Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Состояние проблемы 9
1.1. Краткая характеристика природных условий 9
1.2. Свойства дерново-подзолистых и пойменных глееватых почв в зависимости отих генезиса и водного режима 17
1.2.1. Морфология почв 18
1.2.2. Физико-химические и физические свойства 22
1.2.3. Гумусное состояние почв 24
Глава II. Объекты и методы исследований 34
2.1. Методика выбора объектов исследования 34
2.2. Методика исследований 36
2.3. Агрометеорологические условия 38
Глава III. Влияние сельскохозяйственного использования на морфологию и гранулометрический состав осушаемых дерново-подзолистых и пойменных глееватых почв различных ландшафтов 44
3.1. Морфология почв 44
3.2. Гранулометрический состав 55
Глава IV. Влияние сельскохозяйственного использования на физико-химические свойства осушаемых глееватых почв различных ландшафтов 63
4.1. Физико-химические свойства почвы на покровных суглинках 64
4.2. Физико-химические свойства почвы наморене 66
4.3. Физико-химические свойства почвы на маломощном двучлене 70
4.4.Физико-химические свойства почвы на аллювиальных отложениях 72
Глава V. Влияние сельскохозяйственного использования на гумусное состояние осушаемых почв различных ландшафтов 75
5.1. Содержание и запасы гумуса в профиле осушаемых дерново-подзолистых глееватых почв 76
5.2. Состав гумусовых веществ осушаемых дерново-подзолистых глееватых почв 86
5.3. Содержание лабильного гумуса в гумусово-элювиальном слое осушаемых дерново-подзолистых глееватых почв 102
Глава VI. Сравнительная оценка продуктивности осушаемых сельскохозяйственных угодий различных ландшафтов и их экономическая эффективность 112
Выводы 128
Библиографический список использованной литературы 132
- Свойства дерново-подзолистых и пойменных глееватых почв в зависимости отих генезиса и водного режима
- Физико-химические свойства почвы на покровных суглинках
- Содержание и запасы гумуса в профиле осушаемых дерново-подзолистых глееватых почв
- Содержание лабильного гумуса в гумусово-элювиальном слое осушаемых дерново-подзолистых глееватых почв
Введение к работе
В Европейской части Нечерноземной зоны России широко распространены дерново-подзолистые глееватые почвы, сформированные на различных почвообразующих породах. Они являются не только одним из основных объектов осушения (доля глееватых почв в процентном отношении от площади мелиоративного фонда достигает 60-70 %), но и сельскохозяйственного использования.
Дерново-подзолистые глееватые почвы на фоне естественного водного режима, сформированные на почвообразующих породах легко- и среднесуг-линистого составов, в определённые периоды года испытывают избыточное увлажнение. Поэтому для широкого вовлечения их в сельскохозяйственное производство такие почвы во многих регионах Нечернозёмной зоны подверглись осушению.
Для сохранения исходных положительных свойств, а также направленного улучшения неблагоприятных свойств и режимов, оказывающих влияние на рост и развитие сельскохозяйственных растений, существенное значение приобретает анализ закономерностей изменения физико-химических показателей и состояния трансформации органического вещества глееватых почв при их различном сельскохозяйственном использовании на фоне осушения.
Свойствам и режимам осушаемых дерново-подзолистых глееватых почв посвящено много публикаций, анализ которых свидетельствует о том, что осушение оказывает неоднозначное влияние на водно-физические и химические свойства таких почв. Эта неоднозначность обусловлена не только генезисом и составом почв, но и характером их сельскохозяйственного использования. Вместе с тем, в литературе мало данных о влиянии сельскохозяйственного использования на свойства осушаемых дерново-подзолистых глееватых почв различных агроландшафтов. Последнее ограничивает объективный анализ современного почвообразования на фоне осушения, прогноз
происходящих изменений, эффективность сельскохозяйственного использования почв.
Для устранения неблагоприятных свойств дерново-подзолистых глеева-тых почв, лимитирующих получение на них высоких и стабильных урожаев, в 70-80 гг. прошлого столетия, они повсеместно подвергались осушительным мелиорациям. После мелиоративного воздействия, почвы одинакового генезиса часто использовались в разных агроландшафтах. Исходя из этого, возникает проблема изучения происходящих изменений в таких почвах, сформированных на различных почвообразующих породах.
Большое значение в выраженности плодородия осушаемых почв имеет складывающийся в них режим органического вещества, которое в значительной мере определяет морфологию, химические, физико-химические, водно-физические свойства почв.
