CC BY
23
ИЗМЕНЕНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЕРЫХ ПОЧВ ПРИ ИХ ОСВОЕНИИ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
О.А. Сорокина
Красноярский государственный аграрный университет
В годы интенсивного промышленного развития Сибирского региона (1960-1970) основным резервом расширения пахотных земель стала раскорчевка и распашка почвы из-под леса. Резкая смена экологической обстановки при вовлечении таких почв в состав пашни приводит к трансформации почвенного плодородия, что подтверждают исследования, проведенные в учхозе «Миндерлин-ское».
Объекты исследования представляли следующий ряд: целина (разнотравный смешанный березово-
сосновый лес) - пашня, освоенная из-под этого леса в 1969 г.; целина (редкостойный разнотравный березовый лес) - пашня, освоенная в 1974 г. Раскорчеванные и распаханные участки из-под леса были введены в кормовой севооборот.
Через 30 лет, в 2004-2005 гг., проведены повторные исследования. В результате естественного развития участки целинных лесных аналогов претерпели существенные морфологические изменения. В первой паре смешанный лес перешел в другой класс возраста и превратился в чистый сосновый лес с обильным боровым и лесным разнотравьем. Во второй паре редкостойный березовый лес также трансформировался в полнотный березовый лес с хорошо развитым разнотравным растительным покровом, характерным для Красноярской лесостепи. Распаханные участки серых почв остались в кормовом севообороте.
Почвы целинных участков под лесом - серые типичные тяжелосуглинистые, развитые на коричнево-бурой карбонатной глине, на распаханных и освоенных участках - аг-росерые тяжелосуглинистые. Все сравниваемые объекты расположены в совершенно идентичных условиях почвообразования в непосредственной близости друг от друга.
Серые почвы Красноярской лесостепи отличаются невысоким содержанием гумуса, колебание которого в верхних аккумулятивных горизонтах составляет от 3,0 до 4,5%. Незначительная прокрашенность гумусовыми веществами почвенных горизонтов объясняется слабой подвижностью гумусовых кислот. Отмечается довольно резкое падение содержания гумуса с глубиной, особенно на контакте аккумулятивного и аккумулятивно-элювиального горизонтов. Это является специфической особенностью гумусового профиля изученных серых почв, которая выражается в довольно интенсивной аккумуляции органического вещества только в самой верхней части.
При сопоставлении серых лесных почв целинных и освоенных участков отмечено снижение содержания гумуса в верхнем 0-30см слое почвы распаханных вариантов по сравнению с целинным аналогом (табл. 1). Это уменьшение связано не только с перемешиванием верхних аккумулятивных горизонтов, но и подпахиванием нижележащих в результате глубокой вспашки при раскорчевке и освоении почв.
С целью достоверной оценки различий в запасах гумуса между целинными и освоенными почвами проводили статистическую обработку результатов. Данные свидетельствуют, что при распашке и освоении серых почв запасы гумуса в верхней полуметровой толще почвы сократились от 115,8 до 100,6 т/га в одной сопоставляемой паре целины и пашни
и от 115,5 до 85,2 т/га во второй. Статистически достоверными являются различия между запасами гумуса в целинной почве под сосновым лесом и освоенной в 1969 г, указывая на явное сокращение запасов гумуса при обработке почв. Уменьшение запасов гумуса при освоении и сельскохозяйственном использовании целинных почв можно объяснить более энергичной минерализацией органического вещества, сокращением поступления органических остатков в почву, «разбавлением» исходного количества гумуса в связи с вовлечением в пахотный слой подпахотного горизонта.
Некоторая часть органического вещества целинных почв механически теряется при удалении растительных остатков. Кроме того, на освоенных участках, даже тогда, когда эрозионные процессы внешне слабо проявляются, наблюдается снос коллоидных частиц, соответственно, гумуса с поверхности распаханных почв. Для серых лесных почв такое явление наиболее реально.
Почвенно-поглощающий комплекс изученных серых почв неустойчив, они легко подвергаются деградации и разрушению при распашке и механической обработке. Кроме того, приемы агротехники и применение органических и минеральных удобрений на этих почвах, вовлеченных в пашню в 60-ые годы, никогда не соответствовали нормам и требованиям. Поэтому в почвах наблюдается процесс «выпахивания».
