Гумусовое состояние черноземов Санско-Днестровской возвышенности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Гумусовое состояние черноземов Санско-Днестровской возвышенности

Сова Ольга Степановна,

аспирант Львовского национального университета им. Ивана Франко

Санско-Днестровская водораздельная увалисто-холмистая возвышенность расположена в пределах северо-западного Предкарпатья, на междуречье Днестра и правых притоков Сана. Согласно физико-географического районирования Украины, территория исследований находится в пределах физико-географической области Предкарпатской возвышенности, Добромильского-Самборского природного района.

Санско-Днестровская возвышенность - густо заселенный регион с многовековой историей ведения земледелия. Это обусловлено благоприятными климатическими условиями и плодородными почвами, ведущее место среди которых занимают черноземы оподзоленные. Более 60 % площади Санско-Днестровской возвышенности занято под пашней, что свидетельствует о высокой степени антропогенного прессинга на почвы этой территории. чернозем оподзоленный гумусовый агроценоз

История исследования черноземов оподзоленных Санско-Днестровской возвышенности начинается с конца XIX - начала ХХ в. Одним из первых исследователей почв был австрийский ученый Леопольд Бубер, который в 1910 году опубликовал на немецком языке монографию «О черноземах Галиции и Подолии». Автор полно и объективно осветил взгляды многих ученых, начиная с М. Ломоносова, на происхождения черноземов, описал свойства почв. Широкой общественности украинских и немецких почвоведов научные труды Л. Бубера в области исследования черноземов Галичины практически неизвестны. Профессор И. А. Крупеников в своем научном труде «История почвоведения» отмечает наследие ученого, который первым исследовал черноземы галицкого края [1]. Несмотря на значительный временной отрезок с момента появления фактических данных о черноземах края, из всех провинций черноземной зоны Украины, черноземы Западной Лесостепи, и в первую очередь Галичины, изучены наиболее слабо [2].

За последние годы результаты исследований гумусового состояния почв природных регионов Западной Украины - Ополья, Прикарпатья, Малого Полесья, Сокальской гряды изложены в научных трудах С. П. Позняка, Г. С. Подвальной, С. П. Панькива, В. Г. Гаськевича, Н. М. Павлюк, П. В. Романива [3, 4, 5, 6]. География и генетические особенности черноземов Галичины рассмотрены в статье И. Я. Папиша и С. П. Позняка «Проблемы генезиса черноземов Галичины» [2]. Исследования гумусового состояния черноземов оподзоленных Санско-Днестровской возвышенности проведено автором впервые.

Основными задачами исследований являются: изучение гумусового состояния черноземов оподзоленных под естественными угодьями (вторичный лес) и агроценозами (пашня, залежи), установления количественных и качественных изменений показателей гумусового состояния почв в процессе сельскохозяйственного использования.

Исследования проводили в послевегетационный период в пределах модального участка, заложенного на север отс. Угры Городоцкого р-на Львовской обл. При изучении особенностей гумусового состояния черноземов оподзоленных Санско-Днестровской возвышенности применялись сравнительно-географический, морфолого-генетический (профильный) и сравнительно-аналитический методы. Лабораторно-аналитические исследования выполнены в лаборатории физико-химических анализов почв кафедры почвоведения и географии почв Львовского национального университета имени Ивана Франко. Содержание гумуса определяли по методу Тюрина в модификации Никитина; групповой и фракционный состав гумуса - по методу Тюрина в модификации Пономаревой и Плотниковой. Аналитические данные статистически обрабатывались по общепринятым методикам Б. Доспехова и Е. Дмитриева с использованием модуля вариационной статистики.

Объектом исследований являются черноземы оподзоленные легкосуглинистые на лессовидных суглинках, занятые под естественными биоценозами (вторичный лес возрастом приблизительно 50-70 лет) и агробиоценозами (пашня, залежь). Предмет исследований - гумусовое состояние почв и его трансформация под влиянием антропогенной деятельности.

Черноземы оподзоленные приурочены к широким, слаборасчленённым водораздельным массивам длинных и пологих приводораздельных склонов Санско-Днестровской возвышенности. В почвенном покрове образуют узкий, расчлененный боковыми отрогами серых лесных и темно-серых оподзоленных почв, субширотный массив черноземов оподзоленных вытянувшийся на десятки километров вдоль южногомакросклона возвышенности [2].

