Изменение показателей гумусового состояния черноземов лесостепи при длительном применении удобрений

ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГУМУСОВОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ ЛЕСОСТЕПИ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ПРИМЕНЕНИИ УДОБРЕНИЙ

А.И. Громовик

Аннотация. Проведена комплексная оценка гумусового состояния черноземов лесостепи в условиях длительного полевого опыта с удобрениями. Установлены наиболее оптимальные дозы удобрений для воспроизводства и сохранения органического вещества.

Ключевые слова: органическое вещество, гумус, черноземы, удобрения.

Плодородие черноземов определяется, прежде всего, гумусовым состоянием, которое оказывает влияние на важнейшие свойства и режимы почв [1.-С.8; 4.-С.6]. Главными показателями гумусового состояния почв являются содержание гумуса и его состав [2.-С.42]. Зональным лесостепным типом является черноземный тип почвообразования, где широкое распространение получили черноземы типичные и выщелоченные. В естественных ценозах черноземы характеризуются

идеальной сбалансированностью факторов гумификации и минерализации органического вещества, то есть количество ежегодно минерализующегося гумуса равно количеству образующегося гумуса за этот же период. При вовлечении черноземных почв в сельскохозяйственное производство протекают интенсивные процессы существенно изменяющие их органический пул, при этом мощными факторами этих явлений выступают распашка почвы и внесение удобрений. Длительное применение удобрений на черноземах приводит к качественным и количественным изменениям органического вещества, особенно активных компонентов в составе гумуса, способных к быстрой трансформации и разложению под действием микробиологических процессов с высвобождением доступных биофильных элементов. Зачастую такие изменения носят негативный характер [1.-С.40]. Поэтому решение задачи воспроизводства гумуса и оптимизации процессов гумусообразования пахотных черноземов является актуальной проблемой

современного земледелия. В связи с этим возникает необходимость системной оценки трансформации гумусового состояния черноземов.

Целью исследований являлось определить степень агрогенной трансформации гумусового состояния черноземов выщелоченных и установить пути его оптимизации при длительном применении удобрений в зерносвекловичном севообороте лесостепной зоны ЦЧР.

Исследования проводились в 2007-2010 гг. на территории землепользования Государственного научного учреждения Всероссийского научно-исследова-

тельского института сахарной свеклы и сахара им. А.Л. Мазлумова (Рамонский р-н Воронежской обл.). Объектами исследований послужили почвы стационарного опыта - черноземы выщелоченные малогумусные и среднегумусные среднемощные тяжелосуглинистые на карбонатных глинах и суглинках. Опыт был заложен в 1936 г, и представляет собой девятипольный зерносвекловичный севооборот. Схема опыта состояла из пяти вариантов с различными дозами внесения минеральных и органических удобрений: 1) Контроль - без внесения удобрений; 2) К45Р45К45 + 25 т/га навоза; 3) К"135Р135К135 + 25 т/га навоза; 4) М^оР^оК^ + 50 т/га навоза; 5) Ы19оР19оК190. Повторность опыта троекратная. Размещение вариантов систематическое. В качестве минеральных удобрений использовалась азофоска (16:16:16), которая вносилась под сахарную свеклу перед основной обработкой почвы. Навоз вносили один раз за ротацию севооборота в пару. Все анализы и определения проводили по общепринятым методикам. Принципиальным отличием данной работы было, то, что все показатели гумусового состояния, были пересчитаны из массовых % в % от объема почвы, с использованием данных по плотности сложения. Данный подход является целесообразным, поскольку почва является сложной структурной, обладающей сложением трехмерной системой. Предложенный методический подход позволяет нивелировать полученные данные.

Длительное применение удобрений способствовало существенному повышению содержания гумуса в исследуемых почвах (таблица 1). Максимальное увеличение этого показателя наблюдалось в варианте с увеличенной дозой навоза и при внесении К190Р190К190 (соответственно на 0,64 и 0,62 абс. % от объема почвы), при этом почвы вариантов характеризовались как средне-гумусные (6,05-6,07%). В вариантах, где вносили Ы45_ 135Р45-135К45-135 + 25 т/га навоза, содержание гумуса в верхнем 0-20 см слое почвы изменялось в пределах 5,63-5,86%, что больше контроля на 0,20-0,43 абс. объемных %. Почвы в этих двух вариантах характеризовались как малогумусные. С глубиной во всех вариантах происходило закономерное снижение содержания гумуса.

