Метод хемодеструкционного фракционирования для оценки качественного состава органического вещества черноземов

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

40 т/га навоза за ротацию + N12^120^20 ежегодно; 3. дефекат 28 т/га, за ротацию + Н60Р60К<50 ежегодно; 4. целина.

Опыт заложен в четырехкратной повторности, в севообороте возделывали: пар черный - озимая пшеница - сахарная свекла - викоовсяная смесь - озимая рожь - ячмень.

Последовательность определения качественного состава органического вещества следующая: Одинаковые навески (100 мг) образца почвы вносили в 11 термоустойчивых колбочек (объем 50-100 мл); затем во все колбы приливали по 5 мл 0,8 н водного раствора К2Сг207. После этого 5 мл 0,1М раствора И2804 добавляли в колбу № 1; 5 мл 10% раствора И2804 во колбу № 2; 5 мл 20% раствора И2804 в колбу № 3; 5 мл 30% раствора И2804 в колбу № 4 и т.д. - последовательно в разные колбы приливали растворы И2804 с возрастающей на 10% концентрацией и, наконец, 5 мл концентрированной И2804 в колбу № 11. Все колбы помещали в термостат, нагретый до 140 °С и выдерживали 20 минут.

Количество окисленного органического вещества определяли по методу Тюрина в модификации В.Н. Симакова. Метод позволил нам определить 11 фракций почвенного органического вещества. Согласно этого метода, легкоокисляемая (лабильная) часть составляет 1-4 фракции, среднеокисляемая - 5-7 и относительно трудноокис-ляемая (стабильная) часть почвенного гумуса - 8-11. Каждая фракция выражена в процентах от Сорг. почвы.

В таблице приведены результаты, характеризующие подвижность органического вещества в почве контрольного варианта. Суммарное количество почвенного органического вещества, представленное фракциями (1-4) по всем исследуемым горизонтам велико - 56,74-57,85% от всей массы гумуса. Наиболее лабильная фракция 1 в верхнем горизонте 0-20 см равняется 16,1%, в слое 20-40 см она снижена до 12,4%. Наиболее низкое участие ее в

подвижном гумусе (8,5%) характерно для слоя 40-60 см. Совершенно по-другому распределяется органическое вещество по изучаемым горизонтам в фракции 2, когда использовали раствор 0,8М К2Сг207 с добавлением 5мл 10% раствора И2804. В этой фракции в горизонте 0-20 см извлеклось всего лишь 6.5% органических веществ, в то же время доля этих веществ горизонтах 20-40 и 40-60 см многократно выше (соответственно 26,73 и 39,01%). Очевидно, в данную вытяжку в горизонтах 20-40 и 40-60 см переходят не только вещества индивидуальной природы (углеводы, белки и др. вещества), но и наиболее лабильная часть гумусовых веществ. Количество органического вещества третьей фракции было наибольшим (33,9%) в слое 0-20 см. Доля органических веществ данной фракции в слоях 20-40 и 40-60 см наоборот резко снижена (11,5 и 9,2% от массы гумуса соответственно). Все это подтверждает наше мнение, что в составе лабильной части, органического вещества почвы верхнего горизонта преобладают уже достаточно устойчивые к кислотному гидролизу вещества гумусовой природы.

Среднеокисляемая часть гумуса (фракции 5-7) более изменчива по горизонтам - 17,8-34,0%. При этом необходимо отметить, что доля ее закономерно увеличивается с глубиной.

Доля стабильной части гумуса (фракции 8-11) изменяется от 24,7% в самом верхнем 0-20 см слое до 19,4% в слое 20-40 см и до 9,22% в горизонте 40-60 см.

