34° с.ш. на высоте 1013 м над ур. м. Площадь района составляет около 172 тыс. га. Это горнохолмистая местность с плакорными формами рельефа, на которых издавна ведется сельское хозяйство.
Климатические условия района Чумры и его окружения формируются под воздействием различных факторов, из которых самым главным является континентальность: жаркое и сухое лето, холодная и малоснежная зима. Средняя годовая температура составляет около 11.8°С, при минимальной и максимальной температурах —1.5 и 26.1°С. Среднегодовая сумма осадков — 306 мм. Количество осадков заметно уменьшилось в последние годы по сравнению с предыдущими годами исследований (1992—2007), достигая в 2007 г. 233.2 мм.
На опытном участке сельскохозяйственного факультета университета Сельджук (г. Конья) были вскрыты 7 разрезов, расположенных на расстоянии 25—30 м друг от друга. Опытный участок орошался капельным способом полива. В статье приведены подробные данные для одного из орошаемых участков (участок 1 с выращиваемой традиционной для района сахарной свеклой) и контрольный участок, неорошаемый, без сельскохозяйственных культур. Расстояние между капельницами в используемом варианте капельного орошение составляло
20 см. Полив проводили раз в 7 дней, объем поливной воды при каждом поливе составлял 40 м3. В течение вегетационного сезона 2012 г. полив проводили 21 раз, всего было подано 840 м3 воды. Образцы для определения влажности почвы отбирали каждые 6 дней.
Профиль аллювиальной почвы представлен следующими горизонтами (описание сделано зимой 2011 г.).
А пах (0—38 см) — старопахотный, желтовато-бурый, тяжелосуглинистый (иловато-пылеватый, много лёссовых пылеватых частиц), влажный, отмечается потемнение в верхней (0—10 см) части, рыхлый, переход по плотности и твердости резкий (за счет пахоты, весьма заметный).
В1 (38—62 см) — бурый, уплотнен, резкая граница, суховатый, в нижней части небольшие (до 1—2 мм) выцветы карбонатов, переход к нижележащему горизонту по цвету, наличию и крупности карбонатов.
В са (62—100 см) — светлее предыдущего, скопления карбонатов, размером до 10 мм, очень плотный, отдельные удлиненные призматические педы.
Гранулометрический состав определен лазерно-дифракционным методом на приборе FRITSCH Analysette 22 с предварительной обработкой ультразвуком в чистой воде [19]. Плотность почвы была определена методом режущего кольца [10, 11], на период определения она составляла 1.03—1.1 г/см3 в верхнем пахотном горизонте, увеличиваясь с глубины 40 см до 1.35— 1.5 г/см3. Определение С и N вели на анализаторе CNHS для твердых проб Vario EL III Elementar. Полученные значения C/N очень низкие (таблица), что свидетельствует о сильной насыщенности органического вещества азотом. Как известно [15, 16] для хорошо гумифицированного органического вещества обычно эти соотношения достигают значений 12—13. Полученные же для аллювиальных карбонатных почв величины (порядка 5—7) скорее всего связаны с органическим веществом, сорбированным на поверхности тонких минеральных элементарных почвенных частицах. Это органическое вещество, по-видимому, связано с продуктами активного метаболизма биоты.
Напомним, что исследовались 7 участков, что позволило провести статистический анализ возможных изменений в приведенных в таблице параметров за время вегетационного периода. Сравнительный статистический анализ данных с использованием Wilcoxon Matched Pairs Test показал, что содержание СаСО3, N, а также соотношения C/N достоверно различались. А вот содержания органического углерода не различались в верхних 40 см почвы. Достоверное уменьшение
АГРОФИЗИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АЛЛЮВИАЛЬНЫХ КАРБОНАТНЫХ ПОЧВ
839
содержания азота указывает на необходимость мониторинга его уровня на основе баланса. Снижение концентрации карбонатов вероятно связано с его вымыванием из профиля почвы, а также с высокой активностью почвенной биоты, которая способствует увеличению содержания углекислого газа в почвенном воздухе и, соответственно, увеличивает кислотность почвенного раствора.
Состав микробного сообщества реконструировали по микробным маркерам (жирным кислотам и их производным — жирным гидроксикисло-там и альдегидам), которые определяли после кислого метанолиза почвенных образцов молекулярным методом газовой хроматографии — масс-спектрометрии (ГХ-МС). Анализ проводили на ГХ-МС системе HP-5973 Agilent Technologies (США). Подробно методика анализа описана в литературе [3, 8, 23, 24].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Исследованные почвы имеют тяжелый гранулометрический состав по всему профилю (рис. 1). По международной классификации их можно отнести пылеватой глине (silty clay: глина 44.8, пыль 54.2 и песок 1%), по классификации Качинского — к средней глине. Следует отметить некоторое утяжеление гранулометрического состава на глубине 40 см, на этой же глубине отмечалось и увеличение плотности почвы. Видимо, это увеличение плотности и возможное утяжеление гранулометрического состава связаны либо с агротехническими мероприятиями (подпочвенное уплотнение агрома-шинами), либо с естественными процессами лес-сиважа тонких частиц в глубинные слои. Следует подчеркнуть очень важный факт: несмотря на тяжелый гранулометрический состав и низкое содержание органического вещества, эти почвы имеют высокую пористость и устойчивость поро-вой структуры. Это подтверждают
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.