Влияние фитомелиорации на содержание гумуса агротемногумусовых глеевых почв Приморья

Размещено на httр://www.аllbеst.ru/

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Биолого-почвенный институт ДВО РАН

Влияние фитомелиорации на содержание гумуса агротемногумусовых глеевых почв приморья

Пуртова Л.Н.

ОRSID: 000-0001-7776-7419, Доктор биологических наук

Аннотация

фитомелиорант плодородие гумус почва

В статье рассмотрено влияние различных фитомелиорантов (клевер, кострец, люцерна) на плодородие агротемногумусовых глеевых почв Приморья. Установлены различия в интенсивности процессов гумификации и содержания гумуса в почве. В поверхностных горизонтах почв, с посевами фитомелиорантов, тип гумуса изменяется с гуматно-фульватного на фульватный. Среди гуминовых кислот, преобладали фракции связанные с Са^{2 +} . Определены наиболее эффективные фитомелиоранты (клевер, люцерна), оказывающие благоприятное влияние на плодородие почв.

Ключевые слова: гумус, тип гумуса, гумификация, почва, плодородие, фитомелиоранты.

Аbstrаct

Рurtоvа L.N.

ОRSID: 000-0001-7776-7419, РhD in Biоlоgy, Institutе оf Biоlоgy аnd Sоil sciеncе Fаr Еаstеrn Brаnch оf Russiаn Аcаdеmy оf Sciеncеs

Influеncе оf рhytоmеliоrаtiоn оn humus cоntеnt оf аgrоdаrkhumus-glеy sоils оf рrimоryе

Thе аrticlе cоnsidеrs thе influеncе diffеrеnt оf рhytоmеliоrаnts ( lucеrnе, аwnlеss, clоvеr) оn аgrоdаrkhumоus-glеy sоils tо imрrоvе оf sоil fеrtility. Diffеrеncеs in intеnsity оf thе bеhаviоr оf humificаtiоn stаgеs аnd cоntеnt оf humus аrе fоund. In surfаcе sоil hоrizоns with рhytоmеliоrаnts crорs, humus tyре chаngеd frоm gumаtnо-fulvаtic оn fulvаticj. Аmоng thе humic аcids, dоminаtеd by fаctiоns аssоciаtеd with Cа^{2 +}.Thе mоst еffеctivе рhytоmеliоrаnts (clоvеr, Lucеrnе) fаvоrаbly аffеcting оn sоil fеrtility wеrе dеtеrminеd.

Kеywоrds: humus, tyре оf humus, humificаtiоn, sоil, fеrtility, рhytоmеliоrаnts.

Фитомелиорация - комплекс мероприятий по улучшению природной среды с помощью культивирования или поддержания естественных растительных сообществ. В земледелии фитомелиорация широко применяется как экологически чистый метод воспроизводства плодородия почв, в котором используется природный потенциал растений. [1,2,9]. Замена однолетних трав на многолетние способствует интенсификации биологического круговорота. В севооборотах с многолетними травами накапливается органическое вещество в виде корневых остатков, представляющих собой основу для протекания процесса гумусообразования. При этом значительным образом активизируется деятельность микрофлоры и повышается плодородие почв [11]. Отмечена положительная роль бобовых трав в улучшении физико-химических свойств почв [5].

Одним из показателей уровня плодородия почв является содержание и качественный состав гумуса. В связи с этим следует уделять большее внимание изменениям в протекании процессов гумусообразования в почвах при использовании посевов различных трав. Исследованиями, проведенными на агроабраземах Приморья, на суходольной части мелиоративной системы с посевами фитомелиорантов (суданская трава, клевер соя, гречиха, кострец, люцерна), установлено позитивное их влияние на физико-химические свойства почв. Однако, на вариантах с посевами сои, из-за усиления минерализация органического вещества микрофлорой почв, наблюдалось значительное снижение количества гумуса, и имело место сокращение его запасов [10]. Поэтому весьма актуальны работы по выбору наиболее эффективных фитомелиоративных приемов, оказывающих позитивное влияние на накопление гумуса в почвах.

Целью данных исследований явилось изучение влияния различных посевов трав на изменение содержания, состава гумуса и протекание процессов гумификации в агротемногумусовых глеевых почвах. Объект исследований агротемногумусовые глеевые почвы [3]. Эти почвы широко используются в земледелии края и составляют одну из основ его пахотного фонда. Работы проведены на опытных полях ПримНИИСХ в полевом опыте по схеме: 1. Контроль; 2. Люцерна; 3. Кострец. 4. Клевер. Для агротемногумусовых глеевых почв свойственно морфологическое строение профиля: РU (23 см) - АU(23-48см) - G (46-68) - C(68-98 cм).

