ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2014, № 4, с. 473-479
АГРОХИМИЯ ^^^^^^^^^^^^^^ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ
УДК 631.874.3:631.417.1
ВЛИЯНИЕ ПОЖНИВНЫХ ОСТАТКОВ НА СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО В ЛЕСОСТЕПИ
ЗАПАДНОЙ СИБИРИ © 2014 г. И. Н. Шарков, Л. М. Самохвалова, П. В. Мишина, А. Г. Шепелев
Сибирский научно-исследовательский институт земледелия и химизации сельского хозяйства Россельхозакадемии,
630501, Новосибирская обл., р.п. Краснообск, а/я 356 Поступила в редакцию 02.07.2013 г.
В черноземе выщелоченном, использовавшемся в течение 9 лет в севооборотах с различным количеством растительных остатков, определяли изменение содержания общего углерода, а также углерода и азота легкоминерализуемой части органического вещества почвы: лабильного гумуса, детрита и мортмассы. Существенных различий в содержании в почве С орг между севооборотами не обнаружено. Различное поступление растительных остатков оказало значительное влияние на содержание в почве углерода и азота в виде легкоминерализуемого органического вещества. Уменьшение среднегодового поступления надземных растительных остатков в почву с 1.5 до 0.2 т С/га обусловило сокращение содержания в ней углерода и азота: в виде лабильного гумуса — на 19—25%, детрита — 24—28%, мортмассы — 33—36%. Наиболее значительной по массе была фракция лабильного гумуса (в среднем по севооборотам 3890 мг С/кг почвы или 10.3% от С орг), далее следовали фракции детрита (соответственно 1546 и 4.1) и мортмассы (627 и 1.7).
Ключевые слова: легкоминерализуемое органическое вещество почвы, лабильный гумус, детрит, мортмасса.
Б01: 10.7868/80032180Х1404008Х
ВВЕДЕНИЕ
Основные массивы сибирской пашни (примерно 70%) располагаются на относительно богатых органическим веществом черноземных почвах. Более половины площади занимают зерновые и зернобобовые культуры, которые десятилетиями возделываются в зернопаровых севооборотах при низких дозах применения минеральных удобрений (меньше 10 кг д.в./га пашни). Большие расстояния от животноводческих ферм при резко снизившемся в последние 2—3 десятилетия поголовье скота ограничивают применение под зерновые культуры навоза, который используется в основном в прифермских кормовых севооборотах. Такое экстенсивное использование пахотных почв в Сибири, обеспечивающее получение низких урожаев зерновых (около 1.5 т/га зерна [15]), явилось одной из основных причин значительного повышения консервативности органического вещества черноземов и обеднения их доступными растениям элементами минерального питания.
Перспективы улучшения баланса органического вещества в почвах зерновых агроценозов связаны в основном с увеличением поступления
растительных остатков как следствие повышения урожайности культур. Дело в том, что из-за больших расстояний и низкой транспортабельности роль навоза в воспроизводстве органического вещества почв в зерновых агроценозах Сибири вряд ли существенно возрастет даже при значительном увеличении поголовья скота.
Результаты полевых опытов и передовых хозяйств региона показывают, что при оптимальном применении минеральных удобрений и пестицидов среднегодовая урожайность зерна на лесостепных черноземах может быть увеличена до 3—4 т/га [1]. Поэтому в зависимости от урожайности, набора культур и доли чистого пара в севообороте среднегодовое поступление растительных остатков в почву может изменяться в широких пределах. Исследование происходящих при этом изменений в органическом веществе и свойствах почвы важно в научном и практическом отношении.
Особый интерес представляет легкоминерали-зуемое органическое вещество (ЛОВ) почвы, которое в основном представлено лабильным гумусом и растительными остатками разной степени
разложения. Полагают [11], что целесообразность выделения в составе ЛОВ именно этих двух групп компонентов обусловливается различиями их природы, функций и методов экстрагирования из почвы. К сожалению, общепризнанные методы выделения из почвы этих компонентов ЛОВ пока не разработаны.
Для определения лабильного гумуса исследователи используют слабые растворы щелочей (чаще всего 0.1 М №ОИ), кислот, нейтральных солей, а также горячую воду [8, 9, 14, 27]. В зависимости от степени воздействия экстрагента на почву в вытяжку переходят разные количества специфических, неспецифических и различных промежуточных соединений гумуса, свободных либо непрочносвязанных с минеральной основой почвы.
Для определения другой части ЛОВ — свежих и в разной степени разложившихся растительных остатков — используют механические методы отделения их от почвы с помощью воды [10, 19] либо "тяжелых жидкостей" (растворов №1, Ю и др.) с плотностью до 1.80 г/см3 [5, 11]. По сравнению с водой они позволяют более полно извлекать из почвы полуразложившиеся растительные остатки, которые издавна принято называть детритом [21]. Ясно, что при этом в детрит попадают все растительные остатки, в том числе и неразло-жившиеся — мортмасса, которая, строго говоря, не должна входить в его состав. Титлянова и соавт. [18], отделяя растительную массу от почвы с помощью воды и сита, предлагают условно считать мортмассой фракцию с размером остатков больше 0.5 мм, а детритом — меньше 0.5 мм. Однако не известно, какая часть детрита при таком делении попадает во фракцию мортмассы и наоборот.
