Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор научной литературы 9
1.1. Органическое вещество почвы как многокомпонентная система 9
1.2. Влияние степени эродированности на состав и свойства органического вещества черноземов 15
1.3. Изменение гумусного состояния черноземных почв под влиянием агрогенных факторов 18
1.3.1. Влияние сельскохозяйственных культур на содержание и состав органического вещества 18
1.3.2. Влияние обработки почвы на содержание и состав органического вещества 20
1.3.3. Влияние удобрений на содержание и состав органического вещества 22
1.4. Устойчивость органического вещества почвы 24
Глава 2. Объекты, методы и условия проведения исследований 30
2.1. Геоморфологические и климатические условия 30
2.2. Почвы и их свойства 33
2.3. Методика проведения исследований 36
Глава 3. Особенности состава органического вещества черноземов в природных и сельскохозяйственных ландшафтах 38
3.1. Характеристика многокомпонентной системы органического вещества чернозема типичного в природных ландшафтах 38
3.2. Влияние вида сельскохозяйственного использования на органическое вещество черноземов 42
3.3. Влияние экспозиции склона на состав органического вещества пахотных черноземов 44
3.4. Влияние степени эродированности на органическое вещество черноземных почв на лугу 49
3.5. Изменение компонентного состава органического вещества черноземов под лесными полосами в зависимости от местоположения в рельефе 55
Глава 4. Особенности фракционного и группового состава гумусовых веществ черноземов в природных и антропогенно измененных ландшафтах 62
4.1. Фракционно-групповои состав гумуса чернозема типичного на целине 62
4.2. Фракционно-групповои состав гумусовых веществ в черноземах под различными угодьями 67
4.3. Влияние экспозиции склона на фракционно-группового состава гумусовых веществ пахотных черноземов 68
4.4. Влияние эродированности черноземов на групповой и фракционный состав гумусовых веществ на лугу 72
4.5. Влияние лесополос на фракционно-групповои состав гумуса черноземов в зависимости от местоположения в рельефе 76
4.6. Оценка гумусного состояния изучаемых почв в зависимости от различных факторов 82
Глава 5. Устойчивость органического вещества черноземов в агроландшафтах 85
5.1. Влияние вида угодья на устойчивость органического вещества черноземов 85
5.2. Влияние эродированности на устойчивость органического вещества черноземов 92
5.3. Влияние агрогенных факторов на устойчивость органического вещества чернозема типичного
Выводы
Предложения производству, проектным и научно-исследовательским учреждениям
Литература
Приложения
- Влияние степени эродированности на состав и свойства органического вещества черноземов
- Почвы и их свойства
- Влияние вида сельскохозяйственного использования на органическое вещество черноземов
- Фракционно-групповои состав гумусовых веществ в черноземах под различными угодьями
Введение к работе
Актуальность темы. В связи с усиливающимися антропогенными нагрузками в черноземных почвах отмечается уменьшение содержания гумуса и негумифицированного органического вещества, переуплотнение и обес-структуривание, нарушение водно-воздушного режима, падение численности и видового разнообразия почвенных микробоценозов, снижение ферментативной активности. Это приводит к снижению плодородия и устойчивости почв к внешним воздействиям, их постепенной деградации.
Основой плодородия черноземов является органическое вещество почвы. Каждый компонент органического вещества почвы относится или к инертно-устойчивым структурам (инертный гумус), или к лабильным (лабильные гумусовые вещества и негумифицированное органическое вещество) и играет определенную роль в устойчивости его состава и в его функционировании [136].
Для формирования устойчивых высокопродуктивных агроландшафтов в условиях расчлененного рельефа актуально исследование влияния местоположения угодий в рельефе, степени эродированности почв и агрогенных факторов на состав и устойчивость органического вещества черноземов. В настоящее время недостаточно изучено воздействие указанных факторов на профильное распределение компонентов органического вещества в черноземных почвах.
