CC BY
109
УДК631.4 : 622.331: 631.6(571.1)
ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ ПРИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
А.С. МОТОРИН, доктор сельскохозяйственных наук, зав. кафедрой Тюменская ГСХА Е-таИ:апбгв!568@таИ.ги
Резюме. Через 35 лет использования торфяной почвы на среднем торфе под кормовыми культурами обменная кислотность в корнеобитаемом (0,4 м) слое возрастает на 0,4. ..0,6 ед. рН, гидролитическая кислотность - в 1,6 раза, сумма обменных оснований снижается в 1,3 раза. Важный источник обменных оснований для торфяных почв - грунтовые воды. Основные причины изменения физико-химических свойств -вынос обменных оснований (содержание Са2+ снижается в
1,5 раза, Мд2+ - в 1,4 раза), внесение физиологически кислых минеральных удобрений (N60 90Р60 120К60 90) и промывной тип водного режима в результате осушения торфяной залежи (уровень залегания грунтовых вод в течение вегетационного периода 90...140 см). В торфянисто-глеевой почве, также как и в торфяной, возрастает обменная кислотность и резко снижается степень насыщенности основаниями. При этом степень насыщенности основаниями меняется незначительно, а гидролитическая кислотность снижается.
Ключевые слова: физико-химические свойства, кислотность, торфяная почва, обменные основания, агромелиоративные приёмы, удобрения.
Осушение и сельскохозяйственное использование торфяных почв коренным образом изменяют ход биологических и физико-химических процессов. Физико-химические свойства торфяных почв можно отнести к функциональным показателям, которые имеют временной характер и изменяются в зависимости от интенсивности воздействия многих факторов, определяющих развитие почв [1, 2].
Изменения физико-химических свойств торфяных почв Западной Сибири под влиянием осушения и сельскохозяйственного использования изложены в ряде научных публикаций [3...6], из которых следует, что динамика почвенных процессов существенно различается не только в пределах регионов, но и не одинакова для отдельных даже однотипных массивов в одной области.
Цель наших исследований - определить особенности изменения физико-химических свойств торфяных почв в условиях Северного Зауралья под влиянием осушения и агромелиоративных приёмов.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на низинных болотах подтаежной зоны (Ернякуль) и северной лесостепи (Решетниково) Тюменской области с 1973 по 2008 гг.
Болото Ернякуль площадью 11 тыс. га расположено в Юргинском районе на водоразделе рек Тобол и Ва-гай, который в геоморфологическом отношении представляет собой аккумулятивную четвертичную равнину. Территория этого геоморфологического уровня сильно заболочена ввиду слабой дренированности.
Осушение проведено в 1969-1971 гг. на площади 2400 га сетью открытых каналов глубиной 1,5...1,7 м с расстоянием между ними 200 и 400 м. Магистральный канал осушительной системы глубиной 2,5 м впадает в реку Илиней. В 1987-1990 гг. проведена реконструкция мелиоративной системы, направленная на повышение эффективности регулирующей и проводящей сети. Почва торфяно-перегнойная типичная на среднем торфе. Растения-торфообразователи: осоки, тростник, гипнум
и др. Широкое распространение тростника указывает на существование в прошлом на месте болота водоема.
Первые два года после освоения на участке возделывали однолетние травы (горохо-овсяная смесь, озимая рожь на зеленый корм). Затем было проведено залужение многолетними травами (кострец безостый и овсяница луговая), которые трижды пересевали.
В течение 21 года вносили минеральные удобрения (М60...90Р60...120К60...90). Уровень грунтовых вод во время вегетационного периода составлял 90...120 см.
Опытно-экспериментальная мелиоративная система Решетниково расположена в Тюменском районе в центральной части Тарманского болотного массива, занимающего площадь 125,8 тыс. га на второй надпойменной озерно-аллювиальной террасе реки Туры. Общая площадь системы 278 га, из которых 60 га осушаются гончарным дренажом с различными параметрами заложения: глубина от 0,9 до 1,8 м, расстояние между дренами от 8 до 40 м. Остальная часть осушается открытыми каналами с расстоянием между ними 100.250 м. Уровень залегания грунтовых вод на опытном участке в течение вегетационного периода находится на глубине 110.140 см.
На объекте Решетниково почва торфяно-перегнойная на мелком и среднем торфе и торфянисто-глеевая солончаковая. Растениями-торфообразователями здесь были осоки, тростник, гипнум и др.
