Агрохимические показатели целинных серых лесных почв Северного Зауралья в разрезе подтипов и разновидностей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Агрохимические показатели целинных серых лесных почв Северного Зауралья в разрезе подтипов и разновидностей

Светлана Михайловна Каюгина,

Аннотация

Ключевые слова: гранулометрический состав, агрохимические свойства, серые лесные почвы, Северное Зауралье

AGROCHEMICAL INDICATORS OF VIRGIN GRAY FOREST SOILS OF THE NORTHERN TRANS-URALS IN THE CONTEXT OF SUBTYPES AND VARIETIES

Svetlana M. Kayugina, Dmitry I. Eremin

Keywords: granulometric composition, agrochemical properties, gray forest soils, Northern Trans-Urals

Введение

Гранулометрический состав является фундаментальным свойством почвы, он определяет другие почвенные свойства, в том числе агрохимические [1, 2]. В Северном Зауралье светло-серые и собственно-серые лесные почвы представлены в основном супесчаными и легкосуглинистыми разновидностями. Подтип тёмно-серых лесных почв характеризуется тяжёлым гранулометрическим составом [3-5].

Тип серых лесных почв Северного Зауралья обладает сравнительно благоприятными в агрономическом отношении агрохимическими свойствами [6, 7]. Это обусловлено особенностями почвообразующих пород региона, которые преимущественно представлены лёссовидными и покровными суглинками. Почвообразующие породы изначально содержат карбонаты кальция, препятствующие сильному развитию подзолистого процесса, ограничивая почвообразование выщелачиванием солей и катионов щелочноземельных металлов [8].

Цель исследований - изучение зависимости значений агрохимических показателей от утяжеления гранулометрического состава на примере целинных серых лесных почв Северного Зауралья.

Материалы и методы исследований

Материалом для написания статьи послужили многолетние исследования кафедры почвоведения и агрохимии ГАУ Северного Зауралья. В период с 1965 по 2020 годы было заложено 330 полнопрофильных разрезов на целинных серых лесных почвах подтаёжной и лесостепной зон юга Тюменской области. Одновременно с морфологическим описанием были отобраны почвенные образцы по генетическим горизонтам для более детального изучения и лабораторных анализов.

Определение гранулометрического состава проводили по Качинскому методом пипетки с предварительной обработкой почвенных образцов пирофосфатом натрия. Определение разновидности почв проводили по физической глине (ЭПЧ с размером менее 0,01 мм).

Гидролитическую кислотность определяли по методу Каппена в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26121); сумму обменных оснований - по Каппену-Гильковицу (ГОСТ 27821). Емкость катионного обмена (ЕКО) и степень насыщенности основаниями рассчитывали по общепринятым формулам. Все анализы делали в кафедральной агрохимической лаборатории.

Обработку результатов проводили с помощью Microsoft Excel 2016 на кафедре математики и информатики ГАУ Северного Зауралья.

Результаты исследований и их обсуждение. Анализ 96 образцов в подтипе светло-серых лесных почв показал, что сумма обменных оснований в гумусовом горизонте (А1) зависит от содержания физической глины (элементарных почвенных частиц размером менее <0,01 мм) и увеличивается с утяжелением гранулометрического состава от 12,5 мг-экв./100 г в супесчаной до 21,4 мг-экв./100 г почвы в легкоглинистой разновидности (таблица 1).

Таблица 1 Светло-серые лесные почвы (n*=96)

Примечание: * количество полнопрофильных почвенных разрезов.

целинная серая лесная почва

Гумусово-элювиальный горизонт (А1А2) светло-серых лесных почв характеризуется минимальной по почвенному профилю суммой обменных оснований во всех разновидностях, которая изменяется от 10,4 мг-экв./100 г в супесчаной до 16,9 мг-экв./100 г в легкоглинистой. Сумма обменных оснований возрастает в иллювиальном горизонте во всех разновидностях с сохранением тенденции увеличения значений показателя с утяжелением почвы: от 12,1 мг-экв./100 г в супесчаной до 22,6 мг-экв./100 г почвы в легкоглинистой.