По результатам исследований в 2004-2005 гг. установлено, что за 30 лет сельскохозяйственного использования произошло снижение содержания гумуса, особенно в верхней части профиля почвы пашни 1969 г. освоения.
Обращает на себя внимание повышение степени гу-мусированности верхнего слоя целинной серой почвы под сосновым лесом к 2004 г. в сравнении с 1975 г. В то же время с глубиной в профиле серых почв распаханных вариантов увеличилась фульватность гумуса (табл. 2).
Определение в 2004 г. валового азота в сопоставляемых парах целинных и освоенных почв свидетельствует о его тесной корреляции с содержанием гумуса. Характерно резкое снижение количества общего азота, особенно в почве пашни 1969 г. освоения. В почве целинного участка под сосновым лесом отмечена довольно существенная
1. Содержание гумуса в серых целинных и освоенных почвах Красноярской лесостепи в 1975 г., %__________________________
Глубина, см Целина (лес) Пашня, 1969 г. Пашня, 1974 г.
Разрез 01ц Разрез 01п Разрез 3
0-10 4,18 4,04 4,01
10-20 3,99 2,89 2,60
20-30 1,85 1,69 2,13
30-40 0,79 1,45 2,10
Разрез 02ц Разрез 02п Разрез 15
0-10 3,89 3,52 4,06
10-20 3,70 3,47 2,86
20-30 3,28 2,13 1,95
30-40 2,11 2,01 1,16
Разрез 03ц Разрез 03п Разрез 16
0-10 3,43 3,04 3,09
10-20 2,92 2,85 2,67
20-30 1,18 1,27 1,85
30-40 1,02 1,06 1,03
2. Характеристика серых почв Красноярской лесостепи, 2004 г.
Гори- зонт Глубина, см Гумус, % Кобщ, % С:Ы Сгк:Сфк РН ммоль/100 г почвы
Н2О 1 КС1 Н
Целина (сосновый лес)
ли 2-13 4,5 0,23 19,56 1,0 6,7 5,7 2,68 37,0
АБЬ 13-38 2,9 0,142 20,42 2,1 6,6 5,6 2,25 325
ВТ 38-84 0,9 0,048 18,75 0,23 5,9 4,4 2,79 32,5
СМс 84-100 0,8 0,052 15,38 0,28 6,7 5,2 1,86 34,0
Пашня 1969 г. освоения
Р 0-26 3,0 0,156 19,23 1,7 6,8 5,4 2,74 32,0
ББЬ 26-34 1,6 0,072 22,22 0,5 6,7 5,4 2,62 30,5
ВТ 34-90 0,9 0,055 16,36 0,19 6,4 4,8 2,74 31,5
СМс 90-115 0,9 0,05 18,00 0,15 6,8 4,8 2,07 31,0
Целина (березовый лес)
ли 2-14 3,9 0,173 17,34 1,4 6,1 5,0 3,82 30,5
ББЬ 14-31 2,0 0,06 16,66 1,3 6,5 5,1 2,41 26,0
ВТ 31-68 0,7 0,035 20,00 0 6,6 5,1 1,98 26,5
СМс 68-81 1,1 0,058 18,96 0,3 6,8 5,3 1,78 33,0
Пашня 1974 г. освоения
Р 0-28 3,6 0,168 18,18 1,07 6,2 5,1 3,96 31,5
ББЬ 28-38 1,8 0,067 26,71 0,2 6,8 5,5 2,11 32,0
ВТ 32-71 0,7 0,044 15,90 0,16 6,9 5,6 1,34 32,0
СМс 71-88 0,5 0,046 10,86 0,08 6,9 5,5 1,40 33,5
88 и ниже 0,2 0,042 4,76 0,2 6,9 5,4 1,70 33,0
аккумуляция органического азота в верхней части профиля по сравнению с освоенным аналогом.
Отношение углерода к азоту свидетельствует о «лесном» характере почвообразования в данных почвах. Эти отношения широкие как в целинных почвах, так и в почвах пашни разной продолжительности освоения.
