CC BY
4
ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 17. ПОЧВОВЕДЕНИЕ. 2024. Т. 79. № 3 LOMONOSOV SOIL SCIENCE JOURNAL. 2024. Vol. 79. No. 3
УДК631.417.2:631.445.25 |(сс)Т7аТТЯ
DOI: 10.55959/MSU0137-0944-17-2024-79-3-19-27
ОСОБЕННОСТИ ГУМУСНОГО СОСТОЯНИЯ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭКСПОЗИЦИИ И КРУТИЗНЫ СКЛОНА
Е. В. Дубовик*, Д. В. Дубовик, Н. П. Масютенко
Курский федеральный аграрный научный центр, 305021, Россия, Курск, ул. Карла Маркса, д. 70б * E-mail: [email protected]
Исследовано гумусное состояние серой лесной почвы, сформированной на лессовидных суглинках, на склонах северной и южной экспозиций при уклонах 1, 3 и 5° в ЦЧР. Образцы почвы отбирали в разрезах, заложенных в средней части горизонтов Апах, А1, А1А2, и В в трехкратной повторности. Было проведено определение органического углерода, фракционно-группового состава гумуса — по схеме И.В. Тюрина в модификации В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой. Содержание подвижных гумусовых веществ изучалось в 0,1 н вытяжке NaOH из почвы без декальцирования в модификации Почвенного института им. В.В. Докучаева с предварительным компостированием. Валовой азот определялся методом мокрого озоления по Гинзбург с отгонкой аммиака по Кьельдалю. Установлено, что содержание органического углерода в серой лесной почве было выше на северном склоне, чем на южном. В почве южного склона отмечено более узкое соотношение C:N по сравнению с почвой северного склона. Выявлено, что для серой лесной почвы степень подвижности гумусовых веществ зависит в большей мере от экспозиции склона, нежели от его крутизны. При этом соотношение компонентов органического вещества в изучаемых почвах определяется агроэко-логическими условиями, поэтому регулирование качественного и количественного состава органического вещества необходимо проводить с их учетом.
Ключевые слова: фракционно-групповой состав гумуса, степень подвижности гумусовых веществ, подвижные гумусовые вещества, негумифицированное органическое вещество, инертный гумус.
Введение
Наиболее распространенной формой деградации почв является эрозия. В Центральночерноземном регионе сельскохозяйственные угодья находятся на землях различной крутизны и экспозиции, которые подвержены эрозионным процессам. Курская область располагается на территории с очень сильной расчлененностью овражно-балочной сетью. Около 750 тыс. га пахотных земель здесь размещаются на эрозионно-опасных склонах [Система земледелия Курской области, 1982; Муха, 2006; Научно-практические основы..., 2017].
Эрозия почв зависит от ряда факторов, которые включают в себя топографию, климат, почвенные свойства, характер землепользования, площадь территории, виды возделываемых культур и их агротехнику [Гаевая, 2022]. При этом отмечается сезонность динамики эродируемости почв, что обусловлено как специфическими свойствами глинистых минералов [Sanchis et al., 2008], так и биохимическими факторами [Park et al., 2007], которые играют важную роль в укреплении и образовании почвенных агрегатов [Ларионов и др., 2007]. Вместе
© Дубовик Е.В., Дубовик Д.В., Масютенко Н.П., 2024
с этим на эродированных почвах изменяются как физические, так и агрохимические свойства, что отражается на их плодородии.
Изменение органического вещества в пахотных почвах на склонах обусловлено минерализацией, возделываемыми сельскохозяйственными культурами, влиянием эрозии [Баламирзоев и др., 2014], в том числе чистой потерей органического углерода из почвенной системы [Ьа1, 2003]. При этом эрозия, а также осаждение эродированного материала могут внести существенный вклад в секвестрацию углерода [Артемьева, 2023].
Цель настоящей работы — выявить особенности гумусного состояния серой лесной почвы в зависимости от экспозиции и крутизны склона.
Материалы и методы
Исследования проводились на территории хозяйства СПК «Рассвет» (Курская область, Глушков-ский район), который входит в первый агропочвен-ный район Курской области с преобладанием серых лесных почв и черноземов оподзоленных [Система земледелия Курской области, 1982]. Глушковский район относится к бассейну реки Сейм (приток р.
Десны), к ее северной правобережной части. Правобережная часть — пологая волнистая равнина, расчлененная долинами притоков, балками и оврагами, — является частью Верхнеокского района северной лесостепи и приурочена к южной части Дмитриево-Льговской гряды. Рельеф сильно пересеченный, с высоким проявлением эрозионных процессов. Районный центр пгт. Глушково находится в 10 км от места исследований.
