Агроэкологическая роль элювиалыю-глеевой трансформации почвенных фосфатов под культурой риса, орошаемого затоплением

ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЭЛЮВИАЛЬНО-ГЛЕЕВОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ПОЧВЕННЫХ ФОСФАТОВ ПОД КУЛЬТУРОЙ РИСА, ОРОШАЕМОГО ЗАТОПЛЕНИЕМ

В.Г. Ларешин

Кафедра почвоведения, агрохимии и агроэкологии, Сельскохозяйственный факультет, Российский университет дружбы народов ул. Миклухо-Маклая, 6, 117198, Москва, Россия

Состояние фосфатов определяется особенностями почв рисовых полей - гранулометрическим составом и типом водного режима. В легко- и среднесуглинистых почвах происходит вымывание фракции Са-Рц. В почвах тяжелого гранулометрического состава, наоборот, происходит резкое увеличение содержания экстрагируемых фосфатов фракций Са-Рц. Са-Рщ-

Исключительно большая роль в жизнедеятельности растений принадлежит фосфору. Однако запасы его в большинстве типов почв невысокие и они постоянно уменьшаются вследствие отчуждения фосфора из почвы товарной продукцией урожаев. Многочисленными исследованиями, проведенными в различных агроэкологических условиях, установлено, что проблему фосфора в агроландшафге следует рассматривать с позиции уровня и характера антропогенного прессинга, воздействующего на природные ландшафты. Возделывание культуры орошаемого риса по существу является одним из главных антропогенных гиперпрессингов на плакорные почвы. Исследованиями установлено, что преобразование природы плакорных почв различных биогеохи-мических ландшафтов столь глубоко, что появляется насущная необходимость в пересмотре их номенклатуры, таксономической и классификационной принадлежности (Мицуйи, 1960; Дюдаль, 1965; и др.).

Фосфор является одним из важнейших и незаменимых элементов минерального питания растений. В связи с этим обстоятельством вопросы состояния фосфатов в почвах, а значит и доступность его соединений растениям, являются приоритетными в почвенно-агрохимических исследованиях.

Выявление влияния антропогенного гидроморфизма на состояние фосфатов было проведено в почвах солонцовых комплексов сухих степей Причерноморской низменности Украины в пределах рисовых оросительных систем Скадовского и Каланчакского земельных массивов (Ларешин В.Г., 1994; Ларешин В.Г., и др., 1999; Зугулу А.М., 2002), введенных в эксплуатацию в 1965 году. Фракционный состав фосфатов был определен по методу Гинзбург-Лебедевой, предусматривающему выделение фосфатов алюминия (III фракция — А1-Р), фосфатов железа (IV фракция — Ие-Р) и трех фракций фосфатов кальция (1 фракция - Са-Рь II фракция - Са-Рп; V - фракция - Са-Рщ), различающихся своей растворимостью.

На территории Скадовского земельного массива распространены темнокаштановые почвы и темно-каштановые солонцы. На территории Каланчакского земельного массива распространены каштановые солонцеватые почвы и каштановые солонцы. Темно-каштановые и каштановые остаточносолонцеватые почвы обоих массивов образуют или однородный почвенный

покров, или формируют комплексы с солонцами, занимающими от 10 до 30-60 % площади комплексов.

Гранулометрический состав почв на территории Скадовского массива — пылеватые легкие или средние суглинки, а на территории Каланчакского массива — тяжелые суглинки и глины.

Выявление масштабов возможных изменений в составе фосфатов предполагает сопоставление параметров агрогенно-измененных почв и их целинных аналогов.

Обобщенные химико-аналитические материалы показывают, что почвы солонцовых комплексов южной части Причерноморской низменности Украины характеризуются относительно низким содержанием гумуса, умеренной степенью карбонатности, нейтральной или щелочной реакцией, варьирующей по профилю почвы в зависимости от ее природы.

Длительное использование каштановых почв в рисовом севообороте приводит к резкому изменению подвижности фосфатов и их фракционного состава. Сравнительный анализ соответствующих горизонтов целинных почв и рисовых севооборотов показывает, что в пахотном слое последних количество экстрагируемых фосфатов увеличилось более чем на 146% по сравнению с эталоном. Это увеличение произошло за счет фракции Са-Рц и Ие-Р. Изменения в подвижности и составе фосфатов не ограничиваются только пахотным слоем, но обнаруживаются и в подпахотных горизонтах, хотя и меньшего масштаба. Так, в гидроморфно-измененном горизонте АгесЗ количество экстрагируемых фосфатов увеличилось на 116%, а в горизонте АВгес! — только на 27% от эталонных горизонтов почв целинной степи. При этом, в горизонте АВгес! определенную роль играет также и фракция Са-Р^

