ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 11, с. 1313-1320
ХИМИЯ ^^^^^^^^^^^^^^^^^^ ПОЧВ
УДК 631.417.2
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА СОВРЕМЕННОГО И ПОГРЕБЕННОГО ГУМУСОВЫХ ГОРИЗОНТОВ ПОЙМЕННОЙ ПОЧВЫ
© 2004 г. И. Я. Маслова1, И. Н. Шарков2, С. Л. Букреева2, Т. Г. Якушева1
1Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, 630099, Новосибирск, ул. Советская, 18 2Сибирский научно-исследовательский институт земледелия и химизации сельского хозяйства СО РАСХН,
630501, Новосибирская обл., п. Краснообск Поступила в редакцию 28.05.2003 г.
Изучали различия в содержании и составе органического вещества современного и погребенного гумусовых горизонтов аллювиальной насыщенной почвы поймы р. Обь, а также их изменения под влиянием 5-летнего парования и 11-летнего выращивания растений в вегетационном опыте. Органическое вещество погребенного горизонта отличалось от современного отсутствием детрита и мортмассы, низким содержанием лабильного гумуса и превалированием в составе гуминовых кислот фракции, связанной с Са. К концу опыта в обоих гумусовых горизонтах уменьшилось содержание общего углерода во всех вариантах. Наиболее заметные изменения произошли в современном горизонте при выращивании злаковых культур, а в погребенном - при паровании почвы. Гуматно-фульватный тип гумуса погребенного горизонта трансформировался в фульватно-гуматный.
ВВЕДЕНИЕ
Природе и значению органического вещества почв в жизни самих почв и экосистем, а также биосферы в целом посвящено большое количество исследований, показавших, что органическое вещество является одним из наиболее важных компонентов почвы, обеспечивающим ее жизнедеятельность и способность к саморегуляции.
В процессе сельскохозяйственного освоения почв органическое вещество подвергается существенной трансформации. Ее направленность зависит как от внешних факторов, так и особенностей состава органического вещества почвы. Изучение изменения органического вещества под влиянием особенностей сельскохозяйственного использования имеет не только теоретическое значение, но также позволяет оценить реальные возможности воспроизводства и направленного изменения состава органического вещества с целью сохранения его экологической и утилитарной функции в почвах агрофитоценозов. Поскольку в полевых опытах исследовать эти изменения достаточно сложно из-за большой вариабельности показателей гумусного состояния, интерес представляют различные модельные эксперименты, в которых уровень антропогенной нагрузки на почву легко регулировать в широких пределах, и направленность трансформации органического вещества может быть оценена в сравнительно короткий период.
Цель настоящей работы - изучить особенности влияния интенсивной нагрузки на почвы при выращивании растений в вегетационном опыте
на состав органического вещества современного и погребенного гумусовых горизонтов аллювиальной насыщенной почвы поймы верхнего течения р. Обь.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Изменение состава гумуса изучали по результатам 11-летнего вегетационного опыта с двумя гумусовыми горизонтами - современным и погребенным - аллювиальной насыщенной почвы поймы верхнего течения р. Обь. Почва была отобрана с поля овощного севооборота пригородного совхоза "Обский", граничащего с г. Новосибирском с севера.
Современный гумусовый горизонт распахан с вовлечением части нижележащего горизонта. Мощность пахотного горизонта составляет 35 см, он темно-серого цвета, супесчаного гранулометрического состава (89% составляет фракция >0.01 мм), рыхлого сложения с многочисленными оторфованными включениями и большим количеством корней растений. Основные характеристики горизонта: 6.1% гумуса, 0.23% общего азота, 0.06% валового фосфора и 1% валового калия в расчете на элемент, рН водной вытяжки -7.3.
Подпахотный горизонт серого цвета также супесчаного гранулометрического состава, влажный, уплотненный. На глубине 53 см залегает слоистый аллювий, состоящий из прослоек отмытого и отсортированного песка с включениями оглеенного и оржавленного ила. Под ним распо-
лагается погребенный горизонт - темно-серого цвета, среднесуглинистого гранулометрического состава (фракция <0.01 мм составляет 7.8, фракция >0.01 мм - 80%), характеризующийся повышенной влажностью, творожистой структурой с включениями оторфованных растений. Верхняя граница погребенного горизонта прослеживается на глубине 70-130 см, нижняя граница и грунтовые воды не были обнаружены в разрезе до глубины 210 см. Основные характеристики горизонта: 3.96% гумуса, 0.21% общего азота, 0.07% валового фосфора и 1% валового калия, рН водной вытяжки - 7.6.
Вегетационный опыт состоял из трех вариантов: 1 - в течение 11 лет выращивали зерновые злаки (было проведено 6 посевов овса и 5 - ячменя); 2 - в течение 11 лет выращивали бобовые (9 лет люцерну и 2 года фасоль); 3 - почву в течение 5 лет паровали. Опыт проводили в полиэтиленовых сосудах, вмещавших по 5 кг воздушно-сухой почвы, в четырехкратной повторности. В каждом сосуде 1- и 2-го вариантов выращивали по 15 растений с применением минеральных удобрений. За 11 лет опыта внесено всего элементов питания (мг/кг почвы): N - 1100, Р - 1240, К - 1540 при выращивании зерновых и N - 400, Р - 1700, К - 1400 - бобовых культур. Дозы удобрений рассчитывали на основании выноса элементов питания урожаем и по ходу проведения опыта корректировали с учетом их содержания в почве.
