Влияние длительного действия способов освоения склонов на плодородие желтоземно-подзолистых почв, рост и урожай мандарина уншиу широколистный

Цитрусоводство является весьма рентабельной отраслью субтропического сельского хозяйства, играющей важную роль в экономике Грузинской ССР" Цитрусовые сады размещены в основном в субтропиках Западной Грузии, причем одним из ведущих районов цитрусоводства является Абхазская АССР. По данным Министерства сельского хозяйства ГССР, на I января 1983 г. общая площадь цитрусовых культур в республике составляла 21 137 га, из которых на долю плодоносящего сада приходится 12 938 га (61,2 $) ¦ В Абхазской АССР под цитрусовыми занято 8609 га, что составляет 40,7 $ площади цитрусовых насаждений в ГССР. Основная часть насаждений приходится на мандарин — 88,2 $, на втором месте лимон — 6,2 $, затем апельсин — 5,0% и другие цитрусовые — 0,6 $.

Решениями Ш1 съезда КПСС, ХХУ1 съезда Компартии Грузии, майского и ноябрьского (1982 г.) Пленумов ЦК КПСС, Продовольственной программой, постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 27 сентября 1979 г. «О мерах по увеличению производства южных и субтропических культур и дальнейшему ускоренному развитию сельского хозяйства в Грузинской ССР», постановлением ЦК КП Грузии и Совета Министров Грузинской ССР от 24 декабря 1979 г., наряду с развитием других отраслей сельского хозяйства, намечено увеличение площадей цитрусовых насаждений и производства их плодов. Определены кошфетные задачи: довести площадь цитрусовых насаждений в Грузинской ССР к концу 1985 г. до 26,6 тыс, га, а к 1990 г. — до 29,6 тыс. га, в т. ч. в Абхазии к 1990 году — до 10 650 га. Производство цитрусовых плодов к 1985 году в Грузии предусмотрено довести до 350 тыс. тонн, а к 1990 году — до 500 тыс. тоннв Абхазии соответственно — 101 и 158 тыс. тонн.

Дна решения этих задач необходимо дальнейшее научное обоснование и усовершенствование комплекса агротехнических мероприятий по улучшению плодородия почв.

Грузинская ССР, занимающая сравнительно небольшую территорию в центральной и западной части Закавказья — около 70 тыс. кв. км, или 0,3 $ территории СССР, отличается большим разнообразием природных и экологических условий. Горами здесь занято около 54 $, предгорьями — 33%, а равнинами лишь 13% территории. Полезная площадь, используемая в сельском хозяйстве, составляет лишь 33% всей ее территории (Панцхава, 1980).

Цитрусовые сады в основном (более 70 $) размещены на склонах, где климатические условия наиболее благоприятны для их возделывания. Однако влияние различных способов освоения склонов на агрономические свойства этих почв пока достаточно не изучено. Дальнейшее развитие цитрусоводства требует разработки научно обоснованной системы их возделывания.

Целью нашего исследования явилось изучение изменения свойств желтоземно-подзолистых почв склонов при различных способах их освоения и оценка их влияния на урожай производственных садов мандарина Уншиу.

Работа выполнена в Грузинском институте субтропического хозяйства (Сухуми) и в Почвенном институте им. В. В. Докучаева (Москва) в период 1980;1984 гг.

Изучено изменение свойств почв и роста растений мандарина по следующим вариантам обработки склонов: контроль — целинаступенчатые насыпные террасы, сплошная послойная обработка почвы без оборота пласта на глубину 50 смсплошная послойная обработка почвы с оборотом пласта на глубину 50 смплантаж.

Впервые изучено изменение комплекса свойств желтоземно-подзолистых почв склонов под влиянием способов освоения (морфологических и микроморфологических признаков, минералогического состава, химических, физико-химических и агрохимических свойств). Впервые на данных почвах произведена опенка взаимосвязи в системе почва — растение. Показано, что оптимальным вариантом освоения желт о з емнопо д з олистых почв склонов (крутизной до 22°) под мандарин является плантажная обработка. Данный метод обработки почв склонов рекомендован производству.

выводы.

Изучение влияния длительного действия способов освоения склонов желтоземно-подзолистых почв на их плодородие, рост и урожай мандарина Уншиу позволило нам сделать следующие выводы:

1. Морфологические и мивроморфологические признаки почв, отношение? 10ЬЯг03 = 4−8- коэффициент дифференциации ила -1,6- наличие элювиально-иллювиальных горизонтов по данным валового и механического состава, кислая реакция среды, сильная выветрелость профиля, узкое отношение С:№, небольшая емкость поглощения и физико-химические свойства позволяют отнести исследуемые почвы к желтоземно-подзолистым глееватым среднесуг-линистым.

2. Изученные окультуренные желтоземно-подзолистые почвы характеризуются следующими показателями: содержание гумуса в верхнем горизонте 1,7−2,3 $, отношение С:№ - 10,8−13,7- рН^д^ 4,9−4,1- рНКС| = 3,2−3,3- Н^ = 5,2−7,3 мг-экв/ЮО гН^^ 8,7−9,7 мг-экв/ЮО готношение Со = 2,2−4,0- плотность почв 1,2−1,3 г/см3- полная влагоемкость 35−42 $- капиллярная влагоемкость 27−34 $- пористость 49−51 $.