Таким образом, повышение уровня гумусированно-сти почв относительно неудобренного варианта происходило вследствие усиления процессов обновления и закрепления гумусовых веществ в почве. Удобрения оказывали как прямое, так и косвенное влияние на увеличение содержания гумуса в почве. Так, при внесении навоза источником для синтеза гумуса в почве являлось собственно органическое вещество навоза (прямое влияние) и пожнивно-корневые остатки предшествующих культур (косвенное влияние), а при использовании минеральных удобрений - только пожнивно-корневые остатки.

По мнению И.В. Тюрина [7.-С.112], устойчивость к минерализации различных фракций гумуса должна зависеть от отношения в них углерода и азота. С точки зрения эффективного плодородия, наиболее полезен тот гумус, который способен к быстрой трансформации и снабжению растений азотом, углекислотой и другими элементами, связанными с ним. Длительное применение удобрений способствовало повышению содержания общего органического азота (Корг.) в почве. Максимальное увеличение (на 0,045 абс. объемных %) этого показателя произошло при внесении К190Р190К190. Установлена сильная корреляционная связь (Я = 0,70) между содержанием гумуса и Корг. Исследуемый показатель также имел высокую корреляцию с дозой удобрений (Я = 0,87). Несмотря на это соотношение С:К варьировало от 11,3 до 12,3.

Большое значение для пахотных почв имеет агро-генно-трансформируемое органическое вещество, представляющее собой активную часть гумуса почвы [3.-

С.308]. Активные компоненты в составе гумуса, как наиболее трансформируемые и обогащенные азотом части гумусовых веществ являются главнейшими источниками энергии, аккумулированной в гумусовых веществах, а также питательных элементов для растений и микроорганизмов. Разложение лабильных гумусовых веществ предохраняет инертный гумус от глубокой деструкции [5.-С.346]. Поэтому содержание в почве активных гумусовых веществ служит показателем ее эффективного плодородия.

Установлено, что доли как лабильных гумусовых кислот (СдгК), так и подвижного органического вещества (СПОВ) в составе гумуса исследуемых объектов примерно одинаковы (таблица 1). Минимальное содержание этих показателей наблюдалось в контроле и составляло соответственно 0,20 и 0,22% от объема почвы в верхнем слое гумусового горизонта, снижаясь с глубиной до 0,12 и 0,17%. Содержание СЛГК и СПОВ на удобренных вариантах в верхнем 0-20 см слое почвы в среднем повышалось на 0,03-0,12 абс. объемных %. Существенных различий между удобренными вариантами по этим показателям не наблюдалось.

Важной качественной характеристикой гумусового состояния является состав гумуса и соотношение групп гумусовых веществ. Почвы опыта характеризовались гуматным типом гумуса и высокой степенью гумификации органического вещества. Соотношение углерода группы гуминовых кислот к углероду группы фульво-кислот (СГК:СФК) в неудобренном варианте в слое почвы 0-20 см составляло 2,36, а в 40-60 см - 2,35. Длительное применение удобрений привело к расширению диапазона СГК:СФК. При внесении К45_135Р45_135К45_135 + 25 т/га навоза это соотношение в верхнем 20сантиметровом слое гумусового горизонта расширялось до 2,55-2,59, а вниз по профилю почвы незначительно сужалось и на глубине 40-60 см варьировало в пределах от 2,44 до 2,54. В варианте с повышенной дозой навоза степень гумификации органического вещества была самая высокая, а гумус более гуманный, здесь соотношение СГК:СФК в верхнем и нижнем 20-сантиметровых слоях почвы расширялось соответственно до 2,68 и 2,59. При внесении К190Р190К190, гуматно-фульватное соотношение, напротив, сужалось до 2,19 в верхнем 020 см и до 2,16 в 40-60 см слое почвы, что вероятно связано с подкисляющим действием высокой дозы минеральных удобрений. При этом в составе гумуса

Таблица 1 - Показатели гумусового состояния черноземов при длительном применении удобрений, 2006-2010 гг.