Основные почвообразующие породы выражены четвертичными отложениями — лессовидными суглинками. Они характеризуются как тяжелосуглинистые с преобладанием илистых и крупнопылеватых частиц.
Почвенный покров изучаемого участка представлен серой лесной среднеоподзоленной глубо-ковскипающей среднемощной легкосуглинистой, в горизонтах В и ВС —среднесуглинистой илова-то-крупнопылеватой, на лессовидном суглинке почвой разной степени эродированности [Егоров и др., 1977]; или агросерой легкосуглинистой, в горизонтах В и ВС — среднесуглинистой и среднесу-глинистой типичной насыщенной и ненасыщенной среднепахотной средне-, глубоко- и бескарбонатной слабо- и малогумусированной на лессовидных суглинках [Шишов и др., 2004]; Greyic Phaeozems Albic (PHab) [IUSS Working Group WRB, 2015].
Агрохимическая характеристика серой лесной почвы в зависимости от экспозиции склона представлена в табл. 1.
На почвах, расположенных на склонах полярных экспозиций — северной, южной при уклонах 1, 3, 5°, были заложены почвенные разрезы. Высота над уровнем моря, а также координаты мест закладки почвенных разрезов определялись с помощью GPS-навигатора. Рельеф территории проведения исследований представлен горизонталями (рис. 1).
Образцы почвы отбирались из каждого разреза в средней части каждого горизонта (Апах, А1, А1А2, В) в трехкратной повторности. В работе представлены средние данные. Исходя из повторностей определения и количества разрезов были сформированы статистические выборки.
Определение органического углерода и фрак-ционно-группового состава гумуса проводили по схеме И.В. Тюрина в модификации В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой [1980], относительной подвижности гумусовых веществ — по О.Н. Бирюковой и др. [1986]:
П _ С(гк + фк - 1а+фк) (1) Пг _ С(гк+фк)(2) , где Пг — подвижность гумусовых веществ; С(гк + фк - 1а + фк) (1) — сумма гумино-вых и фульвокислот, свободных и связанных с подвижными полуторными окислами; С(гк + фк) (2) — сумма гуминовых и фульвокислот, связанных с кальцием.
Определение запасов гумуса и энергии в гумусе проводилось по Д.С. Орлову и Л.А. Гри-
Таблица 1
Агрохимические свойства серой лесной почвы в зависимости от экспозиции склона
Горизонт РНКС1 Оценка Гумус, % Nr, мг-100 г1 почвы Р2О5 К2О
мг-100 г1 почвы оценка мг-100 г1 почвы оценка
Склон северной экспозиции
Апах 4,5-4,9 среднекислые 1,86-2,58 8,29-9,23 13,5-14,6 повышенное 7,8-8,4 от среднего до повышенного
А1 4,5-4,6 среднекислые 1,32-1,61 5,82-6,31 14,8-16,4 от повышенного до высокого 6,2-7,5 среднее
А1А2 4,5-4,7 среднекислые 0,48-0,96 1,95-2,96 15,4-23,0 от высокого до очень высокого 5,4-7,1 среднее
В 4,3-4,7 от сильнокислой до среднекислой 0,34-0,37 1,80-1,87 13,9-18,3 от повышенного до высокого 7,4-8,2 среднее
Склон южной экспозиции
Апах 4,8-5,0 среднекислые 1,67-1,86 6,63-8,36 11,7-15,4 от повышенного до высокого 6,3-7,0 среднее
А1 4,8-5,0 среднекислые 1,24-1,42 4,64-5,87 14,7-17,8 от повышенного до высокого 6,2-7,2 среднее
А1А2 4,3-4,8 от сильнокислой до среднекислой 0,58-0,78 2,09-2,45 18,5-20,6 от высокого до очень высокого 6,1-7,6 среднее
В 4,2-4,6 от сильнокислой до среднекислой 0,43-0,48 1,66-1,87 17,7-24,7 от высокого до очень высокого 7,1-7,8 среднее
5125450
5125400
5125350
5125300
5125250
5125200
5125150
5125100
5125050
236 234 232 230 228 226 224 222 220 218 216 214 212 210 208 206 204 202 200 198 196 194 192 190
3436300 3436345 Масштаб 100:1 (в 1 см 100 м)
Рис. 1. Рельеф территории проведения исследований в хозяйстве СПК «Рассвет», Курская область, Глушковский район (высота сечения рельефа 2 м)
шиной [1981]. Оценка гумусного состояния проводилась по следующим показателям: запасы гумуса (т-га-1) в слое 0-20 см (0-100 см); обогащенность гумуса азотом, степень гумификации органического вещества, Сгк/ Собщ-100%; тип гумуса, Сгк/Сфк; содержание «свободных» гуминовых кислот, % от суммы ГК; содержание прочносвязанных ГК, % от суммы ГК; оптическая плотность гуминовой кислоты Е^И [Гришина, Орлов, 1978].
