ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2010, № 11, с. 1362-1369
ХИМИЯ ПОЧВ
УДК 631.581.9:631.417.631.445.2
ТРАНСФОРМАЦИЯ СОСТАВА ГУМУСА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ЛЕГКОГО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВОЗРАСТАЮЩИХ ДОЗ ИЗВЕСТИ И В ПОСТАГРОГЕННЫЙ ПЕРИОД
© 2010 г. А. В. Литвинович, О. Ю. Павлова
Агрофизический научно-исследовательский институт, 196608, С.-Петербург-Пушкин, шоссе Подбельского, 7
e-mail: avlavr@rambler.ru Поступила в редакцию 04.05.2009 г.
Проведено изучение фракционно-группового состава гумуса дерново-подзолистой супесчаной почвы, произвесткованной различными дозами мела. Установлено, что трансформация состава гумуса зависит от дозы известкового удобрения и завершается после полного растворения мелиоранта в почве. Полное растворение высоких доз мела в почве заканчивается через три года после известкования. Исследован состав гумуса окультуренной дерново-подзолистой песчаной почвы на разных стадиях постагрогенных сукцессий. Выявлено, что изменения в составе гумуса, достигнутые в результате нейтрализации почвенной кислотности и окультуривания, довольно устойчивы во времени. Спустя 60 лет после прекращения антропогенного воздействия в составе гумуса дерново-подзолистой песчаной почвы обнаруживаются гумусовые кислоты, связанные с кальцием. Спустя 100 лет после исключения почвы из хозяйственного оборота состав ее гумуса приблизился к составу гумуса целинной почвы, однако полного восстановления не произошло. Приведены данные об оптической плотности гуминовых кислот.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы известкования почв России связана с наибольшими, по сравнению с другими странами, площадями почв с избыточной кислотностью.
Согласно современным представлениям гумусу принадлежит ведущая роль в формировании почвенной кислотности [18]. К настоящему времени в литературе накоплен определенный фактический материал, посвященный влиянию известкования на содержание и состав гумуса дерново-подзолистых почв [4, 12, 17 и др.]. Однако этот вопрос нельзя считать до конца изученным. По мнению Шильникова [28] именно исследования, посвященные влиянию известкования на отдельные группы и фракции органического вещества, остаются в числе основных задач теории и практики известкования, которые необходимо решить в ближайшие годы.
Глубокий системный кризис, охвативший страну с начала 1990-х гг., стал причиной обвального сокращения площадей сельскохозяйственных земель во всех субъектах Российской Федерации. Только в относительно экономически благополучной Ленинградской области площадь пашни с 1990 по 2006 г. сократилась с 441.2 до 397.2 тыс. га [22]. При этом из сельскохозяйственного оборота выбыло большое количество хорошо окультуренных почв.
Долговременное использование земель под пашню, хотя и приводит к глубокой трансформации экосистем, не устраняет возможность их восстановления после прекращения антропогенной нагрузки. Действие естественных процессов проявляется как изменение во времени различных почвенных характеристик: обменной и гидролитической кислотности, концентрации обменных катионов кальция, магния, алюминия и др. Скорости изменения перечисленных параметров заметно отличаются друг от друга [11].
Состав гумуса относится к консервативным признакам почв [6]. Установление темпов утраты положительных изменений в составе гумуса окультуренных дерново-подзолистых почв в процессе постагрогенной эволюции представляется важным как в теоретическом, так и в практическом отношениях.
Цель настоящей работы — установить направленность процессов трансформации гумуса дерново-подзолистых почв легкого гранулометрического состава: а) под действием возрастающих доз мелиоранта; б) в процессе формирования природных экосистем.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследование направленности процессов трансформации гумуса под действием возрастающих доз мелиоранта проводили в вегетационном
Таблица 1. Фракционно-групповой состав гумуса дерново-подзолистой супесчаной почвы, произвесткованной различными дозами мелиоранта, % к С общ почвы
Вариант С общ, % Фракции гуминовых кислот Фракции фульвокислот ГК + ФК НО С гк/С фк
1 2 3 £ 1а 1 2 3 £
Почва до закладки опыта 1.7 17.2 3.5 6.4 27.1 10.3 3.5 10.9 4.6 29.3 56.4 43.6 0.9
2007 г.
Фон (№К) 1.7 13.1 5.4 11.6 30.1 11.5 12.5 2.2 3.6 33.6 63.7 36.3 0.9
Фон + КМ (0.1 Нг) 1.6 17.0 7.3 9.1 33.4 14.6 14.0 6.1 7.3 42.0 75.4 24.0 0.8
Фон + КМ (0.3 Нг) 1.5 18.4 9.2 7.2 34.8 13.8 14.4 9.2 4.6 42.0 76.8 23.2 0.8
Фон + КМ (0.6 Нг) 1.5 18.0 11.3 10.0 39.3 16.0 11.0 7.3 1.3 35.6 74.9 25.1 1.1
Фон + КМ (0.7 Нг) 1.6 17.6 12.5 6.9 37.1 13.2 13.8 4.4 5.0 36.4 73.5 26.5 1.0
Фон + КМ (0.9 Нг) 1.6 15.1 13.6 10.8 39.5 13.3 13.3 4.5 5.5 36.1 75.6 24.2 1.1
Фон + КМ (1.6 Нг) 1.7 16.9 15.1 12.0 44.0 12.6 15.1 2.4 7.2 37.3 81.3 18.7 1.2
Фон + КМ (2.5 Нг) 1.4 15.7 11.4 14.0 41.1 15.0 12.1 7.8 3.3 38.2 79.3 20.7 1.1
20 08 г.
