БИОЛОГИЯ ПОЧВ
УДК 631.445.53:631.46
ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ СОЛОНЦОВ КОРКОВЫХ БАРАБИНСКОЙ НИЗМЕННОСТИ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ДЕЙСТВИИ ГИПСА
© 2014 г. Н. В. Семендяева1' 2, Л. Н. Коробова2, Н. В. Елизаров2
1Сибирский НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства, 630501, пос. Краснообск Новосибирской обл.
е-таП: semendyeva@ngs.ru 2Новосибирский государственный аграрный университет, 630030, Новосибирск, ул. Добролюбова, 160
Поступила в редакцию 13.06.2013 г.
25-летнее действие одноразового внесения гипса в корковые гидроморфные мало- и многонатриевые солонцы способствовало разрушению столбчатой и созданию агрономически ценной комковато-зернистой структуры. На поверхности отсутствовала почвенная корка, тогда как на контроле ее мощность была более 10 см. Длительное действие гипса уменьшило плотность почвы по всему метровому слою, что особенно проявилось на многонатриевом солонце. Гипсование увеличило обилие микроорганизмов, накапливающих в почве доступные азот- и углеродсодержащие вещества, усилило уреазную и протеолитическую активность почвы. В слое 0—20 см мелиорированных солонцов активизировалось микробиологическое превращение растительных остатков в органическое вещество, что свидетельствует об усилении дернового процесса. Положительное воздействие гипса возрастает с увеличением его дозы.
Ключевые слова: солонцы мало- и многонатриевые, гранулометрический состав, физические свойства, почвенный поглощающий комплекс, почвенные микроорганизмы, биологическая активность.
БО1: 10.7868/80032180X14110112
ВВЕДЕНИЕ
В Западной Сибири широко распространены засоленные почвы. Они занимают 8.8 млн га, при этом 4.4 млн га приходится на пашню и столько же на сенокосы и пастбища, что составляет около 20% сельскохозяйственных угодий. К ним относятся солончаки, солонцы и солоди. Наиболее распространенными являются солонцы, сосредоточенные в основном в Барабинской низменности.
Барабинская низменность занимает около 65.5% территории Новосибирской обл. (11.5 млн га) и имеет своеобразный гривно-равнинный рельеф, который сформировался в начале четвертичного периода в результате деятельности ледниковых потоков. На гривах образовались черноземы обыкновенные различной степени солонцевато-сти и даже солончаковатости, а в межгривных понижениях — почвы галогенного ряда — солончаки, солонцы и солоди. В отдельных административных районах они занимают до 80— 82% площади сельскохозяйственных угодий [8]. Сплошные массивы солонцов встречаются довольно редко. Чаще они формируются в комплексе с черноземами, лугово-черноземными и луговыми почвами, что резко снижает плодородие всего массива.
Солонцы Барабинской низменности имеют ряд особенностей, которые существенно отличают их от других аналогов — близкое залегание различной степени минерализации грунтовых вод и высокую гумусированность, что связано с их образованием из лугово-черноземных, черноземно-луговых и луговых почв. По содержанию обменного натрия в почвенном поглощающем комплексе (ППК) они относятся к мало-, средне- и многонатриевым, причем, как правило, преобладают мало- и средненатриевые. Несмотря на сравнительно высокое содержание гумуса (8% и более), солонцы в естественном состоянии обладают крайне неблагоприятными физическими и физико-химическими свойствами и низкой продуктивностью сельскохозяйственных угодий — 3—5 ц/га сена и около 3—4 ц/га зерна низкого качества в наилучшие для сельскохозяйственного производства годы.
Наиболее высокоэффективным и долговременным приемом повышения плодородия солонцов, как показали многочисленные исследования и производственный опыт, является их химическая мелиорация гипсом или фосфогипсом (отходом суперфосфатного производства), которая широко внедрялась на полях региона в 70—80 гг. прошлого столетия. В настоящее время в связи с
отсутствием должных капиталовложений в сельскохозяйственное производство интерес к мелиорации и сельскохозяйственному использованию солонцов снизился, однако для регионов, где солонцы широко распространены и являются основными почвами для возделывания сельскохозяйственных культур, проблема повышения их плодородия по-прежнему остается актуальной.
Цель данных исследований — выявить длительность действия одноразового внесения гипса на свойства солонцов (агрофизические, химические, физико-химические), их биологическую активность и направленность агрогенной эволюции мелиорированных солонцов.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Исследования проведены на "солонцовом" стационаре Сибирского НИИ земледелия и химизации (Чулымский р-н Новосибирской обл.) в северной части лесостепной зоны в двух расположенных недалеко друг от друга микроделяночных опытах. Почвы — химически мелиорированные солонцы корковые гидроморфные черноземно-луговые высокосолончаковатые сульфатно-содовые слабо- и среднезасоленные глубококарбонатные с различным содержанием обменного натрия в ППК солонцового (иллювиального) горизонта (далее — солонцы мало- и многонатриевые).
Рельеф опытных участков представлял собой плоское широкое межгривное понижение с ярко выраженным микрорельефом в виде неглубоких блюдцеобразных понижений. Уровень залегания грунтовых вод за период наблюдений колебался от 40 до 350 см при минерализации до 1.5—2.0 г/л.