Содержание подвижных гумусовых веществ изучалось в 0,1 н вытяжке №ОН из почвы без декальцирования в модификации Почвенного института им. В.В. Докучаева (1984) с предварительным компостированием (вНИИЗиЗПЭ) [Когут и др., 1988]. Определение валового азота было проведено методом мокрого озоления по Гинзбург с отгонкой аммиака по Кьельдалю (ГОСТ 26107-84).
Результаты
В результате проведенных исследований было установлено (табл. 2), что в слое 0-20 см в серой лесной почве при уклоне 3 и 5° на северном склоне
запасы гумуса и энергии в гумусе были выше в 1,41,5 раза, чем на при уклоне 1° северного склона, а также на южном склоне независимо от его крутизны.
На южном склоне при повышении крутизны склона с 1 до 3° отмечается увеличение как запасов гумуса, так и запасов энергии в нем, а при 5° в серой лесной почве происходит снижение запасов гумуса и энергии в нем. Запасы в серой лесной почве гумуса и энергии в гумусе в слое 0-100 см повышаются вниз по склону как в почве северной, так и южной экспозиции.
Оценка гумусного состояния [Гришина, Орлов, 1978] показала, что запасы гумуса в пахотном слое изучаемых почв характеризуются как низкие (50100 т-га-1) и очень низкие (<50 т-га1). В почве северного склона запасы гумуса были выше, чем на южном. С повышением градуса уклона от 1 до 5°
Таблица 2 Запасы гумуса и аккумулированной в нем энергии в серой лесной почве в зависимости от экспозиции и градуса уклона
Экспозиция Градус Глубина, Гумус, Запасы гумуса
склона уклона см % т-га 1 ГДж-га 1
0-20 1,86 40,5 881
1° 0-30 1,49 52,4 1138
0-50 1,08 65,9 1431
0-100 0,71 86,6 1882
0-20 2,38 61,9 1344
Северная 3° 0-30 2,10 83,2 1806
экспозиция 0-50 1,59 102,6 2229
0-100 0,99 120,8 2624
0-20 2,58 63,5 1379
5° 0-30 2,32 87,7 1905
0-50 1,87 119,7 2600
0-100 1,22 161,0 3497
0-20 1,77 41,1 893
1° 0-30 1,59 57,2 1242
0-50 1,22 75,6 1642
0-100 0,82 97,6 2120
0-20 1,86 44,3 962
Южная 3° 0-30 1,74 64,7 1405
экспозиция 0-50 1,45 92,8 2016
0-100 0,97 121,2 2633
0-20 1,67 43,4 943
5° 0-30 1,56 61,8 1342
0-50 1,42 95,1 2066
0-100 1,01 136,3 2961
с, %
1,6 -|
1,4 -
1,2 -
1 -
0,8 -
0,6 -
0,4 -
0,2 -
0 -
□ Сорг, %
]1\1, %
1
ЫШ
У
N1, %
0,16
0,14
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
Апах А1 А1А2 В
Апах А1 А1А2 В
Апах А1 А1А2 В
Апах А1 А1А2 В
Апах А1 А1А2 В
Апах А1 А1А2 В
Рис. 2. Содержание общего углерода (С) и азота (№) в серой лесной почве в различных агроэкологических условиях:
1-3 —северный склон в соответствии с градусом уклона, 1-5°, 2-3°, 3-1°; 4-6— южный склон в соответствии с градусом уклона, 4-1°, 5-3°, 6-5°
в почве северного склона запасы гумуса возрастают в 1,6 раза, а в почве южного склона — на 7,8%. В метровом слое запасы гумуса были очень низкими при 1° уклона, как на северном, так и южном склоне. При 3 и 5° уклона на полярных экспозициях метровые запасы гумуса оценивались как низкие.
С увеличением градуса уклона на северном склоне в серой лесной почве установлено повышение содержания общего углерода и азота. Наибольшее их содержание (рис. 2) было выявлено при уклоне 5°. В почве на склоне южной экспозиции отмечено увеличение общего углерода и азота при повышении градуса уклона с 1 до 3°, но в нижней части склона (5°) их содержание снижается.
