Влияние гумусного состояния агрозема культурного на его структурно-агрегатный состав

Рассмотрены результаты исследований гумусного и структурного состояния агрозема культурного легкосуглинистого гранулометрического состава. Приведены особенности состава гуминовых и фульвокислот. По результатам «сухого» и «мокрого» просеивания рассчитаны коэффициент структурности и критерий водоустойчивости, на основании которых дана оценка структуры почвы. Показано, что хорошее агрегатное состояние и водопрочная структура агрокультурного горизонта исследуемой почвы определяются содержанием гумуса и его качественным составом.

We have presented results of research into humus and structural state of cultured agrozem of light-loamy granulometric composition. We have shown peculiarities of composition of humic and fulvous acids. According to the results of `dry' and `wet' sifting we have calculated the coefficients of structure and criterion of water-tightness, on the basis of which we estimated soil structure. We have shown that good aggregate state and watertight structure of agro-cultured horizon of the studied soil are determined by the content of humus and its qualitative composition.

Введение

Антропогенные изменения в почвах пахотных земель настолько значительны, что нашли свое отражение в последних классификационных построениях как национального, так и международного уровня [20, 21]. В новой классификации почв Беларуси высокоокультуренные почвы, которые формируются в результате целенаправленной деятельности человека по созданию плодородных почв, выделены на уровне самостоятельного типа — агроземы культурные [18].

В научной литературе имеются отдельные публикации, затрагивающие те или иные характеристики агрохимических и физико-химических свойств этих почв [3, 9, 12, 13]. Целью же наших исследований явилось установление влияния гумусного состояния агроземов культурных на их структурно-агрегатный состав, поскольку структурное состояние почв является одним из существенных признаков их плодородия.

Анализ источников. Важнейшим фактором образования структуры является органическое вещество. Наряду с органическим веществом в свободном состоянии и в разных формах связи с минеральной частью почвы, в образовании структуры принимают участие и полуторные оксиды в свободном состоянии и в формах связи с органическими соединениями [6].

Увеличение в почве агрономически ценных агрегатов является также следствием воздействия органических удобрений и более интенсивного развития возделываемых культурных растений, а также повышения насыщенности почвенного коллоидного комплекса обменно-поглощенным Са2+ [12]. Определенная роль в этом процессе отводится механической обработке и внесению минеральных удобрений [6, 9, 13]. При невысоком содержании органического вещества (3 мм), отличающихся высокой водоустойчивостью [6].

В дерново-подзолистых высокоокультуренных почвах прослеживается четкая зависимость между содержанием водопрочных агрегатов, определенных по методу Н. И. Савинова, и содержанием гумуса. Высокое содержание водопрочных агрегатов (>0,25 мм), по мнению Кузнецовой [5], обеспечивает оптимальное сложение гумусового слоя и устойчивость сложения во времени. Нижний предел в содержании водопрочных агрегатов >0,25 мм, обеспечивающий благоприятное и относительно устойчивое сложение пахотного слоя, составляет 40%. В дерново-подзолистых почвах этот предел достигается при 4% органического вещества [7].

Содержание водопрочных агрегатов >0,25 мм в пахотных горизонтах дерново-подзолистых почв находится в тесной связи не только с содержанием органического вещества, но и с его качественным составом. Количество водопрочных агрегатов увеличивается и с изменением типа гумуса от гуматно-фульватного к фульватно-гуматному и гуматному. В высокоокультуренных почвах наряду с увеличением общего содержания углерода, возрастает содержание гуминовых кислот, связанных с кальцием, способствующих образованию комковато-зернистой структуры [8].

Значение водопрочных агрегатов по сравнению с распыленной частью почвы заключается еще и в том, что гумуса и питательных веществ в них содержится больше [8]. В водопрочных фракциях агрегатов пахотных почв относительное содержание гуминовых кислот снижается с увеличением их размера [13].

Методы исследования. Объектом наших исследований явился агрозем культурный суглинистого гранулометрического состава, сформировавшийся на месте агродерново-подзолистой почвы в результате длительного целенаправленного ее окультуривания, представленный разрезом № 8А-08.