Содержание гумуса определяли по методу Тюрина, фракционный и групповой состав гумуса - по Кононовой-Бельчиковой [8]. Для описания интенсивности процесса гумификации использовали показатели, предлагаемые М.Ф. Овчинниковой [6]. Интенсивность процесса новообразования гуминовых кислот и формирование их подвижных форм оценивалось по соотношению С_ГК-1/_СФК-1, а С_ГК-2/С_ФК-2 характеризовало интенсивность процесса полимеризации и формирование гуматов, связанных с Са²⁺. Запасы энергии рассчитывали по формуле предложенной Д.С.Орловым с соавторами: Q_г = 517,2ЧГЧ HЧ d, где 517,2 коэффициент пересчета в млн.ккал/га, Г - содержание гумуса в %, Н- мощность пахотного слоя в м, d - плотность сложения почвы, г/см³ [8]. Обращено внимание на изменение оптических параметров почв - интегральную отражательную способность почв (R), тесно связанную обратной зависимостью с содержанием гумуса. Интегральное отражение почв исследовано на спектрофотометре СФ-18, по данным спектральной отражательной способности в диапазоне длин волн от 420 до 740 нм с шагом в 20 нм.

Как показали результаты проведенных исследований содержание гумуса в поверхностных горизонтах почв, согласно оценке [7], соответствовало низкому значению (табл.). Небольшое увеличение содержания гумуса, по сравнению с контролем, зафиксировано на вариантах с клевером и люцерной.

Таблица 1 - Содержание гумуса и энергетические запасы в агротемногумусовых глеевых почвах

M -средние значения, +m - ошибка среднего

Это во многом связано с продолжительной деятельностью корневой системы бобовых культур, способствующих образованию гумуса и обогащению почв азотом. В пахотном горизонте, на варианте с посевами костреца, содержание азота (N) составило 0,19%, люцерны и клевера - 0,20%. Соотношение С:N соответствовало уровню средних значений (9,4 - 10,2). Аналогичные показатели характерны для зональных генетических типов почв.

Для всех вариантов опыта с посевами трав свойственно увеличение энергозапасов почв, связанных с содержанием гумуса. По сравнению с контролем наибольшее возрастание энергозапасов характерно для вариантов с посевами люцерны и клевера.

Тип гумуса изменялся с гуматно - фульватного (вариант 1, 3) до фульватного (варианты 2, 4). Такое изменение в типе гумуса обусловлено активизацией процессов минерализации в условиях слабощелочной реакции среды в горизонте РU. Среди гуминовых кислот преобладали гуминовые кислоты, связанные с Са²⁺, количество которых на вариантах 1, 3, 4 достигало высоких значений, а на варианте 2 средних. Количество “свободных” гуминовых кислот низкое.

В последнее время обращено внимание на соотношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот первой и второй фракции. Гумусовые кислоты первой и второй фракции отражают биоклиматические условия гумусообразования и сочетания факторов гумификации [6]. Гуминовые кислоты первой фракции предельно чувствительны к изменению условий гумификации при действии факторов разного происхождения. Тогда как высоко конденсированные гуминовые кислоты прочно связанные с кальцием, магнием, железом, алюминием чрезвычайно устойчивы к разлагающему действию микроорганизмов. При этом положительная роль гуматов в большей мере проявляется в способности к образованию агрономически ценной структуры и обеспеченности экологической устойчивости гумуса. М.Ф. Овчинникова [5] по соотношению углерода гуминовых кислот первой фракции к углероду фульвокислот первой фракции предлагает оценивать интенсивность процесса новообразования гуминовых кислот, а по соотношению углерода гуминовых кислот второй фракции к углероду фульвокислот второй фракции интенсивность процесса полимеризации и конденсации гумусовых кислот. На варианте 2 более ярко выражена стадия формирования новообразованных гуминовых кислот (С_ГК-1/С_ФК-1= 0,82), тогда как на вариантах с посевами костреца и клевера интенсивность её снижалась (0,39, 0,32). На контроле соотношение С_ГК-1/С_ФК-1 соответствовало 0,66. При этом явно преобладали процессы полимеризации и конденсации гумусовых веществ, а соотношение С_ГК-2/С_ФК-2 составляло 3,2.