Ганжара и соавт. [4, 7] предлагают относить к детриту всю фракцию ЛОВ, выделяемую из почвы с помощью раствора йодистого натрия с плотностью 1.8 г/см3. Это также условное допущение, однако, как отмечалось [23], для старопахотных почв такая методика определения детрита вполне оправдана. Дело в том, что в длительно (десятки лет) используемых в пашне почвах доля свежих растительных остатков, по определению не относящихся к детриту, но также извлекаемых из почвы данным раствором, слишком мала, и вряд ли имеет смысл с помощью какой-то особой методики исключать ее из детрита. Например, массовыми определениями доказано [16], что при анализе почвы на содержание валового гумуса традиционно практикуемый отбор растительных остатков из проб почв практически не оказывает влияния на результаты. Это означает, что в старопахотных почвах доля углерода в составе свежих раститель-
ных остатков достаточно мала, и в количественном отношении понятия "углерод органического вещества почвы" и "углерод гумуса", по сути, являются тождественными.
Цель статьи — выявить и проанализировать изменения в составе органического вещества чернозема выщелоченного при многолетнем использовании его в зернопаровых севооборотах с различным поступлением в почву растительных остатков.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Исследование проводили в многолетнем полевом опыте, заложенном в центральной лесостепи Приобья, в пригороде Новосибирска. Территория характеризуется преобладанием в структуре почвенного покрова черноземов выщелоченных и оподзоленных средне- и тяжелосуглинистого гранулометрического состава с содержанием гумуса 5.5—6.5%. Данные почвы имеют близкую к нейтральной реакцию среды, обычно средне обеспечены подвижными соединениями фосфора и повышенно или высоко — обменного калия. Среднегодовое количество осадков составляет примерно 400 мм, сумма температур воздуха выше 10°С — около 1800°С при продолжительности периода 120 дней.
Многолетний полевой опыт состоял из трех зернопаровых севооборотов (пар—пшеница— пшеница), которые ко времени отбора почвенных образцов прошли три ротации. Севообороты различались характером использования парового поля и количеством поступающих в почву растительных остатков. В первом севообороте паровое поле было представлено чистым паром, причем солома пшеницы на протяжении трех ротаций удалялась с обоих полей путем сжигания. Второй севооборот отличался от первого тем, что вся солома заделывалась в почву. Третий севооборот характеризовался наибольшим поступлением растительного вещества в почву — дополнительно к соломе в паровом поле возделывалась викоовсяная смесь, которая в фазе цветения вики заделывалась дисковой бороной в почву (сидеральный пар).
В севооборотах было два фона применения удобрений: контроль без удобрений и Р15№0 (в паровом поле 45 кг/га Р2О5, пшеница по пару — N40, пшеница по пшенице — N80). Основная обработка почвы — ежегодная зяблевая вспашка на глубину 25—27 см. Размеры делянок в севооборотах 6 х 18 м, учетная площадь — 30 м2, повторность трехкратная.
Смешанные почвенные образцы отбирали из слоя почвы 0—25 см спустя 9 лет от начала опыта.
Таблица 1. Поступление надземного растительного вещества в почву за три ротации севооборотов в расчете на 1 га пашни
Севооборот Удобрение Всего сухого вещества В среднем за год, т
т % сухого вещества углерода
1. Чистый пар—пшеница—пшеница 0 5.13 100 0.57 0.23
(солому удаляли с поля)
P15N40 6.12 119 0.68 0.27
2. Чистый пар—пшеница—пшеница 0 30.96 603 3.44 1.38
(солому оставляли на поле)
P15N40 34.83 679 3.87 1.55
3. Сидеральный пар—пшеница— 0 48.69 949 5.41 2.16
пшеница (то же)
P15N40 52.65 1026 5.85 2.34
На каждой делянке отбирали по 4 смешанных образца, каждый из которых приготавливали из пяти элементарных образцов. В статье приведены средние данные по двум полям каждого из севооборотов.
Количество поступившего в почву надземного растительного вещества на делянках с пшеницей оценивали в фазу восковой спелости, на делянках сидерального пара — в фазу цветения вики. Вес сухого вещества определяли путем высушивания биомассы при температуре 60°С. В соответствии с результатами ранее проведенного исследования [22], количество углерода в сухой биомассе принимали равным 40%.
В почвенных образцах определяли общий углерод — методом Тюрина в модификации Никитина [12], лабильный гумус — в непосредственной вытяжке 0.1 М №ОН при температуре 21°C и суточной экспозиции по Пономаревой и Плотниковой [13], детрит — по методу Ганжары и соавт. [5].
Определение мортмассы заключалось в следующем. Навеску почвы 100 г, пропущенную через сито с диаметром ячейки 2 мм, заливали в колбе 200 мл воды и настаивали в течение 30 мин. Затем содержимое колбы интенсивно перемешивали и быстро выливали на сито с диаметром ячеек 0.25 мм. На сите почву отмывали с пом
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.