3. В районе Келасури установлен необычный для желтоземов и желтоземно-подзолистых почв минералогический состав илистой фракции. Он отличается более высоким содержанием хлорит-смек-титовых смешаннослойных образований при более низком количестве слнщ-гидрослвд.

4. Илистая фракция верхнего горизонта почвы под лесом отличается максимальным содержанием хлорит-смектита. Количество каолинит-смектита здесь минимально.

5. Для окультуренных почв установлено снижение количества хлорит-смектита, что отражает вовлечение в его состав ила нижних иллювиальных горизонтов.

6. Данные микроморфологических исследований устанавливают для освоенных почв быстрое выветривание гумусово-аккумуля-тивного горизонта, активное перераспределение форм соединений железа, проявление признаков оглеения и элюированияболее благоприятную агрономическую оценку выявил вариант плантажа по сравнению с другими типами освоения склонов.

7. Различные способы освоения склонов желтоземно-подзолис-тых почв существенно влияют на их плодородие, рост корней и урожай плодов мандарина: а) освоенные почвы по сравнению с целинной характеризуются большей актуальной и потенциальной кислотностьюв верхнем горизонте обработанных почв по сравнению с целинной уже отношение Со ••, большая доля в составе обменных катионов №а и К, меньшая степень насыщенности основаниямиб) обработка привела к увеличению абсолютного и относительного содержания подвижных форм соединений железав наибольшей степени это проявляется в варианте плантажав) в окультуренных почвах по сравнению с целинной наблюдается увеличение содержания азота легкогидролизуемых соединений по всему профилю, сужается отношение С:№, подвижных форм Са: К и №а:Кувеличивается количество подвижных форм фосфатов, но сужается отношение подвижных соединений Со: Ре — г) освоение и окультуривание почв привело к увеличению полной и капиллярной влагоемкости, запаса воды, капиллярной пористости. В большей степени по сравнению с целиной эти параметры изменились в варианте плантажад) растения, выращенные в почве варианта плантаж, по сравнению с растущими на террасированной и послойно обработанной почвах, имеют большую физиологическую активность плазма-леммы клеток первого прироста и значительно более развитую ультраи макроструктуру корней, а также обладают более высокой адаптированностью к изменениям условий, что выражается в высокой степени готовности аппарата сбрасывания плодовони характеризуются большой плотностью распространения корней, проникающих на болыцую глубину, большим обхватом подвоя и привоя и более высокой урожайностью.

8. Длительное сельскохозяйственное использование почв мандариновых садов, наряду с проявлением благоприятных признаковувеличения пористости и влагоемкости, содержания подвижных форм соединений азота и фосфора, привело и к появлению ряда неблагоприятных свойств почв — значительному увеличению актуальной и потенциальной кислотности, элюированию подвижных форм соединений кальция, уменьшению степени насыщенности почв основаниями, увеличению подвижных форм соединений железа.

9. При освоении желтоземно-подзолистых почв склонов Западной Грузии под мандариновые сады предпочтение следует отдать сплошной плантажной обработке почв на глубину 50 см, по сравнению с террасированием и послойной обработкой.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.

Углубленные исследования изменений свойств почв, происшедших за 40-летний период сельскохозяйственного использования, оценка физиологической активности, роста и урожайности плодов растений мандарина Унпшу позволяют рекомендовать производству сплошную плантажную обработку желтоземно-подзолис-тнх почв при крутизне не выше 20°, на глубину 50 см. Плантажная обработка по сравнению с террасированием и сплошной послойной обработкой склонов является более предпочтительной, так как в большей степени способствует повышению плодородия почв и, как следствие этого, увеличению урожая плодов мандарина Уншиу широколистного.

В заключение каткого обзора литературы по изучаемому вопросу следует отметить следующее. Опытный участок расположен на типичной для Западной Грузии территории, на широко распространенных почвах, используемых под мандарин и другие цитрусовые. В связи с этим выводы работы правомочно распространять на цроизводственные условия. Свойства почв, близких по генезису распространенным на опытном участке, достаточно полно исследованы, однако остается спорным вопрос о причине дифференциации профиля — проявления лессиважа, подзолообразования или поверхностного оглеения. В то же время преимущественное цротекание одного из этих процессов важно не только для оценки генезиса и целей классификации почв, но и определяет трансформацию и миграцию элементов питания в них, то есть плодородие и урожай сельскохозяйственных культур.

В настоящее время имеется ряд работ по влиянию различных приемов обработки на свойства почв, в том числе и почв влажных субтропиков, их окультуривание и культурный почвообразовательный процесс. Однако полученные данные часто противоречивысреди ученых нет единого мнения о критериях окультуриваниядетального изучения изменения желтоземно-подзолистых почв склонов под влиянием различных приемов обработки не проводилось. Для Западной Грузии не существует единого мнения о целесообразности различных приемов обработки почв склонов на отдельные типы почв в зависимости от выращиваемой культуры.