Вместе с тем, изменение содержания и состава органического вещества осушаемых дерново-подзолистых глееватых почв различных агроландшаф-тов исследовано весьма неполно. Объективная оценка закономерностей динамики его в осушаемых почвах, в зависимости от интенсивности их сельскохозяйственного использования, необходима для углублённого понимания вторичного почвообразования, оценки направленности вероятных изменений связанных с характером использования почв. Важно установить, как это сказывается на продуктивности таких земель в процессе их эксплуатации при возделывании определённых культур.
Актуальность темы. Заболоченные в разной степени дерново-подзолистые почвы, в т.ч. глееватые широко распространены в Центральном районе Нечернозёмной зоны РФ и являются не только основным объектом сельскохозяйственного использования, но и объектом осушительной мелиорации. Отличительная особенность этих почв - периодическое переувлажнение корнеобитаемого слоя в определённые периоды года, поэтому дренаж
явился одним из мощных факторов их интенсивного сельскохозяйственного использования. В то же время оценка экономической и экологической оправданности (целесообразности) осушения глееватых почв различных агро-ландшафтов оказалось неоднозначная. Неоднозначность была обусловлена не только различным генезисом глееватых почв, но и характером их сельскохозяйственного использования. Вышеизложенное позволяет признать, что особую актуальность при обосновании дренажа и целесообразности и реконструкции осушительных систем приобретают сведения об основных закономерностях изменения глееватых почв при их использовании в различных севооборотах.
Цель и задачи исследований. Цель исследований - изучить и провести сравнительную оценку влияния характера сельскохозяйственного использования на осушаемые дерново-подзолистые глееватые почвы различных агро-ландшафтов.
Для достижения цели решались следующие задачи, связанные с изучением влияния характера сельскохозяйственного использования (луга и пашни) на:
- морфологию, физико-химические свойства, содержание и запасы органического вещества в дренируемом слое почвы;
- групповой и фракционный состав, содержание лабильного гумуса в перегнойном слое почвы;
- продуктивность луговых и пахотных угодий в почвах различных агро-ландшафтов;
- экономическую эффективность использования осушаемых почв различных ландшафтов при возделывании зерновых культур, картофеля и многолетних трав.
Научная новизна. Впервые в условиях Центрального района Нечерноземной зоны изучены и выявлены основные закономерности изменения мор
фологии, физико-химических свойств и гумусного состояния дерново-подзолистых глееватых почв различных агроландшафтов за 25-ти летний период их осушения и интенсивного сельскохозяйственного использования. Обнаружены принципиальные различия этих изменений на пашне и на лугу.
Практическая ценность работы. На основе закономерностей изменений морфологии, физико-химических свойств, гранулометрического состава и гумусного состояния осушаемых дерново-подзолистых глееватых почв выявлены условия сохранения их плодородия в различных агроландшафтах, сформулированы предложения по рациональному использованию заболоченных и осушаемых минеральных почв. Проведено сравнительное изучение уровня плодородия и продуктивности парных сочетаний пашни и луга дерново-подзолистых глееватых почв, сформированных на разных почвообра-зующих породах за 25-ти летний период их эксплуатации. Полученные результаты могут быть использованы при выборе первоочередных объектов осушения заболоченных почв, реконструкции существующих осушительных систем для получения максимальной урожайности на осушенных почвах, наибольшего выхода сельскохозяйственной продукции и снижения сроков окупаемости мелиоративных затрат.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований используются проектными институтами при проектировании объектов реконструкции и систем земледелия; в учебном процессе кафедрой агрохимии и почвоведения Тверской государственной сельскохозяйственной академии и кафедрой картографии и геоэкологии Тверского государственного университета при изучении разделов плодородия почв и их продуктивности.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на научно-практических конференциях Тверской Государственной сельскохозяйственной академии «Актуальные проблемы аграрной науки Верхневолжья» 2001 г. и «Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса Твер
ского региона» 2002 г., научной конференции профессорско-преподавательского состава СПбГАУ в 2004 г., а также на 2-й Всероссийской конференции молодых учёных «Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации» в ФГНУ ВНИИ «Радуга» (Коломна) 2005 г.
По теме диссертации опубликовано четыре печатные работы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 131 странице и состоит из введения, 6 глав, выводов и предложения производству. Содержит 23 таблицы и 14 рисунков. Список использованной литературы включает 230 наименований, из них 12 - на иностранных языках.