В связи с обострившимися экологическими проблемами возникает необходимость исследования влияния природных и управляемых воздействий (севообороты, система удобрений, обработка почвы и т.п.) на устойчивость органического вещества пахотных черноземов. Под устойчивостью органического вещества пахотных черноземов понимается способность его многокомпонентной системы поддерживать структуру и стабильное функционирование в относительно неизменном состоянии (в определенных пределах изменчивости) в условиях возмущающих внешних воздействий [82]. Устойчивость почвы определяется содержанием и соотношением активной и инерт-
ной частей гумуса, а также гумуса и негумифицированного органического вещества. Знание особенностей влияния различных факторов на многокомпонентную систему органического вещества является необходимым условием для управления плодородием почвы, повышения продуктивности и устойчивости агроэкосистем.
Цель и задачи исследований. Цель исследований - изучение влияния вида угодий, агрогенных факторов и местоположения в рельефе на состав и устойчивость органического вещества черноземов.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
изучение компонентного состава органического вещества черноземов в различных угодьях;
определение фракционно-группового состава гумусовых веществ изучаемых черноземов в природных и антропогенно измененных ландшафтах;
исследование влияния степени эродированности на состав органического вещества чернозема типичного и выщелоченного на лугу;
изучение изменения устойчивости многокомпонентной системы органического вещества черноземов в зависимости от:
вида угодий и местоположения их в рельефе;
степени эродированности изучаемых черноземов;
вида севооборота, способа обработки почвы, внесения органических и минеральных удобрений.
Научная новизна. Впервые в работе установлены особенности профильного распределения многокомпонентной системы органического вещества выщелоченных черноземов в агроландшафте в зависимости от степени эродированности и местоположения в рельефе. Выявлены особенности фракционно-группового состава гумуса черноземных почв в природных (в неко-симой степи и дубраве снытевой) и в антропогенно измененных ландшафтах (на пашне, в лесных полосах, а также на лугу в зависимости от степени эро-
дированности). Изучено влияние местоположения в рельефе, степени эродированное, вида севооборотов, системы удобрений и обработки почвы на устойчивость органического вещества выщелоченных черноземов.
Практическая значимость. Полученные материалы по количественному и качественному составу многокомпонентной системы органического вещества в профиле черноземов можно будет использовать при разработке методических рекомендаций по регулированию состава, устойчивости органического вещества черноземов, по формированию и оптимизации устойчивых высокопродуктивных агроландшафтов, а также при прогнозировании изменения плодородия почв.
Полученные экспериментальные данные были использованы в подготовке нормативных материалов для «Научных основ и методов оценки энергетического состояния почв в агроландшафтах» (Курск, 2004).
Положения, выносимые на защиту.
Особенности многокомпонентного состава органического вещества черноземов определяются видом угодья и местоположением в рельефе.
Изменение фракционно-группового состава гумусовых веществ в профиле черноземных почв обусловлено и степенью эродированности почвы.
Устойчивость органического вещества черноземов зависит от местоположения почв в рельефе, степени эродированности почв, вида угодий и аг-рогенных факторов.
Апробация работы. Результаты исследования были представлены и получили положительную оценку на научно-практической конференции «Черноземы Центральной России: генезис, география, эволюция» (Воронеж, 2004); на международных научно-практических конференциях «Агроэколо-гическая оптимизация земледелия» (Курск, 2004), «Изучение и сохранение природных экосистем Заповедников лесостепной зоны» (Курск, 2005), «Региональные проблемы почвоведения, земледелия, экологии Центрального Черноземья» (Курск, 2006), на международной научной конференции молодых ученых «Молодые ученые - аграрной науке» (Москва, 2005); на IV (Суз-
даль, 2004), V (Курск, 2005) Всероссийских школах молодых ученых «Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства», «Инновационно-технологические основы развития земледелия» (Курск, 2006).
Публикации: По материалам диссертации опубликовано 12 работ.