Реакция среды серых почв Красноярской лесостепи слабокислая. Большой разрыв между величиной обменной и актуальной кислотности (при довольно низком значении рНкс1) может служить подтверждением тому, что процессы оподзоливания в этих почвах ослаблены. Обращает на себя внимание высокая степень насыщенности основаниями и низкие значения гидролитической кислотности в почвах всех объектов.
Результаты исследований 2004 г. в сравнении с 1975 г. свидетельствуют, что во всех почвах произошло увеличение гидролитической кислотности и, в то же время, повышение суммы обменных оснований. При этом степень насыщенности основаниями по-прежнему осталась довольно высокой, что характерно для данных почв.
Для объективной оценки изменения свойств серых почв при их сельскохозяйственном освоении и использовании нами были подсчитаны суммарные запасы питательных веществ (кг/га) за вегетационный период в течение четырех лет исследований в слое 0-40 см. Результаты свидетельствуют, что на пашне общие запасы нитратного азота во все годы невелики как в слое 0-20, так и в слое 20-40 см. Однако они намного превышают таковые в почвах целинных участков под лесом. Колебания запасов нитратной формы азота в разные годы составляют в почвах пашни от 20 до 120 кг/га, а в почвах целины от 12 до 38 кг/га. Такое различие в запасах нитратного азота в серых почвах целинных и освоенных вариантов можно связать с более интенсивными процессами нитрификации при раскорчевке, распашке и механической обработке почв. Запасы аммонийного азота изменяются несколько иначе. На пашне, по сравнению с целиной, запасы аммонийного азота несколько меньше. Так, на пашне 1974 г. освоения за вегетационный период они составили 244 кг/га, на пашне более длительного освоения (1969 г.) - 131 кг/га, в то время как в верхнем слое на целине они колеблются по годам от 290 до 146 кг/га. Это связано с преобладанием процессов аммонификации в целинных почвах под лесом.
Общие запасы подвижного фосфора во всех почвах и во все годы колеблются в разных слоях целинных почв от 537 до 869 кг/га. Как правило, в верхнем 0-20 см слое почвы запасы подвижных фосфатов несколько меньше, чем в нижележащем. Это объясняется не столько за счет существенных различий в содержании фосфатов в почвах разных объектов, сколько за счет повышенной плотности подгумусовых горизонтов в этих почвах.
Следует отметить, что в почве пашни запасы подвижного фосфора немного ниже, чем на целине. Эта закономерность ярче выражена при более длительном освоении и использовании. Например, на пашне 1974 г. освоения запасы подвижного фосфора составляли 565 кг/га, а на пашне 1969 г. освоения они равнялись 551 кг/га.
В целом можно сказать, что серые почвы Красноярской лесостепи довольно богаты подвижным фосфором. Однако при распашке и более длительном сельскохозяйственном использовании они в значительной степени обедняются этим элементом питания.
Данные по общему запасу обменного калия за вегетационный период свидетельствуют о том, что этот элемент питания также как и фосфор, несколько уменьшается при более длительном использовании пашни. Если в почве целины запасы калия составили 185 кг/га, то на пашне 1969 г. освоения - 144 кг/га.
Статистически достоверно изменение (в сторону уменьшения) запасов элементов питания в слое 0-20 см почвы, распахиваемой более длительное время. Аналогичная тенденция отмечается и для почвы пашни, освоенной в 1974 г.
В целом можно констатировать, что серые лесные целинные и агросерые освоенные почвы Красноярской лесостепи характеризуются невысокими запасами нитратного азота, достаточно высокими запасами аммонийного азота и подвижного фосфора и средними запасами обменного калия. В распаханных вариантах почв по сравнению с их целинными лесными аналогами снижаются запасы аммонийного азота, подвижного фосфора и обменного калия, но существенно повышаются запасы нитратного азота. При увеличении продолжительности освоения и сельскохозяйственного использования снижается содержание гумуса и валового азота, однако темпы этого процесса и ухудшения почвенно-агрохимических показателей плодородия не велики.
