Лабильные формы гумусовых веществ в гумусовых профилях пахотной и залежных дерново-подзолистых суглинистых почв

Литература

1. Жемчужников М.Е., Мураш ев C.B. Влияние лактатов натрия и кальция на сохранение цвета мясного сырья // Мясная индустрия. - 2010. - №11. - С.62-64.

2. Мурашев C.B., Жемчужников М.Е. Исследование цветовых характеристик мясного сырья для оценки антиокислительных свойств дрожжевого экстракта // Все о мясе. - 2010. - № 6. - С. 52-57.

3. Мурашев C.B., Большакова О.С Влияние металл-лигандного взаимодействия в гемовой группе на цвет форм миоглобина // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. -2014.-№3.

4. Парамонова А.П., Мурашев С.В Стабильность железопорфириновых комплексов красного цвета и свойства лиганд // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. -2014. -№ 4.

5. Мурашев C.B., Петухова Д.Б., Светличная В.Д. Особенности изменения цветового тона вареных колбасных изделий, возникающие под влиянием бетулина // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. - 2014. - № 4.

6. Мурашев C.B., Воробьев С.А. Жемчужникова М.Е. Влияние обработки охлажденного мяса на корреляцию между pH и красным цветом // Всё о мясе. - 2012. - №3. - С. 38-41.

7. Алёхин A.A., Горбунова Е.В., Коротаев В.В. и др. Оптико-электронная система экспресс-анализа руд твердых полезных ископаемых оптическим методом // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. -2013. - Т. 56. -№ 11. - С. 15-20.

8. Горбунова Е.В., Коротаев В.В., Петухова Д.Б., Чертов А.Н. Адаптивный алгоритм цветового анализа минеральных объектов // Информационно-измерительные и управляющие системы. - 2014. - Т. 12. - № 7.-С. 25-31.

УДК 631.445.51 574.1 Канд. с.-х. наук A.B. НАЗАРОВА

(СПбГАУ, pochva48(o!gmail.com) Аспирант Е.А. ПОПОВА

ЛАБИЛЬНЫЕ ФОРМЫ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ В ГУМУСОВЫХ ПРОФИЛЯХ ПАХОТНОЙ И ЗАЛЕЖНЫХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ СУГЛИНИСТЫХ ПОЧВ

Гумус, содержание и характер распределения лабильных гумусовых веществ, гумусовый профиль, тенденция, залежь

В настоящее время главным общепринятым показателем плодородия любой почвы является содержание и количество гумуса в ней. Согласно концепции режима органического вещества почв в агроландшафтах, изложенной в 1996 г. В.Н. Кирюшиным, Н.Ф. Ганжарой, Н.Ф. Кауричевым и другими авторами, органическое вещество почвы следует оценивать, используя два важнейших методологических принципа. Первый из них - это анализ фракционно-группового состава гумуса на основе метода И.В. Тюрина и его модификаций, а второй - анализ соотношений в органическом веществе почвы группы устойчивых (консервативных) веществ и группы лабильных соединений. Каждый из этих методов имеет своё назначение и особенности и не может быть заменён другим. Группа устойчивых консервативных веществ почвенного гумуса объединяет гуминовые кислоты, гуматы и другие органоминеральные соединения. С их содержанием, составом и свойствами связаны конституционные свойства почвы: окраска, ёмкость поглощения, буферность, потенциальные запасы элементов минерального питания (прежде всего азота), структурное состояние, тепловой режим и прочие. Все эти вещества в малой степени непосредственно участвуют в питании растений, но создают для них благоприятную, комфортную среду для роста и развития.

Вторая группа органического вещества почвы - лабильные компоненты, которые непосредственно участвуют в питании растений, легко разлагаются микроорганизмами. Время практически полного разложения легкоразлагаемых форм органического вещества исчисляется днями, месяцами и годами, в то время как стабильной части гумусовых веществ - десятками, сотнями и даже тысячами лет.

