Особенности качественного состава органического вещества аллювиальных почв Брестского Полесья

Почвоведение и агрохимия № 2(51) 2013

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Особенности качественного состава органического вещества аллювиальных почв Брестского Полесья

А.С. Домась, Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина

Summary

The results of study of the humus status of some waterlogged alluvial soils of Brest Polessye are shown. A rather high content of organic matter (2,0-3,8%) in the alluvial soils of Brest Polessye is determined, characterizing humate-fulvate composition (Cha/Cfa - 0,60-0,68). The assumption is made about the influence of the reaction of the soil medium on the organic matter mobility - with increasing pH decreases the amount of mobile humus fractions. It is shown that humus content of fluvisols raised with increasing content of the clay, with any precise patterns of change in the qualitative composition of the organic matter were not observed.

Введение

Ежегодное затопление пойм водами весенних разливов и паводков создает своеобразную, но достаточно самостоятельную категорию почв. Своеобразие их заключается в том, что они формируются в условиях речных пойм под воздействием дернового и болотного процессов почвообразования и их сочетаний, что сопровождается аллювиальным и поемным процессами.

Почвообразование и породообразование протекают здесь одновременно, причем отлагающиеся осадки уже подвергались почвообразованию, поэтому формирование аллювиальных почв происходит довольно быстро [1, 2]. Специфика почвообразования предопределяет развитие в поймах преимущественно дерновых заболоченных почв, сходных с почвами междуречий. С водоразделов в поймы сносится органическое вещество с пахотных горизонтов прилегающих агроландшафтов, определяя повышенную гумусированность пойменных почв. Химизм речных и грунтовых вод в поймах [3] определяет многие специфические черты почвенного профиля (карбонатность, охристость или оруденелость).

Аллювиальные (пойменные) почвы относятся к интразональным почвам и занимают всего около 3% суши земного шара. На территории Беларуси на их долю приходится около 5% общей площади сельскохозяйственных земель. Преобладающая часть пойменных почв используется под луга, так как более интенсивному использованию под пашню часто препятствует избыточное переувлажнение. Для использования в качестве лугов наиболее пригодны участки центральной части пойм, обладающие особо благоприятным водным режимом и почвенным плодородием.

Рациональное использование этих почв возможно на основе четкого представления об их генезисе, классификации, диагностических признаках и свойствах.

Анализ литературных источников показывает явную недостаточность данных не только по фракционно-групповому составу органического вещества аллювиальных почв, но даже по общему содержанию гумуса. Наиболее полные работы по данной тематике представлены у Л. А. Яблонских и Б.П. Ахтырцева [4-9]. В остальном в литературе - лишь фрагментарные сведения о гумусном состоянии пойменных почв [10-15]. Отечественные аллювиальные почвы практически не изучены на предмет качественного состава органического вещества в них.

Целью нашей работы явилось исследование аллювиальных минеральных почв Брестского Полесья на предмет содержания и фракционно-группового состава гумуса.

1. Методика и объекты исследования

Исследования проводились в период 2011-2013 гг. Объектами исследования выступили аллювиальные дерновые заболоченные почвы различной степени увлажнения (флювисоли - по системе WRB), относящиеся к различным видам землепользования, располагающиеся на территории Брестского Полесья. Аллювиальные (пойменные) дерновые и дерновые заболоченные почвы (в системе ФАО - флювисоли) занимают свыше 60% от общей площади всех пойменных почв в республике [1]. Данные почвы приурочены преимущественно к прирусловой и центральной частям пойм. Их наиболее характерными особенностями являются слоистый характер почвообразующих отложений, отсутствие или слабое развитие подзолообразовательного процесса, формирование мощного гумусового горизонта.

Для достижения поставленной цели нами было заложено 13 почвенных разрезов аллювиальных дерновых заболоченных почв пахотных (2 разреза) и луговых (11 разрезов) земель пойм рек Лесная, Западный Буг и Рита. По гранулометрическому составу почвы данной выборки характеризовались широким спектром - от связнопесчаных (2 разреза) и рыхлосупесчаных (4) до связносупесчаных (4) и легкосуглинистых (3 разреза), по степени увлажнения изучаемый массив включал временно избыточно увлажняемые - 2, глееватые - 9, глеевые - 2. Для характеристики гумусного состояния в лабораторных условиях определяли следующие показатели: валовое содержание органического вещества - методом И.В. Тюрина (ГОСТ 26213-91); качественный состав органического вещества - методом И.В. Тюрина в модификации Пономаревой-Плотниковой [16]; кислотность почвы - стандартным потенциометрическим методом (ГОСТ 26483-85).

