ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 2, с. 171-188
УДК 631.417.2
ХИМИЯ
почв
СОДЕРЖАНИЕ И СОСТАВ ГУМУСА В ОСНОВНЫХ ТИПАХ ПОЧВ РОССИИ*
© 2004 г. О. Н. Бирюкова, Д. С. Орлов
Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119922, Москва, ГСП-2, Воробьевы горы
Поступила в редакцию 10.06.2002 г.
Приведены средние показатели гумусного состояния основных типов почв, распространенных на территории Российской Федерации. Обсужден фракционно-групповой состав гумуса почв всех поч-венно-природных зон равнинных территорий. Анализ и систематизация данных по гумусному состоянию почв позволили установить ряд общих закономерностей, которые описываются общими принципами и правилами гумификации. Предложено использовать показатели гумусного состояния при разработке критериев для оценки земельного фонда России.
Органическому веществу почв принадлежит одно из главных мест в формировании практически всех типов почв. Гуминовые вещества в формировании почвенного плодородия выполняют множество функций. Содержание и состав гумино-вых веществ обусловливают агрономически ценную структуру почв, ее водно-воздушный и тепловой режимы, спектральную отражательную способность почв, их теплоемкость и теплопрово-димость. От них зависят условия минерального питания растений, процессы внутрипочвенной дифференциации химического состава. Огромное значение имеет, наконец, протекторная функция гуминовых веществ, которая заключается в их способности связывать в малоподвижные или труднодоступные соединения многие токсичные вещества. Все это указывает на важную экологическую роль гуминовых веществ.
В связи с принятием земельного кодекса Российской Федерации возникает важная проблема, связанная с куплей и продажей земли и правильной оценкой земельного фонда. В качестве одного из критериев оценки земельного фонда может служить гумусное состояние почв [14], которое характеризуется большим набором показателей, отражающих уровни накопления гумуса в почве, его профильное распределение, качественный состав, строение гуминовых веществ, их миграционную способность.
К настоящему времени накоплен большой материал по запасам, содержанию, распределению по почвенным профилям С орг, фракционно-груп-повому составу и свойствам гуминовых веществ для большинства почв Российской Федерации [18, 10-13, 16, 19-25, 28, 30-39, 41 и др.]. В настоящей статье авторы попытались обобщить накопленный аналитический материал по гумусному
*
Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты 02-0448022, 02-04-48865 и НШ 1863).
состоянию почв, наиболее распространенных на территории России.
Территория Российской Федерации характеризуется большим разнообразием природных условий, что обусловливает формирование различного по составу и свойствам почвенного гумуса. Равнинные территории России включают 8 поч-венно-природных зон: полярно-тундровую, лесо-тундрово-северотаежную, среднетаежную, южнотаежную, лесостепную, степную, сухостепную и полупустынную, а горные территории представлены Кавказской, Южно-Сибирской, СевероСибирской и Камчатско-Курильской горными областями. Сложная и разнообразная структура почвенного покрова всей территории России обусловлена природными факторами и проявляется в сильно выраженной неоднородности гумусного состояния почв.
С целью охарактеризовать качественные особенности гумусного состояния почв был составлен банк данных. Для этого использованы опубликованные в периодической печати, сборниках и монографиях данные анализов содержания и группового состава гумуса, а также привлечены материалы исследований авторов. Для характеристики гумусного состояния почв были выбраны следующие показатели гумусного состояния: содержание С орг, распределение его по профилю, запасы гумуса, величины отношений С гк/С фк. Относительное содержание гуминовых кислот (С гк) и фульвокислот (С фк), относительное содержание фракций гуминовых кислот (ГК-1, ГК-2, ГК-3), содержание гумина С но.
В последнее время дискутируется вопрос о реальном существовании фульвокислот [28], несмотря на это, во всех существующих на сегодняшний день опубликованных материалах для характеристики типа гумуса (или глубины гумификации) почв России и сопредельных государств использу-
ется показатель С гк : С фк. Этот показатель очень удобен, хорошо коррелирует с продолжительностью периода биологической активности почв (ПБА) [30] и является удобной мерой для оценки и характеристики свойств гуминовых кислот.
Всего были собраны данные по фракционно-групповому составу гумуса по более чем 1500 почвенным разрезам, которые были систематизированы и сгруппированы по типам почв и почвенно-природным зонам. При обобщении данных по гумусному состоянию почв России выявилась неоднородность почвенного покрова и гу-мусного состояния почв не только в зональном аспекте, но и в пределах каждой почвенно-при-родной зоны.
Собранные показатели гумусного состояния почв были статистически обработаны. Приведены средние значения и пределы колебания средних величин основных показателей гумусного состояния как для почв под естественной растительностью, так и для пахотных почв. При обобщении данных мы не могли в полной мере учесть гранулометрический состав почв и метод определения фракционного состава гумуса, поскольку они не всегда указаны в литературе. В качестве основного показателя нами были приняты результаты анализа по методу И.В. Тюрина в модификации В.В. Пономаревой. Данные по фракционному составу, полученные другими методами, не учитывались. Однако авторы не всегда указывают в своих работах метод определения состава гумуса. Вероятно, этим объясняется довольно сильный разброс опубликованных данных в некоторых случаях, особенно по фракционному составу. В тех случаях, когда отдельные показатели гумусного состояния варьируют в широком интервале величин, в таблицах приведены минимальные и максимальные значения этих показателей (над чертой) и среднеарифметические (под чертой). Пределы колебаний приведены также в тех случаях, если число разрезов для конкретных почв не превышает трех.