Представленная работа является составной частью плана научно-исследовательских работ Тверской ГСХА, № государственной регистрации темы 01. 200.1 18553.
Основные положения, выносимые на защиту: - изменение морфологии верхних перегнойных горизонтов и показателей их агрохимических свойств в связи с пахотным использованием осушаемых дерново-подзолистых и дерновых глееватых почв, сформированных на покровных суглинках, моренных, двучленных и аллювиальных отложениях в отличие от их луговой эксплуатации;
- более выраженный фульватный характер гумуса и преимущественное содержание лабильных гумусовых соединений в почвах пахотного использования, по сравнению с луговыми.
- самая высокая продуктивность и минимальный срок окупаемости мелиоративных затрат на почвах, сформированных на покровных суглинках.
Автор выражает свою искреннюю признательность заведующему кафедрой агрохимии и почвоведения ТГСХА профессору Ивану Никитичу Барановскому, доценту кафедры Михаилу Ивановичу Перевалову и всем лаборантам, а также научному консультанту, доктору биологических наук, профессору Кире Сулеймановне Болатбековой.
Свойства дерново-подзолистых и пойменных глееватых почв в зависимости отих генезиса и водного режима
Дерново-подзолистые глееватые почвы занимают 70 - 80 % общей площади земель Нечернозёмной зоны, подлежащих осушению при их сельскохозяйственном использовании (География почв..., 1972). В почвенном покрове Тверской области на дерново-подзолистые почвы разной степени заболоченности приходится 34 % (И.Д.Ефимов, 2001; Природа и хозяйство..., 1960; О.А.Тихомиров, 1998). Общая площадь пойменных почв в Тверской области составляет 191,4 тыс. га. В составе сельскохозяйственных угодий на них приходится 124,03 тыс. га, в том числе 5 тыс. га. пашни, 80,9 тыс. га. сенокосов и 38,1 тыс. га. пастбищ.
Изучению свойств и режимов дерново-подзолистых глееватых почв посвящены многочисленные исследования. Анализ и оценка этих и других сведений позволяет признать, что такие почвы в зависимости от того, на каких почвообразующих породах они сформированы, существенно различаются между собой по целому ряду основополагающих признаков, определяющих уровень их плодородия (Г.С.Базыкина, 2004; Э.И.Гагарина, Н.Н.Матинян др., 1995; Г.А.Данилова, 1990; Ф.Р.Зайдельман, 1985; 1998; Б.А.Никитин, 1986; В.К.Пестряков, 1977; Н.А.Цыганова, 2002).
Профиль дерново-подзолистых глееватых почв характеризуется наличием оглеенных или глеевых горизонтов, специфических железистых, марганцевых и других новообразований, накоплением грубого гумуса (И.М.Емельянова, Г.А.Малышева, Т.П.Попова, 1987; В.К.Пестряков, 1970, 1977; Б.Г.Розанов, 1983).
Каждая генетическая группа дерново-подзолистых глееватых почв, формирующаяся на породах определённого состава, имеет специфические признаки профиля, обладает характерными для неё свойствами и режимами, которые в условиях естественного водного режима являются весьма диагностическими (Ф.Р.Зайдельман, 1987; Н.Н.Матинян, 1966; Почвенный покров..., 1986; Почвенно-геологические условия..., 1984 и др.).
Так установлено, что дерново-зернистые суглинистые почвы утрачивают признаки оглеения в верхней метровой толще через 5 лет после ежегодного затопления (при глубоком залегании грунтовых вод).
У дерново-подзолистых глееватых почв, сформированных на лёссовидных суглинках и глинах, морфологически не выражен иллювиальный горизонт В]. Это проявляется в характере распределения натёчной глины, которая отлагается преимущественно в крупных трещинах, рассекающих весь профиль сверху донизу. В аккумулятивном (Ai) и подзолистом (Аг) горизонтах наблюдается интенсивное орштейнообразование. В подзолистом горизонте орштейны часто образуют мощные скопления и в нём хорошо просматриваются признаки оглеения. Ниже этого горизонта интенсивность оглеения заметно возрастает (Ф.Р.Зайдельман, 1998; И.И.Назаренко, 1981).
Микростроение оглеенных горизонтов в глееватой почве характеризуется дифференциацией окраски почвенной массы, многочисленными и разнооб- разными по форме аккумуляциями оксидов железа, заметной обесцвеченно-стью колломорфной глины.