Б связи с указанным, при постановке опытов прежде всего была выдвинута задача, имеющая практическую значимость: решить, какой из приемов обработки — плантаж, террасирование или послойная обработка более перспективный на желтоземно-под-золистых почвах с целью повышения урожайности мандаринавыявить причины, обусловливающие перспективность той или иной обработки, для чего изучить изменения комплекса свойств почв при одновременном исследовании взаимосвязи в системе почва-растение, роста и урожайности мандарина. Оценить экономическую эффективность испытываемых приемов обработки почв. Наряду с этим, применение различных современных методов исследования почв позволяет также изучить глубокие взаимосвязи трансформации соединений элементов в почве и дать прогноз дальнейшей эволюции плодородия исследуемого массива.

42 ГЛАВА 2.

ОЕЕЕКТ ИССВДОВАНИЯ, СХЕМА ОПЫТА И ОСНОВНЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.

2.1. Объект исследования, схема опыта.

Объекты исследования находятся на опытном участке, охарактеризованном рядом авторов с 1936 года по настоящее время. Большую работу проводил здесь Ш. С. Гигиберия. Он автор двух капитальных долголетних опытов по освоению склонов под чай на щэасноземах в Анасеули и под мандарин на субтропических подзолистых почвах Келасури (ныне Келасурское отделение учебно-опытного хозяйства «Эпюра» ГИСХ). Ш. С. Гигиберия впервые на практике применил посадку цитрусовых, как противоэрозийное мероприятие при сплошной обработке склонов. На опытном участке предпосадочную подготовку почвы, закладку опытного сада и научную работу в 1939;41 гг. осуществлял Ш. И. Джалагония. Научно-исследовательскую работу здесь вели Г. Б. Надарая (194 244 гг.), Е. ЕЛикваная (1945;49 гг.), Я. Н. Ломия (1950 г.) и К. Р. Тавдумадзе (1951 г.). С 1945 г. по настоящее время боль-щую работу проводит здесь А. И. Джикия.

В опубликованных работах Е. ЕЛикваная (1947, 1948) и А. И. Джикия (1966а, 19 666, 1967), в отчетах Ш. И. Джалагония, Г. Б. Надарая, Я. Н. Ломия, К. Р. Тавдумадзе освещено влияние первичной обработки склонов на рост надземных, и подземных частей мандарина, на урожайность, качество урожая, а также некоторые агрохимические показатели почвы. Но вопрос длительного действия способов первичной обработки склонов на показатели плодородия субтропических подзолистых (желтоземно-подзолистых) почв в мандариновом саду ими не изучался. Учитывая отсутствие экспериментальных данных по названному вопросу, мы сочли целесообразным изучить этот вопрос на базе уникального долголетнего опыта, заложенного Ш. С. Гигиберия в Келасури. До закладки опыта в 1939 г. было проведено предварительное подробное почвенное обследование опытного поля Г. И. Колотовым и П.Л.Гигинеишви-ли (Приложения 7, 8).

ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОПЫТНОГО УЧАСТКА. Опытный участок, отведенный для изучения вопроса «Освоение склонов под цитрусовые культуры», расположен в северо-восточной части Келасурско-го отделения учебно-опытного хозяйства ГЙСХ на склоне, идущем от верхней (пятой древней) террасы к нижней (четвертой древней) террасе. Склон юго-восточной экспозиции, хорошо дренируемый, со средней крутизной 22°, при колебании уклона от 7 до 38°. Высота над уровнем моря 107−140 м, расстояние от Черного моря I км (рис. I). Площадь опытного участка II904 м2. Почва — желтоземно-подзолистая, сформировавшаяся под дубово-грабовым лесом. В 1936;37 гг. лес был вырублен, после чего на участке росли лишь кустарники. В 1938 г. была произведена корчевка оставшихся пней и кустарников. В 1939 г. до начала опытной работы провели планировку участка и выкосили сорняки.

РЕЛЬЕФ И П0ЧВ00БРАЗШЦИЕ ПОРОДЫ. Опытный сад находится между реками Келасури и Дзикурта. Рельеф территории холмисто-равнинный, высотой 100−160 м над уровнем моря, пересечен сухими балками. Опытный участок находится на правом берегу р. Келасури. С восточной стороны расположена первая надпойменная терраса р. Келасури, мощностью 15−20 м, сложенная из крупных галечников и песка. Галечники в основном — окатанные граниты, габроидные породы, порфириты и известняки. Территория ы сз.

ЛЬЕТ опытного эчпсткя.

ПО ИЗУЧЕНИЮ ВОПРОСОВ «ОСВОЕНИЯ СКЛОНОВ ПОД ЦИТРУСОВЫЕ К^ЛЬТ^РЬГ тсштйё /.

ОчСИмг ЛОПМКМГЛМС") ««<1 / *вт* 6 «с '5.

Слл?о ЛО*1ТЛ/е с**"** <ю' снлоны Смтяо воя*т"* сн*ош* с*лм> > А.1″ как в восточной, так и в западной части обрывается. С севера к югу рельеф постепенно понижается до уровня моря.

Горные породы, слагающие грунты склонов Келасури, представлены толщей валунно-галечникового материала, состоящего преимущественно из изверженных пород, очень редко из песчаника. Валуны и гальки представляют собой мелкозернистые и крупнозернистые разности розового гранита и авгитового порфирита. Валуны часто достигают крупного размера — до метра в диаметре. Большая часть валунно-галечникового материала на значительной глубине подвергалась разрушению и потеряла прочность (режется лопатой, юфкой).