В серой лесной почве соотношение С^, отражающее обогащенность гумуса азотом, было шире в почве северного склона по отношению к почве южного склона. На северном склоне данное соотношение расширяется в горизонтах Апах, А1 и А1А2. В горизонте В соотношение С^ при крутизне с 1до 3° сужается с 5,25 до 2,50, а при 5° расширяется до 3,50. В почве южного склона соотношение С^ увеличивается вниз по склону в горизонтах Апах, А1А2 и В. В гор. А1 при повышении крутизны склона от 1 до 3° в серой лесной почве оно сокращается с 7,22 до 6,96, а при 5° расширяется до 7,86.
В гор. Апах независимо от градуса уклона, как на северном, так и на южном склоне, обогащенность гумуса азотом была средней (8-11). Средняя обога-щенность гумуса азотом отмечена в почве северного склона и высокая (5-8) — в почве южного склона в гор. А1А2. В нижних горизонтах была установлена высокая и очень высокая (<5) обогащенность гумуса азотом. Вниз по почвенному профилю выявлено сужение отношения С:№
Изучение групп и фракций гумуса серой лесной почвы показало, что в пахотном горизонте преобладают гуминовые кислоты, свободные и связан-
ные с подвижными полуторными окислами (ГК-1) (рис. 3). На долю ГК-1 от общего содержания гу-миновых кислот в почве северного склона приходится от 56 до57% и южного склона — от 55 до 50%. В почве южной экспозиции при увеличении градуса уклона содержание ГК-1 падает с 15,8 до 13,2%, а в почве северного склона возрастает с 16,3 до 20,3%. Вниз по почвенному профилю доля ГК-1 от общего содержания гуминовых кислот снижается как в почве северного склона, так и южного: в гор. А1 — до 27-32%, гор. А1А2 — до 13-20%, гор. В — до 8-10%. При этом повышается доля гуми-новых кислот, связанных с кальцием (ГК-2). Так, если в гор. Апах на их долю приходится 29-34%, то в гор. А1 она составила 51-52% в почве северного склона и 54-55% — южного склона, соответственно. В гор. А1А2 при увеличении крутизны склона на северной экспозиции с 1 до 5° отмечается снижение доли гуминовых кислот, связанных с кальцием, от общего содержания гуминовых кислот с 56 до 52%, в то время как в почве на южном склоне происходит ее увеличение с 53 до 56%. Содержание ГК-2 в почве северной экспозиции в гор. В увеличивалось вниз по склону с 10 до 11,8%, а в почве южного склона их содержание снижалось.
Особенностью серых лесных почв является высокое содержание фульвокислот (ФК), которое, как правило, вниз по почвенному профилю возрастает. В почве на северном склоне содержание ФК при увеличении крутизны склона с 1 до 5° снижалось на 7-8% в пахотном горизонте. В горизонтах А1А2, В количество ФК при повышении градуса уклона от 1 до 3° снижается, а при 5° возрастает. На склоне южной экспозиции во всех почвенных горизонтах независимо от крутизны содержание ФК существенно не изменилось. Вниз по почвенному профилю отмечается увеличение содержания фуль-вокислот на южном склоне, при этом на северном
склоне отмечается их повышение до гор. А1, в гор. А1А2 — снижение и снова повышение в гор. В.
Содержание гуминовых кислот, свободных и связанных с подвижными полуторными окислами (ГК-1), а также гуминовых кислот, связанных с Са2+ (ГК-2) и гуминовых кислот, связанных с глинистой фракцией и устойчивыми полуторными окислами (ГК-3), характеризовалось как низкое (20-40%) и очень низкое (<20%). Содержание негидролизуемого остатка было средним (40-60%) и низким (<40%).
Степень гумификации органического вещества характеризовалась как очень высокая (>40%), высокая (30-40%), средняя (20-30%) и низкая (10-20%). Она зависела от агроэкологических условий серой лесной почвы. Так, на северном склоне при уклоне 3° и южном склоне при уклонах 1 и 3° установлена высокая степень гумификации органического вещества в горизонтах Апах, А1. Почва в нижней части северного склона (5°) характеризуется высокой и
очень высокой степенью гумификации в горизонтах Апах, А1 и А1А2. Низкая степень гумификации органического вещества была установлена в гор. В на северном склоне при уклоне 1°. Остальные объекты исследования характеризовались средней степенью гумификации.
Серая лесная почва характеризуется фуль-ватно-гуматным (1-2) и гуматно-фульватным типом гумуса. Гуматно-фульватный (0,5-1) тип гумуса отмечается в горизонтах А1А2, В независимо от экспозиции и крутизны склона. На южном склоне в горизонтах Апах, А1 и в гор. Апах верхней части северного склона (1°) был выявлен гуматно-фульватный тип гумуса. Фульватно-гуматный тип гумуса был установлен при уклоне 3 и 5° северного склона в горизонтах Апах, А1.
