АГРОХИМИЯ, 2015, № 8, с. 15-22
УДК 631.415:631.445.41
ВЛИЯНИЕ АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА РЕАКЦИЮ ПОЧВЕННОЙ СРЕДЫ ЧЕРНОЗЕМОВ
© 2015 г. Ю.И. Чевердин,
Научно-исследовательский институт сельского хозяйства
Центрально-Черноземной полосы им. В.В. Докучаева 397463 Воронежская обл., Таловскийр-н, п. 2-го участка, НИИ им. В.В. Докучаева E-mail: cheverdin62@mail.ru
Поступила в редакцию 02.03.2015 г.
Показано, что под влиянием распашки целины и в процессе использования почвы в пашне происходил сдвиг реакции среды в щелочную сторону в среднем на 0.65-0.71 ед. рНкс1, максимально - на 1.26 ед. Следовательно, площадь кислых почв в Воронежской обл. и ЦЧП до распашки степи была более значительной. Длительное, в течение 21 года, применение удобрений не привело к подкислению почвы. Под многолетними травами кислотность почвы повышалась на 1 ед. рН. Орошение привело к подщелачиванию почвы, что было обусловлено свойствами поливной воды. Влияние лесонасаждений на реакцию почвенной среды отмечено под древостоем и в меньшей мере - на прилегающем поле, по-видимому, вследствие жизнедеятельности растений.
Ключевые слова: антропогенные факторы, реакции почвенной среды, черноземы.
И.Ф. Поротиков
ВВЕДЕНИЕ
Проблема изменения реакции среды черноземов имеет первостепенное значение при оценке почвенных свойств и разработке приемов мелиорации. К настоящему времени нельзя считать достаточно разработанными как вопросы формирования таких почв в естественных условиях и под влиянием антропогенных факторов, так и целесообразности их улучшения, а также выявления эффективных, экономически оправданных технологических способов нейтрализации кислых почв.
Значительный интерес представляет анализ роли различных факторов в изменении кислотности черноземов. В ранее проведенных исследованиях было установлено существенное уменьшение кислотности как по реакции среды, так и по величине гидролитической кислотности в результате распашки целинных и залежных почв [1, 2]. Однако возникает вопрос, чем обусловлена данная реакция. Широко распространенным в настоящее время является представление об увеличении площадей кислых почв в ЦЧП прежде всего в результате применения минеральных удобрений. Однако фиксируемый прирост площадей кислых почв невозможно объяснить, опираясь на результаты длительных стационарных опытов. В ряде случаев на фоне применения удобрений отмечено повышение рН.
Не выработаны достаточно доказательные критерии определения оптимальных уровней рН и гидролитической кислотности для черноземных почв. Для дерново-подзолистых почв в среднем в севообороте оптимальный уровень рН^О находится в интервале 6.2-6.5 [3], что в переводе в рНкс1 составляет 5.0-5.5 ед. Следовательно, эффект от известкования можно ожидать только на сильно-и среднекислых почвах при рНкс1 <5.5. Если, как рекомендуется в некоторых руководствах, определять необходимость известкования почвы по уровню ее насыщенности основаниями и принять насыщенность, равную 75%, за оптимальную [4], то в условиях ЦЧП к слабокислым почвам можно отнести лишь какую-то часть серых лесных почв, остальные почвы региона по этому показателю являются нейтральными и близкими к нейтральным.
Существенное влияние на изменение физико-химических свойств почв оказывает характер и смена растительности [5]. Имеет место существенное варьирование показателей кислотности черноземов в течение периода вегетации растений [6]. Выявлено четкое положительное действие применения навоза на снижение кислотности и повышение содержания доступных форм КРК в пахотном слое почвы [7].
В ходе активного агрогенного использования черноземов ЦЧО их поглощающий комплекс, как
правило, значительно деградирует. В лесостепных подтипах отмечено постепенное снижение степени насыщенности ППК основаниями и под-кисление реакции среды [8]. Цель работы - определение роли антропогенных факторов в изменении реакции среды черноземов ЦЧО.
МЕТОДИКА ИСЛЕДОВАНИЯ
Объектами исследования были естественные и культурные ландшафты Каменной Степи (НИ-ИСХ ЦЧП), в различной степени подверженные антропогенезу: заповедные участки, лесные полосы, сельскохозяйственные угодья ОПХ "Знамя Октября" и ОПХ "Докучаевское".
Данные объекты были выбраны с учетом того, что стационар "Каменная Степь" является уникальным научным объектом, на котором ведутся длительные стационарные исследования и смоделированы агролесокультурные биоценозы, ранее не характерные для степных условий.
Пашня склоновых вариантов была представлена участками склонов восточной экспозиции с уклоном до 3о. Почвенный покров опытных участков был достаточно однороден и представлял собой сочетание чернозема сегрегационного, чернозема миграционно-мицелярного с небольшим участием зоогеннотурбированного и глинисто-иллювиального.
Подвижные гуминовые кислоты определяли по методу Панковой, гумус - по методу Тюрина в модификации Симакова (ГОСТ 26213-91), рНкс1 и рНН О - потенциометрическим методом (ГОСТ 26483-85), гидролитическую кислотность - по Каппену (ГОСТ 26212-91), качественный состав гумуса - по методу Тюрина в модификации Пономаревой-Плотниковой.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты исследования показали, что использование черноземов в пашне сопровождалось заметным снижением исходной кислотности почвы, свойственной естественным почвам. Такая закономерность отмечена для значительного ряда определений, представленного точками наблюдений в верхнем слое почвы (табл. 1).