Перед залужением многолетними травами (кострец безостый и овсяница луговая) на опытных участках возделывали однолетние культуры (овес и озимая рожь). Минеральные удобрения (Ы60 90Р60 120-К60 90) вносили на протяжении 13 лет. Последние 15 лет удобрения не применяли.
Почвенные образцы отбирали на постоянно закрепленных площадках бурением до глубины 100 см через каждые 20 см. Анализы выполнены общепринятыми в почвоведении методами.
Таблица 1. Физико-химические свойства торфяной почвы на среднем торфе под кормовыми культурами (Ернякуль)
Г.К. 1 5 Степень на-
Глубина, РНсоп. мг-экв. на 100 г сыщенности
м абсолютно сухой почвы основаниями, %
Перед закладкой опыта
0.0,2 6,2 21,2 106,0 84,5
0,2...0,4 5,8 28,5 116,0 80,3
0,4...0,6 5,8 31,5 108,0 77,4
0,6...0,8 5,7 27,0 152,0 84,9
0,8...1,0 5,6 22,5 112,0 83,3
Через 21 год
0.0,2 5,2 52,5 96,9 64,8
0,2.0,4 5,2 42,0 100,3 70,5
0,4...0,6 5,2 40,5 94,6 70,0
0,6.0,8 5,0 42,0 82,5 66,3
0,8.1,0 5,1 43,5 93,2 68,2
Через 35 лет
0.0,2 5,6 33,0 77,0 70,0
0,2.0,4 5,4 51,0 90,0 63,8
0,4...0,6 5,7 48,0 76,0 61,3
0,6.0,8 5,1 61,5 84,0 57,7
0,8.1,0 5,5 60,0 116,0 65,9
Таблица 2. Содержание обменных оснований в торфяной почве на среднем
торфе, мг-экв. на 100 г почвы (Ернякуль)
Глубина, м Кальций Магний
перед закладкой через 31 год через 35 лет перед закладкой через 31 год через 35 лет
0.0,2 0,30 0,20 0,18 0,16 0,20 0,04
0,2...0,4 0,40 0,24 0,20 0,16 0,05 0,16
0,4.0,6 0,20 0,39 0,34 0,16 0,22 0,18
0,6.0,8 0,30 0,22 0,30 0,11 0,19 0,05
0,8.1,0 0,30 0,20 0,31 0,11 0,06 0,13
Результаты и обсуждение. До осушения развитие торфяных почв и характер изменения физико-химических свойств определяются природными факторами. После мелиорации большее значение приобретают антропогенные, среди которых выделяются режим осушения, характер и сроки использования мелиорируемых земель, агромелиоративные мероприятия (пескование, глинова-ние, внесение удобрений и др.).
В результате проведенных исследований мы установили, что длительное сельскохозяйственное использование торфяной почвы на среднем торфе под многолетними травами (Ернякуль) приводит к возрастанию обменной и кислотности в корнеобитаемом слое (0,4 м) на 0,4...0,6
причины таких изменений, на наш взгляд, - вынос обменных оснований с урожаем возделываемых культур, внесение физиологически кислых минеральных удобрений и создание промывного типа водного режима. Подтверждением такой гипотезы служит снижение суммы обменных оснований в слое 0.0,2 м на 29 мг-экв./100 г почвы, 0,2...0,4 м - на 26 мг-экв./100 г почвы и степени насыщенности основаниями - на 14,5.16,5 %.
Значительное влияние на кислотность почвы оказывает содержание обменных кальция и магния. Основ-
ной источникэтих элементов для торфяных почв - грунтовые воды, обогащенные основаниями [6].
До мелиорации круговорот Са2+ и Мд2+ происходит по замкнутой линии. Жесткие грунтовые воды систематически пополняют содержание этих элементов, низкие урожаи естественной растительности используют их мало и не отчуждаются, то есть кальций и магний возвращаются в почву.
Длительное сельскохозяйственное использование торфяных почв ведет к заметному снижению содержания этих элементов. Через 35 лет в корнеобитаемом (0,4 м) слое торфа содержание Са2+ уменьшилось в 1,5 раза, Мд2+ - в 1,4 раза (табл. 2).
Аналогичные результаты по физико-химическим свойствам торфяных почв на среднем торфе получены на объекте Решетниково. Здесь тоже отмечено подкисление почвы которое выражается в увеличении обменной и гидролитической кислотности (табл. 3), и также происходит снижение степени насыщенности основаниями.