Усиление гидроморфизма сопровождается оглеением второго иллювиального горизонта B2g, появлением сизых и синеватых пятен в аккумулятивном слое и образованием ржавых и относительно крупных железистых ор-штейнов в аккумулятивном и элювиальном горизонтах.
При интенсивном оглеении частично или полностью исчезают морфологические признаки горизонта А2. Содержащиеся в нём новообразования -марганцовистые пятна, мелкие темно-окрашенные марганцево-железистые и железистые орштейны, железистые аморфные включения и другие - не подвержены визуально улавливаемым изменениям в периоды различной влажности.
Свойства и режим гидроморфных дерново-подзолистых глееватых почв, зависят от их гранулометрического состава. Эти особенности их изучались Ф.Р. Зайдельманом (1975; 1985) на примере почв, сформированных на тяжёлых покровных породах и на лёгком суглинке.
Более лёгкий гранулометрический состав и обусловленная этим повышенная водопроницаемость и порозность, определяют некоторые морфологические особенности дерново-подзолистых почв. В лёгких почвах при интенсивном заболачивании возникают сплошные, часто мощные подзолистые горизонты. В легкосуглинистых почвах наблюдаются более крупные орштейны и трубчатые конкреции. Почвы начальных стадий заболачивания отличаются обильным включением мелких пятен аморфной гидрооксида железа, которая в сильнооглеенных разновидностях образует мощные охристые прослойки между гранями структур.
Почвы лёгкого супесчано-песчаного гранулометрического состава, подстилаемые на различных глубинах тяжёлыми плохо водопроницаемыми моренными (реже покровными, озёрно-ледниковыми и др.) отложениями, являются наиболее распространёнными в Нечерноземной зоне. На них приходится около 25 % общей площади территории (Ф.Р.Зайдельман, 1981).
Почвы, сформированные на маломощном двучлене, резко дифференцированы по содержанию ила, причём на контакте лёгкого и тяжёлого наносов содержится в 5-Ю раз меньше частиц размером 0,001 мм, чем в подстилающей суглинистой породе. Последняя особенность отличает рассматриваемые почвы от аналогичных в генетическом отношении почв, приуроченных к однородным субстратам (Б.Ф.Апарин, Е.В.Рубилин, 1975).
Увеличение мощности супесчано-песчаного наноса в двучлене обычно сопровождается известным облегчением его гранулометрического состава, появлением рыхлосвязанных песчаных слоев. Одновременно возрастает глубина залегания водоупора и аккумулирующая способность почв (Б.Ф.Апарин, 1981; Э.И.Гагарина, 1995; Ф.Р.Зайдельман, 1985, 1987; Н.Н.Матинян, 1966; Н.Н.Матинян, И.Я.Крым, Т.В.Воронина, 1979; И.К.Морозова, 1965; Паас, 1979; Почвенный покров..., 1986; Почвы дерново-подзолистой..., 1969; В.Д.Тонконогов, Д.А.Каверин, И.В.Забоева, 2004; Т.И.Хохлова, Г.А.Данилова, С.И.Вашкова и др., 1984 и др.).
Морфология почв на двучленных отложениях адекватно отражает изменение степени их гидроморфизма (Б.Ф.Апарин, 1986; Ф.Р.Зайдельман, 2003; Е.В.Кондратьева, 1972). Из общей суммы признаков гидроморфизма в рассматриваемых почвах особое значение принадлежит подзолистым горизонтам, само возникновение которых, положение в почвенном профиле, мощность и другие важнейшие свойства детерминированы водным режимом (Б.Ф.Апарин, Е.В.Рубилин, 1975).
Физико-химические свойства почвы на покровных суглинках
По своей природе дерново-подзолистые глееватые почвы существенно отличаются от почв нормального увлажнения по ряду физико-химических показателей. Как правило, они богаче по содержанию гумуса, имеют более выраженную кислотность, пониженную обеспеченность фосфором и калием. В свою очередь данные почвы различны и между собой в зависимости от почвообразующих пород, на которых они сформированы.
В литературе имеются лишь единичные данные, показывающие влияние сельскохозяйственного использования на изменение агрохимических показателей почв, развитых на близких по генезису и составу почвообразующих породах.
В них мы определили рНкс), гидролитическую кислотность, сумму обменных оснований, подвижные формы фосфора и калия, содержание кальция и магния, степень насыщенности почв основаниями.
