224_p2490-01_D1_987

Таблица 18 Биологическая активность почв по горизонтам (исходная величина

рН 6,5; регистрация изменения рН через каждые 30 мин)

Скорость уве-		Увеличение				Скорость уве-			Увеличение
личения ще-	щелочности до рН					личения ще-		щелочности до рН
лочности воз-						лочности воз-
душной среды,	7	7,5		8	8,5	душной среды,	7		7,5		8	8,5
ч						ч
Дерновая лесная почва						Серая лесная почва
Разрез 3. Лес, западина						Разрез 1. Лес, западина
А	0,5	1		6	22	Ad	0,5		1		7	23
В	4	7		22	более	А	5		6,5		18	более
					суток							суток
[A]	2	6		22	более	[А]	3		7		18	более
					суток							суток
Разрез 4. Лес, бугор						Разрез 2. Лес, бугор
А	0,5	1		5	7	А	0,5		2		4	5,5
В	0,5	5		6	22	В	0,5		5,5		8	23
	Чернозем					Разрез 3. Залежь, микропонижение
Разрез 7. Степь, западина						Aр	0,5		1		7	23
А	0,5	3		6	8	АВ	4		5		16	более
												суток
[A]	2	3		7	22	[А]	6		7		18	более
												суток
Разрез 8. Степь, бугор						Разрез 4. Залежь, микроповышение
А	0,25	0,5		3	6	Aр	0,5		2		4	5,5
АВ	0,5	3		8	22	В1	0,5		4		6	18
В	1	4		8	22	Вса	4		5		16	22

В результате проведенных исследований установлено, что в гумусовых горизонтах всех без исключения почв скорость разложения мочевины достаточно высокая, понадобилось всего полчаса, а в черноземе бугра (разрез 8) всего 15 мин, чтобы значение рН сместилось с 6,5 до 7. С глубиной разложение мочевины происходит неравномерно. В подгумусовом горизонте бугра в дерновой лесной и серой лесной почве уровень разложения мочевины выше, чем в черноземе и соответствует высокому уровню активности. С глубиной она резко снижалась. Ввиду избыточной увлажненности, неблагоприятном тепло- и воздухообмене, скорость разложения мочевины в подгумусовом и погребенном горизонте западины довольно низкая. Погребенный гумус, обладая высокой конденсированностью, теряет свою активность и подвижность, становится мертвым, поэтому требуется довольно много времени, чтобы началось разложение мочевины микроорганизмами.

120

В целом черноземы показали более высокие темпы биологической активности, чем дерновые и серые лесные почвы. Этот вывод подтверждается и литературными данными. При определении биохимического потенциала почв долины р. Куды Е. В. Напрасниковой [1995] проведено ранжирование почв по уровню активности разложения мочевины. По ее данным черноземы показали высокий и средний уровень активности. Дерновые лесные и серые лесные почвы отнесены к почвам со средними и низкими значениями.

Установлено, что оптимальное соотношение температуры и влажности, питательных элементов и, прежде всего, азота, на буграх способствовало более высокой биологической активности, чем в западинах, причем черноземы показали более высокие темпы БАП.

Скорость распада органических веществ в почве влияет комплекс условий, в которых протекает этот процесс. Установлено, что контрастность в увлажнении и содержании питательных веществ стали решающими в распределении и продуктивности фитоценозов. Фактором, лимитирующим биологическую активность почв бугри- сто-западинных ландшафтов, оказался температурный режим почв, их прогреваемость.

121

Глава 8 АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ

ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

Антропогенные факторы – это факторы человеческой деятельности, из которых наибольшее изменение по масштабу и глубине воздействия на природные экосистемы оказывает агрогенная их трансформация. При сельскохозяйственном использовании почв плодородие определяется сочетанием природных факторов и методов воздействия человека на почву. При этом на почву начинают действовать новые факторы, сочетание которых со временем преобразует природные почвы в культурные.

