научная статья по теме АКТИВНОЕ ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО В СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЕ ПАХОТНЫХ И ЗАЛЕЖНЫХ ЗЕМЕЛЬ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «АКТИВНОЕ ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО В СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЕ ПАХОТНЫХ И ЗАЛЕЖНЫХ ЗЕМЕЛЬ»

АГРОХИМИЯ, 2013, № 9, с. 3-14

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ Плодородие почв

УДК 631.417:631.445.25

АКТИВНОЕ ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО В СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЕ ПАХОТНЫХ И ЗАЛЕЖНЫХ ЗЕМЕЛЬ*

© 2013 г. Н.Б. Зинякова, А.К. Ходжаева, А.С. Тулина, В.М. Семенов

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН 142290 Пущино, Московская обл., Россия E-mail: v.m.semenov@mail.ru.

Поступила в редакцию 08.04.2013 г.

Оценено содержание активного органического вещества в серой лесной почве под залежью и пашней с разными системами удобрения (органической, органо-минеральной, минеральной - в полевом севообороте и минеральной - при возделывании овощных культур по методу Миттлайдера). Самое высокое содержание активного органического вещества в пахотных почвах отмечено при органической системе удобрения, наименьшее - в грядах под овощными культурами с применением высоких доз минеральных удобрений. Величина активного пула органического вещества в почве под залежью и пашней была в 1.9-5.2 раза меньше, чем щелочно-растворимой фракции, но в 1.3-5.9 раз больше, чем солерастворимой фракции. Величина содержания солерастворимого органического вещества в почвах коррелировала только с величиной легкоминерализуемой фракции активного пула, тогда как щелочно-растворимого - с величиной трудно минерализуемой фракции. Для большинства исследованных вариантов залежи и пашни не было выявлено существенных различий по содержанию активного органического вещества в почве весеннего или осеннего сроков отбора проб.

Ключевые слова: активное органическое вещество, серая лесная почва, пахотные, залежные земли, органический углерод, активный пул, фракции, системы удобрения.

ВВЕДЕНИЕ

Органическое вещество (ОВ), формируя и поддерживая основные режимы, свойства и функции почвы, придает ей уникальные свойства эмер-джентной системы. Современное содержание ОВ в почве зависит от большого числа факторов, среди которых рельеф, структура ландшафта и система земледелия (тип севооборота, применение минеральных и органических удобрений, способы обработки почвы и др.) относятся к числу наиболее важных. Если в неудобренной пахотной почве в отсутствие эрозии поддерживается равновесный уровень содержания ОВ, то при применении оптимальных доз удобрений, минимизации обработки почвы и других мероприятиях, применяемых в рамках экономически обоснованного повышения урожайности культур, содержание ОВ повышается [1, 2]. Положительное влияние на баланс почвенного органического вещества

* Работа выполнена при поддержке РФИИ (проекты № 11-04-00364-а и 12-04-90023-Бел_а) и Научной школы (НШ-6620.2012.4).

(ПОВ) возрастает в следующем ряду агротехно-логий: минеральные удобрения > органические удобрения > доля многолетних трав в структуре севооборота [3]. Обобщение результатов экспериментов продолжительностью от 2 до 56 лет, выполненных в 137 разных мест мира, показало, что применение азотных удобрений в 79% случаев способствовало увеличению содержания органического углерода (Сорг) в почве, в 15% случаев - снижало, в 6% - не изменяло величину Сорг [4]. Дополнительное накопление Сорг, по сравнению с неудобренными вариантами, составляло 2 т/га на каждую 1 т азота удобрений. Если надземные растительные остатки удаляли, примененные дозы удобрений были избыточными для возделываемых растений, либо содержание Сорг достигало предельного для данного типа почвы уровня, то применение азотных удобрений не вело к накоплению ОВ в почве [4, 5]. Согласно другим обобщениям, систематическое применение минеральных удобрений, независимо от типа почвы, увеличивает содержание ПОВ в среднем на 0.06-0.08%, органических - на 0.17-0.25%, совместное применение минеральных и органи-

ческих удобрений - на 0.09-0.20% Сорг от массы почвы [6].

Наряду с этим имеется много экспериментальных примеров снижения содержания ОВ в разных почвах под действием минеральных удобрений [7-10], прироста ОВ при применении органических удобрений, особенно в повышенных дозах [11-15] либо более значительного увеличения Сорг в почве при органо-минеральной системе удобрения, чем при одностороннем их применении [8, 9, 13, 14, 16-18].

Использование разных систем удобрения отражается на составе и химическом качестве ПОВ в виде разнонаправленных изменений его фрак-ционно-групового состава [7, 16, 19-21]. Менее известными остаются вопросы влияния разных систем удобрения на активную часть ОВ, ответственную за его краткосрочную динамику и реализацию большинства физических, химических, биологических, экологических и агрономических функций ПОВ. Поддержание определенного уровня содержания активного ОВ в почве является обязательным условием сохранения и воспроизводства запасов ПОВ [2, 3, 6]. Иногда активным ОВ называют подвижное (лабильное) ОВ, извлекаемое 0.1 н. КаОН или 0.1 М Ка4Р207 при рН 7.0, растворами детергентов или "тяжелыми" жидкостями. Однако легко экстрагируемое, подвижное ОВ может быть не активным из-за недоступности почвенным микроорганизмам в силу наличия физических барьеров. Точно так же как легко разлагаемое или легко минерализуемое ОВ не всегда является химически лабильным [22]. Активным ПОВ следует считать химически и физически незащищенное ОВ высокого энергетического и питательного статуса, потенциально минерализуемое микроорганизмами и расходуемое при агрегации, способное к (био)химическим превращениям со временем оборачиваемости от менее 3 до 10 лет, измеряемое биокинетическим методом по количеству образующегося С-СО2 [23, 24].