Среди лабильных органических веществ почвенного гумуса доминирующую долю занимают гумусовые кислоты и их растворимые соли. В условиях общей минерализации гумуса в агроландшафтах именно лабильные гумусовые вещества в наибольшей степени подвержены

изменениям. При этом лабильные соединения почвенного гумуса не только обеспечивают питанием почвенную биоту, но и активно участвуют в почвообразовании, мигрируя вниз по профилю, выщелачивают при этом продукты почвообразования и усугубляют элювиальный почвообразовательный процесс.

В связи со сложившимися производственно-экономическими отношениями в РФ после 1991 г. огромные площади пахотных земель по той или иной причине выведены из сельскохозяйственного оборота. Анализ динамики площадей пашни показывает устойчивое снижение её доли в сельскохозяйственных угодьях регионов по всем округам страны [1]. Только в период с 2000 года оно составило в целом по России 1,5%. При этом наибольшее снижение произошло в регионах СевероЗападного округа - 2,5% и Дальневосточного округа - 3,1% [1,3].

Таблица 1. Содержание С

ОД н №4Р207, рН=7,0 ОД Н ЫаОН, р] [=10,0 ОД Н

Угодье Гор., глубина Общ. С % н2о, 1=20°С н2о, 1=100°С №4Р207+ ОД ШчГаОН, рН=12,0

Ап 4,82 0,0267 0,138 0,372 0,258 0,477

(0-20) 100,00 0,55 2,86 7,72 5,35 9,90

Пашня Ап 3,30 0,0147 0,093 0,288 0,126 0,393

(огородная) (20-28) 100,00 0,45 2,82 8,73 3,82 11,91

А] Ао 0,66 0,0063 0,0435 0,099 0,033 0,108

(28-38) 100,00 0,95 6,59 15,00 5,00 16,36

А! 5,40 0,0247 0,126 0,453 0,204 0,708

(0-13) 100,00 0,46 2,33 8,39 3,78 13,11

Залежь А: 3,42 0,0174 0,066 0,312 0,129 0,414

10 лет (13-22) 100,00 0,51 1,93 9,12 3,77 12,11

А] Ао 0,84 0,0054 0,024 0,075 0,036 0,120

(22-38) 100,00 0,64 2,86 8,93 4,29 14,29

А: 5,61 0,0198 0,162 0,366 0,147 0,441

(3-12) 100,00 0,35 2,89 6,52 2,62 7,86

Залежь А: 1,89 0,012 0,0585 0,192 0,069 0,198

20 лет (12-21) 100,00 0,63 3,10 10,16 3,65 10,48

А] Ао 0,54 0,0066 0,033 0,045 0,063 0,063

(21-32) 100,00 1,22 6,11 8,33 11,67 11,67

Лес А: 1,92 0,0156 0,132 0,420 0,396 0,222

(3-12) 100,00 0,81 6,88 21,88 20,63 11,56

Для выявления тенденций изменения в составе органического вещества пахотных почв, выведенных из пахотного клина, мы изучали гумусовое состояние дерново-подзолистых суглинистых почв при разных сроках пребывания их в составе залежи на примере двух регионов - Ленинградской области (Северо-Западный округ) и Костромской области (Центральный округ).

В статье приводятся результаты исследований по изучению содержания лабильных гумусовых веществ в гумусовых профилях пахотной, в том числе огородной и залежных (заброшенных плодородных пахотных) почвах с разными сроками пребывания в составе залежи.

Схема фракционирования гумусовых веществ включала применение следующих различных по интенсивности экстрагентов:

1) вода 0-20° С);

2) вода с кипячением в течении 1 часа (1 = 100° С);

3)0,1НКа4Р2О7 (рН = 7);

4) ОДНКаОН (рН = 10);

5) смесь 0,1 Н ^РзОу + 0,1 Н КаОН (рН =12).

Результаты исследования представлены в табл. 1 и 2.

Объектами исследования в Ленинградской области является высокоокультуренная пахотная дерново-подзолистая суглинистая почва, на протяжении 10 лет бессменно занятая высокопродуктивной бобовой культурой, козлятником восточным, которую 1 раз в сезон ежегодно скашивают, и биомасса отчуждается на сено. Неподалёку расположены поля с аналогичной почвой, пребывающие в запустении на протяжении 10 и 20 лет и зарастающие естественными травами, сорными растениями и ивняком. Все почвы сформированы в идентичных природных и геоморфологических условиях на карбонатной тяжелосуглинистой морене.