В течение культурного почвообразовательного процесса (агропедогенеза) под влиянием относительно однообразных внешних агрогенных факторов разные типы почв развиваются в сторону потери индивидуальности, что ведет к образованию универсальных для агросферы почв – агроземов. В результате наблюдается образование нового агрогенно преобразованного горизонта, обладающего свойствами, существенно отличными от естественных его предшественников [Почвообразовательные процессы, 2006].

При оценке факторов эффективного плодородия агрогенных почв выделяют наиболее информативные агропроизводственные показатели, которые учитывают интенсивность и направленность развития важнейших почвенных процессов, прежде всего трансформацию органического вещества, свойств и режимов. К ним относятся, прежде всего, агрохимические и агрофизические показатели.

8.1. АГРОПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЕРНОВЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ

8.1.1. Агрохимические свойства

Профиль почвы бугра и западины резко отличается по мощности гумусового горизонта, что характеризует их разный генезис. Современные и погребенные гумусовые горизонты дерновой лесной почвы западины разделены малогумусной толщей горизонта В, так как заполнение пустот в лесной зоне происходило за счет малогумусированного материала стенок трещин, что соответственно сказалось на послойных запасах гумуса.

122

Так, запасы гумуса максимальны в гумусовом горизонте дерновой лесной почвы западины – 250 т/га, с глубиной они резко снижаются и только в погребенном горизонте вновь повышаются до 100 т/га (табл. 19).

					Таблица 19
	Запасы гумуса в дерновых лесных почвах по глубинам
		0–20, 0–60, 0–100 см (т/га)
Глубина			Разрез
		Пашня, западина	Пашня, бугор	Лес, западина	Лес, бугор
0–20		64	60	244	150
0–60		142	92	397	200
0–100		184	134	464	246

Запасы гумуса на бугре, как и в западине, преобладают в верхней части профиля, но их количество значительно ниже 150 т/га, с глубиной они также резко падают. При сравнении запасов гумуса в слое 0–60, 0–100 см видно явное их превышение в западинах по сравнению с буграми, причем в слое 0–60 см это превышение составляет примерно в 2 раза, в слое 0–100 в 1,5 раза.

Аналогичное распределение гумуса в почвах, осложненных бугристо-западинным рельефом, наблюдал В. А. Кузьмин [1986]. По его подсчетам запасы гумуса в почвах под лесом максимальны в нераспаханных почвах западин, в слое 0–60 см они составляют 315– 320 т/га, а на буграх в 3–4 раза меньше.

В понижениях на пашне под пахотным горизонтом сохраняются остатки погребенного гумусового горизонта. Мощность его гораздо меньше, чем в целинных почвах под лесом, так как в результате распахивания усиливается водная эрозия пахотных горизонтов. При смыве происходит не только удаление верхних горизонтов, но и одновременно сортировка почвенных частиц, при которой смывается наиболее гумусированная часть. В целом запасы гумуса в метровом слое пахотных почв бугра и западины различаются в 2–3 раза, при этом они богаче аналогичных почв Европейской части (табл. 20).

Вслед за гумусом аналогичное распределение можно заметить в содержании валового азота. Максимальные его значения приурочены к органогенным горизонтам, при этом гумусово-аккумулятивные горизонты бугра содержат почти в 2 раза меньше валового азота, чем в западине и с глубиной оно продолжает быстро снижаться.