Гидролитическая кислотность формируется в результате длительного выщелачивания и оподзоливания, зависит от гранулометрического состава, гумусированности, глубины залегания карбонатов. В светло-серых лесных почвах наибольшее значение гидролитическая кислотность принимает в легкоглинистой разновидности - 7,2 мг-экв./100 г, а наименьшее в тяжелосуглинистой - 4,0 мг-экв./100 г почвы. Во всех разновидностях светло-серых лесных почв значение гидролитической кислотности снижается вниз по профилю.

Ёмкость катионного обмена (ЕКО) один из важнейших показателей, который также зависит от гранулометрического состава и гумусированности почвы. В гумусовом горизонте светло-серых лесных почв ЕКО принимает минимальные значения в супесчаных почвах - 16,8 мг-экв./100 г, увеличиваясь с утяжелением гранулометрического состава до 28,6 мг-экв./100 г в легкоглинистых почвах. В остальных разновидностях ЕКО не имеет существенных различий и составляет чуть более 23 мг-экв./100 г почвы. В гумусово-элювиальном горизонте ЕКО снижается во всех разновидностях. В нижней части иллювиального горизонта ЕКО увеличивается, при этом в средне - и тяжелосуглинистых почвах значения ЕКО в горизонте В2 выше, чем в гумусовом горизонте.

При снижении степени насыщенности основаниями ниже 75% от ЕКО в почве начинается процесс оподзоливания. Такие почвы требуют известкования. Степень насыщенности основаниями гумусового горизонта светло-серых лесных почв максимальна в тяжелосуглинистой разновидности - 83% от ЕКО. Минимальными значениями степени насыщенности основаниями характеризуются супесчаные и легкоглинистые почвы - 75% от ЕКО. В горизонте А1А2 степень насыщенности основаниями снижается незначительно, что делает возможным смешивание горизонтов А1 и А1А2 для формирования полноценного пахотного горизонта. Иллювиальный горизонт не подвержен выщелачиванию, поэтому степень насыщенности основаниями возрастает до 80-90% от ЕКО в зависимости от разновидности.

Подтип собственно-серых лесных почв, в отличие от светло-серых, развивался под осветленными лиственными лесами с хорошо выраженным травянистым покровом. Оподзоливание в этом подтипе проявляется в меньшей степени, однако процесс выщелачивания по-прежнему остаётся по причине промывного типа водного режима [9]. В результате анализа 111 образцов выявлено, что наиболее богата основаниями легкоглинистая разновидность - 33,1 мг-экв./100 г почвы в гумусовом горизонте, менее всего сумма обменных оснований составляет в супесчаной разновидности - 16,3 мг-экв./100 г (таблица 2). В горизонте А1А2 собственно-серых лесных почв сумма обменных оснований снижается во всех разновидностях, кроме легкоглинистой. В нижней части иллювиального горизонта в почвах лёгкого гранулометрического состава (супесчаная и легкосуглинистая), а также в тяжелосуглинистой разновидности сумма обменных оснований увеличивается по сравнению с гумусовым горизонтом на 7,5 -12%. В среднесуглинистых почвах сумма обменных оснований в горизонте В2 равна значению горизонта А1, а в легкоглинистой разновидности её значение в иллювиальном горизонте на 21% ниже значений гумусового горизонта.

Таблица 2 Собственно-серые лесные почвы (n=111)

Несмотря на меньшую степень оподзоливания, гидролитическая кислотность гумусового горизонта собственно-серой лесной почвы выше значений светло-серых лесных почв, за исключением супесчаной и легкоглинистой разновидностей. Минимальное значение гидролитическая кислотность имеет в супесчаных почвах - 3,9 мг-экв./100 г. В иллювиальном горизонте собственно-серых лесных почв гидролитическая кислотность принимает минимальные значения во всех разновидностях.

Подтип собственно-серых лесных почв характеризуется более высоким содержанием гумуса в верхней части почвенного профиля, поэтому ЕКО у них выше, чем в светло-серых лесных почвах. ЕКО увеличивается с утяжелением гранулометрического состава от 20,2 до 39,4 мг-экв./100 г почвы. В горизонте А1А2 собственно-серых лесных почв ЕКО снижается, за исключением легкоглинистых почв. В иллювиальном горизонте ЕКО вновь увеличивается.