Материнские породы почв, развившихся на описанных валунно-галечниковых грунтах, в пределах изучаемого опытного участка представлены более или менее мощным слоем кислой аллювиальной глины, перемешанной с массой обломков разрушающегося валунно-галечникового материала, количество которого с глубиной возрастает, переходя постепенно в сплошной валунно-галечный грунт.

ОБРАБОТКА ПОЧВЫ. Первичная обработка почвы согласно схеме опыта закончена в 1940 г. Посадка опытных насаждений проведена весной 1941 г. элитными однолетними стандартными саженцами мандарина УШНИУ ШИРОКОЛИСТНОГО (Ctras unschiu Marc.)" заокулированного на трифолиате (Poncirus trifoliata Raf.)•.

СХЕМА ОПЫТА. Опыт Ш. С. Гигиберия под названием «Освоение склонов» был заложен по следующей схеме:

1. Террасы по агроправилам по цитрусовым за 1938 г. -контроль.

2. Плантажные террасы по способу Ш. С. Гигиберия (с широким основанием).

3. Ступенчатые насыпные террасы.

4. Террасы по способу Муура (с широким основанием).

5. Сплошная послойная обработка почвы без оборота пласта (без перемешивания почвенных горизонтов) на глубину 50 см.

6. Сплошная послойная обработка почвы с оборотом пластаплантаж на глубину 50 см.

ПОВТОРНОСТЬ ОПЫТА. Повторность опыта четырехздатная, т. е. на опытном участке 24 делянки площадью по 400 м^, в проекции длина по склону 40 м, ширина поперек склона Юм.

ПОСАДКА РАСТЕНИЙ. При посадке растений была применена горизонтальная разбивка. Высота падения горизонталей 175 см. Расстояние между деревьями в ряду по горизонтали 2 м, а между рядами от 3,6 до 4,4 м — в зависимости от крутизны склона.

На участке высажено 1206 мандариновых саженцев, учетных -581. В каждой делянке крайние ряды являются защитными. Учетных растений в каждом варианте по 96, за исключением третьего (ступенчатые насыпные террасы), где их 99. По середине и верхней границе участка проведена водоотводная терраса, которая одновременно служит и дорогой.

Схема опыта Ш. С-Гигиберия.

1. ТЕРРАСЫ ПО АГРШРАЕШМ 1938 ГОДА. Характерной особенностью этих террас являлось послойное размещение почвы с сохранением гумусового слоя на поверхности горизонта. Насыпная часть террас с откосом состояла из подпочвы. В конце террас необработанная полоса почвы шириной 20−25 см с обратным уклоном полотна в 3°.

2. ШАНТАЖНЫЕ ТЕРРАСЫ ПО СПОСОБУ Ш. С.ГИГИЕЕРИЯ. Особенностью этих террас являлась сплошная плантажная обработка по всей ширине полосы между двумя горизонтальными линиями склона. После шантажирования почва перемещается сверху вниз до образования откоса и полотна террасы с уклоном по склону 3−5°, где гумусовый слой и обработанная (вывернутая) подпочва по всей ширине основания террасы размещены равномерно, так же, как при обычном плантажировании, т. е. биогенный горизонт внизу, а подпочва — сверху. На нижней стороне полотна террасы устраивается земляной валик размером 25−40 см.

3. ТЕРРАСЫ ПО СПОСОБУ МУУРА. Характерной особенностью этого типа террас являлось наличие канав (траншей) размером.

30×40 см параллельно нижнему откосу. Почва, вынутая из канав, использовалась для образования валика. Канавы должны были перехватить воду, стекающую с поверхности террас.

4. СТУПЕНЧАТЫЕ НАСЫПНЫЕ ТЕРРАСЫ. Они являются самыми древними по их использованию. Сооружены по механизированному типу, почва с верхней части склона сбрасывается на нижнюю часть, образуя при этом половину полотна и откос террасы. При этом вся гумусовая почва сосредоточивается на насыпной части, а выемочная часть полностью оголена от гумусового горизонта. Террасы сооружаются с обратным уклоном в 3°. Почва (полотно террасы) обработана на глубину 50 смпри этом способе террасирования верхний, наиболее плодородный слой почвы перенесен на откос (рис* 2).

Перечисленные четыре типа террас заложены на постоянной высоте сечения горизонталей.

5. СПЛОШНАЯ ПОСЛОЙНАЯ ОБРАБОТКА ПОЧВЫ БЕЗ ОБОРОТА ПЛАСТА. В этом варианте обработка почвы проводилась на глубину 50 см, причем верхний, наиболее плодородный слой сохранен на поверхности склона. Все генетические горизонты оставлены на месте.

4.

Схема устройства тер с.

СТУПЕНЧАТАЯ/ Т Е Р РА С, А («у. д"ш<�тжипри H-/oO"*"c<-zoj.

Рис. 2. рис. 3).

6. СПЛОШНАЯ ОБРАБОТКА ПОЧВЫ С ОБОРОТОМ ПЛАСТА — ПЛАНТАЖ. Плантаж производится на глубину 50 см, наиболее плодородный слой почвы захоронен на глубине 25−50 см, генетические горизонты перемешаны (рис. 4).

