Физические, водно-физические и физико-химические показатели чернозема выщелоченного

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФИЗИЧЕСКИЕ, ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО

Шеуджен А.Х.,

Гуторова О.А.,

Хурум Х.Д.,

Лебедовский И.А.,

Осипов И.А.,

Есипенко С.В.

Почва - самостоятельное естественно-историческое органо-минеральное природное тело, возникшее на поверхности Земли в результате длительного воздействия абиотических, биотических и антропогенных факторов, состоящее из твердых минеральных органических частиц, воды, воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие для роста и развития растений соответствующие условия. Почва характеризуется гранулометрическим, минералогическим и химическим составом, сложением, структурой и порозностью [1].

К важнейшим свойствам почвы, определяющим её плодородие относятся физические, водно-физико-химические свойства и биологическая активность [2]. Как показали результаты многочисленных исследований, проведенными разными авторами, характеристики и свойства почвы изменяются в процессе агрогенеза [3-7]. Для оценки состояния свойств почвы необходимо проводит мониторинговые исследования. В связи с этим на опытном поле кафедры Кубанского государственного аграрного университета им. И.Т. Трубилина (КубГАУ), расположенного в учебном хозяйстве “Кубань” г. Краснодара, с 1981 г. проводится длительный полевой опыт агроэкологического мониторинга. Основной целью этого эксперимента является оценка свойств почвы, продуктивности севооборота и эколого-экономическое обоснование системы применения минеральных удобрений в 11-польном зерно-трвяно-пропашном севообороте.

Методика исследований. Почва опытного участка - чернозем выщелоченный слабогумусный легкоглинистый на лессовидных тяжелых суглинках, характеризующийся низким содержанием гумуса (3, 24 %), средним - фосфора подвижного (120 мг/кг) и высоким - калия подвижного (150 мг/кг) [3]. На участке был заложен полнопрофильный почвенный разрез (45°3'50.74?, N и 38°51'19.61?, E). Почвенные образцы отбирали из каждого почвенно-генетического горизонта. В них определяли: наименьшую влагоемкость (НВ) - методом Качинского; максимальную гигроскопичность (МГ) - по методу Николаевой при насыщении почвы сернокислым калием; влажность завядания (ВЗ) - расчетным методом с применением коэффициента 1, 5 от МГ; диапазон активной влаги (ДАВ) - расчетным методом по разнице НВ-ВЗ; полную влагоемкость (ПВ) - расчетным методом по общей пористости; плотность сложения - методом Качинского; плотность твердой фазы - пикнометрическим методом; общую пористость и пористость аэрации - расчетным методом; гранулометрический состав - методом пипетки с обработкой почвы пирофосфатом натрия; общий гумус - по Тюрину со спектрофотометрическим окончанием; запасы гумуса - расчетным методом; рН_вод. - потенциометрическим методом; обменные катионы (Ca²⁺ и Mg²⁺) - комплексонометрическим методом; валовой состав - методом кислотного разложения почвы с атомно-абсорбционным окончанием [8-10]. Магнитную восприимчивость (МВ, ч) почвы измеряли каппаметром КМ-7 (Чехия).

Результаты и их обсуждение. Профиль чернозема выщелоченного хорошо дифференцирован на почвенно-генетические горизонты постепенно сменяющих друг друга: А_пах-А-АВ₁-АВ₂-В-С. Для профиля свойственна однородная темно-серая окраска с буроватым оттенком, начинающаяся с горизонта АВ₁. Чернозем выщелоченный при достаточно небольшом содержании органических веществ имеет сверхмощную толщу гумусового слоя (А+АВ=148 см). Профиль почвы промыт от карбонатов кальция вплоть до горизонта С и имеет средне уплотненное сложение. Подробное морфологическое описание чернозема выщелоченного приведено в ранее опубликованной работе [11].

В гранулометрическом составе чернозема выщелоченного фракция физической глины (< 0, 01 мм) в пахотном горизонте составляет 61, 2 %. В составе фракций преобладают частицы пыли (57, 1 %) и ила (38, 4 %). По соотношению сумм фракций чернозем выщелоченный относится к иловато-пылеватой легкоглинистой разновидности (табл. 1).

В пределах почвенного профиля гранулометрический состав не однороден. В нижней части профиля, начиная с горизонта АВ₂ вплоть до почвообразующей породы, легкоглинистый гранулометрический состав сменяется на тяжелосуглинистый. Это происходит в результате уменьшения фракций ила и увеличения пылеватых и песчаных частиц.

Таблица 1 - Гранулометрический состав чернозема выщелоченного

Гранулометрический состав почвы во многом определяет физические, и водно-физические свойства. Чернозем выщелоченный обладает благоприятными для роста и развития растений физическими показателям (табл. 2).