Разрез 8А-08 с подробным морфометрическим и морфологическим описанием, отбором образцов для аналитических исследований заложен на пахотных землях СПК «Агрофирма «Лучники» Слуцкого района Минской области.

Цвет почвенных горизонтов устанавливался визуально с использованием международного атласа цветов Манселла.

Определение агрегатного состава почв проводилось по методу Н. И. Саввинова [16]. Коэффициент структурности (Кстр.) и критерий водоустойчивости (А, %) рассчитаны по методу АФИ [19]:

При определении общего содержания гумуса (Г, %) использовался метод Тюрина. Групповой и фракционный состав гумуса проводился по схеме Тюрина в модификации Пономаревой-Плотниковой.

Основная часть. Под влиянием антропогенного фактора изменяются прежде всего морфологические признаки почв. Об этом свидетельствует описание разреза, заложенного на ключевом участке в СПК «Агрофирма «Лучники».

Индексировка почвенных горизонтов и номенклатура почв дана согласно новой классификации почв Беларуси [18].

РК1(Ап) 0−29 см — агрокультурный (пахотный) горизонт темно-серого цвета с коричневым оттенком (по Манселлу во влажном состоянии — 10YR 3/2, в сухом — 10YR 4/2), окраска однородная, свежий, слегка уплотнен, зернисто-мелкокомковатой структуры, переход в нижележащий горизонт заметный, ровной линией, легкий суглинок;

РК2(А1В1) 29−50 см — агрокультурный горизонт палево-серого цвета (по Манселлу во влажном состоянии — 10YR 4/2, в сухом — 10YR 5/2), окраска несколько неоднородная (в верхней части более темный), черные примазки органики по всему горизонту, свежий, уплотнен, мелкокомковатой структуры, переход в нижележащий горизонт ясный, почти ровный, суглинок легкий;

В1 50−65 см — иллювиальный горизонт, желтого цвета (по Манселлу во влажном состоянии — 10YR 6/6, в сухом — 10YR 7/6) с бурыми прослойками в верхней части, влажный, рыхлый, бесструктурный, переход в нижележащий горизонт ясный, песок связный;

Д 65−110 см — подстилающая порода бурого цвета (по Манселлу во влажном состоянии — 5YR 4/6, в сухом — 5YR 5/6), сырая, плотная, глыбистой структуры, легкий моренный суглинок.

Почва: агрозем культурный типичный, развивающийся на лессовидном суглинке, подстилаемом с глубины 65 см моренным суглинком с прослойками песка мощностью 15 см на контакте, легкосуглинистый (дерново-подзолистая хорошоокультуренная, развивающаяся на легком лессовидном суглинке, подстилаемом с глубины 0,65 м моренным суглинком с прослойкой песка на контакте).

Как показывает морфологическое описание разреза, агрозем культурный характеризуется специфическим строением профиля: верхний агрогенно-преобразованный агрокультурный горизонт (РК) залегает непосредственно на срединном горизонте исходных почв, в конкретном случае на горизонте В1, так как в исследуемых почвах элювиальная часть профиля в результате окультуривания превратилась в органо-аккумулятивную. То есть в профиле агрозема культурного отсутствуют характерные для почв дерново-подзолистого типа горизонты Е (элювиальные) и ВЕ (иллювиально-элювиальные).

Результаты исследований показали, что содержание гумуса в агрокультурном горизонте уменьшается с глубиной и в слое 5−10 см составляет -, в слое 15−20 см -, на глубине 35−45 см — %. Это объясняется тем, что в настоящее время интенсивной обработке подвергается только РК1 (29 см). В 70-е годы прошлого столетия на этом поле применялся такой агротехнический прием, как подпахотное рыхление, а ежегодное многолетнее внесение высоких доз (80−120 т/га) органических удобрений и привело к формированию РК2 с более низким содержанием гумуса. Общие запасы гумуса в почвенном слое 0−20 см составляют 113,06 т/га, а в слое 0−50 см — 219,75 т/га.