Предпосадочная обработка почвы во всех вариантах опыта Ш. С. Гигиберия проведена на глубину 50 см. Агротехнический уход за почвой и растениями осуществлялся в соответствии с агроправилами по цитрусовым культурам, за исключением посева в междурядиях сидератов и почвозащитных культур. За все время ведения опыта в вариантах сплошной обработки (послойной и плантажной) не применялись противоэрозионные мероприятия, которые могли бы помешать естественному стоку и смыву почвы.

Схема опыта, используемого в работе.

Для решения поставленных перед нами задач, с целью изучения характера и длительности влияния первичной обработки почвы склонов на ее плодородие, мы избрали наиболее перспективные для производства варианты из опыта Ш. С. Гигиберия (здесь и далее в тексте и таблицах для краткости каждый вариант будем называть особо, что указано в кавычках):

1. Ступенчатые насыпные террасы (соответствуют агроправи-лам по цитрусовым культурам, 1979) (делянки 5, II, 13, 19) -" терраса" .

2. Сплошная послойная обработка почвы без оборота пласта (делянки 3, 9, 17, 23) — «послойная обработка» .

3. Сплошная обработка почвы с оборотом пласта (делянки 2, 8, 16, 22) — «плантаж» .

4. Для сравнения в качестве контроля добавили новый вари.

Масштаб.

1П*30*г* С ' /.

Схемя последовательности рпбот нр внрплнте.

СПЛПШНЯЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ВЕЗ ОБОРОТИ ПЛРСТЯ.

Рис" 3.

M.

Рис. 4 ант — почву из расположенного рядом с опытным садом дубово-грабового леса — «целина» .

2.2. Методика исследования.

Методика исследования включала полевые исследования почв, постановку полевых опытов, полевые исследования в системе почва — растение и лабораторные исследования.

Полевые исследования почв состояли в заложении разрезов, морфологическом описании их общепринятыми методами, в отборе почвенных и агрохимических образцов. На экспериментальном участке были сделаны разрезы размером 160×120×100 см. В каждом варианте по 8, всего — 32. Каждый разрез был описан морфологически. В этих же разрезах была изучена насыщенность почвенных слоев корнями (по методу В. А. Колесниковат.н. «вольный монолит»). Образцы почвы брали через каждые 20 см для лабораторных исследованийиз каждого разреза по 5 образцов с глубин 0−20, 20−40, 40−60, 60−80 и 80−100 см, всего в варианте по 40, а по опыту 160 образцов. В образцах выполнялись следующие исследования: микроморфологическое строение в шлифах (Парфенова, 1977) — минералогический состав илистой фракции — рентгендифрактометрическим методом на аппарате ДР0Н-2. Излучение медное, фильтрованное никелем, в качестве детектора отраженных квантов использовали сцентилляционный блок детекто-рования ЩС-б. Режим работы аппарата: напряжение на трубке -35 кв, анодный ток — 12 мА. Фракции ^ 0,001 мм выделены экспресс-методом, предложенным Б. П. Градусовым, НЛ. Чижиковой и М. Ш. Шаймухаметовым, — «Способ выделения и подготовки илистых и коллоидных частиц к рентгендифрактометрическому анализуавторское свидетельство № 805 171». Фракции, насыщенные из.

1н раствора Л^С^, после приготовления ориентированных препаратов сняты: а) в воздушно-сухом состоянии, б) после насыщения этиленгликолем, в) после прокаливания при температуре 550° в течение двух часов.

Физические и водно-физические свойства почв изучались: механический состав — пирофосфатным методом по Н. А. Качинскомуструктурный состав — сухим и мокрым просеиваниемкапиллярная и полная влагоемкость — в ненарушенном сложении в гильзахмаксимальная гигроскопичность — методом А. В. Николаеваполевая влажность — весовым методомплотность почвы — методом Н.А.Ка-чинскогоплотность твердой фазы — пикнометромобщая пористость — по расчету.

Агрохимические свойства почв изучались: органический углерод — по И. В. Тюринуобщий гумус — по И. В. Тюринуобщий азотметодом Кьельдаляазот легкогидролизуемых соединений — по И. В. Тюрину и М. М. Кононовойпоглощенные Са и — по Шоллен-бергеруК и Л — по АД. Масловойподвижный Р2<)5 — по А. Т. Кирсанову. Формы соединений железа: свободное — по Мера-Джексону, аморфное — по О. Таммусвободный алюминий — по Мера-Джексонуваловой химический состав и основные микроэлементы почв — рентгенофлуоресцентным методом на приборе ТЭФАподвижные и «доступные» микроэлементы — в ацетат-аммонийных буферных вытяжках с разными рН (4,8 и 7,0) и 0,02 т ^о^ЭДТА (рН = 7,0) — рН солевой и водной суспензии — потенциометричес-киобменная кислотность почв — по Дайкухара-Каппену-гидролитическая кислотность — по методу Каппена.

Кроме того изучалось физиологическое состояние растений мандарина по электропроводимости на экспериментальном приборе Биосим"! (по методике В. В. Горчакова и А.Д.Катамахина).

Перечисленные исследования проводились по руководствам по химическому и агрохимическому анализам почв (Е.В.Аринушкина, 1961; Практикум по почвоведению, 1973; Агрохимические методы исследования почв, 1975).