Влажность почвы в сосудах всех вариантов опыта поддерживали на уровне 60% полной вла-гоемкости регулярными поливами дистиллированной водой по массе. Злаки выращивали до колошения. Бобовые срезали во время цветения, причем за вегетационный период делали 2-3 укоса люцерны. Срезанные растения высушивали при 60°С и взвешивали. Осенью после уборки злаков почву из каждого сосуда помещали в таз, корни и пожнивные остатки извлекали, отряхивали от почвы и помещали на дно сосуда. Почву перемешивали и снова набивали в тот же сосуд. В первые три года люцерну оставляли зимовать в сосудах, в дальнейшем - пересевали ежегодно, поступая с корнями и пожнивными остатками бобовых так же, как и со злаками.
Урожай сухой надземной массы суммарно за все годы составил (г/кг почвы): злаков - 59.7 на почве из современного гумусового горизонта и 61.4 - на почве из погребенного горизонта; бобовых соответственно - 76.4 и 54.0. При выращивании злаков рН водной вытяжки современного гумусового горизонта не изменился, погребенного -изменился слабо, при выращивании бобовых произошло уменьшение рН с 7.3 до 6.9 в современном горизонте и с 7.6 до 6.7 - в погребенном.
Содержание общего углерода в почве определяли методом бихроматного окисления по Тюри-
ну, групповой и фракционный состав - по методу Пономаревой и Плотниковой [19], общий азот -по Кьельдалю. Легкоминерализуемое органическое вещество в почве определяли в виде мортмас-сы, детрита и лабильного гумуса. Мортмассу, или негумифицированную часть органического вещества, отделяли от почвенных частиц отмывкой водой на сите с диаметром ячейки 0.25 мм при тщательном растирании массы шпателем. Содержание детрита (смесь частично гумифицирован-ных остатков в почве) находили с помощью раствора Nal плотностью 1.8 г/см3 по методике Ган-жары с соавт. [6]. Лабильный гумус извлекали из почвы раствором 0.1 М NaHCO3 по методу Азама с соавт. [26].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Строение профиля и морфологические признаки изученной почвы нельзя признать типичными с точки зрения общепринятой классификации [11]. Супесчаный гранулометрический состав современного гумусового горизонта обязывает отнести ее к аллювиальным дерновым почвам. Однако, как отмечают Добровольский с соавт. [12], на песчано-супесчаных отложениях формируются почвы только дернового типа, обычно слаборазвитые и слабогумусированные. В данном случае современный гумусовый горизонт содержит около 6% гумуса, то есть не является сла-богумусированным. Мощный погребенный горизонт среднесуглинистого гранулометрического состава служит водоупором, и аллювиальная толща, залегающая над ним, сильнооглеена и оржав-лена. То есть, эта часть профиля имеет типичные признаки аллювиальной луговой почвы при нетипично глубоком залегании грунтовых вод. В аллювиальных луговых почвах грунтовые воды обнаруживаются, как правило, не глубже 1.5 м. К дерново-луговым эту почву также нельзя отнести, поскольку, согласно классификации, последние имеют суглинистый гранулометрический состав в дерновом горизонте. Своеобразие изученной почвы является следствием нескольких причин. Во-первых, изменчивые условия формирования пойменных почв: меняющийся год от года режим поемности, эрозионно-аккумулятивная деятельность реки, выражающаяся в вертикальной и горизонтальной деформации русла, приводят иногда к взаимопревращению подтипов пойменных почв одного в другой [11]. Во-вторых, пойма верхнего течения р. Обь настолько сильно расчленена многочисленными рукавами, протоками и старицами, что для нее малоприемлемо общепринятое деление на три части: прирусловую, центральную и притеррасную [13]. В-третьих, пойма Оби в районе, расположенном ниже г. Новосибирска, находится под влиянием регулирующего действия плотины Новосибирской ГЭС.
Таблица 1. Показатели гумусного состояния современного и погребенного гумусовых горизонтов до и после проведения опыта
Показатель В начале опыта В конце опыта по вариантам
пар, 5 лет злаки, 11 лет бобовые, 11 лет
Современный горизонт
Содержание гумуса высокое | среднее
Обогащенность гумуса азотом (С : К) средняя
Степень гумификации (С гк : С общ) средняя слабая
Тип гумуса (С гк : С фк) фульватно-гуматный
Содержание ГК1, % от суммы ГК низкое
Содержание ГК2, % от суммы ГК низкое
Содержание ГК3, % от суммы ГК высокое
Содержание негидролизуемого остатка среднее | высокое
Погребенный горизонт
Содержание гумуса низкое
Обогащенность гумуса азотом (С : К) высокая | средняя | низкая
Степень гумификации (С гк : С общ) средняя
Тип гумуса (С гк : С фк) гуматно-фульватный | фульватно-гуматный
Содержание ГК1, % от суммы ГК очень низкое
Содержание ГК2, % от суммы ГК очень высокое
Содержание ГК3, % от суммы ГК низкое
Содержание не
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.