Исследования фракционного состава фосфатов в каштановых солонцах Каланчакского земельного массива подтвердили закономерности трансформации почвенных фосфатов в результате господства элювиально-глеевых процессов под культурой риса, орошаемого затоплением. В профиле солонцов рисового севооборота весьма существенно увеличилось содержание экстрагируемых фосфатов. По сравнению с модальными солонцами экстрагируе-мость фосфатов в солонцах рисовых севооборотах увеличилась на 33-112%, причем максимальных значений она достигает в маломощной глеевой прослойке сформировавшейся на глубине плужной подошвы 16-21 см. Эти изменения обусловлены преимущественно увеличением содержания в составе экстрагируемых фосфатов фракций двух- и трехосновных фосфатов кальция (Са-Рц и Са- Рщ). Увеличение фракции Са-Р1 составило в пахотном слое 51%, в глеевой прослойке — около 300%, а в оглеенном слое В§ — 176%. Увеличение содержания фракции Са-Рщ составило 228-276% по сравнению с модальными почвами фоновых ландшафтов.

Наиболее стабильной в составе фосфатов остается фракция А1-Р, что, вероятно, является закономерным с учетом химической природы и геохимии алюминия при высоком значении pH.

Динамика фракции одноосновных фосфатов кальция Са-Р| в целом свидетельствует о существенно возрастающей роли их в составе экстрагируемых фосфатов в результате элювиально-глеевой трансформации субстантивной части почв.

Снижение содержания в составе экстрагируемых фосфатов фракции фосфатов железа явилось совершенно неожиданным феноменом для почв рисовых оросительных систем Каланчакского земельного массива.

Объяснить данный феномен можно, с одной стороны, образованием в глинистом субстрате устойчивых к щелочному экстрагенту (0.1 н. N8011) железо-марганцевых микроконкреций, «захватывающих» в свой состав и же-лезофосфаты. С другой стороны, нами установлено существенное уменьшение содержания в этих почвах валового несиликатного железа. При этом, при уменьшении содержания несиликатного железа очень резко (в 3 —10 раз) в его составе увеличилось содержание аморфного железа, достигнув 63% валового несиликатного железа в глеевой прослойке Ая. В случае, если аморфное железо находится в форме органоминеральных соединений, оно приобретает подвижность даже в условиях нейтральных и щелочных сред, увлекая за собой фосфор в форме железофосфатов. Такой механизм радиальной транслокации органоминеральных соединений в нефильтрующих почвах был экспериментально подтвержден ранее для светло-каштановых почв и солонцов Прикаспийской низменности (Ларешин В.Г., 1971; Кауричев И.С. и др., 1971). Методом лизиметрических колонок было установлено, что от 74,2% до 80,9% железа, мигрирующего по профилю почв рисового поля, включая и почвы на солонцовых пятнах, приходится на долю ионов железа, прочно связанных с органическим веществом.

Еще одной из возможных концепций, объясняющих одновременное уменьшение в почве доли несиликатного железа, с резким преобладанием в его составе аморфных форм, и железофосфатов, является иммобилизация фосфора, то есть превращение неорганических соединений фосфора в органические формы микробных клеток (Орлов Д.С., 1985).

Принципиально иная обстановка складывается в почвах рисовых полей Скадовского земельного массива, характеризующихся преимущественно легко- и среднесуглинистым гранулометрическим составом. В силу этого в них в наилучшей степени выражены фильтрационные свойства, а значит, и радиальный сброс с фильтрующимися водами подвижных продуктов глеевого почвообразования (Ларешин В.Г., 1994). Другими словами, в почвах рисовых полей Скадовского массива имеет место элювиально-глеевое почвообразование, в то время как в тяжелосуглинистых и глинистых почвах Каланчакского массива складывается застойный тип водного режима, для которого характерным является замкнутый геохимический цикл подвижных продуктов глеевого почвообразования (Ларешин В.Г., Ерошкина А.Н., 1995).

Большое значение в процессах превращений подвижных продуктов элювиально-глеевого и глеевого почвообразования в почвах рисовых полей имеет режим аэрации в межполивные периоды. В почвах Скадовского массива после сброса воды из чеков идет нарастание окислительных процессов, достигающих своего оптимума под культурами рисового севооборота. Наоборот, в почвах рисовых полей Каланчакского массива в многолетнем цикле продолжает господствовать анаэробный режим с перманентным функционированием восстановительных процессов, даже после «ухода» риса и оккупации рисовых полей другими культурами.

Все эти факторы накладывают отпечаток на фракционный состав фосфатов. Ярким свидетельством являются материалы наших исследований темнокаштановых солонцов, позволившие установить весьма важные особенности в составе фосфатов.

Это, во-первых, «рисовое» земледелие на легко-, среднесуглинистых солонцах привело к существенному снижению (на 39%) содержания экстрагируемых фосфатов в пахотном слое по сравнению с соответствующей толщей «модальных» солонцов. В подпахотных слоях это уменьшение было еще бо-

лее существенным и составило 52,2-53,4% по сравнению с соответствующими горизонтами «модальных» солонцов.