Величина рНкс1 в степных залежных почвах была равна в среднем 5.89 ед. Распашка целинных почв привела к существенному изменению величины рНкс1 до 6.61 ед. Разница, таким образом, составила 0.72 ед. На пахотном участке,
Таблица 1. Кислотность почв Каменной Степи в слое 0-20 см почвы
рнн2О рНкс1 Нг, ммоль-экв/100 г почвы
Залежь косимая Залежь некосимая Пашня (водораздел) Пашня (склон) 6.73 ± 0.09 6.82 ± 0.05 7.47 ± 0.06 7.25 ± 0.12 5.89 ± 0.03 5.85 ± 0.04 6.61 ± 0.08 6.05 ± 0.10 3.08 ± 0.07 4.05 ± 0.11 1.12 ± 0.18 2.53 ± 0.10
расположенном на склоне восточной экспозиции, различие оказалось менее значительным -0.16 ед. Аналогичная закономерность отмечена и для изменения рНН О. Но различия при этом были более существенными: смещение актуальной кислотности в почве пашни по отношению к залежи составило 1.52 ед. Различия между величинами рНН О и рНкс1 в почве на плато для заповедника и пашни были примерно одинаковыми и равнялись соответственно 0.84 и 0.86 ед. рН.
Аналогичная закономерность установлена и для величины гидролитической кислотности (Нг). На плакоре в среднем для ряда определений в почве косимой залежи Нг составляла 3.08 ммоль-экв/100 г почвы; в почве пашни она заметно была меньше - 1.12 ммоль-экв/100 г почвы. На склоне Нг была заметно большей и составила в пашне 2.53 ммоль-экв/100 г. Максимальная величина Нг отмечена в почве некосимого заповедника -4.05 ммоль-экв/100 г.
Известно, что распашка целинных (залежных) почв приводит к резкому снижению содержания валового гумуса [1, 2, 9]. Снижение кислотно с-ти в результате распашки невозможно объяснить лишь уменьшением содержания валового гумуса, поскольку обычно наблюдается противоположная зависимость. Показано, что антропогенное воздействие в значительной степени изменяло качественный состав гумуса. В результате распашки целины происходило снижение содержания как валового органического углерода, так и углерода отдельных групп гумуса по их подвижности. Наиболее существенное снижение отмечено в группе фульвокислот и подвижных ("свободных") гуминовых кислот (табл. 2).
В результате агрогенеза проявлялись закономерные различия во фракционном составе гумуса. Значительными были изменения соотношения СГК : СФК: на водоразделе в залежи оно было равным 2.3, в результате длительного антропогенного воздействия увеличилось до 4.5. Доля общего
Таблица 2. Подвижность органического вещества черноземов заповедных и пахотных участков (слой 0-20 см почвы), Каменная Степь
С, % Подвижные гу-миновые кислОТЫ., % Свал
Угодье валовой общий подвижный СГК СФК нерастворимый остаток С ■ ^ГК • : С
Плато, северная заповедная зона
Заповедник 5.98 ± 0.23 4.08 ± 0.17 2.84 ± 0.10 1.24 ± 0.12 1.90 ± 0.12 2.29 0.41 ± 0.04
Пашня 4.47 ± 0.11 3.15 ± 0.11 2.8 ± 0.1 0.57 ± 0.09 1.33 ± 0.11 4.53 0.15 ± 0.04
Склон восточной экспозиции (3°)
Целина 4.76 ± 0.02 3.2 ± 0.1 2.00 ± 0.12 1.20 ± 0.11 1.58 ± 0.11 1.67 0.23 ± 0.06
Пашня 3.95 ± 0.08 2.89 ± 0.17 2.24 ± 0.09 0.65 ± 0.01 1.06 ± 0.09 3.45 0.11 ± 0.03
подвижного углерода в его валовом содержании, за исключением некосимого заповедника, в почве пашни была несколько больше, чем в залежи; более заметно это повлияло на содержание углерода гуминовых кислот. Противоположное влияние отмечено на содержание фульвокислот: их доля в гумусе почвы пашни была гораздо меньше, чем в целинной почве. Удельный вес углерода нерастворимого остатка почвы пашни по сравнению с почвой косимого заповедника был меньше. Данная закономерность справедлива как для плакорных участков, так и для склоновых. Также необходимо отметить меньшие величины соотношения углерода гуминовых и фульвокислот, характерные для склоновых участков. По сравнению с косимой залежью в почве пашни доля углерода фульвокислот в его валовом содержании была заметно меньше (в 1.5-2.0 раза).
Таким образом, более высокая кислотность почвы целины по сравнению с пашней обусловлена преимущественно влиянием свежего мало-трансформированного органического вещества. Его влияние проявлялось сильнее в почве неко-симой залежи. Кислые продукты разложения органических остатков в почве некосимой залежи повышали общую подвижность гумуса, уменьшая долю нерастворимого остатка. По сравнению с косимой залежью в почве пашни подвижность органического вещества была несколько больше во всех группах гумусовых веществ, в том числе нерастворимого остатка, за исключением фульво-кислот.
С целью установления различий реакции почвенной среды в почвах некосимых и косимых залежных заповедников в северной зоне Каменной Степи по параллельным маршрутам в 10 повторениях были отобраны почвенные образцы.
В среднем реакция почвенной среды в почв
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.