123

Таблица 20 Содержание общего углерода и валового азота в дерновых лесных почвах

	Глубина	Собщ.	N вал.			Глубина		Собщ.	N вал.
Разрез	горизонта,			С:N	Разрез	горизонта,				С:N
			%						%
	см					см
	Ad 2–5	9,12	0,5	18		Ad 3–6		12	0,86	14
	A 5–10	4,38	0,17	25		А 6–14		4,92	0,26	19
4. Лес,	В1 10–25	0,72	0,04	18	3. Лес,	В 14–27		0,6	0,07	9
	В2 25–94	0,32	0,02	16		[A]1 27–54		1,59	0,1	16
бугор					западина
	С 94–110	0,52	0,04	13		[A]2 54–75		0,81	0,1	8
						ВС 75–105		0,5	0,04	12
						С 105–130		0,4	0,03	13
	Ap 0–25	1,2	0,07	17		Ap 0–24		1,32	0,13	10
2. Пашня,	В 25–44	0,32	0,03	11	1. Пашня,	А 24–39		1,26	0,15	8
бугор	Вса 44–63	0,44	0,05	9	западина	В 39–62		0,28	0,03	9
	ВСса 63–20	0,44	0,05	9		ВС 62–120		0,4	0,04	10

Важным показателем, характеризующим насыщенность органического вещества азотом, служит отношение С:N. Оно отражает состояние органического вещества в почве, позволяет судить о зрелости гумусовых веществ. В почвах оптимальное отношение С:N равно примерно 20 и характерно для черноземов Европейской части России. Если отношение в почвах составляет 10 и меньше, то это свидетельствует о потере гумусовыми веществами углерода. Чаще всего такое отношение встречается в нижележащих горизонтах почв, а также в распаханных вариантах. Расширение отношения С:N отражает степень микробиологической деятельности, интенсивность гумусообразования и говорит об обуглероженности гумусовых веществ [Листопадов, Шапошникова, 1984].

На бугре отношение С:N является достаточно широким и колеблется от 25 в гумусовом горизонте до 13 в почвообразующей породе. Широкое отношение С:N в дерновых лесных почвах обязано, по-видимому, наличию значительного количества лигнина в негидролизуемом остатке гумуса [Ивельский, 1968]. На пашне по сравнению с целиной запасы гумуса и азота резко снижаются, отношение С:N cтановится уже. Это вполне закономерно, так как под естественной растительностью формирование органического вещества происходит в иных условиях, чем на пашне.

Содержание и запасы подвижных соединений основных питательных элементов в холодных, медленно прогревающихся с весны дерновых почвах Южного Предбайкалья, невелики. Они колеблются в пределах 1–2 % от валового их содержания. Как показали исследования плодородия и корневого питания растений [Рынкс, 1971; Эф-

124

фективность применения…, 1979], существенным фактором, лимитирующим высоту урожаев на холодных подтаежных почвах, служит низкая обеспеченность растений доступными формами питательных элементов, особенно азотом.

При сравнительно высоких его валовых запасах количество минеральных форм азота, накапливающихся в почвах в процессе их сельскохозяйственного использования, недостаточно для обеспечения потребностей растений в азотном питании для формирования высоких урожаев. Слабое развитие процессов мобилизации доступных форм азота связано с неблагоприятным микробиологическим режимом почв, низкими температурами и переувлажнением почвенной толщи весной и осенью [Колесниченко, 1971]. Исследованиями азотного питания растений в подтаежных почвах юга Предбайкалья установлено, что при низких температурах воздуха и почвы корневая система в начальный период роста слабо усваивает азот из почвенных запасов [Эффективность применения…, 1979]. Поэтому в подтаежной зоне применение азотного удобрения эффективно здесь даже на почвах, содержащих повышенные и высокие запасы доступного азота. При этом у растений усиливаются ростовые процессы, повышается устойчивость к неблагоприятным условиям среды, увеличивается урожай.

Согласно полученным данным содержание аммиачного азота в несколько раз превышает количество нитратов во всех исследуемых почвах, и только дерновый горизонт бугра на целине содержит нитратов немного больше, чем аммиачных форм (табл. 21).

Исследование проводилось в сухих образцах, через несколько месяцев после их взятия. Аналогичные сведения приведены в работе О. В. Макеева [1959], где отмечено, что содержание нитратов, аммиачного азота, микроорганизмов в сухих образцах значительно отличается от естественных условий, в них намного меньше оказалось нитратов, чем аммиака.