Гумусовое состояние почв - это совокупность различных форм, химического состава, процессов трансформации и миграции органических веществ в генетическом профиле почв (Л. А. Гришина 1986). Для оценки гумусового состояния черноземов оподзоленных Санско-Днестровской возвышенности использовали систему показателей, разработанную Л. А. Гришиной и Д. С. Орловым [8].

Черноземы оподзоленные среди других почв Санско-Днестровской возвышенности отличаются благоприятными условиями гумусообразования. По результатам исследований содержание гумуса в гумусово-аккумулятивном горизонте А черноземов оподзоленных составляет под пашней 2,95 %, под залежью 2,60 % и под лесом 2,03 % (табл. 1). В подпахотном горизонте Асодержание гумуса заметно уменьшается до 2,51 % на пашни и 1,42 % под залежью. В переходном гумусовом горизонте А? содержание гумуса составляет под пашней 2, 00 % , под залежью 0,98 % и под лесом 0,96 %. Содержание гумуса в гумусовом горизонте (А+АВ) оценивается как низкое и очень низкое (В. А. Ковда Б. Г. Розанов, 1988). С глубиной содержание гумуса в почвах резко уменьшается и в переходном к почвообразовательной породе в горизонте ВС составляет 0,21-0,38 % (табл. 1).

Таблица 1. Содержание гумуса в черноземах оподзоленных Санско-Днестровской возвышенности.

Профильное распределение гумуса в черноземах оподзоленных характеризуется аккумулятивным типом с максимальным накоплением органики в верхней части профиля и уменьшению его содержания с глубиной.

Вопросу изменения содержания и запасов гумуса в почвах в процессе их окультуривания уделяется значительное внимание, о чем свидетельствуют многочисленные научные публикации. Нет единого мнения относительно направления этого процесса. По данным М. М. Кононовой, П. Г. Адерихина, О. М. Гринченка, Г. Я Чесняка, В. Д. Мухи, Б. П. Ахтырцева, А. С, Щетининой, Ю. Г. Чендева и др., использования целинных почв в сельскохозяйственном производстве вызывает значительное уменьшение содержания гумуса. По мнению А. А. Короткова, Ф. И. Левина, Н. Т. Кулаковской, В. Г Минеева, Л. К. Шевцовой, М. А. Винокурова при окультуривании содержание гумуса может увеличиваться.

Результаты наших исследований свидетельствуют, что в окультуренных почвах прослеживается увеличение содержания гумуса в гумусово-аккумулятивном горизонте А и почвенном профиле в целом. Статистическая обработка результатов показала существенную разницу содержания гумуса в пахотных почвах и под лесом, о чем свидетельствует преобладание фактического критерия существенности t_ф над его теоретическим значением t_0.5 (см. табл. 1). Особенно существенно увеличилось содержание гумуса в профиле пахотных почв по сравнению с целинной в гумусовом и гумусовом переходном горизонтах, где разница между показателями содержания составляет 1,09 - 1,38 %.

Информативным показателем гумусового состояния почв являются запасы гумуса, которые вычисляют с учетом плотности сложения. Запасы гумуса свидетельствуют об общих резервах питательных веществ в почве [3].

Высокие запасы гумуса характерные для почв, занятых под пашней. В частности, в толще 0 - 20 см запасы гумуса составляют 66,68 т / га, в толще 0 - 30 см - 97,14 т / га, в толще 0 - 50 см - 116,64 т / га, и в толще 0 - 100 см - 197,00 т / га (табл. 2). Увеличение запасов гумуса под пашней объясняется уплотнением почв, ростом содержания гумуса в результате окультуривания, и очевидно, внесением органических удобрений. Согласно системе показателей гумусового состояния почв, запасы гумуса в черноземах оподзоленных под пашней оценивают как низкие по всему профилю (см. табл. 2).

Под залежью черноземы оподзоленные в толще 0 - 20 см содержат 67,38 т / га, в толще 0 - 30 см - 88,8 т / га, в толще 0 - 50 см - 124,79 т / га, в толще 0 - 100 - 152,12 т / га гумуса (см. табл. 2). Запасы гумуса под залежью в толще 0 - 20 см оценивают как очень низкие, в толще 0 - 100 см - низкие [7].