Применение ежегодно высоких доз минеральных удобрений (Н120Р120К120) на фоне органических удобрений способствовало снижению относительного количества подвижной, легкоокисляемой группы органических веществ в горизонтах 20-40 см и 40-60 см. Слой 0-20 см характеризуется более высокой долей участия этой группы органичес-

Содержание разных групп органических веществ в выщелоченном черноземе

Вариант и глубина, см Легкоокислямая группа Среднеокисляемая группа Трудноокисляемая группа

Фракции Фракции Фракции

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1 0-20 15,85 6,46 33,90 1,64 1,34 7,63 8,52 10,45 2,21 11,35 0,65

57,85 17,49 24,66

20-40 12,44 26,73 | 11,52 6,45 2,03 12,47 9,00 2,05 1Л о" о 00 8, 8,00

57,14 23,50 19,36

40-60 8,40 39,01 | 9,22 0,11 1,42 17,73 14,89 6,50 2 о, о о* 1,60

56,74 34,04 9,22

2 0-20 6,79 28,05 | 12,67 6,79 5,43 4,07 12,67 9,96 9 6 7 о, 4 2,71

54,30 22,17 23,53

20-40 16,50 21,50 | 12,05 0,43 10,69 5,82 13,59 5,83 10,68 | 0,97 1,94

50,48 30,10 19,42

40-60 11,76 17,65 | 13,97 6,62 4,41 16,18 4,41 11,76 2 00 8, 2 4 0,00

50,00 25,00 25,00

3 0-20 29,24 8,04 | 6,92 3,35 10,71 9,15 7,14 8,04 2 О, 4 8 со 9, 4,02

47,54 27,01 25,45

20-40 21,95 11,71 | 4,39 7,32 10,73 10,24 2,93 7,32 12,20 | 8,05 3,17

45,37 23,90 30,73

40-60 20,61 3,04 | 16,89 6,08 4,05 2,03 10,14 20,95 13,51 | 2,03 0,68

46,62 16,22 37,16

4 0-20 26,98 10,79 | 8,63 4,32 10,79 5,04 9,35 9,35 7 6 2 СО 4, 3,78

50,72 25,18 23,92

20-40 27,23 8,69 | 7,75 10,33 0,94 8,45 15,49 7,04 6 3 9 со 9, 0,94

53,99 24,88 21,13

40-60 29,63 9,26 | 3,70 9,26 2,78 12,96 6,48 7,41 7 7 3,70

51,85 22,22 25,93

1. контроль; 2. фон - 40 т/га навоза за ротацию + М120Рі2оКі2о - ежегодно; 3. дефекат - 28 т/га за ротацию + Кб0Р60К60 - ежегодно; 4. целина._____________________

ких веществ в составе гумуса (54,3%). Это увеличение, 1ой лабильной группы органических веществ, стало возможным за счет трансформации органических веществ, отнесенных нами в среднеокисляемую группу. Возможно, увеличение их и за счет веществ индивидуальной природы, которые образуются при разложении растительных остатков. Основная часть лабильной группы органических веществ в почве данного варианта приходится на фракцию 2. В горизонте 0-20 см доля ее равна 28,0%. Достаточно отчетливо представлены органические соединения фракции 1 - 6,8%, а также 3 (12,7%) и 4 (6,8%). В горизонте 2040 см данная группа органических веществ образована первыми тремя фракциями. При этом необходимо отметить, что в составе лабильной группы органических соединений достаточно велико участие веществ фракции 1 -16,5% против 6,8% в горизонте 0-20 см. Данное положение свидетельствует о существенных процессах мобилизации веществ фракции 2. Подвижная группа органических веществ в горизонте 40-60 см представлена всеми четырьмя фракциями. Необходимо обратить внимание, что доля фракции 1 и в этом горизонте также существенна (11,8%). Относительное количество веществ, извлекаемых фракцией 2, также как в горизонтах 0-20 и 20-40 см высокое - 17,6%, но оно значительно ниже, чем в горизонте 2040 см и, особенно, в горизонте 0-20 см. Участие органических соединений фракции 3 также отчетливое (14,0%). В этом горизонте, в составе подвижной группы органических веществ, представлены соединения фракции 4.

Относительное содержание среднеокисляемой группы веществ отличается от показателей, характеризующих данную группу контрольного варианта. Так, максимальная доля (30,1%) приурочена к горизонту 20-40 см. Высокое относительное количество органических соединений характерно и для горизонта 40-60 см (25%).