Оптическая плотность гуминовых кислот в верхней части южного склона (1°) характери-
Уклон 1°
0 20 40 60
а1
а1а2
80 100% 0 а
а1
а1а2
Северный склон Уклон 3°
20 40 60 80 100%
а1
а1а2
Уклон 5°
20 40 60
80
100%
а1
а1а2
Уклон 1°
20 40 60 80 100% 0
а
а1
Южный склон Уклон 3°
20 40 60
80
100%
а1а2
а1
а1а2
20
Уклон 5°
40 60
80
100%
ГК-1
ГК-2
ГК
■3 ФК-1а ^ ФК-1 ФК-2
ФК-3
НО
11
Рис. 3. Фракционно-групповой состав гумуса серой лесной почвы в различных агроэкологических условиях
0
а
а
в
в
в
0
0
а
а
в
в
в
000201535300029002000202000202000102000202000202020202020202010202
зуется как высокая (Е^ко™=0,08-0,15) во всех почвенных горизонтах. При уклоне 3° высокой оптической плотностью гуминовые кислоты обладали в горизонтах А1, А1А2 и В, а при 5°— только в горизонтах А1, А1А2. В почве северного склона в гор. А1 при уклоне 3° была установлена высокая оптическая плотность. Очень высокая (Е;65ни>1см> 0,15) оптическая плотность гуминовых кислот выявлена в гор. Апах серой лесной почвы при крутизне в 3°на южном склоне, а также независимо от местоположения на северном склоне, и в горизонтах А1, А1А2 в нижней части северного склона (5°). Независимо от градуса уклона на северной экспозиции в гор. В и при 5° уклона в почве южной экспозиции установлена низкая (Е";^^=0,04-0,06)
/т-10,001%С П1\ '
и очень низкая (Е ^„„.юм <0,04) оптическая плотность.
Для установления влияния экспозиции и крутизны склона на качественный состав гумуса серой лесной почвы был использован показатель относительной подвижности гумусовых веществ (табл. 3).
Таблица 3 Показатель относительной подвижности гумусовых веществ серой лесной почвы в различных агроэкологических условиях
Горизонт Северная экспозиция Южная экспозиция
1° 3° 5° 1° 3° 5°
Апах 1,66 1,74 1,78 1,74 1,69 1,54
А1 - 0,69 0,66 0,64 0,63 0,64
А1А2 0,54 0,51 0,55 0,62 0,57 0,63
В 0,85 0,68 0,61 0,66 0,63 0,71
Примечание: «-» — горизонт отсутствовал.
Установлено, что с повышением градуса уклона на северной экспозиции в гор. Апах относительная подвижность гумусовых веществ возрастает с 1,66 до 1,78, а в гор. В снижается с 0,85 до 0,61. В почве южного склона в пахотном горизонте происходит снижение данного показателя вниз по склону с 1,74 до 1,54. Подвижность гумусовых веществ возрастает при повышении крутизны склона с 1 до 5° серой лесной почвы на южном склоне в горизонтах А1, А1А2, В на 0,01 — 0,06-0,08, соответственно, и в почве на северном склоне в гор. А1А2 — на 0,04.
Органическую часть почвы подразделяют по чувствительности, как к биохимическому разложению, так и процессу трансформации, и по связи с минеральной частью почвы на две категории: лабильную — наиболее динамичную и легко трансформируемую часть и устойчивую (инертную) — консервативную часть гумуса, способную сохраняться в течение длительного периода [Когут, 2003].
Как показали проведенные исследования, основная часть органического вещества серой лесной почвы (табл. 4) представлена гумусовыми веществами (92,7-99,9%), в составе которых выделяют инертный гумус и подвижные гумусовые вещества. Доля инертного гумуса, наиболее устойчивого к разложению, выше в почве на южном склоне в горизонтах Апах, А1, А1А2 на северном склоне, а в гор. В — на северном склоне в серой лесной почве при уклоне 3 и 5°.