Таблица 2. Показатели гумусового состояния черноземов оподзоленных Санско-Днестровской возвышенности.

Самые низкие запасы гумуса обнаружено в черноземах оподзоленных, занятых под лесом. Запасы гумуса в толще 0 - 20 см составляют 47,38 т / га, в толще 0 - 30 см - 59,32 т / га, в толще 0 - 50 см - 83,89 т / га, в толще 0 - 100 см - 107,86 т / га (см. табл. 2). Такие значения объясняют низкими показателями плотности сложения и меньшим содержанием гумуса по сравнению с окультуренными почвами. Запасы гумуса в толще 0 - 20 см черноземов под лесной растительностью оценивают как очень низкие, в толще 0 - 100 см - низкие [7].

Исследования гумусового состояния почв предусматривает изучение качественного состава гумуса. Его оценивают за показателями степени гумификации, результатами группового и фракционного состава, а также природой гуминовых кислот. Групповой состав гумуса характеризует содержание гуминовых кислот, фульвокислот и гуминов. Фракционный состав является функцией кислотности почв, степени минерализации почвенного раствора и минералогического состава илистой фракции почв [4, с. 63].

Агрономическая ценность гумуса в основном определена соотношением в нем гуминовых и фульвокислот. При преимущественном синтезе гуминовых кислот в почве четко выраженный гумусовый горизонт, что отличает почву высоким уровнем плодородия. Такие почвы имеют водостойкую структуру, богатые органическими формами азота и других элементов питания растений. В условиях интенсивного образования фульвокислот, почвы легко обедняются щелочными катионами и другими элементами, имеют кислую реакцию среды, теряют структуру [5].

Важным показателем гумусового состояния почв является степень гумификации органического вещества, которая характеризует долю гумифицированого материала в составе органического вещества и вычисляется как отношение содержания гуминовых кислот к общему содержанию всех органических веществ. Степень гумификации органического вещества исследуемых черноземов оподзоленных под лесом в гумусовом горизонте - средняя, а в переходном горизонте - высокая (см. табл. 2). В верхних горизонтах исследуемых почв под лесом имеется невысокое количество гуматов Кальция, которые вымываются вниз по профилю и накапливаются в переходном горизонте В.

Содержание гуминовых кислот в гумусово-аккумулятивном горизонте А составляет 28,4 % от общего углерода и с глубиной возрастает. В составе гуминовых кислот преобладает «свободная» фракция ГК-1, которая характерная для почв гумидного климата и приурочена, в основном, к верхней трети гумусового горизонта (таблица 3). Наиболее существенную, определяющую роль в составе гумуса черноземов оподзоленных играет фракция ГК-2. Содержание гуминовых кислот, связанных с кальцием, в верхних горизонтах целинных черноземов оподзоленных составляет 24,30 % от суммы ГК и оценивается как низкое, а в горизонте АВ - 46,63 %, что характеризует содержание этой фракции как среднее (см. табл. 2). Средним в горизонте А и высоким в горизонте АВ является содержание гуминовых кислот, прочно связанных с минеральной частью почв и полуторными оксидами. Фракция ГК-3 составляет соответственно от 11,97 до 26,69 % ??суммы гуминовых кислот (см. табл. 2).

Доминирующими в групповом составе гумуса черноземов оподзоленных под лесом является фульвокислоты, содержание которых в горизонте А составляет 49,20 % от общего углерода и с глубиной имеет тенденцию к уменьшению. Среди фульвокислот значительную часть занимает «агрессивная» фракция ФК-1а, содержание которой составляет 6,5 - 6,9 % от общего углерода (см. табл. 3). Эта фракция имеет высокую реакционную способность и подвижность, является главным агентом процесса оподзоливания.

Неравномерно в профиле распределены и другие фракции фульвокислот. В целом их содержание несколько уменьшается вниз по профилю, за исключением фракции ФК-2, связанной с Кальцием, содержание которой с глубиной увеличивается (см. табл. 3).

Таблица 3. Групповой и фракционный состав гумуса черноземов оподзоленных Санско-Днестровской возвышенности.