Влияние степени эродированности на состав и свойства органического вещества черноземов
Эрозия почв - это наиболее распространенная из всех видов деградации. Она приносит существенный экономический и экологический ущерб, так как угрожает самому существованию почвы как основному средству сельскохозяйственного производства и незаменимому компоненту биосферы [24, 28], приводит к существенному изменению состава и соотношения компонентов системы органического вещества по профилю почвы и тем самым оказывает влияние на снижение устойчивости органического вещества почвы [11,20]. Результаты отечественных и зарубежных исследований [1, 38, 128, 143, 159, 168, 175] свидетельствуют о снижении запасов органического вещества почвы, уменьшении их по мере увеличения интенсивности проявления эрозии и усилении степени эродированности самой почвы. С увеличением эродированности почв снижается содержание в почве гумуса. Так, запас гумуса в слое почвы 0-50 см в несмытых черноземах часто составляет 150-160 т/га, в слабосмытых - 100-120, в среднесмытых - 70-80, а в сильносмытых - 50-60 т/га [106, 144]. В эродированных почвах не только уменьшается общее содержание гумуса, но изменяется и его качественный состав: сужается отношение углерода к азоту. За счет увеличения количества фульвокислот и снижения содержания гуминовых кислот также сокращается отношение гуминовых кислот к фульвокислотам и уменьшается содержание подвижных форм гуминовых кислот. Например, сужение отношения гуминовых кислот к фульвокислотам с 2,5 в несмытых до 1,6 в сильносмытых отмечено в черноземах Западной Сибири [130] и с 1,3 в несмытых до 0,7 в сильносмытых черноземах Кавказа [149]. Это связано с выносом при эрозии водорастворимого органического вещества, в составе которого гуминовые кислоты составляют часто 70-80 %, за счет смыва наиболее тонкодисперсных фракций, в которых преобладают гуминовые кислоты, а также в связи с приближением к дневной поверхности ниже лежащих почвенных горизонтов, где много фульвокислот. В результате проявления эрозионных процессов органическое вещество почвы из устойчивого гуматного состояния трансформируется в фульватнокислое.
По Зейналашви-ли Р.В. и Mirowski Z. [46, 168], эти изменения тем сильнее, чем больше эродированы почвы. Уменьшение гуминовых кислот ведет к снижению плодородия, к ухудшению противоэрозионной устойчивости почв. Смыв верхних почвенных горизонтов и приближение к дневной поверхности нижних, менее выщелоченных горизонтов обусловливает появление или увеличение содержания карбонатов в верхнем слое почвы. У выщелоченных черноземов при слабой и средней степенях смытости отмечается повышение границы вскипания, а при сильной степени эродированности нередко карбонатный горизонт выходит на дневную поверхность. Высокое содержание в почве карбонатов снижает подвижность лабильных компонентов органического вещества, а также ведет к понижению противоэрозионной устойчивости почв. Уменьшение в почве гумуса и возрастание карбонатов -одна из характерных особенностей смытых почв. Данные по смытым черноземам [75, 129, 143] свидетельствуют о том, что групповой состав гумуса, соотношение между гуминовыми кислотами и фульвокислотами в пахотном слое отражают в основном характеристики гумуса того генетического горизонта неэродированных почв, в котором они образовались. В результате эродированности происходит уменьшение мощности гумусового горизонта и значительное изменение качественного и количественного состава гумуса. В составе органического вещества с увеличением степени эродированности снижается содержания гумуса, количество гуминовых кислот и повышается количество фульвокислот. Вместе с тем наблюдается сглаживание различий в групповом и фракционном составе органического вещества почвы между несмытыми и смытыми почвами в результате их окультуренности [141,167]. В ряде работ [75,168] показано, что в органическом веществе эродированных почв содержится меньше азота (расширяется соотношение между C:N), наблюдается относительно более высокое содержание не гидролизуе-мых щелочью органических веществ. В смытых почвах понижается способность к минерализации органических соединений азота по сравнению с не-смытыми [88]. По мере увеличения степени эродированности количество гумуса в пахотном горизонте черноземов уменьшается в 0,9 раза. Вниз по профилю черноземов количество гумуса уменьшается постепенно, несколько значительней в эродированных разностях [60, 90]. В составе органического вещества черноземов отчетливо преобладает группа гуминовых кислот. Их количество уменьшается по мере увеличения степени смытости и вниз по профилю почв[111]. Наименьшим количеством представлена фракция 1 гуминовых кислот (растворимая непосредственно в разведенных щелочах), свободных и связанных с подвижными R2O3. Содержание гуминовых кислот этой фракции уменьшается по мере возрастания степени смытости, а также вниз по профилю почв, однако в среднесмытом черноземе наблюдается их возрастание в нижних горизонтах [98]. Среди фульвокислот преобладают фракции 2 (извлекаемая разведенными щелочами вместе с гуминовыми кислотами фракции 2) и 3 (фульвокис-лоты полимерных комплексов с гуминовыми кислотами, связанные с относительно устойчивыми полуторными окислами), связанных с соответствующими фракциями гуминовых кислот. Их количество, как правило, увеличивается вниз по профилю почв, а также с возрастанием степени эродированно-сти[138]. Фульвокислоты фракции 1 (растворимая при непосредственной обработке разведенными щелочами) составляют небольшое количество от содержания общего углерода почвы. Они связаны с соответствующей фракцией гуминовых кислот и накапливаются в верхних гумусовых горизонтах, а в нижних переходных горизонтах отсутствуют.