Таблица 4 Качественный и количественный состав органического вещества серой лесной почвы в различных агроэкологических условиях (в % к общему содержанию органического вещества в почве)
Горизонт Состав органического вещества по углероду Северная экспозиция Южная экспозиция
1° 3° 5° 1° 3° 5°
Апах ГВ 98,8 96,3 96,5 98,2 98,8 98,3
НОВ 1,2 3,7 3,5 1,8 1,2 1,7
ПГВ 35,2 33,2 34,4 31,8 32,3 30,6
ПГК 16,1 17,4 19,6 15,5 17,2 13,0
ПФК 19,1 15,8 14,8 16,3 15,1 17,6
ИГ 63,6 63,1 62,1 66,4 66,5 67,7
А1 ГВ - 92,7 96,4 96,4 98,5 98,5
НОВ - 7,3 3,6 3,6 1,5 1,5
ПГВ - 25,6 25,1 21,9 21,5 22,9
ПГК - 11,5 12,5 8,1 8,8 8,0
ПФК - 14,1 12,6 13,8 12,7 14,9
ИГ - 67,1 71,3 74,5 77,0 75,6
А1А2 ГВ 97,6 97,8 99,0 99,8 99,6 99,9
НОВ 2,4 2,2 1,0 0,2 0,4 0,1
ПГВ 15,0 13,1 17,0 17,7 16,9 18,1
ПГК 2,6 3,3 6,2 4,4 3,8 4,7
ПФК 12,4 9,8 10,8 13,3 13,1 13,4
ИГ 82,6 84,7 82,0 82,1 82,7 81,8
В ГВ 98,8 98,5 99,5 99,8 99,7 99,9
НОВ 1,2 1,5 0,5 0,2 0,3 0,1
ПГВ 18,0 15,3 15,6 18,0 17,1 16,6
ПГК 2,0 1,8 2,1 2,0 2,3 2,5
ПФК 16,0 13,5 13,5 16,0 14,8 14,1
ИГ 1° 83,2 83,9 81,8 82,6 83,3
Примечание: «-» — горизонт отсутствовал; ГВ — гумусовые вещества; НОВ — негумифицированное органическое вещество; ПГВ — подвижные гумусовые вещества; ПГК — подвижные гуминовые кислоты; ПФК — подвижные фульвокислоты; ИГ — инертный гумус.
При уклоне 1 и 3° в почве северной и южной экспозиции количество инертного гумуса с глубиной почвенного профиля возрастает, а содержание подвижных гумусовых веществ падает до гор. В, в котором отмечается тенденция к снижению содержания инертного гумуса и повышению подвижных гумусовых веществ. В нижней части (5°) полярных склонов содержание инертного гумуса возрастает с глубиной почвенного профиля, а подвижных гумусовых веществ снижается.
Содержание негумифицированного органического вещества в почве северного склона было выше в 2,1-3,1 раза по отношению к южному. Вниз по почвенному профилю количество негумифици-рованного органического вещества повысилось к гор. А1, а в горизонтах А1А2, В отмечается его значительное снижение независимо от экспозиции и градуса уклона. Ввиду особенностей микроклимата северного склона, где можно наблюдать повышенную влажность, и более широкого соотношения С^, чем в почве южной экспозиции, процесс минерализации происходит здесь медленнее. В результате этого наблюдается повышенное содержание неразложившихся или плохо разложившихся растительных остатков, которые, как правило, и составляют основную часть негумифицированного органического вещества.
В гор. Апах в составе подвижных гумусовых веществ преобладают подвижные фульвокисло-ты только в верхней части северного склона и при уклоне 1 и 5° — в серой лесной почве на южном склоне. На остальных объектах исследования превалируют подвижные гуминовые кислоты. При повышении крутизны северного склона отмечается увеличение доли подвижных гуминовых кислот на 8,1-22,4% и снижение подвижных фульвокислот на 17,3-22,5%, так как, вероятно, происходит намыв в средней и нижней частях склона. В почве южного склона отмечается скачкообразное изменение содержания подвижных гуминовых и фульвокислот. Так, при крутизне склона от 1 до 3° количество подвижных гуминовых кислот в почве возрастает с 15,5 до 17,2%, а фульвокислот снижается с 16,3 до 15,1%, но при 5° содержание подвижных гуминовых кислот снижается с 17,2 до 13,0%, а фульвокислот возрастает с 15,1 до 17,6%.
В гор. А1 в составе подвижных гумусовых веществ преобладают подвижные фульвокислоты независимо от экспозиции и крутизны склона. С увеличением градуса уклона северной экспозиции прослеживается тенденция к повышению подвижных гуминовых кислот с 11,5 до 12,5% и снижению фульвокислот с 14,1 до 12,6%. Изменение подвижных гуминовых и фульвокислот в почве южного склона при увеличении градуса уклона аналогично изменению в пахотном горизонте.