По мнению В.К. Пестрякова (1988), И.М. Емельяновой и др. (1987) при осушении изменению подвергаются в первую очередь химические свойства (значение кислотности, вынос питательных элементов, содержание гумуса и т.д.). Общеизвестно, что интенсивное сельскохозяйственное использование может, как усугубить, так и приостановить динамику изменений химических свойств. Однако следует заметить, что направленность этих процессов применительно к глееватым почвам различных ландшафтов до настоящего времени остаётся до конца не изученной.
До закладки осушительной сети, смежные почвы луга и пашни, образованные на одних и тех же почвообразующих породах, имели практически одинаковую выраженность их агрохимических показателей. Об этом свидетельствуют фондовые материалы, имеющиеся в распоряжении областных мелиоративных органов. После закладки осушительной сети, пашня была вовлечена в интенсивное использование, тогда как сенокосные угодья использовались практически в прежнем режиме. Исходя из этого, те изменения, которые выявлены нами из сравнительного изучения агрохимических показателей парных сочетаний почв пашни и сенокосов, сформированных на одинаковых почвообразующих породах, мы отнесли за счёт преимущественного влияния более интенсивного сельскохозяйственного использования пашни. Происходило это в течение 25-26 лет.
Полученные нами данные агрохимической характеристики почв на покровных суглинках (табл. 7) свидетельствуют, что в перегнойном слое почв сенокосного угодья содержание гумуса составляет 3,4%, оно резко снижается в горизонте А2 (0,41%), а затем постепенно уменьшается вниз по профилю.
Сумма обменных оснований увеличивается с верхних горизонтов (Ai и А2) вниз по профилю, достигая в горизонте ВС 12,37 мг-экв на 100 г почвы или возрастает в 2,7 раза по сравнению с пахотным слоем. Гидролитическая кислотность, наоборот, с глубиной уменьшается с 1,43 в горизонте А і до 0,37 в горизонте ВС. Соответственно степень насыщенности основаниями повышается вниз по профилю с 76%) в горизонте Aj, до 97% в горизонте ВС.
Содержание кислотно-растворимого фосфора в горизонте А і по существующей классификации относится к средней обеспеченности, составляя 97 мг/кг почвы, с глубиной возрастает в 1,6 раза, в горизонте A2Bg и снова падает в нижних горизонтах. Количество обменного калия в верхнем горизонте почвы под лугом особенно низкое, лишь 36 мг/кг почвы. В горизонте А2 его количество снижается до 18 мг/кг почвы, затем возрастает до 48 мг/кг почвы (горизонте A2Bg) и далее по всему профилю остаётся на уровне 56 мг/кг почвы.
Таким образом, исходя из агрохимических показателей, данная почва является хорошо обеспеченной по гумусу, но у неё среднее содержание подвижного фосфора и очень низкое количество обменного калия.
Использование аналога данной почвы в качестве пашни отрицательно сказалось на количестве гумуса в перегнойном горизонте, поскольку его содержание снизилось с 3,4 до 2,2% в результате более интенсивной обработки и усиления минерализационных процессов. Однако в подпахотном горизонте содержание гумуса увеличивается с 0,41% до 0,72%. Это свидетельствует о том, что вовлечение дерново-подзолистой глееватой легкосуглинистой почвы в интенсивное сельскохозяйственное использование привело к значительному снижению количества гумуса в верхнем пахотном горизонте, но способствовало обогащению им подпахотного слоя.
По степени кислотности всего профиля пахотный аналог рассматриваемой почвы оказался неоднородным. Нейтральная реакция была свойственна пахотному слою, в связи с проводимым известкованием, в подпахотном элювиальном горизонте она несколько возросла до рН 5,6 и затем вновь снижалась, достигнув слабо щелочной (рН 7,4) в горизонте B]gH B2g.
При луговом использовании реакция почвы имела точно такую же динамику по профилю, а основные отличия заключались в менее выраженной кислотности подзолистого горизонта А2(рН 6,1), вместо реакции 5,6 на пашне.