Данные определения группового и фракционного состава гумуса агрозема культурного легкосуглинистого показывают, что в его составе преобладают гуминовые кислоты. Их содержание составляет 63,67%, тогда как фульвокислот только 23,74%. Отношение Сгк/Сфк равно 2,68. Таким образом, тип гумуса, согласно Д. С. Орлову и др. [15], можно охарактеризовать как гуматный.

Как показывают данные рисунка 1, в результате агрогенной эволюции в агроземе культурном легкосуглинистом происходит увеличение содержания II фракции гуминовых кислот, связанной с кальцием, до 30,49%, что свидетельствует об улучшении структурного состояния почв, увеличивается содержание I фракции «свободных» гуминовых кислот до 22,42% с одновременным уменьшением содержания III фракции прочносвязанных — до 10,76%. Содержание самой агрессивной Ia фракции фульвокислот уменьшается до 1,28%.

А Б Рис. 1. Фракционный состав гумуса агрозема культурного легкосуглинистого (в % к валовому содержанию углерода почвы): А — фракции гуминовых кислот; Б — фракции фульвокислот

Важным же количественным показателем структуры почв является содержание воздушно-сухих агрегатов различного размера. По результатам «сухого» просеивания (рис. 2) в агрокультурном горизонте исследуемых почв агрономически ценных агрегатов размером 0,25−10 мм содержится 53,70%, а преобладающей среди них является фракция 1−2 мм (15,40%). Также для характеристики агрегатного состояния был определен коэффициент структурности Кстр. В нашем случае он равен 1,16. На основании этих данных агрегатное состояние агрозема культурного легкосуглинистого оценивается как хорошее [19].

Большое значение при изучении структуры почвы имеет определение ее водоустойчивости, а также сравнение результатов «сухого» и «мокрого» просеивания. На долю агрегатов размером 0,25−10 мм по результатам «мокрого» просеивания приходится 52,52%, а наибольший удельный вес приходится на фракцию 0,25−0,5 мм — 17,08% (рис. 2). Следовательно, пахотный слой, в соответствии с утверждением И. В. Кузнецовой [8], обладает устойчивым сложением, так как содержит не менее 40% водопрочных агрегатов >0,25 мм. Значение критерия водоустойчивости агрегатов (критерия АФИ), определенных по отношению суммы агрегатов размером 0,25−1 мм при «мокром» и «сухом» просеивании, составило 302,46%, что указывает на хорошую структуру изучаемой почвы [19].

А Б Рис. 2. Агрегатный состав агрозема культурного легкосуглинистого: А — сухое просеивание; Б — мокрое просеивание

Результаты наших исследований подтверждают ранее сделанные выводы [2, 4, 6, 9−11, 14, 19] о роли гумуса и его отдельных фракций в создании хорошего структурного состояния почв дерново-подзолистого типа. Так, агрозем культурный легкосуглинистый, сформировавшийся в результате целенаправленного длительного окультуривания дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы, обладая высоким содержанием гумуса (> 3%) и гуматным его составом (Сгк/Сфк = 2,68), преобладанием в составе гуминовых кислот II и III фракций, характеризуется хорошей водопрочной структурой (критерий АФИ = 302,46%, Кстр.= 1,16). Согласно же исследованиям Н. И. Афанасьева и др. [1], аналогичные почвы пахотных земель северо-восточной части Беларуси (Шкловский и Мстиславский районы Могилевской области) обладают слабой водоустойчивостью структуры. Следует отметить, что содержание гумуса в этих почвах колебалось в пределах 1,8−2,0%.

Все вышеперечисленное позволяет заключить, что формирование агрономически ценной агрегатной структуры агрозема культурного в первую очередь связано с его гумусным состоянием, т. е. относительно высоким содержанием гумуса, гуматным его типом и преобладанием фракций гуминовых веществ, связанных с кальцием и полуторными оксидами.

гумус агрозем почва.