В составе подвижных гумусовых веществ горизонта А1А2 количество подвижных фульвокислот
было выше в 1,7-4,8 раза, чем гуминовых кислот. Содержание подвижных гуминовых кислот в почве северного склона при повышении крутизны склона, т. е. от 1 до 5°, возрастало в 1,3-2,4 раза, при этом количество подвижных фульвокислот при уклоне от 1 до 3° снижалось на 21,0%, а с 3 до 5° отмечалась тенденция к повышению на 10,2%. В почве южного склона количество подвижных гуминовых кислот при повышении крутизны склона от 1 до 3° уменьшалось на 13,6%, а с 3 до 5° увеличивалось на 23,7%, при этом содержание подвижных фульвокислот существенно не изменилось.
В гор. В в составе подвижных гумусовых веществ количество подвижных фульвокислот превышало содержание гуминовых кислот в 5,6-8,0 раз независимо от экспозиции и крутизны склонов. Содержание подвижных фульвокислот снижалось вниз по склону южной экспозиции с 16,0 до 14,1%, при этом отмечалась тенденция к повышению содержания подвижных гуминовых кислот. В серой лесной почве на северном склоне при повышении градуса уклона с 1 до 3 отмечается тенденция к снижению содержания подвижных гуминовых кислот, а при уклоне 5° — к их повышению. Количество подвижных фульвокислот вниз по северному склону снижается на 15,6%.
Обсуждение
Особенности гумусного состояния серой лесной почвы определяются сложившимися агро-экологическими условиями. В результате анализа фракционно-группового состава гумуса серой лесной почвы был выявлен разнонаправленный характер интенсивности процесса новообразования гумусовых кислот (Сгк-1:Сфк-1), который отражал «первый этап» гумификации [Овчинникова, 2012]. Данный этап определялся экспозицией склона, его крутизной и изучаемым горизонтом. Так, независимо от изучаемого горизонта северного склона с повышением градуса уклона интенсивность процесса новообразования гумусовых кислот возрастала. На склоне южной экспозиции данный процесс был не столь однозначным и при повышении крутизны склона с 1 до 3° отмечается его усиление, при 5° — ослабление. Это, вероятно, обусловлено качеством намываемого материала, малым поступлением растительных остатков и интенсивностью процесса минерализации органического вещества из-за более высоких температур и меньшей влажности почвы склона.
Результат «второго этапа» гумификации, который определялся по соотношению Сгк-2:Сфк-2, был схожим с первым этапом процесса гумификации. Вместе с этим следует отметить, что на северном склоне происходит усиление процесса полимеризации гумусовых структур, так как отмечается активизация «второго этапа» с повышением крутизны склона.
Заключение
Распределение гумуса по профилю серой лесной почвы было резко убывающее, что является ее характерной особенностью. В почве южного склона отмечено более узкое соотношение С^ по сравнению с почвой северного склона, то есть обо-гащенность гумуса азотом выше. Содержание органического углерода было выше в серой лесной почве северного склона по сравнению с южным.
В серой лесной почве устойчивость гумусовых веществ с повышением крутизны северного и южного склонов в горизонтах Апах и А1 повышается. Это определяется степенью подвижности гумусовых веществ, поскольку с увеличением крутизны северного и южного склонов в гор. Апах возрастает содержание гуминовых и фульвокислот, свободных и связанных с подвижными полуторными окислами, и гуминовых и фульвокислот, связанных с кальцием, а в гор. А1 выявлено снижение подвижной части и повышение гуминовых и фульвокислот, связанных с кальцием.
Информация о финансировании работы
Данная работа финансировалась за счет средств бюджета ФГБНУ «Курский ФАНЦ».
СОБЛЮДЕНИЕ
ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ
В данной работе отсутствуют исследования человека или животных.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Артемьева З.С., Данченко Н.Н., Колягин Ю.Г. Химическая структура органического вещества агрочерно-земов разных позиций на склоне // Почвоведение. 2023. № 6.
2. Баламирзоев М.А., Асгерова Д.Б., Мирзоев Э.Р. и др. Биосферно-экологическая оценка плодородия почв дель-тово-аккумулятивных равнин западного Прикаспия // Аридные экосистемы. 2014. Т. 20, № 1(58).
3. Бирюкова О.Н., Орлов Д.С., Рейнтам Л.Ю. и др. Влияние сельскохозяйственного использования на гу-мусное состояние и некоторые свойства бурых псевдоподзолистых почв // Агрохимия. 1986. № 2.
4. ГаеваяЭ.А., Безуглова О.С., НежинскаяЕ.Н. Агрофизические свойства чернозема обыкновенного слабо-эродированного в длительном опыте в Ростовской области // Почвоведение. 2022. № 11.
5. ГОСТ 26107-84. Почвы. Методы определения общего азота.