2. Результаты исследований и их обсуждение

Благодаря привнесенному пойменными водами материалу аллювиальные почвы зачастую характеризуются довольно высоким содержанием органического вещества, что и показали наши исследования. Наиболее обеспеченными гумусом почвами оказались луговые земли, сформированные на легкосуглинистом аллювии.

Среднее содержание органического углерода в пойменных почвах данного региона - 2,1%, что в пересчете на гумус составляет 3,6% (табл. 1). Согласно показателям гумусового состояния почв, разработанным Д.С. Орловым и Л.А. Гришиной [17], подобное содержание относится к градации с низким содержанием. Тем не менее для территории Республики Беларусь данный показатель считается довольно высоким [18, 19]. Качественный состав изученных пойменных почв Брестского Полесья характеризовался гуматно-фульватным типом (Сгк/Сфк в среднем 0,61), а степень гумификации можно оценить как слабую [17]. Подобные низкие значения относительного содержания гуминовых кислот к фульвокислотам отмечались в условиях среднерусской лесостепи Л.А. Яблонских [4]. Как следствие слабой гумификации среднее содержание гумина достигало 54,9% от валового содержания гумуса в почве. Таким образом, групповой состав гумуса аллювиальных почв Брестского Полесья свидетельствует о некоторых специфических особенностях гумификации органического вещества. Специфика процесса гумификации наиболее ясно выявляется при анализе фракционного состава гумуса этих почв (табл. 1). Необходимо учитывать, что в таблице представлены усредненные значения, рассчитанные отдельно по каждому показателю.

В первую очередь данные почвы отличаются невысоким содержанием свободных и связанных с подвижными полуторными оксидами фракций гумусовых кислот, что характерно для «незрелых» гуминовых кислот, которые формируются в условиях избыточного увлажнения. Подвижные фракции представлены преимущественно фульвокислотами. Значения подвижных ГК варьировали в очень широких пределах: от 2,0% от Сорг в пахотных суглинистых до 12,1% в рыхлосупесчаных луговых почвах. Варьирование содержания подвижных фульвокислот происходило не столь широко. Наименьшей суммой (ФК-1а + ФК-1) характеризовалась глееватая связносупесчаная луговая почва (8,3%), тогда как наибольшей суммой подвижных фульвокислот обладала также глееватая связносупесчаная луговая почва - 20,9% от Сорг. Отличием данных луговых почв выступила реакция среды. В первом случае значение рН было наибольшим (8,40), тогда как во втором - одним из наименьших (4,86). Общая сумма подвижных фракций (ГК-1 + ФК-1 + ФК-1а) распределялась аналогично представленным выше данным. Этот факт может косвенно свидетельствовать о влиянии реакции среды на подвижность гумуса в аллювиальных почвах на территории Брестского Полесья, когда повышение реакции среды снижает подвижность органического вещества почвы. Отношение Сгк-1/Сфк-1 + фк-1а среди подвижных фракций составило 0,53.

Таблица 1 Фракционный состав гумуса аллювиальных дерновых заболоченных почв Брестского Полесья под различными видами земель

Такими же узкими значениями данного показателя характеризовались и фракции прочно связанные с глинистыми минералами и устойчивыми полуторными окислами. Здесь отношение Сгк-3/Сфк-3 также составило 0,53. Содержание прочно связанных фракций варьировало значительно меньше в сравнении с подвижными. Так, прочно связанные ГК изменялись в пределах от 3,4% от Сорг в глееватых легкосуглинистых луговых почвах до 7,1% в глееватых рыхлосупесчаных луговых почвах. Содержание фульвокислот варьировало несколько шире: от 5,8% в наиболее увлажненных легкосуглинистых почвах до 15,9% в глееватых легкосуглинистых луговых почвах. Наиболее стабилизированное органическое вещество характеризовалось довольно высокими значениями рН - 7,25 в случае когда сумма (ГК-3 + ФК-3) была наибольшей (20,2%), тогда как при снижении рН указанный параметр отличался тенденцией к уменьшению, что опять же может свидетельствовать в пользу влияния рН на подвижность органического вещества.