Математическая обработка экспериментальных данных массовых анализов выполнена методом дисперсионного анализа (Юдин, 1980).

ГЛАВА 3.

ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОСВОЕНИЯ СКЛОНОВ НА РАЗВИТИЕ ПРОФИЛЯ И ВАЛОВОЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЖЕЛТОЗЕМН04ЮДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ.

3.1. Морфологические и микроморфологические признаки почв.

Различные способы освоения склонов в значительной степени изменяют морфологические признаки почв, строение почвенного профиля. В целях более углубленного изучения изменений морфологии почв при различных приемах обработки нами цроведено исследование микроморфологических признаков и особенностей микростроения этих профилей. Подробное морфологическое и микроморфологическое описание, типичное для вариантов профилей и шлифов, приведено в приложении 9.

Почва под лесом характеризуется высокобиогенным хорошо агрегированным гумусовым горизонтом. На глубине 60−80 см происходит резкое изменение свойств: утяжеляется состав примесейгрубообломочного материала. Кроме того надо отметить, что на склоне в пределах нескольких метров наблюдаются существенные изменения в мощности верхнего суглинистого наноса, как и в характере подстилающего слоя.

При сельскохозяйственном освоении существенно и принципиально изменяется строение профиля и организация материала.

Судя по морфологическому профилю, исследуемые способы обработки привели к созданию более рыхлого верхнего слоя почвы 0−50 см, некоторому улучшению аэрации и уменьшению избыточного увлажнения нижних, горизонтов (железисто-марганцевые конкреции в них встречаются реже, чем на целине). Верхние 50 см, а на террасе и более глубокие горизонты неоднородны по цвету и механическому составу, негомогенны. Переход из одного горизонта в другой на вариантах с различной обработкой, как правило, неясный.

Существенные отличия в морфологическом профиле почв по вариантам обработок не прослеживаются.

ОСОБЕННОСТИ ШКРОСТРОЕШЯ. Для изучаемых почв характерна высокая гетерогенность почвообразующего материала, усиленная различными способами обработки. Тем не менее, для всех почв (целинных и коренным образом перестроенных в результате обработки) характерны общие черты микростроения: I) богатство гру-бообдомочного материала, причем его состав и степень выветренности может быть очень разным- 2) скоагулированное гумусом и хорошо агрегированное строение почвенной массы гумусово-акку-мулятивных горизонтов- 3) наличие трех почвообразующих слоев материала в пределах изучаемого верхнего метра (верхний суглинистый с включениями грубообломочного материала, среднийкрупно-песчаный с крайне низким содержанием тонкодисперсного материала, нижний — красноцветная кора выветривания, обогащенная сильно выветренными и ожелезненными материалами.

Целинная почва характеризуется неоднородным лито-логическим профилем: сверху вниз резко снижается содержание тонкодисперсного вещества и нарастает содержание обломков пород различного размера и разного состава. Плазма верхних горизонтов изотропна и богата гумусом, агрегирована в неясные агрегаты, а в зонах с повышенным содержанием растительных и органогенных остатков прослеживается биогенная агрегирован-ность и следы жизнедеятельности почвенной мезофауны. Органическое вещество здесь представлено тремя формами: I) в виде довольно крупных органических остатков почти черного шш бурого цвета с еще заметным клеточным строением- 2) в виде большого количества очень мелких, почти черных или бурых образований в глинистой массе, утративших клеточное строение- 3) в виде тонкодисперсного органического вещества, пропитывающего глинистую массу и предающего ей светло-бурую или бурую окраску в шлифе. На глубине 20−40 см резко снижается содержание плазмы и увеличивается количество свежих выветренных породных фрагментов (гранитов) и сланцев с железистым цементом. Средняя часть профиля состоит почти исключительно из скелетного грубообломочного материала — раздробленного роговообманково-биотитового гранита, по трещинам которого отмечается небольшое количество оптически ориентированной глины светло-желтого цвета. С глубины 60−80 см начинается темно-бурая сильно выветренная масса с ожелезненной плазмой. Литомарж имеет пятнистое мивростроение, в силу сохранения им строения исходных горных пород, и разной степени переработанности плазменного и скелетного материала железистыми растворами (Ромашкевич, 1974).

Плантажирование способствовало выворачиванию на поверхность сильно ожелезненных и сильно выветренных породных фрагментов. В сравнении с другими способами обработки склоновых почв плантажирование оказалось очень благоприятным, так как косвенно способствовало оструктуриванию почвенной массы растворами железа. Несмотря на относительно невысокое содержание гумуса, почвенная масса верхних горизонтов достаточно хорошо с коагулирована и оптически не ориентирована, как при других обработках, поскольку сильно ожелезнена за счет плантажирования. Одновременно большое количество свободного железа способствует образованию железистых стяжений и микроконкреций, что можно диагностировать в шлифах. При этом богатство железа в породных фрагментах при образовании конкреций и стяжений приводит к тощ, что плазма не обезжелезня-ется и не теряет своих структурных свойств, как это наблюдается при проявлении временного оглеения в других почвах (Тур-сина, Наумов, 1981; Турсина и др., 1982).