С возрастанием степени эродированности почв их количество уменьшается [99]. Общее количество гумусовых кислот (СГК+СФК) в эродированных разностях черноземов уменьшается по сравнению с неэродированными. Количество негидролизуемого остатка увеличивается по мере возрастания степени смытости почв. Соотношение между Сгк Сфк в верхних гумусовых горизонтах неэродированной почвы составляет 2,4 и сужается в эродированных разностях до 1,9 [98]. В результате эрозии почвы превращаются в аналоги недоразвитых с укороченным гумусовым профилем. Определенные изменения претерпевает и почвообразование. Усиливаются процессы фиксации и аккумуляции продуктов гумификации [28, 171]. 1.3. Изменение гумусного состояния черноземных почв под влиянием агрогенных факторов Важнейшим фактором повышения почвенного плодородия является оптимизация гумусного состояния почв. Сохранение и увеличение запасов гумуса в почве, улучшение состава тесно связано с его количественными и качественными изменениями под влиянием элементов систем земледелия [12,16]. Содержание гумуса в почве постоянно изменяется в зависимости от культуры и правильного их чередования в севообороте, интенсивности обработки почвы, а также от количества вносимых органических и минеральных удобрений. Это свидетельствует о необходимости следить за динамикой гумуса в почве, определять состав и содержание органического вещества, чтобы предупредить его уменьшение, а также стимулировать восстановление гумуса в почве отдельными технологическими приемами [8, 17, 32, 33, 47].
Почвы и их свойства
Почвенный покров представлен в основном черноземами типичными мощными или среднемощными среднегумусными среднесуглинистыми, черноземами типичными слабосмытыми среднесуглинистыми, черноземами типичными слабосмытыми тяжелосуглинистыми, черноземами типичными среднесмытыми тяжелосуглинистыми, черноземами выщелоченными среднесуглинистыми, черноземами выщелоченными слабосмытыми среднесуглинистыми. Описание почвенных разрезов, представлено в приложениях 3-17. Черноземные почвы полевых опытов обладают высоким естественным плодородием, которое обусловлено формированием черноземов под травянистой лугово-степной растительностью. Они содержат в основном достаточное количество питательных веществ, доступных для растений. Однако антропогенное воздействие на почвы, эрозионные процессы оказали существенное влияние на плодородие почвы: уменьшилось содержание гумуса, и сократилась мощность гумусового горизонта; ухудшились агрохимические, агрофизические и биологические свойства; произошло перераспределение элементов питания растений в пахотном слое почвы. Содержание гумуса в пахотном слое почвы среднее и составляет 5,7%, по профилю изменяется от 5,7 до 1,22% (табл. 1). Реакция водного раствора изменяется от 6,8 в верхнем 0-23 см слое до 8,2 в нижнем 110-120 см слое почвы.
