CC BY
6Вестник АПК
Ставрополья
-----№ 1(9), 2013
УДК 631.445.41(470.62/.67)
Цховребов В. С., Новиков А. А., Фаизова В. И., Калугин Д. В., Никифорова А. М.
Tshovrebov V. S., Novikov A. A., Faizova V. I., Kalugin D. V., Nikiforovа A. M.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗВИТИЯ СЛИТИЗАЦИИ ЧЕРНОЗЁМОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ И ЕЁ ПОСЛЕДСТВИЯ
THEORETICAL BACKGROUND OF CHERNOZEM SLITIZATION IN CENTRAL PRE-CAUCASIAN REGION AND ITS CONSEQUENCES
Наукиоземле
119
Изучены причины слитизации черноземов Центрального Предкавказья, которая связана с перестройкой минерального состава и накоплением гидрофильных соединений кремния. Вследствие этого происходит уплотнение почв и их обесструктуривание.
Ключевые слова: слитизация, черноземы, глинистые минералы, монтмориллонит, кремневые кислоты, плотность почвы, структурность почвы.
The causes of chernozem slitization in central Pre-Caucasian region provoked by the alteration of the mineral composition and accumulation of hydrophilic silicon compounds were studied. As a result soils consolidate and loose their structure.
Keywords: slitization, chernozems, clay minerals, mont-morillonite, silicic acids, soil density, soil structure.
Цховребов Валерий Сергеевич -
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор, заведующий кафедрой почвоведения
Ставропольский государственный
аграрный университет
Тел.: 8-906-478-02-07
E-mail: [email protected]
Новиков Андрей Анатольевич -
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры почвоведения Ставропольский государственный аграрный университет Тел.: 71-60-56
E-mail: [email protected];
Фаизова Вера Ивановна -
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры почвоведения Ставропольский государственный аграрный университет Тел.: (8652) 950723 E-mail: [email protected]
Калугин Дмитрий Васильевич -
кандидат сельскохозяйственных наук,
старший преподаватель кафедры почвоведения
Ставропольский государственный
аграрный университет
Тел.: 8-918-861-25-26
E-mail: [email protected]
Никифорова Анастасия Михайловна -
ассистент кафедры почвоведения, Ставропольский государственный аграрный университет Тел.: 71-60-56
E-mail: [email protected];
Tskhovrebov Valery Sergeevich -
Doctor in Agriculture,
Professor, Head of Department of Soil Science Stavropol State Agrarian University Tel.: 8-906-478-02-07 E-mail: [email protected]
Novikov Andrey Anatolivich -
Ph.D. in Agriculture,
Docent of the Department of Soil Science Stavropol State Agricultural University Tel.: 71-60-56
E-mail: [email protected];
Faizova Vera Ivanovna -
Doctor in Agriculture,
Docent of Department of Soil Science
Stavropol State
Agrarian University
Tel.: (8652) 950723
E-mail: [email protected]
Kalugin Dmitry Vasilivich -
Ph.D. in Agriculture,
Senior Lecturer of Department of Soil Science Stavropol State Agricultural University Tel.: 71-60-56
E-mail: [email protected]
Nikiforova Anastasia Mikhaylovna -
Assistant of Department of Soil Science Stavropol State Agricultural University Tel.: 71-60-56
E-mail: [email protected]
Под влиянием сельскохозяйственной деятельности почвенный покров претерпевает динамичные и эволюционные изменения, которые совершаются гораздо быстрее, чем в естественных ценозах. Этому свидетельствуют результаты многих
исследователей в различных почвенноклиматических зонах страны [1-6].
Процесс слитизации большинством исследователей неразрывно связывается с перестройкой минеральной основы почвы, приуроченной к тяжелому гранулометрическому
120
жквар™нй^...-.
Др Ставрополья
научно-практическии журнал
составу [6, 7]. Характерно образование высокодисперсных набухающих минералов преимущественно группы монтмориллонита.