6. Егоров В.В., Иванова Е.Н., Фридланд В.М. и др. Классификация и диагностика почв СССР. М., 1977.
7. Когут Б.М. Принципы и методы оценки содержания трансформируемого органического вещества в пахотных почвах // Почвоведение. 2003. № 3.
8. Когут Б.М., Масютенко Н.П., Гатилова С.Я. и др. Межлабораторная воспроизводимость результатов анализа содержания лабильных гумусовых веществ типичного чернозема // Научн. техн. бюллет. ВНИИЗ и ЗПЭ. Курск, 1988. № 4.
9. Ларионов Г.А., Бушуева О.Г., Добровольская Н.Г. и др. Разрушение почвенных агрегатов в склоновых потоках // Почвоведение. 2007. № 10.
10. Муха В.Д., Сулима А.Ф., Чаплыгин В.И. Почвы Курской области. Курск, 2006.
11. Научно-практические основы адаптивно-ландшафтной системы земледелия Курской области. Курск, 2017.
12. Овчинникова М.Ф. Признаки и механизм агро-генной трансформации гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы // Почвоведение. 2012. № 1.
13. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. 2004. № 8.
14. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование (методы и результаты изучения). Л., 1980.
15. Рекомендации для исследования баланса и трансформации органического вещества при сельскохозяйственном использовании в интенсивном окультуривании почв. М., 1984.
16. Система земледелия Курской области. Курск,
1982.
17. Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И., Герасимова М.И. Классификация и диагностика почв России. Смоленск, 2004.
18. Lal R. Soil erosion and the global carbon budget // Environ. Int. 2003. Vol. 29(4).
19. Park E.-J., Sul W.J., Smucker A.J. Glucose additions to aggregates subjected to drying/wetting cycles promote carbon sequestration and aggregate stability // Soil Biology and Biochemistry. 2007. Vol. 39, № 11.
20. Sanchis M.P.S., Torri D., Borselli L. et al. Climate effects on soil erodibility // Earth Surface Processes and Land-forms. 2008. Vol. 33, № 7.
21. IUSS Working Group WRB. World reference base for soil resources 2014. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports. Rome: FAO, 2015. № 106.
Поступила в редакцию 13.02.2024 После доработки 04.04.2024 Принята к публикации 06.05.2024
ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 17. ПОЧВОВЕДЕНИЕ. 2024. Т. 79. № 3 LOMONOSOV SOIL SCIENCE JOURNAL. 2024. Vol. 79. No. 3
FEATURES OF THE HUMUS STATE OF GRAY FOREST SOIL DEPENDING ON EXPOSURE AND SLOPE STEEPNESS
E. V. Dubovik, D. V. Dubovik, N. P. Masyutenko
The humus state of gray forest soil formed on loess-like loams on the slopes of the northern and southern exposures at slopes ofl, 3, 5° was studied. Soil samples were taken in sections laid in the middle part of the horizon (Apax, A1, A1A2, B), in three-fold repetition. The determination of organic carbon and the fractional group composition of humus was carried out according to the scheme of I.V. Tyurin, modified by V. V. Ponomareva and T.A. Plotnikova. The content of mobile humic substances was studied in 0,1n NaOH extraction from soil without decalcification in the modification of the V. V. Dokuchaev Soil Institute with preliminary composting.
Gross nitrogen was determined by the Ginzburg wet salting method with ammonia distillation according to Kjeldahl. It was found that the content of organic carbon in gray forest soil was higher on the northern slope than on the southern one. At the same time, the process of mineralization of organic matter occurs faster in the soil of the southern slope, which is due to a narrower ratio of C:N compared to the soil of the northern slope. It was revealed that for gray forest soil, the degree of mobility of humic substances depends more on the exposure of the slope than on its steepness. At the same time, the ratio of organic matter components in the studied soils is determined by agroeco-logical conditions, therefore, the regulation of the qualitative and quantitative composition of organic matter must be carried out taking them into account.
Keywords: humus fractional group composition, degree of mobility of humic substances, mobile humic substances, inhumified organic matter, inert humus.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Дубовик Елена Валентиновна, докт. биол. наук, вед. науч. сотр. Курского федерального аграрного научного центра, e-mail: [email protected]
Дубовик Дмитрий Вячеславович, докт. с.-х. наук, гл. науч. сотр., профессор РАН, Курского федерального аграрного научного центра, e-mail: [email protected]
Масютенко Нина Петровна, докт. с.-х. наук, гл. науч. сотр., профессор Курского федерального аграрного научного центра, e-mail: [email protected]
© Dubovik E.V., Dubovik D.V., Masyutenko N.P., 2024