Содержание гумина, который относится к стабильным формам гумуса, колеблется в профиле целинных черноземов оподзоленных в пределах 22,4 % в горизонте А и с глубиной уменьшается (см. табл. 3). По показателям гумусового состояния, содержание гумина в почвах по всему профилю оценивается как низкое.

Наиболее информативным показателем оценки качественного состава гумуса является отношение углерода гуминовых кислот к количеству углерода в составе фульвокислот (Сгк :Сфк). Этот показатель отражает зрелость почвы и является максимальным в почвах с наибольшей биологической активностью. В земледелии эти почвы наиболее продуктивны, устойчивы к эрозии, дефляции, имеют большую буферную способность. В черноземах оподзоленных под лесом соотношение Сгк :Сфк колеблется в пределах 0,5 - 0,7. Тип гумуса характеризуется как гуматно-фульватный (см. табл. 3).

Свойства гумуса каждого типа почв находятся в равновесии с теми биоклиматическими условиями, при которых этот гумус образовался. Однако следует заметить, что во время сельскохозяйственного использования это равновесия несколько нарушаются.

Сельскохозяйственное освоение почв вызывает не только изменения содержания гумуса, но и трансформацию его группового и фракционного состава. И. В. Тюрин отмечал, что состав гумуса отражает как современное состояние свойств почвы, так и его генезис, накопления гумуса находится в тесном соответствии с относительным и абсолютным содержанием гуминовых кислот [9]. Изучение изменений состава гумуса при освоении важно еще и потому, что агрономическое значение отдельных частей органического вещества почв не одинаковое.

Окультуривание привело к значительному увеличению содержания гумифицированого материала в черноземах оподзоленных. В составе гумуса этих почв, в отличие от целинных аналогов, резко преобладают гуминовые кислоты, сумма которых в горизонтах А и АВ под пашней составляет 48,2 - 48,9 % та под залежью - 41,3 и 35,7 % (см. табл. 3). В фракционном составе гуминовых кислот резко преобладает фракция ГК-2, связана с Кальцием. Степень гумификации органического вещества в почвах оценивается как высокая и очень высокая (см. табл. 2).

Очевидно, известкование и внесение навоза снижает содержание «свободных» гуминовых кислот, что является положительным, поскольку они не взаимодействуют со щелочноземельными основами, что не приводит к их потере. Содержание фракции ГК-1 очень низкое и низкое, составляет от 11,65 до 33,82 % от суммы ГК (см. табл. 2).

В верхних горизонтах окультуренных черноземов оподзоленных более чем втрое, по сравнению с целинными аналогами, повысилось содержание фракции ГК-2, связанной с Кальцием. Просматривается тенденция к накоплению этой фракции в средней части профиля. По показателям гумусового состояния, содержание гуминовых кислот, связанных с Кальцием, является средним и высоким в горизонте А та высоким в горизонте АВ (см. табл. 2). Это позволяет сделать вывод, что в образовании мощного тучного гумусового горизонта чернозема оподзоленного играют некоторую роль вертикальные подвижки гуминовых или прогуминовых кислот, причем мигрируют именно ГК-2, способные осаждаться Са.

Содержание фракций ГК-3, прочно связанных с минеральной частью почв и полуторных оксидов, в пахотном горизонте составляет 16,35 - 21,06 %, в подпахотном - 17,63 - 29,97 % от суммы ГК (см. табл. 2).

Под влиянием окультуривания значительно изменилось содержание фульвокислот и их распределение по фракциям. За результатами исследований сумма фракций ФК в гумусовом профиле черноземов оподзоленных под пашней составляет 29,5 - 31,25 %, под залежью - 35,8 - 41,2 % (см. табл. 2). В почвах под пашней содержание фракций ФК-1, ФК-2 и ФК-3 уменьшается с глубиной, за исключением «агрессивной» фракции ФК-1а, содержание которой с глубиной возрастает. Увеличение содержания этой фракции вниз по профилю свидетельствует о росте подвижности фульвокислот. Наличие фракций ФК-1а свидетельствует о том, что, несмотря на преобладание в черноземах оподзоленных дернового процесса, существует и подзолистый процесс почвообразования (см. табл. 2).

За показателями гумусового состояния содержание гуминов в профиле окультуренных черноземов оподзоленных характеризуется как низкое, и колеблется в горизонте А в пределах 20,6 - 22,9 % от общего углерода, несколько увеличиваясь вниз по профилю (см. табл. 3).

