Органические вещества пашни и залежи Ленинградской области

ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА ПАШНИ И ЗАЛЕЖИ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Х. Дерхам

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Органические вещества обеспечивают накопление в почве биогенных элементов углерода, азота, фосфора, серы, а также минеральных веществ, в том числе микроэлементов, участвующих в важнейших биохимических процессах. Взаимодействие гумусовых веществ с различными химическими элементами обусловливает как аккумуляцию этих элементов, так и их миграцию в ландшафте. В природе динамическое равновесие между ними регулируется и поддерживается всем ходом биотических процессов (Тюрин, 1951; Кононова, 1951; Пономарева, Плотникова, 1980). Сельскохозяйственное использование земель нарушает природное равновесие процессов аккумуляции и деградации гумуса. В результате свойства гумуса почв пахотных угодий разных природных зон сближаются. Выявлены некоторые закономерности изменения свойств гумуса под влиянием агротехники (Кононова, 1951; Никитин, 1968; Лыков, 1973; Орлов, 1990). Менее известны изменения гумусного состояния почв, временно исключенных из сельскохозяйственного использования. Такая ситуация сложилась в России на значительных площадях, когда в ходе перестройки на пороге нового века сельскохозяйственные земли не распахивали. Эксперимент, поставленный историей, позволяет оценить изменения гумусного состояния почв за 15 лет их залежного состояния.

Объектами исследования послужили образцы пахотных горизонтов трех почвенных разностей Ленинградской области. Представлены они хорошо окультуренными дерново-подзолистыми почвами, которые по новой классификации почв России 2004 г. относят к агростра-тоземам. Разрез №1 представляет агростратозем супесчаный на озерно-ледниковых песках, разрез №2 - агро-стратозем тяжело суглинистый на ленточных глинах. Они характеризуют современные пахотные почвы. Разрез №3 представляет собой агростратозем тяжелосуглинистый на глинистой морене, который характеризует 15 летнюю залежь.

В исследуемых почвах определено содержание гумуса, показатели кислотно-основных и ионно-обменных свойств общепринятыми методами (Воробьева, 1998). Групповой и фракционный состав гумуса определен по методу И.В. Тюрина в модификации В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой (1980).

Результаты. Природные аналоги исследуемых агро-стратоземов не исследовали, но в литературе имеется много обобщенных данных о гумусном состоянии зональных дерново-подзолистых почв (Кононова 1951; Гришина, 1986; Орлов, Бирюкова, Суханова, 1996), которые были использованы для сравнения с изучаемыми почвами (таблица 1). Соотношение вклада биогенноаккумулятивных и биогенно-деструктивных процессов в условиях южной тайги обеспечивает низкое (менее 4%) общее содержание гумуса (Фокин, 1987), запасы его в слое 0-20 см составляют 50-100 т/га (Кононова 1951; Орлов, Бирюкова, Суханова, 1996).

Отношение Сгк/Сфк чаще всего колеблется в пределах 0,5-0,8. Судя по коэффициенту гумификации, около четверти углерода органических веществ включается в образование гумуса в почвах природных ландшафтов. Запас гумуса в верхнем горизонте составляет 50-100 т/га (Гришина, 1986; Орлов, Бирюкова, Суханова, 1996).

Исследуемые почвы в течение ряда лет были заняты картофелем и морковью. Вынос с урожаем питательных элементов восполнялся высоким дозами удобрений (120170 кг/га N до 120 кг/га Р, до 180 кг/га К, навоза 15-40 т/га, извести 4-6 т/га). Для обеспечения бездефицитного баланса гумуса на дерново-подзолистых почвах органические удобрения вносили совместно с минеральными (Лыков, 1973). Внесение средних и высоких доз навоза и минеральных удобрений может повысить содержание гумуса в дерново-подзолистых пахотных почвах на 2040% уже в первую ротацию (Дьяконова, Булева, 1987). В исследуемых пахотных почвах за длительное время их использования содержание гумуса в них повысилось

Показатели гумусного состояния верхних горизонтов исследуемых почв _______________________и их природных аналогов_____________________

Почва, разрез Содержание гумуса, % Степень гумификации органического вещества, СГК/Собщ., % Тип гумуса сгк/Сфк Содержание «свободных» гуминовых кислот, % к сумме ГК Содержание гу-миновых кислот, связанных с Са2+,% к сумме ГК Содержание негилролизуе-мого остатка, % к С общ

Зональные дерновоподзолистые почвы

Р. №1 высокое

Р. №2 высокое

Р. №3 низкое

до высокого. По общему содержанию гумуса исследуемые почвы, разные по гранулометрическому составу (р. 1 - супесчаная почва, р. 2 - тяжелосуглинистая), сблизились (соответственно 7,1 % и 6,0%), что служит свидетельством высокой окультуренности почв. Соответственно высок в них и запас гумуса в слое 0-20 см (150-170 т/га), что приближает их к черноземам.