В пахотном слое сумма обменных оснований составляет 7,87 мг-экв на 100 г почвы, что на 3,25 мг-экв на 100 г почвы больше, чем в почве под лугом, что, скорее всего, связано с внесением в почву минеральных удобрений. В подзолистом горизонте она снижается, составляя 4, 81 мг-экв на 100 г почвы, и вновь увеличивается в нижележащих горизонтах. Гидролитическая кислотность верхнего горизонта пахотной почвы в 1,7 раза выше, чем у почвы под лугом, и ещё больше возрастает в подпахотном горизонте. Степень насыщенности почвы основаниями повышается вниз по профилю. Содержа 67
ниє подвижного фосфора, в пахотном горизонте составляет 125 мг/кг почвы, что на 28% (в 1,3 раза) больше, чем содержит почва под лугом. По количеству обменного калия почва пашни также богаче почвы под лугом почти в 2 раза (1,86). Более высокий уровень эффективного плодородия пахотной почвы, по сравнению с её луговым аналогом, связан с внесением в неё более высоких доз удобрений.
Как видно, дерново-подзолистые почвы, сформированные на покровных суглинках, из достаточного внесения в них удобрений и средств химической мелиорации, даже при их луговом использовании, когда в почве остаётся значительное количество растительных остатков, тем не менее, содержат в своём составе низкое количество калия имеют среднюю обеспеченность подвижным фосфором, и невысокую насыщенность основаниями. Лишь по количеству гумуса они существенно превышают аналогичные почвы пахотного использования. Последние, несмотря на более интенсивную эксплуатацию их, но при условии внесения удобрений и известкования, только по обеспеченности гумусом уступают луговому применению, по другим показателям имеют определённые преимущества.
Содержание и запасы гумуса в профиле осушаемых дерново-подзолистых глееватых почв
Содержание гумуса в почвах пашни, сформированных на маломощном двучлене, по сравнению с луговым применением их снизилось на 0,9 - 9,1%. Характерно рассмотреть содержание гумуса в подпахотном горизонте исследуемых почв. В почве, сформированной на покровных суглинках, в процессе сельскохозяйственного использования произошло существенное возрастание перегноя, составившее 0,31%, или имело место увеличение его в 1,75 раза. Это на наш взгляд произошло в результате перераспределения гумуса содержащегося в верхней части перегнойного слоя в процессе проводимых обработок почвы, на что указывал в своё время Ф.И. Левин (1983).
В пахотной почве на морене, в отличие от почв, сформированных на покровных суглинках в подпахотном горизонте в процессе сельскохозяйственного использования имело место снижение его количества, которое составило 0,21 %. Объясняется это тем, что отсутствие увеличения содержания гумуса в подпахотном горизонте пахотной почвы по сравнению с лугом возможно связано с невысоким содержанием его в верхнем горизонте почвы луга, а также с количеством вносимых, прежде всего органических удобрений. По нашим данным средняя насыщенность 1 га пашни на покровных суглинках за 25-ти летний период была 4 т/га, в пахотной почве на морене - в 2 раза меньше (2 т/га).
Представляет особый интерес рассмотрение динамики изменения содержания гумуса в верхних 2-х горизонтах парных сочетаний почв, сформированных на аллювиальных отложениях. Прежде всего, следует отметить достаточно высокую обеспеченность этих почв гумусом, в сравнении с почвами, сформированными на других отложениях. В процессе 25-летнего использования пойменной дерновой почвы в качестве пашни, содержание гумуса в верхнем горизонте снизилось лишь на 1,7 %. Однако особого внимания заслуживает изменение количества гумуса в подпахотном слое. Из рисунка видно резкое падение его в этом слое в почве пашни, по сравнению с её" аналогом лугового использования. Снижение составило 41,7%.
Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют, что вовлечение дерново-подзолистых глееватых почв, сформированных на разных поч-вообразующих породах, равно как и дерновой зернистой глееватой почвы, развитой на аллювиальных отложениях в активное сельскохозяйственное использование в качестве пашни сопровождалось снижением количества гумуса преимущественно в верхнем перегнойном горизонте. Величина снижения зависит от количества перегноя в данном горизонте лугового аналога этих почв, интенсивности проводимых обработок и насыщенности их органическими удобрениями. Максимальное снижение характерно для почв с высоким содержанием гумуса и интенсивным их использованием, и заметно меньшее, для почв с более низким количеством перегноя. Минимальное снижение гумуса выявлено в верхнем горизонте дерновых пойменных почв, сформированных на аллювиальных отложениях. По-видимому, главная причина этого состоит в ежегодном пополнении пахотных пойменных почв осадком паводковых вод в период весеннего половодья.