Наряду с показателями фракционно-группового состава гумуса и интенсивности протекания стадии гумификации обращено внимание на изменение трансформируемого органического вещества. Трансформированное органическое вещество (С_транс), к которому относят обновляемую часть гумуса, потенциально доступную для разложения, подверженную межгодовым колебанием и чувствительную к агрогенным воздействием Когут Б.М. с соавторами [4] предлагают рассчитывать по уравнению:

С_транс = С_орг - С_min.

За минимальное содержание органического углерода (С_min) принято содержание С_общ. в контроле. Для исследуемых вариантов опыта количество С_транс составило: люцерна -0,08; кострец - 0,05; клевер -0,21. Судя по полученным данным, потенциально доступная обновляемая часть гумуса достигает более высоких значений в посевах клевера.

Установлены изменения в оптических показателях почв - интегральной отражательной способности (R). Между показателями R и содержанием гумуса коэффициент корреляции составил -0,75. Наиболее высокие показатели R зафиксированы на контроле и посевах костреца (28,1, 27,3 %). В посевах люцерны и клевера, из-за большего количества С_общ в почве, показатели интегрального отражения снижались до 24,5 и 25,3 % соответственно.

Таким образом, установлено, что посевы трав способствуют накоплению гумуса и энергозапасов в агротемногумусовых глеевых почвах Приморья. В поверхностных горизонтах почв тип гумуса изменяется с гуматно-фульватного на фульватный. Среди гуминовых кислот, преобладали фракции связанные с Са^{2 +}, количество которых достигло уровня высокого (вариант 1, 3, 4) и среднего значения (вариант 2). При протекании процесса гумификации явно выражена стадия полимеризации и конденсации гумусовых кислот. Потенциально доступная обновляемая часть гумуса достигает более высоких значений в посевах клевера.

Установлены изменения в оптических параметрах почв. По мере возрастания содержания гумуса зафиксировано снижение их интегрального отражения. Более высокие показатели интегрального отражения (28,1; 27,3%) зафиксированы на контроле и в посевах костреца. На вариантах с посевами люцерны и клевера, из-за большего содержания Собщ в почвах, параметры R снижались до 24,5 и 25,3% соответственно.

Наиболее эффективное влияние на плодородие агротемногумусовых глеевых почв оказывают посевы клевера и люцерны.

Литература

1. Зотиков В.И., Задорин А.Д. Повышение продуктивности и устойчивости агроэкосистем. Орел.: Кортуш, 2007. - 197 с.

2. Кирюшин В.И. Экологизация земледелия и технологическая политика. М.: Изд. МСХА, 2000. - 474 с.

3. Классификация и диагностика почв России. Смоленск.: Ойкумена, 2004. - 342 с.

4. Когут, Б. М. Яшин М. А., Семенов В. М. Авдеева Т. Н., Маркина Л. Г. Распределение трансформированного органического вещества в структурных отдельностях дерново-подзолистой супесчаной почвы // Почвоведение. - 2016. - №1. - С. 52-64

5. Новиков В.М. Влияние гороха и гречихи на плодородие почвы и продуктивность зерна севооборота при различной основной обработки почв //Зернобобовые и крупяные культуры . - 2012. -№2. - С.72-76.

6. Овчинникова М.Ф. Особенности трансформации гумусовых веществ дерново-подзолистых почв при агрогенных воздействиях //Вестн. МГУ. Сер. Почвоведение. - 2009. - № 1. - С. 12?18.

7. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели оценки гумусного состояния почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. - 2004. - № 4. -С. 918-926.

8. Орлов Д. С., Гришина Л. А. Практикум по химии гумуса. М.: Изд. МГУ, 1981. - 287 с.

9. Пуртова Л.Н., Щапова Л.Н., Емельянов А.Н., Иншакова С.Н. Изменение показателей плодородия почв в агроабраземах Приморья в условиях фитомелиоративного опыта //Вестник КрасГАУ. - - №11. - С.62-66.

10. Пуртова Л.Н., Щапова Л.Н., Емельянов А.Н., Иншакова С.Н. Изменение показателей гумусного состояния, микрофлоры и ферментативной активности в агроабраземах в условиях фитомелиоративного опыта //Аграрный Вестник Урала - 2012. - №10- (102) - С.10-12.

11. Суюндуков Л.Т., Миркин Б.М., Абдуллин М.Р. Роль фитомелиорации в воспроизводстве плодородия черноземов Зауралья (Башкирия) //Почвоведение. - 2007. - №10 - С. 1217-1225.

Размещено на Allbest.ru