Вариант опыта Г лубина, С Сорг. Гумус ^орг. С:М Слгк Спов Сгк Сфк Н.О. Сгк

см % от объема почвы % от объема почвы Сфк

0-20 3,15 5,43 0,264 11,9 0,20 0,22 1,12 0,48 1,55 2,36

Контроль 20-40 2,99 5,15 - - 0,15 0,18 1,07 0,46 1,46 2,34

40-60 2,07 3,56 - - 0,12 0,17 0,75 0,32 1,00 2,35

К45Р45К45 + 25 т/га навоза 0-20 3,27 5,63 0,289 11,3 0,23 0,26 1,20 0,46 1,60 2,59

20-40 3,09 5,33 - - 0,21 0,23 1,11 0,45 1,54 2,48

40-60 2,21 3,81 - - 0,17 0,20 0,79 0,31 1,10 2,54

Ш35Р135К135 + 25 т/га навоза 0-20 3,40 5,86 0,296 11,5 0,31 0,33 1,25 0,49 1,66 2,55

20-40 3,21 5,54 - - 0,25 0,26 1,16 0,48 1,57 2,43

40-60 2,34 4,03 - - 0,22 0,20 0,85 0,35 1,14 2,44

Ш20Р120К120 + 50 т/га навоза 0-20 3,52 6,07 0,287 12,3 0,32 0,32 1,31 0,49 1,73 2,68

20-40 3,46 5,97 - - 0,22 0,25 1,28 0,48 1,70 2,65

40-60 2,57 4,42 - - 0,17 0,19 0,95 0,37 1,26 2,59

0-20 3,51 6,05 0,309 11,4 0,30 0,31 1,23 0,56 1,71 2,19

Ш90Р190К190 20-40 3,29 5,66 - - 0,24 0,27 1,20 0,54 1,55 2,20

40-60 2,31 3,99 - - 0,22 0,21 0,84 0,39 1,08 2,16

0,20 0,39 0,026 0,08 0,08 0,11 0,08 0,02

НСР05 0,23 0,35 - 0,09 0,09 0,08 0,09 0,10

0,19 0,38 - 0,07 0,07 0,09 0,09 0,02

происходило увеличение углерода фульвокислот (СФК) при одновременной убыли углерода гуминовых кислот

(СГК).

Преобладание в почве гуминовых кислот объясняется условиями закрепления и их устойчивостью. Подтверждением тому служит абсолютный возраст различных фракций гумуса (Рублин, Козырева, Зубков, 1974), который исчисляется тысячелетиями.

Почвы опыта характеризовалась средним содержанием гумина или негидролизуемого остатка (Н.О), его количество возрастало с увеличением доз удобрений, хотя оно было не столь значительным. По-видимому, это связано с прочной связью гумина с минеральной частью почвы и довольно высокой его устойчивостью к кислотному и щелочному гидролизу.

1. Таким образом, длительное применение удобрений привело к трансформации состава гумуса через перераспределение групп гумусовых веществ в его составе, что привело к изменению степени гумификации органического вещества и увеличение степени подвижности активных форм гумуса. Для оптимизации гумусового состояния и улучшения агроэкологических параметров черноземов выщелоченных в зерносвекловичных севооборотах лесостепи наиболее целесообразно вносить К120Р120К120 + 50 т/га навоза.

Список использованных источников

1 Александрова, Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации / Л.Н. Александрова. - М.: Наука, 1980. - 287 с.

2 Гришина, Л.А. Система показателей гумусного состояния почв / Л. А. Гришина, Д.С. Орлов // Проблемы почвоведения. - М.: Наука, 1978. - С. 42-47.

3 Когут, Б.М. Принципы и методы оценки содержания трансформируемого органического вещества в пахотных почвах / Б.М. Когут // Почвоведение. - 2003. - № 3. - С. 308-316.

4 Кононова, М.М. Органическое вещество и плодородие почвы / М.М. Кононова // Почвоведение. - 1984. - № 8. - С. 6-20.

5 Масютенко, Н.П. Методические подходы, критерии и параметры допустимых антропогенных нагрузок на гумусное состояние почв / Н.П. Масютенко // Инновационно-технологические основы развития земледелия. - Курск, 2006. - С. 346-351.

6 Рублин, Е.В. О возрасте гумуса черноземной европейской части СССР / Е.В. Рублин, М.Г. Козырева, А.И. Зубков // Труды 10 Международного конгресса почвоведов. - М.: Наука, 1974. - Т. 6. - С. 132.

7 Тюрин, И.В. Органическое вещество почвы и его роль в плодородии / И.В. Тюрин. - М.: Наука, 1965. - 320 с.

8 Шевцова, Л.К. Программа и методы исследования гумусного состояния почв длительных опытов Геосети, реперных участков и полигонов агроэкологического мониторинга / Л.К. Шевцова. - М.: ВНИИА, 2008. - 36 с.

Информация об авторе

Громовик Аркадий Игоревич, кандидат биологических наук, преподаватель кафедры почвоведения и управления земельными ресурсами Воронежского государственного университета, E-mail: agrom.ps@rambler.ru, тел.: моб.

89081325336, каф. (473) 22-08-577.