Исследуемые пахотные почвы отличаются от своих природных аналогов и по качеству гумуса. В почвах природных ландшафтов групповой состав гумуса характеризует отношение СГК/СФК, 0,5-0,8, тип гумуса гумат-но-фульватный. Такой состав гумуса непосредственно связан с активностью трансформации органических остатков. Период биологической активности в этой зоне непродолжителен и составляет 60-80 дней (Орлов, Бирюкова, Суханова, 1996). В исследуемых пахотных почвах качество гумуса формируется в основном под влиянием процессов трансформации не природных растительных остатков, а вносимых органических удобрений. Гумус приобрел фульватно-гумутный состав, отношение СГК/СФК в нем достигает 1,2 и даже 1,7.

Произошли изменения и во фракционном составе гумуса. В гумусе почв природных ландшафтов, как правило, преобладает подвижная фракция ГК. Невелика или отсутствует вторая фракция ГК, связанных с кальцием, чем чаще всего и объясняют неблагоприятные агрономические свойства дерново-подзолистых почв (Пономарева, Плотникова, 1980). В гумусе агростратоземов содержание этих фракций изменилось, но в разной степени в зависимости от гранулометрического состава почв. В тяжелосуглинистой почве с более высоким уровнем рНшо (7,6), содержание свободных гуминовых кислот низко. Их содержание не более 20% ГК. Половина ГК предположительно связана с ионами кальция (2-я фрак-

ция ГК). Подобные изменения качества гумуса в хорошо окультуренных почвах отмечалось и ранее (Овчинникова, Орлов, 1986). В супесчаной почве, хотя и возросло содержание гуминовых кислот, но свободные ГК в их составе преобладают, на их долю приходится половина общего количества ГК. Доля 2-й фракции ГК, самой ценной в агрономическом отношении, низка (около 13% от содержания ГК).

В связи с изменением гумусного состояния почв под влиянием распашки, в них изменились и важнейшие химические свойства. Они отличаются низким уровнем гидролитической кислотности и высокой степенью насыщенности почв основаниями (94-97%).

Залежное состояние почв, которые характеризует разрез №3, изменило содержание и качество гумуса из-за нарушения соотношения процессов аккумуляции и выноса органических веществ. Потери гумуса могут быть связаны не только с отсутствием удобрений, но и с усилением миграционной способности гумуса. В составе гумуса этой почвы высока доля фульвокислот и подвижной фракции гуминовых кислот. В результате в почве формируется гуматно-фульватный тип гумуса. Изменения качества гумуса в почвах залежи привело к изменению и других свойств почв. В них несколько снизился уровень рН и повысилась гидролитическая кислотность.

Таким образом, исследуемые почвы пахотных угодий Ленинградской области, активно используемые для выращивания овощных культур, интенсивно удобряли, что привело к повышению в них содержания гумуса фульватно-гумутного типа, близкого по свойствам к таковому черноземов. Пятнадцатилетнее залежное состояние почв привело к ослаблению свойств гумуса, приобретенных при окультуривании почв.

МЕТОД ХЕМОДЕСТРУКЦИОННОГО ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ЧЕРНОЗЕМОВ

А.Р. Авад, И.Н. Донских, Н.Г. Мязин

Санкт-петербургский аграрный университет

В последние десятилетия черноземы постепенно утрачивают свое потенциальное плодородие. В первую очередь это связано с усиленной дегумификацией. При длительном сельскохозяйственном использовании черноземы теряют наиболее подвижную лабильную часть гумуса. Как известно разнообразные компоненты почвенного органического вещества и различные части органических макромолекул имеют неодинаковую устойчивость к действию экзоферментов почвенной биоты.

Для изучения подвижности гумусовых веществ мы использовали метод А.И. Попова и В.П. Цыпленкова (1991), основанный на разной устойчивости компонентов органического вещества к действию окислителей. С этой целью готовили серию растворов с одинаковой концентрацией окислителя (К2Сг207), но с линейно возрастающей, окисляющей способностью, которая зависит от концентрации Н+, заданным разным количеством

Н2804 и описывается с помощью кислотной функции Гаммета. Чем выше окисляющая способность раствора -окислителя, тем выше химическая деструкция органического материала. Лабильные формы почвенного органического вещества окисляются растворами с низкой окисляющей способностью, а относительно стабильные

- с более высокой. На этой основе и определяются лабильные и стабильные части гумуса.

Исследования проводили в образцах, взятых с делянок длительного стационарного опыта кафедры агрохимии Воронежского государственного аграрного университета им. К. Д. Глинки. Этот опыт был заложен в 1987 г. Образцы взяты после 17 лет проведения опыта. Почва

- чернозем выщелоченный, тяжелосуглинистый, среднемощный, малогумусный.

Опыт имеет 15 вариантов. Мы использовали только 4 варианта: 1. Контроль без удобрений; 2. Фон - внесение