Изменение содержания гумуса и структурного состояния черноземов в зависимости от видов землепользования в Красноярской лесостепи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья по теме:

Изменение содержания гумуса и структурного состояния черноземов в зависимости от видов землепользования в Красноярской лесостепи

Бадмаева С.Э., Семенова В.В., Красноярский государственный аграрный университет

Аннотация

гумус почва лесостепной

Статья посвящена изменению содержания гумуса и структурного состояния черноземов обыкновенных в зависимости от видов хозяйственного использования в лесостепной зоне Красноярского края. Установлено, что длительное сельскохозяйственное использование почв приводит к уменьшению содержания гумуса и ухудшению структурного состояния.

Ключевые слова: ЧЕРНОЗЕМЫ, ЛЕСОСТЕПНАЯ ЗОНА, ГУМУС, ЦЕЛИНА, ПАШНЯ, ПОСТИРРИГАЦИОННЫЕ ПОЧВЫ, СТРУКТУРА

Наиболее объективным эталоном в почвенном мониторинге является целинная почва, в которой антропогенное влияние исключено либо минимизировано, что составляет полную картину так называемого фонового мониторинга. Уместно в качестве эталона использовать природные характеристики почв, такие как способность продуцировать органическое вещество при данных климатических ресурсах либо биопродуктивность (без дополнительных вложений). Наконец, в качестве эталонов могут выступать оптимальные параметры почв, при создании которых в корнеобитаемом слое культурные растения способны в максимальной степени реализовать свой потенциал. Ясно, что такого рода эталон пригоден для формулирования требований к наиболее современным технологиям [1].

Плодородие почв - понятие многопараметрическое. Здесь мы рассматриваем неполный, но достаточный комплекс показателей, чтобы получить объективное представление о плодородии черноземов обыкновенных разного хозяйственного использования в течение длительного промежутка времени. Отмечено [2, 3], что за последние 30-40 лет содержание гумуса в пахотном слое черноземных почв снижается, и при разрушении гумуса почвы ухудшаются агрофизические свойства, биологическая активность, что приводит к снижению урожайности культур и ухудшению качества продукции. Черноземы теряют свойственную им мелкокомковатую структуру, которая переходит в распыленное состояние.

Черноземы, являясь одними из богатейших почв в мире, обладают высоким потенциальным плодородием. В то же время плодородие почв является величиной динамичной, изменяющейся во времени. Широко вовлеченные в сельскохозяйственное использование и испытывающие значительную антропогенную нагрузку черноземы обыкновенные постепенно теряют гумус, что, в свою очередь, ведет к ухудшению их свойств и режимов. В результате хозяйственного освоения, в частности, орошения без учета научно обоснованных поливных норм, меняется и качественный состав гумуса, происходит переход гуминовых кислот в «агрессивные» фульвокислоты [4].

На основании данных 1997 года, исходное содержание гумуса на целинных черноземах в слое почвы 0-40 см было повышенным и составило в среднем 7,3%, или 336 т/га. За двадцатилетний период наблюдений на этом же участке содержание гумуса увеличилось на 7,6%, и запасы составили 351 т/га (табл. 1).

Таблица 1 - Содержание гумуса чернозема обыкновенного, %

В процессе естественного почвообразования накопление гумуса происходит за счет ежегодного прихода органического вещества в виде опада высших растений, от деятельности почвенной биоты.

Многолетнее использование чернозема обыкновенного под пашней в условиях недостатка органических удобрений снизило содержание гумуса. В исследованиях, проведенных в 1997 году, содержание гумуса на пахотных черноземах в верхнем 0-20 см слое почвы характеризовалось как высокое и составило 8,05%, или 180 т/га. В течение двадцатилетнего периода произошло снижение содержания гумуса в среднем на 0,55%, и запасы составили 160 т/га. Запасы гумуса снизились на 20 т/га. В агроценозах значительная часть органического вещества безвозвратно отчуждается с урожаем сельскохозяйственных культур, что обусловливает отрицательный баланс органического вещества и ведет к снижению потенциального плодородия почвы, если не вносится достаточного количества органических удобрений.

На рис. 1 представлены запасы гумуса в слое 0-20 см в течение 20 лет.

Рис. 1 - Запасы гумуса чернозема обыкновенного

На постирригационных участках исходные запасы гумуса в 0-40 см слое почвы в среднем составили 3,43%, соответственно, почвы относились к низкогумусным. Содержание гумуса после прекращения орошения на этих почвах повысилось до среднего уровня (5,03%), и запасы составили 254 т/га. Гумусовое состояние почв при орошении зависит от культуры земледелия и химического состава оросительной воды. При качественном составе оросительной воды, при наличии в севообороте многолетних трав, особенно бобовых, внесении органических удобрений содержание органического вещества в орошаемых почвах не уменьшается. Мелиоративные действия в состоянии радикально изменить свойства почвы, в том числе плодородие.

Изучив содержание гумуса в черноземных почвах разного хозяйственного использования в системе мониторинга, можно предположить следующее: содержание гумуса в целинных почвах особых изменений со временем не претерпевает, и наблюдается тенденция к увеличению. Гумус в старопахотных почвах со временем уменьшается. В почвах постирригационных участков происходит увеличение содержания гумуса.

Вариационно-статистический анализ показателей содержания гумуса изучаемых целинных черноземов свидетельствует о том, что достоверно значимые различия между годами наблюдений выявлены и математически доказуемы.