Средний слой целинной почвы, состоящий из свежих обломков гранитов и светлой, оптически ориентированной глины в планта-жированной почве или не был выражен совсем, или был маломощным и, будучи примешан к верхнему суглинистому материалу, потерял характерные свойства. Почвенная масса средней части профиля состоит из мелких обломков песчаников, крупных зерен первичных минералов (в основном полевых шпатов) и плазменного цемента. Тонкодисперсное вещество, которое частично скоагулиро-вано (в остаточных зонах гумусового горизонта, перевернутого вниз), но в основном пептизировано. Встречаются редкие железистые конкреции вблизи железосодержащих породных фрагментов.

Переход от средней части профиля к нижней диагностируется в шлифах четко и без сомнений: по составу породных фрагментов, по степени и характеру выветренности, характеру тонкодисперсного вещества и высокой концентрации железистых соединений. С глубины 60 см отмечается смесь обломков эффузивов и сильно ожелезненных тонкозернистых осадочных пород. Основная масса глинистого материала нижней части профиля сосредоточена в ку-танах-одеждах на поверхности породных фрагментов и имеет признаки проработки железистыми растворами: слои в натеках порваны, растресканы и часто глина скоагулирована в гранулярные фрагменты. В трещинах пород встречаются редкие и очень крупные наткчные кутаны из гидрослщистого глинистого материала. Такая высокая и специфическая проработка железом породных фрагментов и глинистого материала может быть связана лишь с до-почвенными гидротермальными пропитками и не встречается при почвообразовании ни в гумидных, ни в аридных условиях (Разу-мова, 1967).

В нижней части профиля плантажированной почвы наблюдается высокое содержание аморфного железа, которое, по данным микроморфологического анализа, может образоваться исключительно из растворов, которыми обрабатывалась почва в далеком прошлом. Общее высокое содержание железа в нижних горизонтах может быть связано еще с высвобождением его из сильно выветренных породных фрагментов и железосодержащих минералов: эффузи-вов и туффитов основного состава, ромбических пироксенов, биотитов. Интересно, что встречающиеся в этой части профиля очень редкие натечные образования ориентированной глины почти не содержат железа и сильно отличаются от породной оптически ориентированной глины. Одновременно отмечается полное отсутствие каких-либо форм сегрегации железа, несмотря на близкое под-стилание плотных пород, т. е. признаков гидроморфизма, связанных с временным переувлажнением, не наблюдается.

Строение профиля послойно обработанной почвы без перемещения горизонтов ближе всего к целинной лесной почве. Верхний корнеобитаемый слой имеет скоагулированную, правда несколько менее агрегированную и слабее гумусированную плазму, чем плазма целинной почвы. Скелетная добавка более разнообразна, чем в целинной почве, — среди обломков пород встречаются песчаники, аргиллиты, пироксеновые базальт-порфириты. С глубины 40−60 см (несколысо выше, чем должно быть по условиям обработки) залегает литомарж — сильно ожелезненный горизонт, с остатками фрагментов эффузивов основного состава, которые по периферии и по трещинам одеты глинистыми кутанами. Кутаны так же, как и сами фрагменты пород, сильно изменены под влиянием железистых растворов: исходное мшфостроение угадывается по оптической ориентировке, а сам тип микроструктуры сильно изменен в результате коагулирующей роли железистых растворов. Средний слой, состоящий из свежих породных фрагментов и светлой оптически ориентированной глины, в этом профиле опущен вниз под литомарж. Оглеение верхней части профиля, по сравнению с другими, здесь выражено минимально.

Террасирование, как метод обработки почв склонов, наиболее сильно изменило профиль почвы. Материал верхних горизонтов существенно отличается от верхнего суглинистого слоя целинной почвы по ряду признаков: отсутствует гумусовая агрегация и биогенная переработка, появляется струйчатое микростроение плазмы. При строительстве террас верхний, наиболее благоприятный для почвообразования слой, был израсходован на строительство откосов, а почвообразующим материалом стал в основном средний слой еще целинной почвы с незначительной добавкой материала нижнего слоя — литомаржа. В результате почвообразующий материал всего профиля оказался по сравнению с другими почвами (на других типах обработки и под лесом) наиболее облегченным и одновременно в максимальной степени обогащенным пептизируемой оптически ориентированной глиной. Однако невысокое содержание тонкодисперсного материала и присутствие материала из вдасноцветного горизонта с лито-маржем снижает те неблагоприятные свойства, которые могут существенно проявиться при обнажении среднего слоя, обогащенного пептизированной плазмой. В шлифах диагностируются различные стадии почвообразования этой пептизированной плазмы под влиянием соединений железа (из красноцветного материала), гумуса и приемов обработки. Старение, растрескивание, скручивание, переориентировка и коагуляция — таково разнообразие превращений хорошо оптически ориентированной глины в менее или совсем не ориентированную. Наибольшие изменения пептизированной плазмы наблюдаются вблизи фрагментов материала нижнего красноцветного слоя, содержащего большое количество оже-лезненного и омарганцованного материала, а также сильно выветренного грубообломочного материала.

В связи со строением террасщюванной почвы, значительно обогащенной пептизированным глинистым материалом, встает вопрос о выраженности процесса иллювиирования тонкодисперсного материала в данном профиле и вообще в ряду исследуемых нами профилей.