Торфянисто-глеевые почвы в исходном состоянии характеризуются слабощелочной реакцией и низкой гидролитической кислотностью, высокой емкостью поглощения и степенью насыщенности основаниями. В результате длительного сельскохозяйственного использования обменная кислотность в пахотном слое увеличивается на 1,5 ед. рН, на глубине 0,2...0,4 м - на 0,9 ед. При этом сумма поглощенных оснований сокращается в 3,1 раза, а степень насыщенности основаниями - на 2,9 %.
Выводы. При сельскохозяйственном использовании осушенных торфяных почв в пахотном слое возрастает обменная и гидролитическая кислотность, снижается степень насыщенности основаниями и сумма обменных оснований. В торфянисто-глеевой почве, также как и в торфяной, возрастает обменная кислотность и резко снижается степень насыщенности основаниями. При этом степень насыщенности основаниями меняется незначительно, а гидролитическая кислотность снижается.
ед. рН, гидролитической - в 1,6 раза (табл. 1). Основные
Таблица 3. Физико-химические свойства торфяных почв (Решетниково)
Почва Глубина, м рН сол. Г.К. 1 S Степень насыщенности основаниями, %
мг-экв. на 100 г почвы
Торфяная на Перед закладкой опыта
среднем торфе 0. 0,2 5,9 28,1 86,7 75,5
0,2 .0,4 5,4 29,5 77,2 72,4
Через 13 лет
0. 0,2 5,1 34,9 72,0 67,3
0,2 .0,4 5,3 31,7 75,5 70,4
Через 28 лет
0. 0,2 5,0 61,0 70,0 53,4
0,2 .0,4 5,2 56,5 58,0 50,6
Торфянисто- Перед закладкой опыта
глеевая почва 0. 0,2 7,5 5,5 142,0 96,3
0,2 .0,4 7,4 4,3 - -
Через 23 года
0. 0,2 6,0 3,3 46,0 93,4
0,2 .0,4 6,5 0,6 20,0 97,0
Литература.
1. Скрынникова И.Н. Почвенные процессы в окультуренных торфяных почвах - М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 285 с.
2. Ефимов В.Н. Торфяные почвы и их плодородие - Л.: Агропромиздат 1986. - 264 с.
3. Каретин Л.Н. Агрономическая оценка и сельскохозяйственное использование торфа в Тюменской области // Вопросы сельскохозяйственных мелиораций Тюменской области. - Тюмень, 1968. - С. 136-160.
4. Логинов И.И. Изменение торфяных почв Барабинской низменности под влиянием мелиорации // Мелиорация земель Сибири и Дальнего Востока. - М.: Агропромиздат, 1985. - С. 44-49.
5. Моторин А.С. Плодородие торфяных почв Западной Сибири - Новосибирск, ГРПО СО РАСХН, 1999. - 284 с.
6. Телицын В.Л. Агрогенная эволюция и оптимальное использование почв болотных систем : Автореф. дис. ...докт. биол. наук. - Тюмень, 2002. - 30 с.
CHANGE OF PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF PEAT SOILS OF NORTHERN ZAURALYE
AT AGRICULTURAL USE
A.S. Motorin
Summary. It is established that in 35 years of use of peat soil on average peat under forage crops exchange acidity in корнеобитаемом (0,4) layer increases on 0,4-0,6 units рН, hydrolytic acidity in 1,6 times, the sum of the exchange bases decreases in 1,3 times. Principal
causes of changes of physical and chemical properties are: carrying out of the exchange bases (the maintenance Sa2 + decreases in
1,5 times, Mg2 + - in 1,4 times), entering of physiologically sour mineral fertilizers (Nr0-90Pr0-120Kr0-90) and creation of washing type of a water mode as a result of drainage of a peat deposit (level залегания ground waters during the; vegetative period of 90-140 sm). In torfjanisto-gley soil there are similar changes.
Keywords: physical and chemical properties, acidity, peat soil, the exchange bases.
УДК 631.452
МОНИТОРИНГ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ СТЕПНОЙ ЗОНЫ
М.А. ЕРОХОВЕЦ, начальник отдела Р.М. ХИЖНЯК, зав. лабораторией А.В. МАЛЫГИН, картограф 1 категории ФГБУ «Центр агрохимической службы «Белгородский»
E-mail: [email protected]
Резюме. В статье рассмотрена динамика изменения кислотности, содержания подвижных форм фосфора и калия, серы, цинка, меди, кобальта, марганца, органического вещества в черноземах степной зоны (на примере Ровеньского района Белгородской области). Проанализированы статистические данные по использованию удобрений и урожайности сельскохозяйственных культур.