Максимального значения рН солевого раствора достигает также на глубине 110-120 см и составляет 7,4, что связано с залеганием карбонатов. Сумма обменного магния в пахотном слое в 2,27 раза больше, чем в слое ВСа Содержание общего азота в почве уменьшается с глубиной в 4,8 раза -от 0,24 до 0,05%, нитратного азота - в 4,5 раза - от 0,36 до 0,08мг/100г, аммиачного - в 9,0 раз - от 1,08 до 0,12мг/100г (табл. 1). Исследуемые почвы характеризуется высоким содержанием подвижных фосфатов и калия. Максимальное количество подвижного фосфора отмечено в пахотном слое - 19,8 мг/ЮОг почвы, наименьшее - 16,3 мг/100 г- в слое 40-59 см, подвижного калия - 13,3 и 12,0 мг/100 г, соответственно. Содержание гумуса в пахотном слое почвы среднее и изменяется от 4,82 % на склоне южной экспозиции, до 5,42 % и 5,48 % на склоне северной экспозиции и водораздельном плато, соответственно (табл. 2). Реакция солевой вытяжки колеблется от 5,9 до 6,0 на склоне северной экспозиции и водораздельном плато и близка к нейтральной, а на склоне южной экспозиции рН солевой вытяжки свидетельствует о том, что реакция среды почвы имеет тенденцию к подщелачиванию. Содержание нитратного азота варьирует от 0,27 до 0,40 мг/ЮОг почвы, аммонийного от 1,29 на склоне южной экспозиции до 2,04 мг/ЮОг почвы на склоне северной экспозиции. Подвижный фосфор изменяется от 16,6 на склоне южной экспозиции до 24,8 мг/ЮОг почвы на плакоре.
Содержание подвижного калия увеличивается с 12,8 мг/ЮОг почвы на склоне северной экспозиции до 18,5 мг/ЮОг почвы на плакоре. Сумма поглощенных оснований на склоне южной экспозиции на 10-16% выше, чем на склоне северной экспозиции, но содержание обменного магния на склоне южной экспозиции в 1,5-1,6 раза ниже. В целом, агрохимический состав почвы на многофакторном полевом опыте показывает, что она является типичной для лесостепной зоны Центрально-Черноземной полосы. Лесные полосы состоят из смеси евроамериканских гибридов тополя -«Робуста-236» и «Заря». Данный гибрид относится к подбору бальзамического тополя, отличается свето- и влаголюбием, требователен к плодородию почв. В период исследований тополевые полосы находились во втором возрастном периоде, отличающемся усиленным ростом, резко выраженной дифференциацией по высоте и диаметру стволов, усыханием нижних боковых ветвей во внутренних рядах. Результаты лесоводственно-таксационной оценки лесополос на различных элементах склона показывают, что средняя высота лесополос варьирует в пределах 14,5-20 м, средний диаметр стволов 15,1-30,2 см, средний запас древесины 166-672 м3/г. Крайние значения таксационных показателей отмечены в прибалочных лесополосах на склонах северной и южной экспозиции. Средний прирост по высоте колебался в пределах 0,83-1,2 м, по диаметру - 0,89-1,78 см, по запасу - 10-40 м . Наилучшей производительностью отличался тополь в прибалочной лесополосе на склоне северной экспозиции, средний прирост по запасу составил 39-40 м3/га, что 2,6-4 раза больше, чем в такой же лесополосе на склоне южной экспозиции. Сохранность насаждений на момент учета составила 36-62 %; количество деревьев на единицу площади колебалось по вариантам от 1194 до 2083 шт/га, что близко и даже несколько превышает рекомендуемую в этом возрастном периоде (1,1-1,3 тыс. шт/га). Наблюдения, анализы проводились согласно существующим методам, принятым в полевых и лабораторных исследованиях по почвоведению и общему земледелию. Для изучения содержания органического вещества были заложены почвенные разрезы. В них отбирались образцы по генетическим горизонтам для определения химических, физических и биологических свойств почвы, а также монолиты - буром для определения негумифицированного органического ве щества и плотности почвы по глубинам 0 - 10; 10 - 20; 20 - 30; 30 - 40; 40 - 50 см. В почвенных образцах определяли: A. Показатели гумусного состояния почвы: 1. Содержание общего гумуса по методу И.В. Тюрина в модификации Б.А. Никитина со спектрофометрическим окончанием по Д.С. Орлову и Н.М. Гриндель [94]. 2. Количественный и качественный состав лабильных гумусовых веществ, извлекаемых непосредственно 0,1н раствором NaOH из черноземов, -по методу И.В. Тюрина в модификации Б.М. Когута, Л.Ю Булкиной [136, 53]. 3. Негумифицированное органическое вещество, буровым методом с последующим отмыванием на ситах [41]. 4. Групповой и фракционный состав гумуса по схеме И.В. Тюрина в модификации В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой [3]. Б. Агрофизические свойств почвы: 1. Влажность - весовым методом. 2. Плотность - по методу Н.А. Качинского. B. Биологические свойства почвы: 1. Содержание углерода микробной биомассы определялось в свежих почвенных образцах регидратационным методом [112]. Полученные результаты обработаны методами математической статистики (Доспехов, 1985).