Существенную роль в образовании слитых почв играют подвижные кремниевые соединения. Именно они обладают цементирующим действием, способны вызывать слитость почвы.
Исследования проводились на основных чернозёмных почвах Центрального Предкавказья: чернозёмах карбонатных (южных и обыкновенных) Изобильненского и Красногвардейского районов, чернозёмах выщелоченных Шпаков-ского и Кочубеевского районов (левый берег Кубани) и чернозёмов солонцеватых Андропов-ского района.
Установлено, что монтмориллонит в дерновом горизонте целины чернозёма карбонатного отсутствует. Вероятнее всего происходит перестройка в системе «монтмориллонит - иллит» с новообразованием последнего. Появляется монтмориллонит в горизонте А (9 %) и увеличивает содержание до 26 % в породе (табл. 1).
В профиле чернозема пахотного участка протонный гидролиз сопровождается новообразованием монтмориллонита и частичным распадом иллита в пахотном горизонте до 22 %, т. е. в зоне интенсивной корневой деятельности растений. Установлено [6], что увеличение содержания сильнонабухающих минералов до 20 % от суммы глинистых минералов и выше способствует развитию слитизации почв.
Другой причиной развития слитизации почв является увеличение концентрации по-ликремниевых кислот, выполняющих роль цементирующего материала почвенных частиц и агрегатов.
При больших концентрациях монокремние-вая кислота быстро полимелируется, образуя сначала поликремниевые кислоты с низкими молекулярными массами, а затем полимерные разновидности с большой молекулярной массой в виде коллоидных частиц.
Как показали исследования, (табл. 2) на черноземе карбонатном в дернинном горизонте целины содержание монокремниевых кислот слабо изменяется в течение сезона и находится в пределах 6,5-8,2 мг/100 г В содержании подвижного кремния идет постоянное увеличение от весны (86 мг/100 г) к осени (108 мг/100 г) в горизонте Ад. В горизонте А его содержание ниже по сравнению с Ад.
На пашне по сравнению с целиной происходит резкое снижение в концентрации монокремниевых кислот и увеличение подвижного кремнезема. Монокремниевых кислот меньше всего в пахотном горизонте летом (1,8 мг/100 г) и разница с целиной составляет почти 5 раз. В подпахотном горизонте в это время количество этого вещества выше на эту же величину.
Обращает на себя внимание тот факт, что в подпахотном горизонте запасы подвижного кремния снижаются в несколько раз по сравнению с пахотным горизонтом. Следовательно, накопление кремнезема приурочено к зоне максимального выветривания, которая занята корневой системой растений.
При изучении чернозема выщелоченного и солонцеватого обнаруживается аналогичная динамика изучаемой величины.
Изменение физических свойств почв (табл. 3) наблюдали в сезонной динамике: весной и в конце лета.
Таблица 1 - Состав глинистых минералов различных подтипов чернозема, %
Черноземы обыкновенные и южные карбонатные (п=10) Черноземы выщелоченные (п = 6) Черноземы солонцеватые (п=12)
Гене- тич. гори- зонт Монт- морил- лонит Гидро- слюды Каоли- нит Гене- тич. гори- зонт Монт- морил- лонит Гидро- слюды Каоли- нит Гене- тич. гори- зонт Монт- морил- лонит Гидро- слюды Каоли- нит
Целина
Ад - 69 31 Ад 13 65 22 Ад 30 41 29
А 9 60 31 А 29 57 15 А 31 42 27
АВ 8 55 36 АВ 26 60 14 В1 36 43 21
В 8 54 38 В 44 42 14 В2 35 42 23
ВС 21 54 24 ВС 57 29 14 ВС 41 35 24
С 26 45 29 С 60 27 13 С 58 15 27