• 1. Афанасьев, Н. И. Структура некоторых дерново-подзолистых почв БССР / Н. И. Афанасьев, Н. И. Янович, А. М. Русалович // Почвоведение и агрохимия. 1970. № 7. С. 30−33.
• 2. Воронин, А. Д. Основы физики почв / А. Д. Воронин. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. 244 с.
• 3. Гаркуша, И. Ф. Изменение дерново-подзолистых почв под влиянием окультуривания / И. Ф. Гаркуша // Почвоведение. 1955. № 4. С. 33−47.
• 4. Капинос, В. А. Изменение физических свойств дерново-подзолистой почвы под влиянием органических удобрений и способов обработки / В. А. Капинос [и др.] // Почвоведение. 1990. № 5. С. 139−152.
• 5. Кузнецова, И. В. Агрофизические свойства дерново-подзолистых окультуренных почв / И. В. Кузнецова // Почвоведение. 1977. № 9. С. 48−57.
• 6. Кузнецова, И.В. К оценке роли различных составных частей почвы в создании водопрочности почвенной структуры / И. В. Кузнецова // Почвоведение. 1966. № 9. С. 55−65.
• 7. Кузнецова, И.В. О некоторых критериях оценки физических свойств почв / И. В. Кузнецова // Почвоведение. 1979. № 3. С. 81−87.
• 8. Кузнецова, И. В. Роль органического вещества в образовании водопрочной структуры дерново-подзолистых почв / И. В. Кузнецова // Почвоведение. 1994. № 11. С. 34−41.
• 9. Левин, Ф. И. Окультуривание подзолистых почв /Ф.И. Левин. М.: Колос, 1972. 264 с.
• 10. Тюрин, И. В. Органическое вещество почвы и его роль в плодородии / И. В. Тюрин. М.: Наука, 1965. 320 с.
• 11. Минченко, Т. Э. Влияние гумусированности на структурное состояние дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы / Т. Э. Минченко, И. М. Швед, С. Д. Курганская, М. М. Комаров // Проблемы плодородия почв и эффективности удобрений: материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 130-л етию со дня рождения акад. Я. Н. Афанасьева — основателя и первого зав. каф. почвоведения БГСХА; отв. ред. А. И. Горбылева. Горки, 2007. С. 85−87.
• 12. Муха, В.Д. Естественно-антропогенная эволюция почв (общие закономерности и зональные особенности) / В. Д. Муха. М.: КолоС, 2004
• 13. Никитин, Б. А. Свойства и классификация окультуренных дерново-подзолистых почв / Б. А. Никитин. Чебоксары: Чувашкнигиздат, 1976. 160 с.
• 14. Орлов, Д. С. Химия почв / Д. С. Орлов. М.: Изд-во Моск. ун-та., 1985
• 15. Орлов, Д. С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов / Д. С. Орлов, О. Н. Бирюкова, М. С. Розанова // Почвоведение. 2004. № 8. С. 918−926.
• 16. Практикум по почвоведению / под. ред. И. С. Кауричева. М.: Агропромиздат, 1986. 336 с.
• 17. Полевое исследование и картографирование почв БССР: метод. указания / БелНИИ почвоведения и агрохимии / под. ред. Н. И. Смеяна, Т. Н. Пучкаревой, Г. А. Ржеутской. Минск: Ураджай, 1990. 219 с.
• 18. Смеян, Н. И. Классификация, диагностика и систематический список почв Беларуси / Н. И. Смеян, Г. С. Цытрон. Минск, 2007. 220 с.
• 19. Шеин, Е. В. Курс физики почв / Е. В. Шеин. М.: Изд-во МГУ, 2005. 432 с.
• 20. Шишов, Л. Л. Классификация и диагностика почв России / Л. Л. Шишов [и др.]. См.: Ойкумена, 2004. 342 с.
• 21. World Reference Base for Soil Recourses. — Rome: FAO, 2006. 145 p. /http: www. fao. org /ag/ agl/ agll/wrb/doc/ wrb2006final. pdf.

УДК 631.8: 631.445.2.