Довольно сильным варьированием рассматриваемые аллювиальные почвы отличались и по фракции, связанной с Ca²⁺. Если среди фульвокислот данная фракция варьировала умеренно (1,4-7,6%), то в пределах фракции ГК-2 разрыв между минимальным и максимальным значением отмечался более чем в 15 раз (0,6-10,0%).

Рассматриваемые почвы на изучаемой территории заняты преимущественно луговыми землями. Они характеризовались более высоким содержанием органического вещества в почве (3,8% в пересчете на Сорг) в сравнении с пахотными (2,0%), что является логичным вследствие более интенсивного протекания в них дернового процесса почвообразования, тогда как пахотные почвы характеризуются значительными объемами удаления фитомассы с урожаем, что существенно уменьшает количество доступных источников для образования гумусовых веществ, а также их более интенсивной минерализацией.

Фракционно-групповой состав в связи с использованием данных почв под пашню также претерпевал определенные изменения. В первую очередь это касается наиболее ценной фракции ГК-2, связанной с Ca²⁺, содержание которой на пашне возрастает почти в 2,5 раза в сравнении с луговыми землями. Безусловно, это связано с внесением химических мелиорантов, улучшающих реакцию среды пахотных почв. В целом же сумма фракций, связанных с кальцием, возрастает не столь значительно (на 17%), поскольку присутствие фракции ФК-2 несколько снижается (табл. 1).

Также происходит снижение подвижного и наиболее доступного для минерализации органического вещества - свободных и связанных с подвижными полуторными оксидами фракций. Наибольшие потери при распашке аллювиальных дерновых заболоченных почв на территории Брестского Полесья происходят во фракции ГК-1 - в 1,4 раза. Положительным моментом можно отметить лишь незначительное уменьшение наиболее агрессивной фракции ФК-1а - на 12%. Эти данные могут свидетельствовать об изменении окислительно-восстановительных условий в почве как следствие активного сельскохозяйственного использования, в результате чего создаются благоприятные условия для активной минерализации органического вещества. В итоге этих процессов происходит уменьшение общего содержания гумуса в почве и смещение фракционного состава гумусовых веществ в сторону увеличения доли более стойких соединений - гуматов и фульватов либо прочно связанных с глинистыми минералами и устойчивыми полуторными окислами форм.

Обобщая данные фракционного состава гумуса пахотных почв и естественных лугов на аллювиальных дерновых заболоченных почвах Брестского Полесья, отмечено, что каких-либо существенных изменений в качественном составе органического вещества вследствие интенсивного сельскохозяйственного использования выявлено не было. Сумма гуминовых кислот пахотных почв незначительно превышала таковую луговых, тогда как сумма ФК оставалась практически неизменной, что находит свое отражение в незначительном расширении показателя Сгк/Сфк (табл. 1).

Рассмотрение содержания и состава гумуса в зависимости от степени гидроморфизма показало отсутствие четких закономерностей в распределении показателей гумусового состояния почв. Содержание валового органического вещества временно избыточно увлажненных и глееватых почв характеризовалось схожими показателями. В дальнейшем же, при переходе к глеевым почвам, наблюдается значительный прирост содержания гумуса - до 3,2% (табл. 2).

Распределение гумусовых веществ по фракциям с увеличением степени увлажнения почв происходит очень неравномерно. Так, в ряду слабоглееватые - глееватые - глеевые почвы сначала происходит незначительное увеличение (6%) средней суммы подвижных фракций, а затем ее уменьшение на 13%, причем наиболее активно эти изменения протекают во фракции ГК-1. Если при переходе от временно избыточно увлажненных почв к глееватым происходит увеличение участия фракции ГК-1 на 27%, то при дальнейшем переходе к глеевым этот показатель падает практически на 40%, тогда как колебания ФК-1а и ФК-1 не превышали 10% (табл. 2). Причем колебания среди подвижных ФК имели обратно пропорциональную направленность изменениям подвижных гуминовых кислот.

Таблица 2 Гумусовое состояние аллювиальных дерновых заболоченных почв Брестского Полесья различной степени увлажнения

Примечание. АДБ1, АДБ2, АДБ3 - временно избыточно увлажняемые, глееватые и глеевые почвы соответственно.