При оценке гумусного состояния осушаемых дерново-подзолистых глееватых почв используемых в качестве луга и пашни важно выявить запасы содержания в них гумуса. Это сделано нами применительно к пахотным, 40 сантиметровым и метровым (дренируемым) слоям почвы (табл. 11).
Полученные данные свидетельствуют, что запасы гумуса в исследуемых почвах находилось в соответствии с содержанием в них его процентного количества. В луговых аналогах всех 4-х рассматриваемых почв минимальный запас гумуса в перегнойном горизонте А\ оказался в почве развитой на двучленных отложениях (51,08 т/га). Лишь не на много было больше его в таком же горизонте пойменной почвы (55,02 т/га) и самый высокий запас оказался в горизонте А] почвы сформированной на покровных суглинках (105,57 т/га). Однако такой подход к выраженности запасов гумуса применительно к генетическим горизонтам не совсем оправдан, поскольку при этом не учитывается мощность слоя почвы. Это и побудило нас рассчитать запас гумуса в 40-см слое, на глубину которого могут распространяться корневые системы растений.
С учётом этого видно, что по запасу гумуса в 0-40 см слое пойменная почва приближается к сформированной на покровных суглинках, составив соответственно 94,93 и 115,65 т/га, тогда как на основании его количества в горизонте Aj это соотношение было 55,02 и 105,57 т/га. По запасам гумуса в 1 м слое почвы луговых аналогов распределились в следующем убывающем ряду: дерново-подзолистая глееватая на покровных суглинках - дерново-подзолистая глееватая на морене - дерново-подзолистая глееватая на двучленных отложениях. Использование почв в качестве пашни не повсеместно привело к снижению его запасов, как в верхнем горизонте, так и с глубиной. Чёткое снижение выявлено в пахотных аналогах парных сочетаний почв сформированных на покровных суглинках и на морене. Так в почве на морене его запасы в горизонтах Апах, А2 и А2В соответственно составили: 63,0; 3,86 и 6,45 т/га, тогда как в луговом аналоге это было: 66,75; 4,13 и 24,35 т/га. По-другому выглядело соотношение запасов гумуса в пахотных аналогах почв в сравнении с их луговым использованием развитых на двучленных отложениях и в пойме. В них более высокие запасы перегноя оказалось в почвах пахотного использования.
Содержание лабильного гумуса в гумусово-элювиальном слое осушаемых дерново-подзолистых глееватых почв
Лабильные, легко трансформируемые и разлагаемые соединения в значительной мере обуславливают динамику современных почвенных процессов (уровни и темпы окислительно-восстановительных процессов, газовый режим, степень подвижности элементов питания и токсичных компонентов, других слагаемых) и тесно связаны с жизнедеятельностью почвенных микроорганизмов. Вещества устойчивые, накапливающиеся постепенно в течение длительного периода времени, характеризуют историю развития почвы, её генетическую принадлежность и формируют наиболее показательные и достоверные признаки почв (Д.С.Орлов, 1990).
Хотя две группы гумусовых веществ имеют большое значение в плодородии почвы, именно легко разлагаемая их часть в первую очередь удовлетворяет потребность растений в минеральном питании. Легко метаболизи-руемое органическое вещество почвы - это тот органический компонент, который используется почвенными микроорганизмами как источник углерода и энергии с минимальными на это затратами.
Согласно современным представлениям о роли гумуса в плодородии почв, роль лабильной и устойчивой частей гумусовых веществ несколько различна. Лабильные, наименее устойчивые в биохимическом отношении гумусовые вещества служат непосредственным и самым доступным источником питания растений и микроорганизмов. Устойчивая часть почвенного гумуса, от содержания и состава которой зависят многие важнейшие почвенные характеристики, влияет на уровень потенциального плодородия почв (Л.Г.Бакина, Т.А.Плотникова, О.Ж.Митина, 1997 и др.).
Именно лабильная часть почвенного органического вещества наиболее чувствительна к воздействию агротехнических приёмов, а также почвенной биоты. По сравнению с консервативной частью, она характеризуется, как правило, большей гидрофилыюстью и содержанием функциональных групп (А.М.Лыков, В.А.Черников, Б.П.Боинчан, 1981 и др.).
Лабильное органическое вещество изучено сравнительно мало. Литературные данные по этому вопросу зачастую противоречивы, что связано с различной методикой определения (Н.Ф.Ганжара, 1986; М.В.Новицкий, В.А.Илющенко, 1997).