Таблица 2 - Физические свойства чернозема выщелоченного

чернозем выщелоченный севооборот гумус

Плотность почвы пахотного горизонта составляет 1, 30 г/см³ и увеличивается с глубиной до 1, 45-1, 47 г/см³. Наименьшая плотность твердой фазы характерна для пахотного горизонта (2, 67 г/см³), обогащенного гумусом и полуразложившимися растительными остатками. Вниз по почвенному профилю плотность твердой фазы постепенно увеличивается до 2, 74 г/см³. Почва характеризуется высокой общей пористостью, колеблющейся от 51, 9 в горизонте А_пах до 46, 3 % в почвообразующей породе. Достаточно высока и пористость аэрации (воздухообеспеченность), варьирующая в пределах профиля от 27, 2 до 20, 0 %. Такие показатели свидетельствует о хорошей оструктуренности чернозема выщелоченного. Эти изменения коррелируют с содержанием гумуса в различных горизонтах почвы.

Чернозем выщелоченный в пахотном слое имеет достаточно высокую полную (34, 0 %) и наименьшую (29, 8 %) влагоемкости, максимальная гигроскопичность невысокая - 9, 49 %, влажность устойчивого завядания растений также сравнительно небольшая - 14, 2 %, а диапазон активной влаги равен 15, 6 % (табл. 3).

Таблица 3 - Водно-физические свойства чернозема выщелоченного, %

Примечание: МГ - максимальная гигроскопичность; ПВ - полная влагоемкость, ВЗ - влажность завядания, НВ - наименьшая влагоемкость, ДАВ - диапазон активной влаги

Анализ водно-физических свойств чернозема показал характерную для почв черноземного ряда [2] дифференциацию по горизонтам. Наиболее благоприятными для роста и развития растений водно-физическими свойствами характеризуется пахотный горизонт. С глубиной профиля и увеличением плотности сложения почвы значения показателей, характеризующих её водно-физические свойства, заметно снижаются. Такой характер изменения их связан с уменьшением к низу содержания в почве гумуса [12].

Гранулометрический состав во многом определяет не только водно-физические, но и физико-химические свойства почвы. Наиболее заметно это проявляется в отношении почвенного поглощающего комплекса (ППК). Это подтверждается и полученными нами данными на черноземе выщелоченном (табл. 4).

Таблица 4 - Физико-химические свойства и запас гумуса чернозема выщелоченного

Наибольшее содержание суммы поглощенных оснований отмечено в пахотном и подпахотном горизонтах почвы. С глубиной почвенного профиля их количество заметно уменьшается, что связано, прежде всего, со снижением содержания гумуса и илистых частиц в составе гранулометрических фракций. В ППК преобладает катион кальций, количество которого почти в 3 раза превышает содержание обменного магния. Соотношение двухвалентных катионов Ca²⁺: Mg²⁺изменяется в пределах почвенного профиля от 2, 7 в пахотном слое до 3, 2 в горизонте С. Реакция среды пахотного горизонта слабокислая, которая с глубиной профиля переходит в нейтральную и достигает в почвообразующей породе щелочных значений.

Чернозем выщелоченный слабогумусный: в горизонте А_пах гумуса содержится 3, 2 %. В тоже время гумус, при постепенном уменьшении вниз по профилю, проникает на значительную глубину почвы. В иллювиальном горизонте В его содержание составляет 0, 7 %. При этом гумусовые затеки обнаруживаются и в почвообразующей породе. Расчет валового запаса гумуса чернозема выщелоченного показал, что в системе горизонтов А+В его содержится 468, 2 т/га, в 2-х метровом слое почвы - 481, 7 т/га.

Все компоненты почв обладают определенной магнитной активностью, одной из характеристик которой является магнитная восприимчивость (ч), отражающая образование сильномагнитных минералов железа в хорошо оструктуренной и аэрированной почве и может служить дополнительным критерием, характеризующим водно-воздушные и структурные свойства почвы [13].

Магнитная восприимчивость верхних горизонтов автоморфных почв всегда выше магнитной восприимчивости материнских пород, а в гидроморфных почвах чаще наоборот [13]. При этом автоморфные почвы обладают значительно большей магнитной восприимчивостью, чем гидроморфные почвы [13, 14].

Чернозем выщелоченный обладает достаточно высокой магнитной восприимчивостью, колеблющейся в пределах от 1, 045 в пахотном горизонте до 0, 797 Ч 10^-3 ед. СИ в почвообразующей породе. Почва имеет аккумулятивный характер магнитного профиля: с глубиной значения магнитной восприимчивости постепенно уменьшаются. В верхнем аэрируемом слое формируются сильномагнитные минералы железа, поэтому пахотный горизонт обладает наибольшей намагниченностью (рис. 1).

Таким образом, магнитная восприимчивость чернозема выщелоченного наибольшая в горизонте аккумуляции гумуса, что безусловно характеризует процессы гумусообразования.

Рис. 1 - Изменение магнитной восприимчивости (ч) по профилю чернозема выщелоченного

Валовой состав минеральной части почвы выражен в виде процентного содержания оксидов макро- и микроэлементов на прокаленную бескарбонатную навеску (табл. 5). Эти данные отражают характер преобразования почвообразующей породы и дифференциацию почвенного профиля по химическому составу в процессе почвообразования. Чернозем выщелоченный формируется под влиянием литосферы, атмосферы, гидросферы и живых организмов и, в той или иной степени, наследует их химический состав, в тоже время приобретая их индивидуальные особенности.