Влияние вида сельскохозяйственного использования на органическое вещество черноземов
Содержание и состав ОВ черноземных почв зависит от вида использования угодий. Наибольшее содержание гумуса в гор. А отмечается в лесополосе - 7,12 % (табл. 9). При использовании угодий в качестве пашни происходит уменьшение содержания запасов гумуса. На пашне (табл. 5) водораздельного плато и северной экспозиции содержание гумуса в 1,5 раза ниже, чем в лесополосе, на пашне южной экспозиции - в 1,4 раза. Более высоким содержанием гумуса в гор. А характеризуются черноземы на лугу (табл. 7), где содержание гумуса на 33,6 % выше, чем на пашне. Однако в гор. В это превышение уже менее значимое и составляет 14,3 %.
Содержание гумуса в почве под лесополосой водораздельного плато в гор. В практически не отличается от луга, но под лесополосами южной и северной экспозиций количество гумуса соответственно в 1,4 раза и в 1,6 раза больше, чем на лугу. Более существенное уменьшение содержание гумуса по сравнению с лесополосами отмечается в гор. В пашни. Так, содержание гумуса на водораздельном плато на 14,4 %, южной экспозиции на 26,7 %, северной экспозиции на 53,6 % меньше, чем в соответствующих лесополосах. Для оценки значимости различий рассчитана наименьшая существенная разность между средними значениями (НСР) основных компонентов органического вещества черноземных почв в слое 0-20 см при Р=0,95 в зависимости от местоположения их в рельефе и вида угодий. В зависимости от угодий (прил. 18) она составляет для общего гумуса 0,46 % на водораздельном плато, 0,47 % на северном склоне, 0,35 % на южном склоне; для ЛГВ, соответственно, 197 мг/кг, 99 мг/кг и 271 мг/кг почвы; для МБ - 68 мг/кг, 99 мг/кг и 87 мг/кг почвы; для НВ - 0,12 т/га, 0,43 т/га и 0,57 т/га. Наибольшим содержанием ЛГВ отличаются черноземы лесополос и луга. В гумусовом горизонте этих угодий количество ЛГВ на склонах южной, северной экспозиций и водораздельного плато в генетических горизонтах почвы проявляется по-разному (табл. 5, 7, 9). В гор. А под водорегулирующей лесополосой на склоне северной экспозиции на 27,3 % выше, чем на пашне. Влияние лесополосы на содержание ЛГВ на склоне южной экспозиции усиливается, увеличивая в гор. А на 47,8 %, а в гор. В на 81,6 % содержание ЛГВ по сравнению с пашней. За пределами гумусового горизонта возникают значительные различия по содержанию ЛТК и ЛФК между лесными полосами и пашней.
На склонах северной и южной экспозиций под лесополосами соответственно больше в 4,4 раза и в 1,3 раза, чем на прилегающей пашне, а для водораздельного плато характерна обратная тенденция: на пашне в гор. В содержание ЛГВ на 21,1 % выше, чем под лесополосами. Также выявлено, что в черноземах выщелоченных в слое 0-40 см ЛГВ на 11,0 % больше, чем в черноземе типичном, а ниже 40 см наблюдается обратная тенденция. В составе ЛГ по профилю черноземов независимо от вида угодий преобладают ЛГК. По количественному составу ОВ почвы угодий можно расположить в следующем порядке: лесополоса — луг — пашня. Максимальное содержание МБ в гумусовом горизонте сосредоточено в лесополосах и на лугу (табл. 9, 7). В пахотных черноземах в гор. А количество МБ снижается на склонах южной экспозиции и северной экспозиции соответственно на 63,9 % и 50,5 %, на водораздельном плато на 45,5 % по сравнению с лесополосами. В гор. В также отмечено снижение содержание МБ в 1,6 раза меньше, чем под лесополосами, и в 1,5 раза меньше, чем на лугу. Наибольшие запасы НВ на водораздельном плато в верхнем слое почвы отмечаются под лесополосой - 20,3 т/га (рис. 10) и под лесной полосой южной экспозиции - 18,9 т/га. Количество НВ на склоне северной экспозиции под водорегулирующей лесополосой в слое почвы 0-20 см почти в 3 раза больше, чем на прилегающей к лесополосе пашне. В слое почвы 20-50 см под лесополосами запасы НВ в 3,5-4,2 раза выше, чем на прилегающей пашне. На лугу в нижнем слое почвы отмечается резкое снижение запасов НВ по сравнению с вышерасположенными слоями почвы. На склоне южной экспозиции максимальные запасы НВ наблюдаются в верхнем слое водорегулирующей лесополосы и на лугу - соответственно 18,9 т/га и 8,3 т/га. Использование земель в виде пашни приводит к снижению запасов НВ в пахотном слое почвы в 8,1 раза меньше, чем под лесополосами, а в подпахотном - в 2,3 раза, чем на лугу. Таким образом, почвы под естественным покровом (лесополосы и луг) характеризуются высоким содержанием гумуса, ЛГВ, МБ и НВ, обусловлен ные ежегодным поступлением большого количества свежего ОВ. Использова ние земель под пашню приводит к снижению содержания ОВ, особенно на склоне южной экспозиции. Наиболее равномерным распределением компонен- тов ОВ по почвенному профилю характеризуется пашня на водораздельном плато, где менее значительно влияние процессов эрозии.
