Агрогенная динамика физико-химических и агрохимических свойств черноземов

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АГРОХИМИИ

АГРОГЕННАЯ ДИНАМИКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЕМОВ

Т.А. Девятова, к.б.н., Воронежский ГУ

Резюме. Обобщены и проанализированы сравнительные данные по физико-химическим и агрохимическим свойствам целинных и пахотных черноземов Центрально-Черноземного региона (ЦЧР). Выявлены изменения почвенно-поглощающего комплекса и гумусного состояния черноземов при их сельскохозяйственном использовании.

Введение. Одним из наиболее часто наблюдаемых признаков агрогенной деградации черноземов является «выпахивание» (истощение, «утомление»). Это сложное, но по сути своей целостное агроэкологическое явление часто разбивается на частные составляющие: агрохимическое истощение, агрофизическая деградация, фитопатогенное почвоутомление, биологическое обеднение [1,2].

Среди методов и подходов исследования агрогенной трансформации черноземов наиболее эффективны методы сравнительного анализа рядов целинных почв и распаханных аналогов. В обобщение, наряду с ранее опубликованными

данными, были включены профили целинных и пахотных черноземов, исследованные нами в 2002-2003 гг.

Методика исследования. Объектами исследований послужили черноземы естественных (30 разрезов) и пахотных угодий (188 разрезов), составляющие широтно-сопряженный ряд, представленный оподзоленными, выщелоченными, типичными, обыкновенными и южными подтипами черноземов. Аналитические исследования почвенных образцов проводили общепринятыми методами.

Результаты и их обсуждение. Анализ полученных данных показывает, что емкость катионного обмена у целинных черноземов лесостепи в 0-10 см слое в среднем составляет около 48 мг-экв/100 г почвы (табл. 1). Степень их насыщенности основаниями достигает 91%. Распашка черноземов лесостепных подтипов приводит к снижению суммы поглощенных оснований, увеличению гидролитической кислотности и уменьшению степени насыщенности основаниями.

1. Средние величины содержания обменных катионов в целинных и пахотных черноземах ЦЧР, мг-экв/100 г