Существенные различия наблюдаются в содержании и распределении наиболее трудноокисляемой группы органических соединений почвенного гумуса. В 0-20 см слое доля данной группы веществ (23,5%) мало отличается от относительного количества их в верхнем (0-20 см) слое почвы контрольного варианта (24,7%). Обеспеченность ее в горизонте 20-40 см резко снижена (19,4%) в сравнении с количеством этой группы соединений в слое 0-20 см. Относительное содержание трудноокисляемой группы веществ в горизонте 40-60 см, увеличено в сравнении с дан-

ными, характеризующими эту группу веществ в горизонте 40-60 см почвы контрольного варианта (9,2%). Можно считать, что систематическое применение минеральных удобрений в повышенных дозах существенно снижает лабильность органических веществ в горизонтах 20-40 и 40-60 см и увеличивает долю среднеокисляемых органических соединений почвенного гумуса. В верхних горизонтах наметилась отчетливая тенденция возрастания легко подвижной группы органических соединений за счет снижения доли среднеокисляемой части.

Применение совместно дефеката и минеральных удобрений способствовало тому, что доля наиболее окисляемой первой группы органических веществ упала во всех горизонтах до 45-47%. При этом необходимо отметить, что существенных различий в суммарном ее количестве по исследуемым горизонтам не наблюдается. Доля первой наиболее подвижной фракции органических веществ в составе лабильной части занимает 29% от всей массы органических веществ. Доля ее в других изучаемых горизонтах также высокая, но показатели ее ниже (21,9%-20,6%), чем в горизонте 0-20 см.

Вторая среднеокисляемая группа веществ, представленная наиболее высоким участием в составе органического вещества (27,0%) в горизонте 0-20 см, постепенно, но достаточно существенно уменьшается в горизонте 2040 см - до 23,9% и 40-60 см - до 16,2%.

Относительное участие третьей, трудноокисляемой группы органических веществ имеет наоборот противоположную закономерность. Меньшим представительством ее характеризуется верхний слой - 25,4%, в то время как в слое 20-40 см количество этой группы органических веществ увеличилось до 30,7%, а в горизонте 40-60 см - до 37,2%. Повышение доли трудногидролизуемой, инертной части гумуса с глубиной произошло за счет уменьшения содержания второй среднеокисляемой группы органических соединений.

В целинном варианте выщелоченного чернозема 50,7-54% всего органического вещества приходится на наиболее лабильную подвижную легкоокисляемую группу органических веществ. Доля среднеокисляемых гумусовых веществ колеблется по горизонтам в пределах 22,2-25,2%, а количество трудноокисляемых органических почвенного гумуса изменяется от 21,1 до 25,9% от общей массы его.

КОБАЛЬТ И МОЛИБДЕН В ПОЧВАХ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

П.М. Авраменко, Н.И. Корнейко

ФГУ «Центр агрохимической службы «Белгородский»

Влияние кобальта и молибдена на живые организмы многопланово и зависит от их концентраций. Поскольку атомная масса этих элементов более 40 а.е.м. их относят к тяжелым металлам второго класса опасности и в избыточных концентрациях они токсичны для растений и животных. В малых концентрациях кобальт и молибден являются необходимыми микроэлементами, а их недостаток приводит к серьезным нарушениям метаболизма.

Кларки кобальта и молибдена в почвах составляют, соответственно: 10 и 2 мг/кг. С увеличением глубины

почвенного профиля валовое содержание кобальта и молибдена уменьшается (Протасова, Щербаков, 2003).

Кобальт и молибден в почве находятся в рассеянном состоянии, решетках почвенных минералов, в обменной форме, в виде растворимых соединений и в составе органического вещества. Кобальт и молибден, входящие в кристаллическую решетку минералов, недоступны для растений. Обменные формы этих элементов, абсорбированные глинистыми минералами, являются условно доступным для растений. Кобальт и молибден, входящие в