Исследуемые черноземы характеризуются равномерно-убывающим типом распределения гумуса. На склоне северной экспозиции содержание гумуса (рис. 3.) в пахотном горизонте почвы (АЦАХ) под озимой пшеницей равно 5,3 %. На южном склоне под паром оно составило 5,2 %. Содержание гумуса по профилю изучаемых почв снижается. Выявлено, что отношение (табл. 5) одержання гумуса в гор. АПАХ А А , гор. АВ и в нижележащих горизонтах - постоянная величина и составляет 1,3 для склона северной экспозиции и 1,2 для склона южной экспозиции и водораздельного плато.
Фракционно-групповои состав гумусовых веществ в черноземах под различными угодьями
В составе почвенного гумуса изучаемых сельскохозяйственных угодий преобладают и играют существенную роль ГК-2, причем в типичном черноземе их в 1,2 раза больше, чем в выщелоченном. Общее содержание ГК (в процентах от органического углерода почвы) увеличивается в средней части гумусового горизонта до 40-45 %, что определяется значительным возрастанием ГК-2 до 30-38 %. Вниз по профилю содержание гуминовых кислот уменьшается, достигая в гор. ВС - 20 %. Содержание ГК-1 низкое и приурочено в основном к верхней трети гумусового горизонта. Содержание ГК-3 слабо дифференцировано в профиле чернозема, в почве под лесополосами (табл. 17), оно составляет 8 %, на пашне (табл. 13) - 10 %, а на лугу (табл. 15) - до 20 %. Таким образом, наиболее существенную роль в составе гумуса играют ГК-2. Общее относительное содержание ФК составляет в гумусовом горизонте чернозема 25-30 %, за пределами гумусового горизонта оно увеличивается до 40-50 %. Для гумусового профиля изучаемых почв, характерно низкое содержание ФК-1а. Количество ФК-1 уменьшается вниз по профилю. В противоположность этому содержание ФК-2 увеличивается с глубиной до 20-25 %. Распределение содержания ФК-3 по профилю черноземов более равномерно, лишь книзу оно незначительно увеличивается. Выявлены некоторые особенности во фракционно-групповой составе гумуса изучаемых черноземов в зависимости от вида угодий. Так, в профиле чернозема типичного на пашне в гумусе отмечается повышенное содержание фульвокислот, связанных с кальцием, а в лесополосе - гуминовых кислот этой фракции. В выщелоченном черноземе на пашне на глубине ниже 50 см наблюдается накопление в составе гумуса гуминовых кислот, связанных с глинистой фракцией и с устойчивыми полуторными окислами, под лесополосами в слое ниже 40 см снижается количество ГК-2 и вниз по профилю отмечается некоторое увеличение содержания НО. На лугу независимо от подтипа чернозема выявлено пониженное содержание в составе гумуса ГК-2.