К настоящему времени предложены разнообразные методы изучения лабильной части органического вещества: инкубационные, кинетические, экстракционные. С целью количественной оценки наиболее динамичной в сельскохозяйственной практике части гумуса определены тесты, характеризующие формы его и исследован их состав с помощью физико-химических методов (К.В.Дьяконова, 1992). Принцип определения фракций наиболее информативного в отношении плодородия почв лабильного гумуса состоял в их последовательной экстракции серией реактивов, от мягких к более жёстким: водой, нейтральным пирофосфатом Na, щелочным пирофосфатом Na, щёлочью. В серии этих вытяжек наибольшей информативностью обладает водная вытяжка (почва/вода 1:1) (К.В. Дьяконова, 1987).
По данным Дьяконовой (1990), водорастворимые вещества в вегетационный период являются органическим катионом, тесно связанным в основ-ном с N0 \ Являясь физиологически активными, органические вещества почвенного раствора влияют на рост и формирование корневых систем, обладают свойствами комплексообразователей, способствуя мобилизации соединений железа и микроэлементов почвы. Имеющиеся публикации (Проблемы гумуса..., 1986; Органическое вещество пахотных почв, 1987; Л.Г.Бакина, Т.А.Плотникова, О.Ж.Митина, 1997 и др.) подтверждают, что данные о содержании водорастворимых органических веществ служат надёжным показателем эффективности плодородия типов почв, показателем отзывчивости на вносимые органические и минеральные удобрения. Однако имеется и негативная точка зрения на применение этого параметра. Некоторые исследователи считают, сто использование показателя «водорастворимое органическое вещество» для оценки степени окультуренности в качестве одного из параметров гумусного состояния нецелесообразно. По их мнению, определение этого показателя необходимо для изучения характера происходящих в почве микробиологических процессов. Помимо водорастворимых органических веществ в почве существуют другие формы лабильных гумусовых соединений. Согласно Дьяконовой (1984) к ним могут быть отнесены «молодые» соединения гумуса, которые непрочно связаны с минеральной частью почвы и содержат повышенное количество азота (C:N не более 12). Они способны относительно быстро трансформироваться и высвобождать азот для растений. Есть данные по влиянию удобрений и агротехнических мероприятий на содержание лабильных гумусовых веществ агроклиматических районов (Б.М.Когут, 2002; Л.Г.Бакина, Т.А.Плотникова, О.Ж.Митина, 1997).
Мы в своих исследованиях проводили анализ лабильных форм гумусовых веществ в воздушно-сухих образцах непосредственно после взятия их в поле. Были исследованы гумусовые вещества, переходящие в следующие вытяжки, рекомендованные для изучения лабильных гумусовых веществ лабораторией биохимии почв Почвенного института им. В.В. Докучаева: водную, пирофосфатно-натриевую (рН-7 и рН-10) и щелочную 0.1М NaOH-вытяжку. Для сравнения и с целью общей характеристики гумусовых веществ использовали пирофосфатно-натриевую (рН-13) вытяжку (Рекомендации для исследования баланса и трансформации органического вещества, 1984).
Органическое вещество, переходящее в водную вытяжку, имитирующую почвенные растворы, является наиболее лабильным, легко разлагается микроорганизмами, имеет высокую корреляцию с биологической активностью почв, быстро трансформируется в доступные сельскохозяйственным растениям вещества и в значительной степени определяет эффективное плодородия почв (Л.Г.Бакина, Т.А.Плотникова, О.Ж.Митина, 1997).
Полученные данные (табл. 16) свидетельствуют, что содержание водорастворимого органического вещества имитирующего почвенные растворы, составляло очень небольшую часть от общего количества гумуса (0,5 - 1,2%). Несколько больше его находилось в пойменной почве (1,0 - 1,2%) по сравнению с почвами, сформированными на других почвообразующих породах (0,5 - 0,9%). Следует отметить, что из парных сочетаний почв пашни и луга, некоторое преимущество в наличии водорастворимых гумусовых веществ имели пахотные почвы.
Механизм действия раствора пирофосфата натрия сводится к необратимым обменным реакциям между катионами, с которыми связаны в почве изменения вещества - с кальцием, алюминием и железом, - в результате которых гумусные вещества переходят в состояние растворимых алюмо-железогумусовых солей. Следовательно, в пирофосфатную вытяжку входят свободные гумусовые вещества, а также подвижные соли гумусовых кислот с Са, Mg, Fe, Al.