Проведенные исследования изменения структурного состояния обыкновенных черноземов в целинных почвах, не тронутых человеческой деятельностью, с интервалом в 20 лет показали, что структурность почвы не претерпела значительных изменений (табл. 2).

Таблица 2 - Структурный и агрегатный состав черноземов обыкновенных

х) Примечание: числитель - 1997 г.; знаменатель - 2017 г.

Качественная оценка структурного состояния 20-40 см слоя черноземов по содержанию в них агрегатов агрономически ценных фракций (АЦФ) размером 10-0,25 мм указывает на отличную и хорошую оструктуренность обыкновенных черноземов, функционирующих под естественной растительностью, которые представлены ковылем перистым (Stipa pennata L), овсяницей ложноовечьей (Festuca pseudovina L.), пыреем ползучим (Elytrigia repens L.). Хорошие показатели структурности почвы объясняются оструктуривающим действием корневых систем естественного сообщества трав. В течение 20 лет произошло улучшение структурного состояния почвы в верхнем слое почвы, что подтверждается статистическими расчетами. Высокие значения коэффициента структурности в подпахотном горизонте, по сравнению с верхним горизонтом (выше почти в три раза), объясняются тем, что основная корневая система растений сосредоточена в этом слое почвы (рис. 2).

Рис. 2 - Коэффициент структурности чернозема обыкновенного

Отличная оструктуренность обыкновенных черноземов сменяется на хорошую и удовлетворительную в агроландшафтах. Снижение агрономически ценных фракций до удовлетворительного уровня обнаружено в слое 20-40 см. Мониторинг состояния структурного состава освоенных черноземов показывает, что со временем произошло ухудшение структурного состояния почв. Коэффициент структурности в верхнем слое почвы снизился с 1.8 до 1.5, а в подпахотном слое почвы - на 0,9. Сравнение результатов анализов, проведенное в выборках для 0-20 и 20-40 см слоев почв, показывает, что в освоенном черноземе обыкновенном, по сравнению с этими почвами в естественном состоянии, отмечается уменьшение количества агрономически ценной фракции. В исследованиях, проведенных в условиях 2017 года, коэффициент структурности в слое 0-20 см в целинных почвах выше почти в два раза, по сравнению с пахотными аналогами.

Из таблицы 2 видно, что вовлечение черноземов в интенсивную обработку в течение длительного промежутка времени существенно ухудшило структурный состав данных почв. Однако структура определяется не только генетическими особенностями почвы, но и характером ее хозяйственного использования. В последние годы из-за недостатка финансовых ресурсов внесение минеральных и органических удобрений было ограничено, не всегда соблюдались научно обоснованные системы земледелия.

Существенных изменений в структурно-агрегатном составе черноземов обыкновенных в постирригационных условиях не произошло. Небольшая разница в показателях коэффициентов структурности в изучаемый период времени находится в пределах статистической погрешности.

Наиболее важной и экологически значимой характеристикой почвенных агрегатов является их водопрочность, т.е. способность сопротивляться разрушающему действию воды. В целинных черноземах водопрочность агрегатов с течением времен не претерпела значительных изменений. В верхних слоях почвы этот показатель соответствовал 80-79 %, а в нижележащих - 86-87 %, что соответствует критерию «отличная».

Совершенно иная ситуация с водопрочностью почвенных агрегатов наблюдается на пахотных почвах. Если исходные показатели водопрочности составляли 74-77 % в пахотном и подпахотном горизонте, то в течение длительного периода времени отмечено уменьшение критерия водопрочности до 67-69 %, соответственно, по слоям (рис. 3).

В почвах постирригационного участка исходные значения критерия водопрочности в слое 0-20 см составляли 68%, а в слое 20-40 см - 70%, что ниже по сравнению с целинными и пахотными аналогами. Существенные изменения структурно-агрегатного состава обыкновенных черноземов происходят в условиях орошения, в зависимости от норм полива. Орошение данных почв в 80-годах прошлого столетия велось грузными поливными нормами, что привело к ухудшению структурно-агрегатного состава. После прекращения функционирования оросительной системы эти почвы находились в состоянии залежи. Критерии водопрочности после двадцатилетнего периода залежи не изменились и составили, соответственно, по слоям 66-69 %.

Рис. 3 - Критерий водопрочности чернозема обыкновенного

Вариационно-статистический анализ интегрирующих показателей структурного состояния обыкновенных черноземов свидетельствует, что достоверно значимые различия между целинными и освоенными черноземами наблюдаются по коэффициенту структурности и по критерию водопрочности.

Список использованных источников

1. Медведев В.В., Лактионова Т.Н. Анализ опыта Европейских стран в проведении мониторинга почвенного покрова (обзор) // Почвоведение. - 2012, № 1. - С. 106-114.

2. Сагалбеков У.М., Сагалбеков Е.У., Кусаинов М.Е. Агрофизические показатели черноземов обыкновенных под многолетними травами (Северный Казахстан) // Почвоведение. - 2013, № 10. - С. 1234-1238.

3. Сысо А.И. Природно-агрохимические ресурсы как фактор сохранения плодородия сибирских почв // Мелиорация и водное хозяйство. -2016, № 5. - С. 24-27.

4. Нетесонова И.А. Гумусовое и структурное состояние эродированных почв зонального ряда: автореф. … канд. биол. наук. - М., - 2010. - 19 с.

5. Бадмаева С.Э., Семенова В.В. Изменение содержания гумуса и структурного состояния черноземов в зависимости от видов землепользования в Красноярской лесостепи // АгроЭкоИнфо. - 2019, №1. - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2019/1/st_146.doc.

Размещено на Allbest.ru