Слой почвы, см | Целина V, % | Пашня V, %

Са2+ 1 М82+ 1 2 1 Н+ 1 Са2+ 1 М82+ _2 Н+

n=19 черноземы лесостепные n=35 I

0-10 39,2 5,6 44,8 4,0 91 37,2 4,8 42,0 4,3 90

10-20 38,1 5,1 43,2 3,6 92 36,3 4,6 40,9 3,8 91

20-30 35,9 4,4 40,3 3,0 93 34,1 4,0 38,1 3,5 91

30-40 34,0 4,1 38,1 2,2 94 31,7 3,8 35,5 2,7 93

40-50 31,6 4,1 35,7 1,7 95 30,3 3,9 34,2 2,7 93

50-60 28,8 3,9 32,7 1,1 96 28,9 3,7 32,6 1,8 95

60-70 27,8 3,7 31,5 0,8 97 27,3 3,3 30,6 1,1 96

70-80 26,4 3,6 30,0 0,0 100 26,7 3,4 28,1 0,3 98

80-90 23,9 3,6 27,5 0,0 100 23,9 3,3 27,2 0,0 100

90 - 100 22,7 3,4 26,1 0,0 100 22,4 3,1 25,5 0,0 100

n=11 черноземы степные n=24

0-10 42,8 5,9 48,7 0,9 98 39,0 5,0 44,0 0,9 98

10-20 41,4 5,4 46,8 0,8 98 38,5 5,1 43,6 0,6 99

20-30 39,8 5,1 44,9 0,7 98 38,1 4,6 42,7 0,4 99

30-40 38,6 4,7 43,3 0,6 99 33,3 4,4 37,7 0,2 99

40-50 38,1 4,6 42,7 0,0 100 32,6 4,3 36,9 0,0 100

50-60 33,5 4,3 37,8 0,0 100 30,1 4,0 34,1 0,0 100

60-70 31,4 4,3 35,7 0,0 100 28,6 3,9 32,5 0,0 100

70-80 27,8 4,2 32,0 0,0 100 27,0 3,6 30,6 0,0 100

80-90 25,9 4,1 30,0 0,0 100 24,9 3,7 28,6 0,0 100

90 - 100 24,3 4,0 28,3 0,0 100 23,0 3,6 26,6 0,0 100

Поглощенный водород в окультуренных черноземах обнаруживается на большей глубине по сравнению с целинными аналогами. Для профиля целинных черноземов характерно с глубиной значительное снижение содержания обменного кальция. Для черноземов пашни изменения по профилю содержания обменного кальция не столь велики. Значительное снижение его происходит лишь до глубины 30-40 см, в середине профиля (50-90 см) содержание обменного кальция в черноземах целины и пашни почти одинаковое. Такое перераспределение в составе обменных оснований в профиле пахотных почв, по-видимому, можно объяснить, с одной стороны, снижением поглотительной способности черноземов пашни в результате потери органических и минеральных коллоидов в верхней части профиля, а с другой - нарастающим дефицитом карбонатов или сульфатов кальция в условиях более кислой реакции среды распахиваемых черноземов.

Данное предположение подтверждается многочисленными результатами исследования реакции среды черноземов лесостепи, свидетельствующими о значительном их подкислении. При этом сумма поглощенных оснований остается, как правило, на довольно высоком уровне, не характерном для почв с такой реакцией среды.

6 Плодородие №1 2007

Отчетливо выражены агрогенные изменения состояния почвенного поглощающего комплекса и у черноземов степных подтипов, охватывая всю толщу почвенного профиля. Емкость катионного обмена черноземов целинных степей составляет в среднем 50 мг-экв/100 г, а степень их насыщенности основаниями - 98%. Для распаханных аналогов соответствующие показатели равны 45,2 мг-экв/100 г и 99%. Сумма поглощенных оснований при распашке в отдельных случаях снижается на 6-9 % по сравнению с целинными аналогами, уменьшается также и количество поглощенных ионов водорода, то есть происходит подщелачивание почв.

Анализ 25-летней динамики состояния почвенного поглощающего комплекса пахотных черноземов ЦЧР подтвердил наличие тенденций снижения содержания поглощенных оснований и степени насыщенности основаниями у черноземов лесостепных подтипов (табл. 2). Установлено значительное подкисление черноземов лесостепи ЦЧР - снижение рН в верхних горизонтах и опускание глубины, характерной для черноземов линии вскипания от HCl.

Более значительное подкисление почвенной среды отмечается в оподзоленных и выщелоченных черноземах. Типичные черноземы проявляют большую устойчивость к изменению рН. В то же время в степных черноземах - обыкновенных и юж-

This document was created using

Solid Converter PDF

To remove this message, purchase the product at www.SolidDocuments.com

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АГРОХИМИИ

ных, в противоположность лесостепным выражено подщелачи-вание, связанное с близостью залегания к поверхности карбонатных горизонтов и особенностью миграционных процессов.

Так, в черноземе оподзоленном за 25 лет сумма катионов Са++ и Мg++ уменьшилась на 3,6 мг-экв/100 г, гидролитическая кислотность возросла на 0,91 мг-экв/100 г почвы. Сред-

ние значения рНводн уменьшились с 6,4 до 5,3. В черноземах выщелоченных наблюдалась такая же тенденция. В степных подтипах черноземов, наоборот, произошло увеличение суммы поглощенных оснований в среднем на 7 мг-экв/100 г почвы, снижение гидролитической кислотности и увеличение рНводн в среднем на одну единицу.

2. Среднее содержание обменных катионов и кислотность в слое 0-20см подтипов черноземов ЦЧР в 1978

Подтипы чер- Число Обменные основания Нг ЕКО V, % рН водн. I

ноземов разрезов 1 Са++ 1 Mg++ 1 X

1 мг-экв/100 г почвы

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

оподзоленный 15 10 28,0 25,3 5,0 4,1 33,0 29,4 5,4 6,31 38,0 35,5 86 85 6,4 5,3

выщелоченный 28 30 34,0 30,4 6,0 6,8 40,0 37,2 3,1 4,6 45,0 41,8 89 88 6,6 6,0

типичный 30 24 43,0 33,4 7,0 5,3 50,0 38,7 2,9 2,1 54,0 40,8 93 95,0 6,7 7,3

обыкновенный 21 30 42,0 36,4 7,0 5,4 49,0 41,8 2,1 1,1 51,0 42,9 96 98 6,9 7,9

Агрохимические показатели черноземов ЦЧР изучены достаточно детально. Начиная с двадцатых годов прошлого столетия, было опубликовано большое количество работ, посвященных проблемам, связанным с агрохимическим состоянием черноземов [4,5]. Содержание гумуса - наиболее важный показатель плодородия и экологического состояния черноземов. Результаты наших исследований подтвердили вывод целого ряда авторов [2,6,7,8,] о продолжающемся снижении содержания гумуса в черноземах ЦЧР.