По содержанию подвижного фосфора и обменного калия значительная часть подтаежных почв относится к низко- и среднеобеспеченным [Колесниченко, Останин, Шкирпене, 1980]. По мнению Р. В. Холоповой [1980], количество фосфора в почвах обусловлено исходным его содержанием в породе и условиями почвообразования и, прежде всего, находится в определенной зависимости от содержания гумуса [Холопова, 1980; Кузьмин, 1986, 2002].

125

Таблица 21 Подвижные формы питательных элементов в дерновых лесных почвах (мг/кг)

				Подви-	Обме-				Подви-	Обмен-
	Азот			жный	нный		Азот		жный	ный
Глубина				фосфор	калий	Горизонт,			фосфор	калий
горизонта,	аммиака		нитратов			глубина,	аммиака	нитратов
см	по		по Гран-	по Гинзбург –		см	по	по Гран-	по Гинзбург –
	Несслеру		дваль –	Артамоновой			Несслеру	дваль –	Артамоновой
			Ляжу					Ляжу
	Разрез 4. Лес, бугор						Разрез 3. Лес, западина
Ad 2–5	53,7	72,0		144	250	Ad 3–6	112,5	36,8	182	390
A 5–10	28,7	9,4		122	11	А 6–14	40,0	2,5	128	147
В1 10–25	53,7	1,6		83	80	В 14–27	28,7	1,8	78	107
В2 25–94	55,0	1,8		94	107	[A]1 27–54	25,0	2,2	155	80
С 94–110	50,0	1,8		50	125	[A]2 54–75	32,5	1,8	127	80
						ВС 75–105	57,5	1,6	72	97
						С 105–130	28,7	1,8	105	185
	Разрез 2. Пашня, бугор						Разрез 1. Пашня, западина
Ар 0–25	47,5		2,4	155	87	Ap 0–24	37,5	4,4	144	80
В 25–44	18,7		0,9	78	157	А 24–39	18,7	1,6	110	97
Вса 44–63	15,0		1,7	105	147	В 39–62	25,0	1,5	33	117
ВСса	28,7		1,8	83	97	ВС 62–120	28,7	1,5	110	80
63–120

В исследуемых дерновых лесных почвах наблюдается более низкое содержание фосфора на буграх, чем в западинах, что связано с низким содержанием гумуса, отсутствием здесь погребенных горизонтов, а также с перемещением в результате поверхностного стока значительного количества питательных элементов с бугров в западины (см. табл. 21). Однако на границе карбонатного горизонта в почве на бугре наблюдается некоторое накопление подвижного фосфора, что, очевидно, связано с карбонатным биогеохимическим барьером, на котором происходит осаждение подвижных форм фосфора, причем такая зависимость наблюдается как на пашне, так и в лесу. Значительную подвижность почвенных фосфатов в почвах Предбайкалья, не исключая и карбонатные почвы отмечает Н. Г. Крестьянинова [1980].

Сравнение содержания подвижного фосфора на целине и пашне позволило Л. Н. Костюхину и Н. И. Симоненкову [1979] сделать вывод, что при распашке целинной почвы идет перемешивание материала гумусовых и подгумусовых горизонтов, за счет чего и формируется пахотный горизонт. При распашке происходит механическое и физическое усреднение содержания фосфора в почвенной толще на глубину вспашки. Данное утверждение относится и к другим питательным веществам: гумусу, подвижному азоту, обменному калию и др.

126

По содержанию обменного калия значительная часть почв подтайги относится к средне- и высокообеспеченным [Шкирпене, Останин, Шкирпене, 1980]. В исследуемых почвах максимум подвижного калия приходится на органогенные горизонты целинных почв, причем в западине количество его в 2 раза больше чем на бугре, что, повидимому, обусловлено активным биогенным накоплением и привнесением с соседних бугров. С глубиной содержание его уменьшается, немного увеличиваясь в породе (см. табл. 21).