Большая глинистость чернозема выщелоченного обуславливает образование в нем значительных количеств оксидов кремния, алюминия и железа. В пахотном слое почвы в убывающем порядке располагаются оксиды калия, магния, кальция, натрия, титана, фосфора, марганца и серы. Доля других химических элементов в прокаленной бескарбонатной почве не превышает 0, 5 %. При продвижении вниз по профилю почвы содержание оксидов кремния, железа, кальция, магния и натрия увеличивается, а алюминия, калия, титана, фосфора, марганца и серы - уменьшается. Разное содержание химических элементов связано с различием в составе исходной почвообразующей породы, а также с трансформацией и миграцией в процессе почвообразования.

Таблица 5 - Валовой химический состав чернозема выщелоченного, % на прокаленную и бескарбонатную почву

Чернозем выщелоченный слабогумусный сверхмощный легкоглинистый на лессовидных тяжелых суглинках хорошо дифференцирован на почвенно-генетические горизонты: А_пах-А-АВ₁-АВ₂-В-С. По гранулометрическому составу почва пылевато-иловатая легкоглинистая. Для формирования высокопродуктивного биоценоза почва обладает благоприятными физическими (плотность сложения 1, 30 г/см³, плотность твердой фазы 2, 67 г/см³, общая пористость 51, 9 %, пористость аэрации 27, 8 %) и водно-физическими (ПВ=34, 0 %, НВ=29, 8 %; МГ=9, 49 %; ВЗ=14, 2 %, ДАВ=15, 6 %) свойствами. Почва имеет достаточно большие запасы гумуса в толще А+В, равные 468, 2 т/га; сумму поглощенных оснований в горизонте А_пах - 42, 8 мг.-экв./100 г с преобладанием в ППК катиона Ca²⁺; высокую намагниченность в пахотном слое ч=1, 045Ч10^-3 ед. СИ и хорошо обеспечена оксидами кремния, алюминия и железа.

Список литературы

1. Шеуджен А.Х. Агрохимия. Часть 4. Фундаментальная агрохимия / А.Х.Шеуджен. - Краснодар: КубГАУ, 2016. - 529с.

2. Куприченков М.Т. Почвы Ставрополья / М.Т.Куприченков. -Ставрополь: Ставропольская краевая типография, 2005. - 424 с.

3. Шеуджен А.Х. Агрохимия чернозема / А.Х.Шеуджен. - Майкоп: Полиграф-Юг, 2015. - 232 с.

4. Кумахов В.И. Почвы Кабардино-Балкарской республики / В.И. Кумахов. - Нальчик: Изд-во М. и Котляровых, 2015. - 244 с.

5. Вальков В.Ф. Почвоведение (почвы Северного Кавказа) / В.Ф. Вальков, Ю.А. Штомпель, В.И. Тюльпанов. ? Краснодар: Изд-во «Советская Кубань», 2002. ? 300 с.

6. Ковда В.А. Почвы Прикаспийской низменности / В.А. Ковда. - Л.: Изд-во АН СССР, 1950. - 255 с.

7. Белов Н.П. Почвы Мурманской области / Н.П. Белов, А.В. Барановская. - Л.: Наука, 1969. - 148 с.

8. Агрохимические методы исследования почв / Под ред. А.В. Соколова. - М.: Изд-во Наука, 1975. - 656 с.

9. Теория и практика химического анализа почв / Под ред. Л.А. Воробьевой.? М.: ГЕОС, 2006. - 400 с.

10. Практикум по почвоведению / Под ред. И.С. Кауричева. ? 3-е изд., перераб. и допол. ? М.: Колос, 1980. ? 272 с.

11. Шеуджен А.Х. Микрофлора чернозема выщелоченного при длительном применении минеральных удобрений / А.Х. Шеуджен, С.А. Кольцов, О.А. Гуторова, И.А. Лебедовский, Л.М. Онищенко, М.А. Осипов, С.В. Есипенко // Международный научно-исследовательский журнал. - 2016. ? № 02 (56) - С. 89-94.

12. Долгов С.И. Исследование подвижности почвенной влаги и её доступности для растений // С.И.Долгов. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1948. - 207 с.

13. Вадюнина А.Ф. Магнитная восприимчивость некоторых почв СССР / А.Ф. Вадюнина, В.Ф. Бабанин // Почвоведение, 1972. - № 10. - С. 55-66.

14. ШеудженА.Х. Морфологические особенности и изменение магнитной восприимчивости почв рисового агроценоза и богары / А.Х. Шеуджен, О.А. Гуторова, Т.А. Зубкова, Штуц Р.В., Кащиц В.П., Максименко Е.П., Филипенко А.С., Минаев Н.С. // Международный научно-исследовательский журнал. - 2016. ? № 9-3 (51). ? С. 133-137.

Размещено на Allbest.ru