Снижение доз вносимых минеральных и органических удобрений в последние два десятилетия усилило формирование отрицательных балансов основных элементов питания. В пахотных черноземах ЦЧР преобладает среднее и низкое содержание щелочногидролизуемого азота. Полученные в 20022003 гг. результаты для пахотных черноземов Тамбовской и Воронежской областей оказались ниже выявленных двадцать пять лет тому назад величин среднего содержания щелочно-гидролизуемого азота примерно на 25% [4].

Обеспеченность черноземов подвижным фосфором большей частью средняя, что определяется не столько природными запасами подвижного фосфора, сколько повышением величины гидролитической кислотности в лесостепных подтипах черноземов и, как следствие, увеличением подвижности фосфатов. В степных районах содержание подвижного фосфора в пахотных черноземах чаще низкое.

Содержание обменного калия в пахотных горизонтах проанализированных почв, как правило, повышенное. Оно снижается при облегчении гранулометрического состава и проявлении эрозионных процессов. Наиболее высоким содержанием калия в почвах характеризуются южные степные районы ЦЧР и восточные районы на стыке Воронежской и Тамбовской областей (табл. 3).

Отмеченные тенденции носят общий характер. Реальная картина более сложная и пестрая, определяется как природными, так и антропотехногенными факторами.

3. Содержание подвижных соединений фосфора и калия в черноземах ЦЧР в слое 0-20см (1 — пределы колебаний величин, 2 — средние значения), мг/100 г почвы

Черноземы n 1 Р2О5 1 К2О 1

1 2 1 2

выщелоченные 83 3,0-56,8 12,9 3,3-29,0 13,2

типичные 63 3,4-18,7 8,8 2,9-23,9 11,0

обыкновенные 145 1,1-34,4 7,9 7,0-45,2 17,9

Заключение. Несмотря на высокую устойчивость и бу-ферность черноземов, под влиянием сельскохозяйственного использования происходят агрогенные изменения не только наиболее динамичных агрохимичесих свойств черноземов, но и относительно стабильных физико-химических показателей. Наиболее часто встречающимися формами проявления деградации во всех подтипах черноземов является дегумификация и истощение.

Литература

1. Щербаков А.П. Судьба российских черноземов // Природные ресурсы - национальное богатство России. М. Изд-во Гос. Думы РФ, 1999.- 214 с. 2. Щеглов Д.И. Черноземы центра Русской равнины и их эволюция под влиянием естественных и антропогенных факторов. - М.: Наука, 1999.- 214 с. 3. Практикум по агрохимии / Под ред. Минеева В.Г. // М.: Изд-во МГУ, 2001. - 689с. 4. Адерихин П.Г. Формы азота в почвах Центрально-черноземных областей СССР / П.Г. Адерихин, А.П Щербаков // Доклады Х Международного конгресса почвоведов. - М.: Наука, 1974. - С.83-89. 5. Щербаков А.П., Рудай И.Д. Плодородие почв, круговорот и баланс питательных веществ. -М.: Колос, 1983. - 188 с. 6. Акулов П.Г. Воспроизводство плодородия и продуктивности черноземов / П.Г. Акулов. - М.: Колос, 1992. - 223 с. 7. Агроэкологическое состояние черноземов ЦЧО. Под ред. А.П.Щербакова, И.И. Васенева. Курск, 1996, - 329 с. 8. Девятова Т.А., Крамарева Т.Н. Динамика агрохимических показателей плодородия чернозема выщелоченного в стационарном опыте//Почвы и их плодородие на рубеже столетий. Минск, 2001 г. - с. 354-355.

Плодородие №1 2007 7

This document was created using

Solid Converter PDF

To remove this message, purchase the product at www.SolidDocuments.com