Ключевые слова: деградация, кислотность почвы, мониторинг, органическое вещество почвы, плодородие почвы, подвижные формы фосфора и калия, чернозем, удобрения.
Самыми плодородными почвами в России считаются черноземы ЦЧО [1, 2]. К сожалению, сегодня они подвергаются многочисленным неблагоприятным природным и антропогенным воздействиям. Главным образом, это невысокая культура земледелия, способствующая развитию водной эрозии, отрицательный баланс элементов питания, вызванный крайне низким использованием удобрений, прекращение работ по химической мелиорации почв [3, 4]. В результате развиваются такие деградационные процессы, как дегумификация, подкисление, засоление, ухудшение агрофизических свойств и в целом снижение уровня плодородия почв, как следствие, уменьшается урожайность возделываемых культур [5].
Поэтому главная цель нашей работы - анализ динамики показателей плодородия почв, применения минеральных и органических удобрений, а также урожайности основных сельскохозяйственных культур в степной зоне Белгородской области.
Условия, материалы и методы. В работе использованы материалы сплошного агрохимического обследования пахотных почв Ровеньского района Белгородской области, расположенного в степной почвенной зоне, покров которого представлен в основном черноземами обыкновенными (87 %), солонцеватыми (5,5 %) и остаточно-карбонатными (2,3 %). Площадь пахотных
земель в районе составляет 89,708 тыс. га, доля эродированной пашни - 56,5 %.
Агрохимическое обследование проводили в аккредитованной лабораторией ФГБУ «ЦАС «Белгородский» в соответствии с принятыми в методиками. Отбор одной объединенной почвенной пробы, состоящей из 20.40 точечных проб, осуществляли из пахотного слоя (0.25 см) с площади 20 га. Органическое вещество определяли по методу Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-93), подвижный фосфор и калий (по Чири-кову) - в соответствии с ГОСТ 26204-91, гидролитическую кислотность - по ГОСТ 26212-91, рНсол - методом ЦИНАО по ГОСТ 26483-85, содержание подвижных форм цинка - по ГОСТ Р 50686-94, меди - по ГОСТ Р 50683-94, марганца - по ГОСТ Р 50685-94, кобальта -по ГОСТ Р 50683-94, серы - по ГОСТ 26490-85.
Сведения об урожайности сельскохозяйственных культур, дозах вносимых минеральных и органических удобрений в Ровеньском районе Белгородской области за период с 1964 по 2009 гг., были предоставлены органами государственной статистики.
Результаты и обсуждение. Основные критерии почвенного плодородия - содержание и запасы органического вещества, которые, кроме того, можно рассматривать в качестве показателя, обусловливающего устойчивость почвы как структурного элемента биосферы. Однако стоит отметить, что традиционное мнение о прямой и тесной связи между содержанием органического вещества в почве и урожайностью сложилось при умеренном использовании минеральных и органических удобрений. В случае увеличения уровня интенсификации земледелия его влияние начинает ослабевать [6, 7].
На сегодняшний день 86,7 % площадей обследованных почв Ровеньского района характеризуются средним (4.6 %), 8,3 % - низким (2.4 %) и 4,9 % - по-
Таблица 1. Распределение пахотных почв Ровеньского района по содер-
жанию подвижных форм фосфора, % площади
Цикл Год Соде ржание подвижных форм фосфора, мг/кг Средне- взвешенное значение, мг/кг
очень низкое <20 низкое 21:50 среднее 51:100 повы- шенное 101:150 высокое 151:200 очень высокое >200
I 1964-67 0,7 32,0 63,3 3,6 0,4 0,0 64
II 1970 5,4 31,0 60,9 2,1 0,2 0,4 61
III 1976 11,6 22,8 52,5 9,0 2,6 1,5 68
IV 1985 6,4 19,8 44,5 21,5 5,9 1,9 82
V 1990 3,7 8,8 35,4 28,6 15 8,5 114
VI 1995 3,1 7,0 36,8 31,7 13,6 7,7 115
VII 2000 2,0 8,7 41,5 28,1 11,5 8,2 111
VIII 2005 1,8 10,0 46,9 30,3 8,1 2,9 98
IX 2011 0,3 3,6 42,5 41,8 9,5 2,3 106