Собственно-серые лесные почвы по степени насыщенности основаниями не имеют существенных отличий от светло-серых. Степень насыщенности основаниями в гумусовом горизонте находится в диапазоне 79-84% от ЕКО, снижается в гумусово-элювиальном горизонте до 75-76%, за исключением легкоглинистых почв, где она остаётся равной 84%. В более глубоких слоях существенной разницы относительно светло-серых лесных почв не обнаружено.

Тёмно-серые лесные почвы Северного Зауралья по сумме обменных оснований и составу почвенных катионов сравнимы с лесостепными чернозёмами, несмотря на проявление процесса иллювиирования и меньшее содержание гумуса [10]. В гумусовом горизонте супесчаной разновидности тёмно-серых лесных почвах сумма обменных оснований в 1,8 раз превышает значение в аналогичном горизонте супесчаной разновидности светло-серой лесной почвы. По остальным разновидностям также увеличивается сумма обменных оснований в гумусовом горизонте от светло-серых к тёмно-серым, но разрыв не столь значителен, как в супесчаных почвах. Тенденция, которая прослеживалась в подтипах светло-серых и собственно-серых лесных почв, сохраняется и в подтипе тёмно-серой: сумма обменных оснований возрастает от 22,6 мг-экв./100 г в супесчаной до 33,2 мг-экв./100 г почвы в легкоглинистой разновидности (таблица 3). Снижение интенсивности промывного режима в тёмно-серых лесных почвах значительно уменьшает выщелачивание катионов щелочноземельных металлов и вымывание илистых частиц в глубь профиля. Сумма обменных оснований в иллювиальном горизонте имеет меньшие значения по всем разновидностям, относительно гумусового горизонта, что обусловлено очень низким содержанием гумуса.

Таблица 3

В гумусовом горизонте тёмно-серых лесных почв наибольшее значение гидролитической кислотности выявлено в легкоглинистой разновидности - 8,6 мг-экв./100 г, а наименьшее значение в легкосуглинистой - 5,6 мг-экв./100 г почвы. Близость карбонатов к иллювиальному горизонту обусловила понижение гидролитической кислотности в нижней части почвенного профиля.

Тёмно-серые лесные почвы имеют более высокую ЕКО в гумусовом горизонте в сравнении со светло-серыми и собственно-серыми лесными почвами. Наибольшее значение ЕКО выявлено в самых тяжёлых легкоглинистых почвах - 41,8 мг-экв./100 г почвы. В остальных разновидностях ЕКО в гумусовом горизонте варьирует в небольшом диапазоне от 29,8 до 32,3 мг-экв./100 г почвы. С глубиной содержание гумуса в тёмно-серых лесных почвах снижается, что отражается на величине ЕКО, которая уменьшается в горизонтах В1 и В2 во всех разновидностях.

Несмотря на более высокую гумусированность, тёмно-серые лесные почвы по степени насыщенности основаниями гумусового горизонта не отличаются от двух других подтипов. Значение показателя варьирует от 77 до 80% от ЕКО. В нижней части иллювиального горизонта степень насыщенности основаниями увеличивается до 80-84% от ЕКО, что ниже значений собственно-серых и светло-серых почв.

Заключение

В ходе анализа было установлено, что в Северном Зауралье по всем трём подтипам серых лесных почв прослеживается тенденция увеличения суммы обменных оснований и ёмкости катионного обмена в гумусовом горизонте от почв лёгкого гранулометрического состава (супесчаных) к почвам тяжёлого гранулометрического состава (легкоглинистым). В нижележащих горизонтах данная тенденция сохраняется. Сумма обменных оснований и ЕКО увеличиваются от светло-серых к тёмно-серым почвам.

Гидролитическая кислотность принимает максимальные значения во всех трёх подтипах в легко глинистой разновидности, в остальных разновидностях зависимость от «тяжести» гранулометрического состава не выявлена.