При сведении растительности в результате распашки, наблюдается заметное снижение количества питательных элементов как на бугре, так и в западине, поскольку дерновые лесные почвы относятся к легкоуязвимым, за счет небольшой мощности органогенных горизонтов (15–20 см). При распахивании на глубину 25–30 см происходит перемешивание двух, а то и трех малогумусированных горизонтов, что в свою очередь снижает плодородие этих почв. В целом почвы западин оказались более обогащены питательными элементами, чем бугров и связано это с повышенным содержанием здесь гумуса, а также перемещением значительного количества питательных веществ, в результате поверхностного стока, с бугров в западины.

8.1.2. Агрофизические свойства

Полученные данные отражают общую закономерность для лесных почв с минимальной плотностью в задернованной части, где много корней (рис. 42).

Рис. 42. Плотность сложения и общая порозность в дерновых лесных почвах (по вертикали – глубина, см)

127

Дернина в западине оказалась рыхлее, чем на бугре и составила 0,4 г/см3, тогда как на бугре – 0,7 г/см3, что связано с большей задернованностью почвы в западине. Плотность гумусовых горизонтов обеих почв становится равной 0,7–0,8 г/см3. В минеральных горизонтах она возрастает почти в 2 раза и внизу профиля достигает 1,7 г/см3. Погребенные гумусовые горизонты западины также уплотнены и имеют плотность 1,5–1,6 г/см3.

Весьма существенно различаются величины порозности почв бугра и западины. В гумусовом горизонте бугра количество пор больше, по сравнению с западиной. С глубиной порозность быстро уменьшается и в погребенных горизонтах западины становится равной 31 %, что является характерным для уплотненных иллювиальных горизонтов. Только в дернине порозность на 20 % в западине выше, чем на бугре вследствие высокого содержания здесь органического вещества.

В результате механической обработки и перемешивании верхние горизонты уплотняются, значения плотности сложения сближаются до 1,4–1,6 г/см3 по элементам рельефа и по профилю почв.

Почвы бугров и западин дифференцируются по влажности

(рис. 43).

Рис. 43. Влажность и поры аэрации в дерновых лесных почвах (по вертикали – глубина, см)

128

Полученные нами данные показывают, что максимум влаги в данных почвах приходится на органогенные горизонты, это является характерным для лесных почв, причем в западине влажность в 2 раза выше, чем на бугре. В минеральных горизонтах бугра и западины, а также в погребенных горизонтах уровень влажности опускается почти в 3 раза. В распаханных аналогах увлажненность выравнивается, однако западина остается несколько влажнее бугра.

Максимальное количество крупных пор приурочено к органогенным горизонтам целинных почв и составляет больше 50 % от общей порозности. С глубиной их количество резко снижается до минимальных значений. При распашке происходит снижение аэрируемости в верхнем 20-сантиметровом слое, при этом в следующих двадцати сантиметрах количество крупных пор аэрации возрастает, что, связано с механическим рыхлением при обработке почв.

В целом выяснилось, что в целинных почвах агрофизические показатели более дифференцированы, чем в распаханных аналогах, чего нельзя сказать об агрохимических свойствах. В распаханных почвах происходит усиление дифференциации химических свойств.

8.2. АГРОПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ

8.2.1. Агрохимические свойства

В серых лесных почвах Приангарья основные запасы органического вещества сосредоточены в очень небольшом по мощности верхнем слое, обычно не превышающем 20 см. По запасам гумуса в метровом слое они близки к таковым европейской части России, но отличаются от них значительно большими его запасами в слое 0–20 см.

Запасы гумуса в слое почвы 0–20 см под лесной растительностью в понижении составляют 131 т/га (разрез 1) (табл. 22).

				Таблица 22
	Запасы гумуса в серых лесных почвах по глубинам
	0–20, 0–60, 0–100 см (т/га)
Глубина	Разрез 1.	Разрез 2.	Разрез 3.	Разрез 4.
	Лес, западина	Лес, бугор	Залежь, микро-	Залежь, микро-
			понижение	повышение
0–20	131	68	93	40
0–60	325	96	269	103
0–100	458	141	528	167

129