Гранулометрический состав пахотного (0— 20 см) горизонта малонатриевых солонцов перед закладкой опыта был среднесуглинистым (частиц <0.01 мм ~ 35%), а многонатриевых — тяжелосуглинистый (частиц <0.01 мм >40%), емкость кати-онного обмена уменьшалась от много- к малонатриевому солонцу и составила соответственно от 44.7 до 35.4 смоль(экв)/кг почвы, величина рН изменялась от 9.3 до 7.2. Содержание гумуса — около 5% от массы почвы.
На малонатриевом солонце опыт заложен в 1981 г. Набор доз гипса был произвольным и менялся от 0 до 50 т/га без учета содержания натрия в ППК. На многонатриевом солонце закладка опыта произведена в 1986 г. Здесь дозы гипса были рассчитаны по среднему образцу по содержанию натрия в ППК от 0 до 1.25 нормы с интервалом 0.25 нормы: без гипса (контроль), гипс в дозах 11, 23, 36, 45 и 56 т/га.
Закладку микроделяночных опытов проводили следующим образом: первоначально на территории опытного участка с помощью реперов разбивали делянки: на малонатриевых солонцах их
площадь равна 1 м2, а на многонатриевых — 4 м2 с расстоянием между делянками 1 м. Затем из каждой делянки на пленку снимали слой почвы 0— 20 см и в него вносили гипс в соответствующей дозе. Почва вручную тщательно перемешивали с мелиорантом. По сторонам будущей делянки, из которой была вынута почва, на глубину ~30— 40 см заделывали пленку, после чего в нее помещали почву, перемешанную с гипсом. Пленку закладывали с небольшим поверхностным напуском, чтобы избежать поверхностного и бокового стоков. Тот же прием применен и на контрольных делянках, но без внесения мелиоранта. При отборе почвенных образцов буром скважины заливались парафином во избежание возможного дренажа [7].
С 1994 г. опытные участки находились под залежью, но перед этим на них была посеяна смесь люцерны с донником. К настоящему времени на делянках остался только донник. В течение 2006— 2010 гг. на одной из повторностей опытов делянки были вскрыты и выкопаны разрезы до глубины 100 см (без существенного повреждения делянок). Из слоев почвы 0-20, 20-40, 40-60, 60-80 и 80-100 см были отобраны образцы для агрофизических, химических и физико-химических анализов. На многонатриевом солонце изучены варианты: контроль, гипс в норме 11, 45 и 56 т/га; на малонатриевом: контроль, гипс в норме 12, 18 и 35 т/га. Ранее на данных вариантах проводили детальные наблюдения, что позволило выявить динамику, степень и характер изменения свойств корковых солонцов под действием одноразового внесения гипса.
Биологическую активность почвы изучали в 2008-2010 гг. Образцы отбирали в слоях 0-20 и 20-40 см в вариантах: многонатриевый солонец -контроль, без гипса; гипс, 45 т/га (полная доза); малонатриевый солонец - контроль; гипс 18 т/га (полная доза). В качестве эталона была изучена зональная лугово-черноземная почва. Микробиологические исследования проводили в свеже-отобранной почве в начале июля и в модельном опыте в контролируемых условиях влажности (60% от полной влагоемкости) и температуры (20-22°С).
В полевых условиях в профиле почв были определены показатели: плотность сложения в пятикратной повторности методом врезания бу-рика в почву по Мединой и Долгову, плотность твердой фазы почвы - пикнометрически, пористость - расчетным путем [1], гранул ометриче-ский и микроагрегатный состав - по Качинскому [3], величина рН - потенциометрически, водная вытяжка - общепринятыми методами [6]. Общий натрий по Шолленбергу, обменный натрий - по разности между общим натрием и натрием водной вытяжки. Среди микробиологических пока-
Таблица 1. Изменение содержания ила и физической глины в солонцах при длительном действии гипса, % от сухой почвы в контрольном (над чертой) и с внесением 18 т/га гипса (под чертой) вариантах
Глубина взятия образца, см Солонец малонатриевый Солонец многонатриевый
ил физическая глина ил физическая глина
0-20 8.4/8.9 34.0/30.4 12.6/4.2 40.3/27.7
20-40 15.1/12.3 53.0/41.1 38.9/16.7 65.5/49.7
40-60 17.0/7.5 55.5/37.1 31.9/20.3 66.7/67.0
60-80 19.0/9.9 49.5/30.5 25.7/23.9 58.3/61.1
80-100 24.6/12.0 46.8/39.0 16.1/20.2 49.1/51.1
зателей учтены численность микробов, усваивающих органический и минеральный азот, денитри-фикаторов, олигонитрофилов, азотфиксаторов, участвующих в круговороте азота, обилие актино-мицетов, грибов и олигокарбофилов, участвующих в круговороте углерода (на плотных и жидких питательных средах [9]), а также биологическая активность почвы по протеолитической и инициированной уреазной активности [2]. Микробиологические учеты выполнены в четырехкратной повторности.
В исследованиях использованы стационарный, морфологический и аналитический методы, основанные на изучении морфологических признаков и свойств антропогенно-измененных солонцов в сравнении их между собой, и дисперсионный анализ.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Установлено, что под действием одноразового внесения ги
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.