Фракции, связанные с Са²⁺, также характеризовались довольно значительными колебаниями. Так, при переходе от слабоглееватых к глееватым почвам происходит незначительное снижение суммы фракций, связанных с кальцием, - на 19%. При этом снижение доли ФК-2 достигали 25%, а содержание ГК-2 уменьшалась на 11%.

Дальнейшее усиление участия влаги в почвообразовательном процессе аллювиальных дерновых заболоченных почв Брестского Полесья ведет к существенному увеличению фракции ГК-2 - в 1,6 раза, причем присутствие доли ФК-2 возрастает лишь на 12%. В целом же сумма фракций, связанных с Са²⁺, при переходе от глееватых почв к глеевым увеличивается на 26%.

При изменении степени гидроморфизма от временно избыточно увлажненных до глееватых почв средние значения содержания фракций прочно связанных с глинистыми минералами и устойчивыми полуторными оксидами изменялись лишь для ГК-3 - почти в 1,2 раза. При усилении степени увлажненности почв данный показатель уменьшался значительно существеннее - более чем в 1,5 раза, тогда как среднее содержание фракции ФК-3 снижалось лишь на 11%.

Как следствие, происходило скачкообразное изменение относительного содержания гуминовых кислот к фульвокислотам. Показатель Сгк/Сфк сначала возрастал с практически фульватного (0,51) до гуматно-фульватного (0,66), после чего снова снижался (0,54).

Исходя из вышесказанного, временно избыточно увлажненные почвы обладали наибольшей суммой устойчивых фракций (ГК-2 + ГК-3 + ФК-2 + ФК-3), тогда как наибольшим количеством подвижных гумусовых кислот характеризуются аллювиальные глееватые почвы. Они же показали и наибольшие значения рН (6,32).

Достоверное влияние на содержание гумуса оказывал гранулометрический состав почв (табл. 3). Так, в ряду от связных песков до легких суглинков содержание гумуса постепенно возрастало с 2,1% до 4,7% соответственно.

Фракционно-групповой состав гумуса на гранулометрический состав почв реагировал без какой-либо видимой закономерности. По всей видимости, изменения были обусловлены влиянием других факторов или их совокупностью. Подвижные фракции (ГК-1 + ФК-1а + ФК-1) характеризовались двумя максимумами - в связных песках и в связных супесях - 23,6% и 23,4% соответственно. В легкосуглинистых почвах отмечалась наименьшая сумма подвижных фракций - 16,6%. Почвы данного гранулометрического состава в целом характеризовались наименее гумифицированным органическим веществом и, как следствие, наибольшим содержанием гумина, достигающим в них 57,2% от Сорг.

Таблица 3 Гумусовое состояние аллювиальных дерновых заболоченных почв Брестского Полесья различного гранулометрического состава

Наименьшим содержанием гумина характеризовались наиболее легкие, связнопесчаные, аллювиальные почвы - чуть более 50%. В них же отмечалось и наименьшее среднее значение рН (табл. 3).

Содержание суммы фракций, связанных с Са²⁺, понижалось в ряду связнопесчаные - рыхлосупесчаные - связносупесчаные с 10,7% до 6,9%, а в легкосуглинистых почвах характеризовалось наибольшим значением, превышающим 11% от Сорг.

Наименьшими колебаниями значений характеризовалась фракция, прочно связанная с глинистыми минералами и устойчивыми R₂O₃. Разница между наибольшей и наименьшей средней суммой (ГК-3 + ФК-3) не превышала 5%, тогда как в ГК-3 достигала 1,5 раза.

Выводы

1. Гумус аллювиальных дерновых заболоченных почв Брестского Полесья характеризуется гуматно-фульватным составом (Сгк/Сфк - 0,60-0,68). В результате интенсивного сельскохозяйственного использования данный показатель меняется незначительно.

2. Подвижность органического вещества, вероятно, обусловлена реакцией почвенной среды - с повышением значения рН снижается доля подвижных фракций гумуса.

3. Наиболее стабилизированным составом органического вещества обладают аллювиальные временно избыточно увлажненные почвы Брестского Полесья, тогда как глееватые почвы характеризуются наиболее подвижным составом гумуса.

4. С утяжелением гранулометрического состава происходило повышение гумусированности пойменных почв без каких-либо четких закономерностей в изменении качественного состава органического вещества.

гумус почва гидроморфизм пашня

Список литературы

1. География почв Беларуси: учеб. пособие / Н.В. Клебанович [и др.] - Минск: БГУ, 2009. - 198 с.