Пашня
А ^пах 22 45 33 А пах 27 52 22 А пах 35 41 24
А 14 58 28 А 26 52 23 А 26 50 25
АВ 7 62 30 АВ 33 48 19 В1 44 35 21
В 9 59 32 В 50 36 14 В2 36 41 24
В2 16 52 31 ВС 60 27 13 ВС 58 19 23
ВС 25 45 30
С 28 43 29 С 60 24 12 С 60 24 16
в
естник АПК
Науки о земле —— № 1(9), 2013 1
121
Таблица 2 - Содержание монокремниевых кислот и подвижного кремния в различных подтипах черноземов
(мг/100 г почвы)
Генети ческий горизонт, см Весна Лето Осень
Почва Вид угодья Моно- кремне- вая кислота Поли-кремневые кислоты Моно кремне- вая кислота Поликрем- невые кислоты Моно кремне- вая кислота Поли-кремневые кислоты
Черно- земы карбо- натные целина Ад А 8,2 6,8 86 51 6,5 9,4 99 72 7,0 5,2 108 46
пашня А ^пах А 4.0 6.0 250 66 1,8 6,1 210 59 3,2 4,6 272 70
Черно- земы выще- лочен- ные целина Ад А 5,8 4,1 442 425 3,2 1,8 465 440 7,4 5,1 480 360
пашня А ^пах А 1,7 1,5 576 510 нет 1,6 563 490 нет 1,3 596 520
Черно- земы солон- цеватые целина Ад А 1,08 7,1 314 302 7,2 11 306 364 12,5 10,0 368 358
пашня А ^пах А 4,0 3,8 440 328 5,0 2,4 382 344 13,0 7,6 420 370
Таблица 3 - Физические свойства черноземов
Почва Угодья Сроки ^, г/см3 Су, г/см3 Робщ, %
Чернозем целина весна лето 2,66 1,22 1,25 54,2 53,1
карбонатный пашня весна лето 2,68 1,15 1,42 57,1 47,0
Чернозем целина весна лето 2,69 1,28 1,30 52,4 52,7
выщелоченный пашня весна лето 2,70 1,12 1,45 58,5 46,3
Чернозем солонцевато- слитый целина весна лето 2,65 1,35 1,48 49.1 44.2
пашня весна лето 2,66 1,08 1,56 59.4 41.4
Исследования, проведенные на черноземе карбонатном целинных участков, свидетельствуют, что показатели пористости и плотности слабо изменяются в течение сезона. Пористость можно классифицировать как удовлетворительную, а плотность как оптимальную.
На пашне в весенний период плотность низкая - 1,15 г/см3 при хорошей пористости - 57,1 %. К концу лета происходит резкое уплотнение почв и ^ = 1,42 г/см3, а пористость снизилась на 10,1 % и классифицируется как неудовлетворительная для пахотного горизонта.
Если анализировать данные по другим почвам, то можно также обнаружить сходство с карбонатными чернозёмами, но есть и свои особенности. Так, плотность почвы на целине возрастает от черноземов карбонатных к выщелоченным, затем к солонцеватым и к солонцевато-слитым. На последних она составляла 1,35 весной и 1,48 г/см3 летом при общей пористости 49 и 44,2 % соответственно.
При проведении анализа структурного состояния черноземов карбонатных целинного участка (табл. 4) выявлено, что содержание агрономически ценных агрегатов было 76,7 % в дернинном горизонте и 91,3 % в гумусоаккумулятивном, что обусловило высокий ко-
эффициент структурности 3,29 и 10,49 соответственно.
На пашне картина резко меняется. Пахотный горизонт после завершения вегетации культуры практически бесструктурен. Коэффициент структурности составляет всего 0,62. Это подтверждается и результатами морфологических исследований. Надо отметить, что это касается только пахотного горизонта. На выщелоченном черноземе целинные почвы также остаются структурными, но показатель коэффициента структурности значительно снижается по сравнению со своим карбонатным аналогом. Сохраняется закономерность лучшей оструктуренно-сти горизонта А по сравнению с Апах.
На солонцевато-слитом черноземе прослеживается закономерность, свойственная карбонатным и выщелоченным аналогам.