Таблица 2. Содержание С (в % к общему С почвы) лабильных форм гумусовых веществ в гумусовом

горизонте дерново-подзолистой суглинистой почвы

Угодье Горизонт, глубина Общ. С % НА 1=20°С н,о. ыбот ОД Н Ма4Р207, рН=7,0 ОД н №ОН, рН=10,0 ОД Н№4Р2О7+0Д Н №ОН, рН= 12,0

Пашня (под козлятником восточным) Ап (0-10) 2,76 0,0087 0,0795 0,225 0,279 0,330

100 0,32 2,88 8,15 10,11 11,96

Ап (10-20) 2,64 0,0078 0,0765 0,153 0,213 0,381

100 0,30 2,90 5,80 8,07 14,43

А (20-29) 2,37 0,0072 0,090 0,165 0,246 0,273

100 0,30 3,80 6,96 10,38 11,52

Залежь 10 лет А (1-15) 2,1 0,0147 0,072 0,117 0,150 0,237

100 0,7 3,43 5,57 7,14 11,29

А (15-30) 1,83 0,0078 0,0705 0,099 0,090 0,225

100 0,43 3,85 5,41 4,92 12,30

Залежь 20 лет А (3-12) 2,34 0,0159 0,114 0,156 0,285 0,366

100 0,68 4,87 6,67 12,18 15,64

А (12-23) 1,77 0,0135 0,072 0,123 0,318 0,333

100 0,76 4,07 6,95 17,97 18,81

В Костромской области объектами исследования послужили высокоокультуренная огородная дерново-подзолистая суглинистая почва и расположенные поблизости с ней заброшенные огороды, находящиеся в состоянии залежных земель 10 и 20 лет. На обеих залежах (бывших огородных землях) обильно произрастают естественные травы, биомасса которых не отчуждается. На 20-летней залежи произрастают ивовые кусты и берёзки. Кроме почв сельскохозяйственных угодий, отмеченных выше, нами также изучалась почва стародавней залежи, сроком порядка 80 лет, находившаяся под вторичным лесом и расположенная вблизи от изучаемых почв. Все почвы сформированы в аналогичных геоморфологических условиях на карбонатной тяжёлой морене.

Анализ содержания углерода различных форм лабильного гумуса на разных сопоставимых глубинах гумусового горизонта позволяет выявить некоторые сходные тенденции изменения состава лабильного гумуса при трансформации пашни в залежь в двух отдалённых друг от друга регионах таёжно-лесной зоны.

Так, данные табл. 1 и 2 свидетельствуют об увеличении относительного содержания лабильных гумусовых веществ в почвах залежей в сравнении с пахотной и огородной почвами. Большой информативностью обладает водная вытяжка. Относительное содержание С водорастворимых органических веществ, среди которых велика доля фульвокислот, в залежных почвах обоих регионов выше, чем в почвах действующих пашен.

В условиях опытного поля СПбГАУ при меньшем общем содержании С в гумусовом горизонте почв 10-ти и 20-летних залежей по сравнению с пахотной почвой, занятой многолетней бобовой культурой, относительное содержание водорастворимого Сив холодной, и особенно в горячей водных вытяжках выше. Если в верхней части гумусового горизонта в пахотной почве относительное содержание углерода в горячей водной вытяжке составляет 2,88 - 2,90% от общего углерода почвы, то на соответствующей глубине гумусового горизонта в почве 10-летней залежи относительное содержание водорастворимого углерода возрастает до 3,43%, в почве 20-летней

залежи ещё выше и составляет 4,87% от общего С. В нижней части гумусового горизонта эта тенденция сохраняется.

В высокогумусированных залежных почвах Костромской области, где бывшие огородные почвы трансформировались в высокопродуктивные естественные фитоценозы без отчуждения фитомассы с этих земель, в меньшей мере выявляются различия по содержанию водорастворимого углерода в гумусовых горизонтах. Тем не менее с увеличением продолжительности пребывания почвы в состоянии залежи до 20 лет доля подвижного водорастворимого углерода в нижней части гумусового горизонта резко возрастает и составляет 3,10% на глубине 12-21 см, 6,11% - на глубине 21 - 32 см против 2,89% в верхней части гумусового горизонта.