Фон + КМ (2.5 Нг) 1.4 11.4 11.4 19.3 42.1 13.6 12.8 2.1 4.3 39.2 74.3 25.1 1.1
НСР05 0.3 3.5 3.4 3.1 4.0 3.0 - 2.2 1.2 4.1 - 4.5 -
Примечание. НО — негидролизуемый остаток, прочерк — различия не достоверны.
опыте. Схема опыта приведена в табл. 1. В качестве мелиоранта использовали конверсионный мел (КМ) — побочный продукт азотнокислой обработки фосфатного сырья при производстве комплексных минеральных удобрений — АО "Акрон", г. Великий Новгород. Нейтрализующая способность мела — 90%, содержание в нем частиц <0.25 мм — 99.8%. Мелиоративные свойства мела описаны нами ранее [10].
Широкий диапазон доз мела, включенный в схему опыта, позволил нам: а) смоделировать неравномерность внесения известковых материалов по поверхности поля, реально встречающуюся в производственных условиях [9]; б) проследить динамику изменения состава гумуса по мере разложения мела в почве, внесенного в почву в завышенных количествах.
Для набивки в сосуды использовали кислую дерново-подзолистую супесчаную почву, отобранную под естественным многолетним лугом со следующими физико-химическими показателями: рНкс1 4.1, гидролитическая кислотность (Нг) — 10 мг-экв/100 г почвы. Гумус — 3%, содержание частиц <0.01 мм — 18.6%. Масса почвы в сосуде — 5 кг. Повторность трехкратная.
В год внесения мелиоранта выращивали яровой рапс, на второй год — вику, на третий — пшеницу. Образцы почв для исследований отбирали на второй год после уборки вики. Удобрения применяли ежегодно из расчета 0.2 г д.в. NPK на 1 кг массы почвы в форме азофоски. Влажность почвы в период роста и развития растений поддержи-
вали на уровне 60% от полной полевой влагоем-кости (ППВ).
Для изучения направленности процесса трансформации состава гумуса почв в процессе формирования природных экосистем был изучен ряд разновозрастных залежей песчаного гранулометрического состава. Исследовали целинную дерново-подзолистую почву, ее окультуренный аналог, а также залежи 10-, 20-, 60 и 100-летнего возраста. Все объекты расположены в Лужском р-не Ленинградской обл., который относится к Луж-ско-Оредежскому почвенному округу Прибалтийской провинции южно-таежной подзоны дерново-подзолистых малогумусных почв [25]. Все почвы сформированы на плоских водоразделах. Материнская порода — хорошо сортированные песчаные флювиогляциальные отложения. Гранулометрический состав объектов исследования приведен в табл. 2.
Результаты изучения свидетельствуют о том, что гранулометрический состав флювиогляци-альных песков, послуживших материнской породой, характеризуется невысоким содержанием ила и физической глины. Содержание кремнезема 90—95, физической глины 2.27—2.66%.
На каждом из массивов отбивали пробные площадки размером 10 х 10 м. На них закладывали базовый почвенный разрез, вокруг которого делали дополнительно 4 прикопки. Образцы почв отбирали из трех стенок разреза и прикопок. Перед определением пробы, отобранные из одного и того же горизонта каждого разреза (прикопки),
Таблица 2. Гранулометрический состав почвообразующих пород, % от массы сухой навески
Угодье Глубина отбора проб, см Размер фракций мм 1 -0.25
1-0.25 0.25-0.05 0.05-0.01 0.01-0.005 0.005-0.001 <0.001 <0.01 0 . 25 -0.05
Лес 70-100 56.3 40.0 1.35 0.55 0.91 0.81 2.27 1.41
Окультурен- 92-100 57.4 38.8 1.27 0.58 0.81 1.10 2.49 1.47
ная пашня
Залежь 10 лет 80-100 58.3 38.2 1.02 0.49 0.95 1.05 2.49 1.52
20 лет 80-100 55.6 40.87 1.19 0.51 0.85 0.96 2.32 1.36
60 лет 90-100 56.0 39.9 1.40 0.75 0.98 0.93 2.66 1.40
100 лет 105 и глубже 55.0 41.1 1.39 0.57 0.93 1.03 2.53 1.34
смешивали. Содержание и состав гумуса изучали в гумусово-аккумулятивных горизонтах.
Особое внимание уделялось определению возраста залежных почв. По картографическим материалам, опросам местного населения и личным 1
наблюдениям был установлен срок исключения почв из хозяйственного оборота для 60- и 100-летних залежей (±3—5 лет).
Целинная почва. Лесная сильноподзолистая почва под смешанным березово-сосновым лесом с травянисто-кустарничково-моховым наземным покровом. Для строения профиля характерно резкое расчленение на генетические горизонты, что свидетельствует о сопряженном протекании дернового и подзолистого процессов.
Пахотная огородная почва. Находится в культуре более 200 лет. Обладает мощным и однородным по окраске гумусовым слоем (А пах 0—30 см), благоприятным по структуре.
Залежь (бывшая пахотная огородная почва) 10-летнего возраста. В растительном покрове преобладает злаковый компонент: тимофеевка луговая, ежа сборная, овсяница луговая. Присутствуют бобовые: клевер луговой, мышиный горошек.
Залежь (бывшая пахотная огородная почва) 20-летнего возраста. В растительном покрове доля злаковых уменьшается, появляются растения-ацидофилы: щавель, осока нитевидная. Редкая поросль сосны.
Залежь (бывшая пахотная огородная почва) приблизительно 60-летнего возраста. Растительный покров представляет собой изреженный сосновый лес с примесью березы. В подлеске — лиственные породы. В травянистом покрове бобовые и злаковые травы отсутствуют. Много хвоща полевого, щавеля, марьянника дубравного, осоки нитевидной.
Залежь (бывшая пахотная огородная почва) приблизительно 100-летнего возраста. Раститель-
ный покров представл
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.