Таким образом, при вовлечении черноземов в сельскохозяйственное производство происходит перестройка в системе глинистых минералов и накопление подвижного кремнезёма, которое приводит к уплотнению почв и их обес-структуриванию. Наибольшую антропогенную нагрузку испытывают верхние горизонты максимального распространения корневой системы высших растений.
122
Др Ставрополья
научно-практическии журнал
Таблица 4 - Структурное состояние черноземов
Почва Глубина,см Генетич. горизонт Размер агрегатов (мм) и их содержание (%) Кс
>10 10-0,25 <0,25
целина Ад 13,5 76,7 9,8 3,29
(п=18) А 6,9 91,3 1,8 10,49
Чернозем пашня А ^пах 65,7 32,0 2,3 0,52
карбонатный (п=27) А 12,5 78,0 9,5 3,54
пашня А ^пах 41,0 50,3 8,7 1,01
(п=23) А 22,4 70,5 7,1 2,39
целина 19,8 65,6 14,6 1,91
Чернозем (п=28) А 21,9 67,7 10,4 2,09
выщелоченный пашня А ^пах 53,8 34,1 12,1 0,51
(п=44) А 33,0 52,7 14,3 1,11
целина Ад 27,1 56,9 16,0 1,32
Чернозем (п=8) А 29,8 57,6 12,6 1,30
солонцевато-слитый пашня А ^пах 62,9 26,5 10,6 0,36
(п=14) В 75,7 21,9 2,4 0,28
Литература
1. Дорожко Г Р, Войсковой А. И., Голоу-сов Н. С. и др. Земледелие Ставрополья. Ставрополь, 2004. С. 35.
2. Ковда В. А. Основы учения о почве. М. : Наука, 1973. 447 с.
3. Подколзин А. И., Подколзин О. А., Шка-барда С. Н. Реакция среды почвенного раствора земель агроландшафтов Ставропольского края // Агрохимический вестник. 2007. № 4. С. 30-31.
4. Стукало В. А. Агроэкологические изменения в почвенном покрове северной части Прикалаусских высот и мероприятия по совершенствованию землеустройства : автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Ставрополь, 2007. С. 19.
5. Тюльпанов В. И., Цховребов В. С. Эволюционные изменения свойств карбонатного чернозема в системе целина - пашня - орошаемая пашня. Абакан, 1992. С. 120-122.
6. Цховребов В. С. Эволюция и метаморфоз черноземов Центрального Предкавказья при сельскохозяйственном использовании : дис. ... д-ра с.-х. наук. Краснодар, 2004. С. 193.
7. Есаулко А. Н., Агеев В. В. Совершенствование системы удобрений в севооборотах Центрального Предкавказья // Агрохимический вестник. 2005. № 4. С. 7.
References
1. Dorozhko G. R., Voiscovoy A. I., Golou-sov N. S. et al. Farming in Stavropol region. Stavropol, 2004. P. 35.
2. Kovda V. A. Fundamentals of soil. M. : Nauka, 1973. P. 447.
3. Podkolzin A. I., Podkolzin O. A., Shkabar-da S. N. The reaction of soil solution of land from Stavropol region // Agrochemical Gazette. 2007. № 4. P. 30-31.
4. Stukalo V. A. Agri-environmental changes in land cover of northern Prikalausskiye heights and measures to improve land management : author's abstract of Ph.D. thesis in Agriculture. Stavropol, 2007. P. 17.
5. Tulpanov V. I., Tskhovrebov V. S. Evolutionary changes in the properties of carbonate chernozem system «virgin land - arable land -arable land under irrigation». Abakan, 1992. P. 120-122.
6. Tskhovrebov V. S. The evolution and metamorphosis of chernozems of central Pre-Caucasian region a a result of agricultural use : Dr. thesis in Agriculture. Krasnodar, 2004. P. 193.
7. Esaulko A. N., Ageev V. V. Improving the system of fertilizers in crop rotations in central Pre-Caucasian region // Agrochemical Gazette. 2005. № 4. P. 7.