В составе гумуса чернозема типичного и выщелоченного на пашне (табл. 13) северной, южной экспозиций и водораздельного плато преобладают ПС. Наибольшее содержание ГК-2 в гор. АПдх (0-22 см) отмечено на водораздельном плато в черноземе выщелоченном (27,5 %) и в черноземе типичном (24,8 %). На полярных склонах в черноземе выщелоченном и типичном содержание ГК-2 в гор. АПАХ (0-20 см) меньше в 1,2 раза по сравнению с водораздельном плато (рис.12). Относительное содержание ГК-2 в черноземе выщелоченном в гор. ВС ( 112 см) увеличивается в 1,3 раза, а в черноземе типичном уменьшается в 1,1 раза по сравнению с пахотным слоем почв. Содержание ГК-1 очень низкое и приурочено к верхней трети почвенного профиля. Содержание ГК-3 в черноземе выщелоченном в гор. АЦАХ (0-20 см) составляет 5,7 %, а в нижележащих горизонтах увеличивается в 2,0-2,4 раза. Количество ГК-3 в черноземе типичном в гор. АПАХ (0-22 см) достигает 13,7 %, а в нижележащих горизонтах уменьшается до 8,1-10,6 %. Общее относительное содержание ФК составляет в пахотном горизонте черноземов 30,2-32,7 %, увеличиваясь за пределами гумусового горизонта до 36,6-50,1 %. Для черноземов характерно увеличение содержания ФК-1 а и уменьшение ФК-1 вниз по профилю. Количество фракции ФК-2 в черноземе типичном увеличивается с глубиной, и в слое ниже 60 см (гор. АВ-ВС) оно составляет 22,7-28,4 %, а в черноземе выщелоченном уменьшается, достигая в гор. ВС ( 112 см) 10,0 %. Содержание фракции ФК-3 более равномерно распределено в профиле черноземов как типичного, так и выщелоченного, а вглубь несколько увеличивается. Количество негидролизуемого остатка в гумусовом горизонте чернозема выщелоченного на северном склоне составляет 34,2 %, а на водораздельном пла то- 36,0 %. В черноземе типичном на склоне южной экспозиции и на водораздельном плато в гор. Аплх+А (0-60 см) оно, соответственно, равно 20,9 % и 21,5 %. В профиле чернозема выщелоченного содержание негидролизуемого остатка уменьшается на водораздельном плато в 3,2 раза, а на склоне северной экспозиции - в 1,6 раза. В черноземе типичном, расположенном на южном склоне и водораздельном плато, этой закономерности не выявлено. Тип гумуса исследованных черноземов (табл.14) на пашне можно охарактеризовать следующим образом: для пахотного горизонта - фульватно-гуматный (СГк:Сфк=1,2), а для нижележащих слоев почвы - гуматно-фульватный (СГК:СФК=0,5-1). ГК ладают ГК. Причем наибольшее их содержание сосредоточено на водораздельном плато как в типичном, так и в выщелоченных черноземах. Содержание ГК-2 в гумусовом горизонте среднесмытого чернозема типичного (0-28 см) меньше в 1,3 раза, чем в несмытом. В несмытом (0-43 см) и слабосмытом (0-34 см) черноземе выщелоченном его в 1,1 раза и 1,2 раза, соответственно, ниже, чем в намытой почве (рисЛ 2). Второе место по количеству среди ГК в почвах луга занимают ГК-3. Наибольшее их количество сосредоточено в гумусовом горизонте чернозема выщелоченного намытого - 10,2 %. В черноземах на лугу, независимо от типа и степени эродированности почвы, содержание ГК-3 в гор. А в 1,1-1,2 раза меньше, чем в гор. АДЕРН, и в 1,2 раза больше, чем в гор. В (66-105 см).
Количество ГК-1 в эродированных черноземах приурочено к верхней части почвенного профиля, так, в гор. АдЕРН их содержится 5,6 %, а в гор. АВ - 2,7 %. Общее относительное содержание ФК черноземов увеличивается вниз по профилю на лугу и за пределами гумусового горизонта составляет 39,7-52,5 %. В гумусовом горизонте намытого чернозема выщелоченного содержится 37,8 % ФК, ниже их количество увеличивается, а в несмытом и слабосмытом -уменьшается в 1,2 раза. В черноземах типичном и выщелоченном намытом отмечено увеличение количества ФК-1а вниз по профилю, а в несмытом и слабо