Цель работы - определить обеспеченность активным ОВ серой лесной почвы залежи и пашни при применении минеральной, органической и органо-минеральной систем удобрения и оценить зависимость его содержания от агрохимических свойств почвы и сроков отбора почвенных проб.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования была серая лесная почва пахотных и залежных земель на территории Заокского р-на Тульской обл. Исследованный массив включал 2 поля с органической системой

удобрения под картофель, 3 поля с минеральной (озимая пшеница, ячмень, овес), 3 поля с орга-но-минеральной (яровая пшеница, многолетние травы, кукуруза на силос) и 4 участка с интенсивным минеральным удобрением под овощные культуры (лук репчатый, картофель, морковь, капуста), возделываемые по методу Миттлайде-ра. Продолжительность использования органической системы удобрения (навоз КРС ежегодно 25-50 т/га) составляла 15-20 лет, органо-мине-ральной (Ю0Р30К30 на фоне периодического внесения навоза КРС 50 т/га) - 50 лет, минеральной под зерновые культуры (N100-112Р12-30К12-30) - 3 года, минеральной системы под овощные культуры и картофель по Митлайдеру (до Ш00-400Р180К180) - 20 лет. Урожайность картофеля с органической системой удобрения за последние 4 года составляла в среднем 300±40 ц/га; яровой пшеницы и зеленой массы кукурузы на фоне органо-минеральной системы - 31±5 и 325± 106 ц/га; озимой пшеницы, ячменя и картофеля при минеральной системе соответственно 33±8, 25±8 и 123±11 ц/га; лука, картофеля, моркови и капусты - 172±31, 238±10, 135±13 и 667±72 ц/га соответственно.

Серая лесная почва залежей имела кислый или слабокислый рН, тогда как почва пашни -от слабокислого при применении минеральных удобрений до нейтрального с органической системой удобрения (табл. 1). В отличие от залежей пахотная почва характеризовалась существенно меньшей гидролитической кислотностью, особенно при органической системе удобрения. По обеспеченности подвижными формами фосфора и калия пахотная почва соответствовала среднему уровню окультуренности. При этом в почве с органической системой удобрения не было недостатка подвижного фосфора, как это часто бывает в условиях органического земледелия. Можно заметить, что при органической системе удобрения происходило обогащение почвы общим азотом относительно залежей, тогда как при минеральном и органо-минеральном удобрении - обеднение. Наоборот, систематическое применение минеральных удобрений создавало повышенный фон обеспеченности почв минеральным азотом.

Образцы почвы отбирали весной до посева и осенью после уборки урожая культур из слоя 0-20 см в 20 разных точках пахотных участков и в 10 точках залежей, расположенных рядом с посевами, через 5-10 м между точками. После отбора образцы почвы смешивали и высушивали на открытом воздухе с удалением видимых остатков растений и мезофауны в ходе просеивания через сито с диаметром отверстий 5 мм. В дальнейшем

Таблица 1. Свойства серой лесной почвы (залежь и пашня) при применении различных систем удобрения

Показатель Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Сорг, % 2.04 1.98 2.20 1.59 1.35 1.30 1.40 1.69 1.37

1.92 2.07 2.11 1.61 2.01 1.24 1.43 1.74 1.38

РНкс! 4.8 6.8 5.2 5.8* 4.9* 5.1 5.6 4.5 5.5*

5.3 6.6 5.0 5.5 4.5 5.2 5.6 4.3 5.2

Нг, мг-экв/100 г 6.3* 2.6 07 0.7 40 2.8 28 1.8 41 6.0* 4.6* 2.7 3.3* 2.0 6.6* 5.0 29 2.7

К0бщ, мг/100 г 142 162 135 108 118 106* 98 133* 103

118 131 120 10 114 92 95 117 101

Кмин, мг/100 г 21 1.7 2.8* 1.4 2.4* 1.5 3.2* 1.8 2.7* 1.2 4.2* 2.1 3.8* 1.2 2.9* 1.3 3.4* 2.0

к20, мг/100 г 13.7 15.2 24.0 17.7 12.4 12.1 22.6* 17.1 85 11.1* 32.5 28.0 17.2 18.2 6.6 10.3* 9.3 14.8*

Р20,мг/100 г 11.2 11.5 20.7 19.5 6.8 8.0* 15.1* 10.6 6.6 4.4 27.6 29.0 24.4* 18.8 6.3* 3.3 25.2 25.5

Сумма обменных катионов, 19.3 28.3 19.4 17.3 15.8 13.5 13.5 14.1 13.8

мг-экв/100 г 17.2 27.7 17.9 15.7 13.6 13.6 14.8 13.3 11.8

"Физический песок", % 55 58 54 57 60 65 67 63 64

"Физическая глина", % 45 42 46 44 40 35 33 37 36

Примечания. 1. Варианты: 1 - залежь (контроль к варианту 2), 2 - органическая система удобрения, 3 - залежь (контроль к варианту 4), 4 - минеральная система удобрения, 5 - залежь (контроль к вариантам 6 и 7), 6 - минеральная система удобрения по Миттлайдеру (гряды), 7 - то же (межгрядья), 8 - залежь (контроль к варианту 9), 9 - органо-минеральная система удобрения. Нумерация вариантов та же в табл. 2, 3. 2. Над чертой - весенний отбор почвы, под чертой - осенний отбор. То же в табл. 2, 3. 3. Гранулометрический состав определяли в весенний отбор почвенных проб. * Разница средних весеннего и осеннего отборов была существенной по г05-кри

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