Степень насыщенности почв основаниями не имеет существенных отличий в зависимости от подтипа и разновидности серых лесных почв.

Список источников

1. Татаринцев В.Л. Гранулометрия агропочв юга Западной Сибири и их физическое состояние. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. 261 с.

2. Ерёмин Д.И., Груздева Н.А. Гранулометрия пахотных серых лесных почв Северного Зауралья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 1 (69). С. 18-22.

3. Eremin D., Eremina D. Influence of granulometric composition structure of anthropogenic-reformed soil on ecology of infrastructure. Procedia Engineering, 2016, vol. 165, pp. 788-793.

4. Каюгина С.М., Ерёмин Д.И. Пространственная неоднородность распределения физической глины и ила в профиле серых лесных почв Северного Зауралья // Агрофизика. 2021. № 1. С. 7-13.

5. Каюгина С.М. Сравнительная характеристика подтипов серых лесных почв Северного Зауралья по гранулометрическому составу // Мир инноваций. 2021. № 4. С. 3-6.

6. Sorokina O.A. Diagnostic parameters of soil formation in grey forest soils of abandoned fields overgrowing with pine forests in the middle reaches of the Angara river. Eurasian Soil Science, 2010, vol.43, no. 8, pp. 867-875.

7. Котченко С.Г., Абрамов Н.В. Мониторинг состояния плодородия почв Тюменской области // Мир инноваций. 2015. № 1-4. С. 100-106.

8. Каретин Л.Н. Почвы Тюменской области. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1990. 286 с.

9. Котченко С.Г., Ерёмина Д.В. Агрогенные изменения химических свойств темно-серых лесных почв Северного Зауралья. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2020. № 10 (192). С. 42-50.

10. Котченко С.Г., Груздева Н.А., Ерёмин Д.И. Динамика химических свойств серой лесной почвы Северного Зауралья при интенсивном ее использовании в пашне // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2019. № 11. С. 49-56.

References

1. Tatarintsev, V.L. Granulometry of agricultural soils of the south of Western Siberia and their physical condition. Barnaul: AGAU Publishing House, 2008. 261

2. Eremin, D.I. and N.A. Gruzdeva. Granulometry of arable gray forest soils of the Northern Trans-Urals. Proceedings of the Orenburg State Agrarian University, 2018, no. 1 (69), pp. 18-22.

3. Eremin, D. and D. Eremina. Influence of granulometric composition structure of anthropogenic-reformed soil on ecology of infrastructure. Procedural Engineering, 2016, vol. 165, pp. 788-793.

4. Kayugina, S.M. and D.I. Eremin. Spatial heterogeneity of the distribution of physical clay and silt in the profile of gray forest soils of the Northern Trans-Urals. Agrophysics, 2021, no. 1, pp. 7-13.

5. Kayugina, S.M. Comparative characteristics of subtypes of gray forest soils of the Northern Trans-Urals by granulometric composition. The world of innovation, 2021, no. 4, pp. 3-6.

6. Sorokina, O.A. Diagnostic parameters of soil formation in grey forest soils of abandoned fields overgrowing with pine forests in the middle reaches of the Angara river. Eurasian Soil Science, 2010, vol. 43, no. 8, pp. 867-875.

7. Kotchenko, S.G. and N.V. Abramov. Monitoring of soil fertility in the Tyumen region. The world of innovation, 2015, no. 1-4, pp. 100-106.

8. Karetin, L.N. Soils of the Tyumen region. Novosibirsk: Nauka. Siberian Branch, 1990. 286 p.

9. Kotchenko, S.G. and D.V. Eremina. Agrogenic changes in chemical properties of dark gray forest soils of the Northern Trans-Urals. Bulletin of the Altai State Agrarian University, 2020, no. 10 (192), pp. 42-50.

10. Kotchenko, S.G., N.A. Gruzdeva and D.I. Eremin. Dynamics of chemical properties of gray forest soil of the Northern Trans-Urals with its intensive use in arable land. Bulletin of the Altai State Agrarian University, 2019

Размещено на Allbest.ru