2. Witek T. Gleby Zulaw Wislanych / T. Witek // Pamietnik Pulawski: Pracy JUNG. - 1965. - Z. 18. - S. 157-163.

3. Романова Т.А. Диагностика почв Беларуси и их классификация в системе ФАО-WRB / Т.А. Романова. - Минск: Ин-т почвоведения и агрохимии НАН Беларуси, 2004. - 428 с.

4. Яблонских Л.А. Органическое вещество аллювиальных дерновых насыщенных почв легкого гранулометрического состава среднерусской степи / Л.А. Яблонских // Вестник ВГУ. Химия. Биология. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2000. - № 2. - С. 156-162.

5. Яблонских Л.А. Состав и свойства пойменных солонцовых почв ОкскоДонского плоскоместья и их использование в сельском хозяйстве / Л.А. Яблонских // Генезис, свойства и мелиорация почв Среднерусского Черноземья. - Воронеж, 1987. - С. 30-37.

6. Ахтырцев Б.П. Пойменные почвы Окско-Донской лесостепной провинции и их рациональное использование / Б.П. Ахтырцев, Л.А. Яблонских; Воронежский государственный университ //

Землепользование, землеустройство, агромелиорация. - 1986. - Сер. 2. - № 4.

7. Ахтырцев Б.П. Пойменные почвы Окско-Донской равнины и их изменение при сельскохозяйственном использовании / Б.П. Ахтырцев, Л.А. Яблонских. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1993. - 216 с.

8. Ахтырцев Б.П. Зависимость состава гумуса от гранулометрического состава в почвах лесостепи / Б.П. Ахтырцев, Л.А. Яблонских // Почвоведение. - 1986. - № 7. - С. 114-120.

9. Ахтырцев Б.П. Гумусное состояние аллювиальных луговых почв лесостепи / Б.П. Ахтырцев, Л.А. Яблонских // Почвоведение. - 1995. - № 12. - С. 1460-1468.

10. Адерихин П.Г. К вопросу об органическом веществе некоторых пойменно-лесных почв / П.Г. Адерихин, В.М. Шевченко, Г.А. Шевченко // Почвоведение и проблемы сельского хозяйства. - Воронеж, 1971. - С. 22-32.

11. Ахтырцев, Б.П. Почвы пойм и их использование / Б.П. Ахтырцев, А.С. Щетинина. - Саранск: Мордовск. книгоизд-во, 1975. - 120 с.

12. Гришина Л.А. Гумус и азот некоторых почв Тамбовской низменности / Л.А. Гришина, Л.В. Сребнова // Агрохимия. - 1973. - № 5. - С. 75-78.

13. Фаткуллин А.Ш. Пойменные луговые почвы (о составе гумуса) / А.Ш. Фаткуллин // Гумус почв Волжско-Камской лесостепи и его роль в плодородии. - Казань, 1972. - С. 30-69.

14. Шевченко Г.А. Характеристика гумуса пойменно-луговых почв / Г.А. Шевченко // География и плодородие почв нечерноземной зоны РСФСР. - Саранск, 1973. - С. 153-159.

15. Жаринова Н.Ю. Гумусовые характеристики аллювиальных темногумусовых почв Красноярской лесостепи / Н.Ю. Жаринова, А.А. Ямских // Вестник Томского государственного университета: Биология. - 2011. - № 1. - С. 5-10.

16. Практикум по агрохимии: учеб. пособие / О.А. Амельянчик [и др.]; под ред. В.Г. Минеева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГУ, 2001. - 689 с.

17. Орлов Д.С. Практикум по химии гумуса / Д.С. Орлов, Л.А. Гришина. - М.: МГУ, 1981. - 272 с.

18. Агрохимическая характеристика почв сельскохозяйственных земель республики Беларусь (2007-2010) / И.М. Богдевич [и др.]; под ред. И.М. Богдевича; Ин-т почвоведения и агрохимии. - Минск: Ин-т почвоведения и агрохимии, 2012. - 275 с.

19. Программа мероприятий по сохранению и повышению плодородия почв в Республике Беларусь на 2011-2015 гг. / В.Г. Гусакова [и др.]; НАН Беларуси, МСХП РБ, Госкомимущество, Ин-т почвоведения и агрохимии; под ред. В.Г. Гусакова. - Минск, 2010. - 106 с.

Размещено на Allbest.ru