Наибольшей изменчивости подвергалась в почвах рисовых полей фракция Са-Рц. Именно она оказывалась, в первую очередь, ответственной за существенное снижение содержания экстрагируемых фосфатов в целом. Снижение содержания фракции Са-Рц достигает 55% от «модальных» солонцов. Оно остается характерным также и для подпахотных слоев, но в больших объемах (в 3,5-4 раза).

В пахотном слое солонцов рисового поля выявлена взаимосвязь между повышением содержания несиликатного (в среднем на 9%) и аморфного (в среднем — на 29%) железа и незначительным повышением содержания в составе экстрагируемых фосфатов фракции Fe-P. В подпахотных слоях этой взаимосвязи не обнаруживается, так как увеличение содержания железофосфатов, хотя и незначительное, сопровождается уменьшением содержания несиликатного (в «модальных» солонцах 18,37%, в «рисовых» — 16,21%) и аморфного (соответствующие показатели -9,36% и 8,48%) железа.

«Рисовое» земледелие не оказало практически никакого влияния на динамику фракций Са-Рщ и Ca-Pj, а также аллюмофосфатов: их содержание осталось стабильным.

Таким образом, вектор изменений в состоянии фосфатов определяется типовыми особенностями генетических аналогов почв рисовых полей. Первостепенная роль принадлежит гранулометрическому составу и типу водного режима, формирующемуся в рисовых севооборотах и определяющему характер гидроморфного преобразования субстантивной части почв.

В почвах рисовых полей, характеризующихся легко-, среднесуглинистым гранулометрическим составом, в силу промывного водного режима и развития элювиально-глеевого процесса, резко уменьшается содержание фракций экстрагируемых фосфатов по сравнению с модальными почвами, в первую очередь вследствие вымывания фракций Са-Рц-

В почвах рисовых полей, характеризующихся тяжелым гранулометрическим составом, в силу преимущественно застойного типа водного режима и развития глеевого процесса в многолетнем цикле рисового севооборота, резко увеличивается содержание фракций экстрагируемых фосфатов по сравнению с модальными почвами, в первую очередь, вследствие накопления в солонцах и в каштановых почвах — Ca-Pj i и Са-Рщ.

ЛИТЕРАТУРА

Дюдаль Р. К вопросу о генезисе и классификации рисовых почв (paddy soils). /Сб.: География и классификация почв Азии. — М.: Наука, 1965.—С. 189-192.

Кауричее И.С., Ларешин В.Г. Изменение некоторых свойств почв солонцового комплекса при возделывании риса // Известия ТСХА. 1971. Вып. 5. — С.73-81. Ларешин В.Г. Окислительно-восстановительный режим и мелиоративная характеристика почв солонцового комплекса при возделывании риса в Сарпинской низменности.- Автореф. дис канд. с.-х. наук. — М.: УДН, 1971.- 28 с.

Ларешин В.Г. Морфогенез почв солонцовых комплексов сухих степей и полупустынь под культурой затопляемого риса // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Сельскохозяйственные науки». — М., 1994. -С.19-28. Ларешин В.Г.. Ерошкина А.Н. Годовые и сезонные циклы водного режима и их роль в пс до химии элементов в почвах рисовых полей сухостепных и полупустынных регионов //Сб.: Международный экологический конгресс. Тезисы докладов. Ч. 1. - М., 1995. - С.40-42.

Ларешин В.Г., Али Махамат Зугулу Состав фосфатов в каштановых почвах Украины под культурой риса // Материалы научной конференции Аграрного факультета РУДН, 2002. - С. 17-20.

Ларешин В.Г., Чижикова Н.П., Луков А.Н. Минералогический состав илистых фракций почв рисовых полей Краснознаменской оросительной системы Украины // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Сельскохозяйственные науки. Агрономия. № 5. — М., РУДН, 1999. - С.97-112.

Мицуйи С. Минеральное питание риса, удобрение и мелиорация орошаемых рисовых почв. - М.: Изд-во ИЛ, 1960. — 160 с.

Орлов Д. С. Химия почв. — М., МГУ. 1985. — 375 с.

Чижикова Н.П., Журавлев А.Е., Ларешин В.Г. Некоторые аспекты деградации почв солонцового комплекса Нижнего Поволжья при рисосеянии // Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения: Тезисы и доклады Всероссийской конференции. Т. 2. — М.: Почвенный институт им.В.В.Докучаева РАСХН, 1998. - С. 102-103.

AGROECOLOGICAL ROLE OF ELLUVIUM-GLEY TRANSFORMATION OF SOIL PHOSPHATES UNDER IRRIGATED

RICE CROP

V.G. Lareshin

Department of Pedology, Agrochemistry and Agroecology Russian Peoples ’ Friendship University st. Miklucho-Maklay, 6, 117198 Moscow, Russia

Phosphate condition is determined by peculiarities of paddy soils - granulometric analyses and water regime type. In loams and silt loams Ca-Pn fraction is elluviated. In clays and clay loams the situation is vice versa, the content of extractable phosphates (Ca-Pn, Ca-Pm) is increased highly.