Выявленная тенденция для изучаемых почв на примере двух удалённых друг от друга регионов наглядно свидетельствует о возрастании подвижности гумусовых веществ в залежных почвах с увеличением срока пребывания их в залежном состоянии. Максимальная величина водорастворимого углерода (вода 1 = 100° С) в маломощном гумусовом горизонте (А] 3-12 см) 80-летней залежной почвы под вторичным лесом, составляющая 6,88%, яркое подтверждение этому.

Повышенное содержание водорастворимого углерода свидетельствует, с одной стороны, об увеличении эффективного плодородия, более высокой доступности почвенного гумуса как источника энергии и питательных веществ почвенным микроорганизмам и растениям. С другой стороны, увеличение относительного содержания водорастворимого углерода указывает на более высокую подвижность и нестабильность почвенного гумуса, что в условиях гумидного климата, промывного типа водного режима усугубляет негативное проявление элювиального подзолообразовательного процесса. Ранее мы указывали эту тенденцию на основании анализа физико-химических показателей изучаемых почв [2].

Для выявления содержания лабильных гумусовых веществ, отзывчивых на различные приёмы сельскохозяйственной деятельности, в настоящее время используют 0,1 Н Ыа4Р207 (рН = 7) и 0,1 Н КаОН (рН= 10).

Количество подвижных гумусовых веществ, извлекаемых из почвы разными по жёсткости экстрагентами, зависит от гумусированности почвы. Данные по содержанию углерода, извлекаемого обеими указанными вытяжками, наглядный тому пример. Прослеживается чёткая тенденция возрастания подвижности гумусовых веществ в гумусовых горизонтах изучаемых почв обоих регионов с увеличением глубины. Особенно наглядно отмеченная тенденция характерна для почв, пребывающих в состоянии залежей 20 лет. Десятилетний срок пребывания бывших пахотных и огородных почв в залежном состоянии не столь разительно изменяет подвижность почвенного гумуса. Максимально высокое относительное содержание углерода, извлекаемое 0,1 Н Ыа4Р207 (рН = 7) и 0,1 Н ЫаОН (рН = 10), характерно для гумусового горизонта 80-летней залежной почвы под вторичным лесом и составляет соответственно 21,88% и 20,63% от содержания общего углерода в почве, в то время как в нижней части гумусового горизонта почвы 20-летней залежи (Костромская область), где подвижность гумуса более высокая, чем в верхней части гумусового горизонта, относительное содержание углерода, извлекаемое 0,1 НКа+РзСЬ, составляет 10,16 - 8,33%, углерода, извлекаемого 0,1 Н раствором ЫаОН (рН = 10), составляет 3,65 - 11,65%.

Таким образом, увеличение продолжительности пребывания бывших пахотных почв в залежном состоянии влечёт возрастание подвижности гумусовых веществ в профилях залежных почв, снижение потенциального плодородия, усугубляет негативный подзолообразовательный процесс. Трансформация в пашню залежных дерново-подзолистых почв со сроком пребывания в состоянии залежи 20 лет и более потребует больших затрат на восстановление их плодородия, на увеличение содержания гумуса в гумусовых горизонтах, улучшение его качественного состава и снижение подвижности гумусовых веществ по почвенному профилю.

Литература

1. Гогмачадзе Г.Д. Агроэкологический мониторинг почв и земельных ресурсов Российской Федерации. -М.: Изд-во МГУ, 2010. - 587 с.

2. Назарова А.В., Попова Е.А. Изменение морфологических признаков и физико-химических свойств дерново-подзолистых суглинистых почв при постагрогенной трансформации (на примере Костромской области): Мат. междунар. конф., посвящ. 145-летию со дня рождения К. Д. Глинки. - СПб, 2012. - С.48-51.

3. О состоянии и использовании земель РФ за 1999 г. // Государственный (национальный) доклад. - М.: Роскомзем, 2000. - 98 с.