Анализ возможности проявления лессирования и его роль в формировании профиля рассматривается нами следующим образом: верхняя часть профиля всех почв, за исключением террасированной, имеет хорошо с коагулированную плазму без всяких следов пептизации даже в зонах образования железистых конкреций, что позволяет сделать вывод о неподвижности тонкодисперсного материала верхних горизонтов. Присутствие оптически ориентированной глины в виде пленок и одежд на поверхности грубообломочного материала и в трещинах пород в средней части профиля объясняется резкой сменой механического состава в этой части профиля и унаследованностью свойств исходного слоя пород. По своему строению и составу тонкодисперсный материал средней части профиля резко отличается от глинистого материала верхней и нижней частей профиля. Химико-минералогический состав илистых фракций (Маршания, Градусов, Чижикова, 1984) подтверждает ли-тологическую обособленность средней и нижней частей профиля. В нижней 1фасноцветной части профиля с литомаржем тонко дисперсный материал также имеет оптическую ориентировку, но весьма специфическую из-за высокого содержания железа в этом слое. Наряду с породной оптической ориентировкой плазменного материала в нижнем слое встречаются крайне редкие натечные слоистые каолинитовые образования светло-желтого цвета, которые располагаются в трещинах пород среди натеков гидрослюдистого состава красновато-желтого цвета. Эти редкие следы перемещения тонкодисперсного материала из средней части профиля в нижнюю могли происходить как в результате почвообразования, так и в до-почвенную стадию литогенеза, и они никак не позволяют говорить о достаточной развитости процесса лессиважа в условиях субтропиков, даже на фоне высокого количества осадков и довольно хороших условий внутрипрофильной дренированности.

Таким образом, данные микростроения почв не позволяют считать лессиваж црофилеобразующим процессом в исследуемых почвах, создающим горизонт иллювиального максимума (тем более, что на глубине 40−60 см наблюдается минимум ила — от 1−2 до 11−16 $). Присутствие очень редких натечных кутан не исключает возможности локальных местных межгоризонтных подвижек при исходном наличии в литологическом слое пептизированной глины.

Вышесказанное позволило сделать следующие выводы:

I. Профильный анализ микростроения выявил высокую наследуемость породного микростроения. Если в целинной лесной почве были диагностированы три самостоятельных литологических слоя со своим специфическим составом фрагментов твердых пород и особым строением и составом тонкодисперсного вещества, то в обработанных почвах создалась еще более гетерогенная система из смеси этих слоев.

2. Сравнение трех видов обработок показало, что наиболее благоприятными для возделывания цитрусовых, в частности, мандарина являются плантажная и послойная обработки.

3. При проведении террасирования необходимо выявить наиболее благоприятные по составу и свойствам слои почв и затем из них строить основное тело будущего корнеобитаемого слоя. Вовлечение в корнеобитаемый слой так называемой «вдасноцвет-ной коры выветривания», материала третьего литологического слоя, обогащенного сильно выветренными породными фрагментами и соединениями железа, оказывается весьма благоприятным для оструктуривания верхнего корнеобитаемого слоя. В рассмотренном случае при строительстве тела корнеобитаемого слоя был использован в основном материал второго литологического слоя, наиболее богатого пептизированным тонкодисперсным веществом, который не может способствовать повышению плодородия почвы.

4. Для почвообразования в почве под лесом («целина») характерно формирование высокогумусного биогенного, хорошо ос-труктуренного гумусово-аккумулятивного горизонта. Ниже 40 см, где фиксируется литологическая смена слоев, следов почвообразования почти нет. Признаки оглеения и лессирования в целинной почве выражены крайне слабо.

5. Для почвообразования на окультуренных участках специфическим является: а) довольно быстрое восстановление гумусово-аккумулятивного горизонта, даже при ¡-шантажированииб) дезориентация глинистой массы с понижением ее двупреломления и преобразования микроструктуры из струйчатой в раздельно чешуйчатуюв) активное перераспределение форм железа при вовлечении в корнеобитаемый слой материала красноцветного, сильно ожелезненного слояг) проявление временного переувлажнения в виде образования железистых стяжений и микроконкреций, сегрегация железа не вызывает обезжелезнения глинистой плазмы, источником железистых новообразований является грубообломоч-ный материал и аморфное железо тонкодисперсного вещества красноцветного материала.

3.2. Механический состав почв.

Твердая фаза почв и ее состав имеют особое значение в генезисе почв и играют огромную роль в агрономическом отношении, так как определяют агрофизические свойства почв, с которыми связаны основные условия развития сельскохозяйственных растений, а также эффективность использования вносимых в почву удобрений.

Состав и распределение механических фракций исследуемых почв находится в тесной зависимости от характера почвообразу-ющих пород и стадии почвообразования. Механический состав является важным показателем, характеризующим почву, и от него зависит целый ряд других ее свойств.

Исследуемые нами субтропические желтоземно-подзолистые почад, подстилаемые галечником, относятся к средне-, тяжелосуглинистым и глинистым, в которых процентное содержание физической глины (^ 0,01 мм) составляет 30−50 $, для варианта плантажа — 40−65 $.

Однако, как видно из табл. 3.1, почва, развитая под дубово-грабовым лесом, по содержанию физической глины относится.