Материалов по гумусному состоянию арктических и тундровых почв опубликовано мало, что объясняется как труднодоступностью регионов, так и большим разнообразием почв, из-за которого нелегко выявить общие закономерности.
Гумус тундровых почв формируется при недостатке тепла, избыточном увлажнении и вечной мерзлоте. Водонасыщенность и кислородная недостаточность развития обуславливают возможность процессов гидролиза, а бедная микрофлора, короткий и неустойчивый период биологической активности почв приводят к уменьшению уровня глубины гумификации и запасов гумуса.
Гумусное состояние типичных арктических почв охарактеризовано слабо. Так арктическая почва с о. Врангеля при сравнительно высоком
содержании гумуса характеризуется очень низкими величинами отношений С гк : С фк. Во фракционном составе характерным является преобладание фракции 1 и очень низкая доля фракции 3 (табл. 1). Низкая степень гумификации обусловлена неблагоприятными условиями для деятельности почвенной биоты, очень коротким ПБА, низкими температурами.
Тундровые почвы различных регионов России отличаются значительным разнообразием, что связано с конкретными условиями их формирования. Содержание органического углерода (С орг) в верхнем гор. А0 этих почв, состоящем из негу-мифицированных и слабогумифицированных растительных остатков, достигает 30-50%. Под гор. А0 содержание С орг резко падает до 1.52.5% и далее вниз по профилю содержание его постепенно убывает. Почвы с таким распределением гумуса по профилю Александрова [2] относит к почвам с грубогумусным типом гумусового профиля. Запасы гумуса в слое 0-50 см тундровых почв составляют 145-154 т/га и до 500-600 т/га в болотно-тундровых и торфяно-болотных почвах. Для этих почв характерен фульватный тип гумуса. Приводимые Кононовой [24] данные по соотношениям С гк : С фк для верхних горизонтов тундровых почв колеблются от 0.27 до 0.69. По данным других авторов [11, 19] эти колебания еще шире (0.3-1.0). Васильевской [11] дан детальный анализ органического вещества тундровых почв п-ва Таймыр. Она указывает, что эти почвы формируются под воздействием подстилко- и торфообразования, поверхностного накопления грубого гумуса, внутрипрофильного гумусообра-зования. Это свидетельствует о том, что в гумусо-образовании тундровых почв доминирующим фактором становится не только продолжительность ПБА, но и другие факторы и в первую очередь условия увлажнения и степень минерализации грунтовых вод.
Гидроморфизм, бореальный климат, вечная мерзлота, препятствующие глубокой переработке растительных остатков и затрудняющие их гумификацию, способствуют тому, что значительная часть растительных остатков сохраняет свое тканевое строение, а органическое вещество тундровых почв оказывается в значительной мере оторфованным. В этих почвах формируется фульватный и гуматно-фульватный типы гумуса. Гуминовые кислоты представлены, главным образом, фракциями ГК-1 и ГК-2. В тундровых пе-регнойно-глеевых почвах увеличивается доля фракции ГК-3 (табл. 1). Оптические плотности гуминовых кислот низкие (коэффициенты экс-тинкции имеют величины порядка 0.03-0.05). Доля липидов колеблется от 13 до 20% от С орг.
Для торфов, торфяных и перегнойно-глеевых почв характерен повышенный выход гуминовых
я о л ш о ш м и м
я к
м
г
о о
Таблица 1. Средние показатели гумусиого состояния целинных почв полярно-тундровой и лесотундровой зон (в % от С общ)
Название почв Горизонт Количество С общ, % Гуминовые кислоты Сумма ФК Гумин С гк : С фк
разрезов ГК1 ГК2 ГКЗ сумма
Полярно-тундровая зона
Тундровая арктическая поверхностно-глеевая
Перегнойно-глеевая
Тундровая глеевая
Болотно-тундровая торфяно-глеевая
Глее-подзолистая
Торфянисто-подзолисто-глеевая иллювиально-гумусовая
Глеевато-слабоподзолистая
Поверхностно-глееватая
Остаточно-пойменная дерново-глеевая
АО А
АО
А0Аё О
А0А1 О
АО
Е
а
АО
В1
АО Е
АО
В1
АО
А0А1ё В&А
АО А1
1 12 10
15 15 15 1 1 1
8.64 9.6 8.1 Нет данных 20.7 43.6 18 0.88
1.37 ±0.15 12.2 + 4.0 2.6+1.6 0.4 + 0.2 16.4 + 2.0 33.2 + 5.3 47.0 + 6.4 0.50 + 0.05
2.83+16.6
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.