В освоенных черноземах оподзоленных наблюдается увеличение соотношения Сгк :Сфк, что свидетельствует об улучшении качественного состава гумуса и, в частности, увеличения содержания гуминовых кислот. Отношение Сгк :Сфк колеблется в пределах 1,5 - 1,7 и является самым высоким в пахотном слое почвы. Такое соотношение гуминовых и фульвокислот характеризует гумус черноземов оподзоленных как фульватно-гуматный. Под залежами отношения Сгк :Сфк составляет 0,87 - 1,15, тип гумуса характеризуется как гуматно-фульватний и фульватно-гуматный (см. табл. 3).

Важное значение для оценки фракционно-группового состава гумуса имеют показатели отношений ГК и ФК в разных фракциях гумусовых веществ (см. табл. 3). Соотношение ГК-1 : ФК-1а +1 в черноземах оподзоленных в гумусово-элювиальном пахотном горизонте под пашней составляет 1,1, что свидетельствует о незначительном преобладании гуминовых кислот. Под залежью этот показатель составляет 0,8, и преобладающими являются фульвокислоты. В составе фракции 2 резко преобладают гуминовые кислоты, величина ГК-2 : ФК-2 колеблется от 4,1 под пашней до 1,5 под залежами. Значительная разница между содержанием гуминовых кислот и фульвокислот установлена в фракции 3, на что указывают величины отношения ГК-3 : ФК-3, которые колеблются в пределах 1,7 под пашней до 7,9 под залежью (см. табл. 3).

Черноземы оподзоленные Санско-Днестровской возвышенности характеризуются низким и очень низким содержанием гумуса. Его содержание в гумусово-аккумулятивном горизонте А составляет под пашней 2,95 %, под залежью 1,60 % и под лесом 2,03 %. Увеличение содержания гумуса в пахотных почвах по сравнению с целинными аналогами обусловлено их окультуриванием, внесением органических удобрений. Невысокое содержание гумуса повлияло и на его запасы, которые оценивают как низкие и очень низкие.

В групповом составе гумуса черноземов оподзоленных под лесной растительностью преобладают фульвокислоты. Тип гумуса характеризуется как гуматно-фульватний. Окультуривание привело к значительному увеличению доли гумифицированого материала в черноземах оподзоленных. В групповом составе гумуса этих почв, в отличие от целинных аналогов, резко преобладают гуминовые кислоты. Во фракционном составе гуминовых кислот преобладает фракция ГК-2, связана с Кальцием. В составе фульвокислот уменьшилось содержание мобильных фракций ФК-1а и ФК-1.

Итак, окультуривание положительно отразилось на содержании и запасах гумуса черноземов оподзоленных, его качественном составе.

Литература

1. Крупеников И.А. История почвоведения (от времени его зарождения до наших дней). М.: Наука, 1981. 315 с. (1)

2. Папіш І.Я, Позняк С.П. ПроблемигенезичорноземівГаличини // Вісн. Львів. ун-ту. Серіягеографічна. 2010. № 38. С. 271-279. (2)

3. Паньків З.П. Дерново-підзолистіповерхнево-оглеєніґрунтипівнічно-західногоПередкарпаття. Львів: Меркатор, 1988. 132 с.

4. Підвальна Г.С. Гумусовий стан автоморфнихґрунтівПасмовогоПобужжя. Львів: Видавничий центр ЛНУ ім. Івана Франка, 2004. 192 с.

5. Пшевлоцький М.І. ҐрунтиСокальського пасма їхагротехногеннатрансформація. Львів: Видавничий центр ЛНУ ім. Івана Франка. 2002. 180 с.

6. Романів П.В. Географо-генетичніособливостіфізичного стану ґрунтівПередкарпаття. Львів: Видавничий центр ЛНУ ім. Івана Франка, 2010. 200 с.

7. Пономарева В.В, Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. Л.: Наука, 1980. 222 с.

8. Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. Учебное пособие. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1981. 272 с.

9. Тюрин И.В. Органическое вещество почв и его роль в почвообразовании и плодородии. Учение о почвенном гумусе. М. Л.: Сельхозиздат, 1957. 287 с.

Размещено на Allbest.ru