Гумусовое состояние дерново почвы

Гумусовое состояние дерново почвы

Гумусное состояние дерново-подзолистых почв Надсянской равнины

Луцишин Елена Зиновьевна,

соискатель кафедры почвоведения и географии почв Львовского национального университета им. Ивана Франко.

Научный руководитель – доктор географических наук, профессор кафедры почвоведения и географии почв Львовского национального университета им. Ивана Франко

Гаськевич Владимир Георгиевич.

Гумус является источником питательных веществ, влияет на физические и химические свойства почв, регулирует и определяет характер бактериальной флоры и ее активность. В статье приведены результаты исследований содержания и запасов гумуса в дерново-слабоподзолистых почвах Надсянской моренно-зандровой равнины. Проанализированны показатели гумусного состояния почв под биоценозами (лес) и агроценозами (пашня, пастбище). Дана характеристика профильного содержания гумуса. За результатами проведенных лабораторно-аналитических исследований определен тип гумуса, соотношения в гумусе углерода и азота, установлено содержание «свободных» гуминовых кислот и степень их связи с кальцием и устойчивыми полутораокисями.

Ключевые слова: органическое вещество, гумус, содержание гумуса, запасы гумуса, гумификация, гуминовые кислоты, фульвокислоты.

Значение органического вещества в почве настолько большое, что занимает одно из первых мест в исследованиях почвоведения. Гумус – источник основных питательных элементов для растений: углерода, азота, в меньшей степени фосфора, кальция, железа, марганца и других элементов. Возможность использования некоторых из них зависит от состояния гумуса, который химически взаимодействует с неорганическими комплексами [11,
с. 17].

Гумусовые вещества существенно влияют на структуру и физические свойства почв. Присутствие в почве гумуса, даже в незначительном количестве, может изменить их структурно-функциональные гидрофизические и механические свойства, как за счет агрегации минеральной части элементарных почвенных частиц, так и путем модификации их поверхности. Распределение гумусовых вещества по фракциям связано с характером их взаимодействия с минеральной частью [2, с. 61].

Надсянская морен но- зандровая равнина занимает крайнюю северо — западную часть Предкарпатья и является территорией давнего земледелия и cкотоводчества. Поэтому, одной из основных проблем исследований почв является установление изменений показателей гумусного состояния вследствие длительного , интенсив ного сельскохозяйственного использования.

Исследование генезиса и состава гумуса почв началось в XVIII веке путем развития химической и биологической теории гумусообразования . Химическое направление возникло в Западной Европе. Его развивали такие ученые как: Ф. Ахард ( 1786), Т. Соссюр ( 1804), К. Шпренгель ( 1826), Л. Берцелиус ( 1839), П. Герман ( 1836). Они рассматривали гумусообразование как процесс химических реакций , а микроорганизмам отводилась активная роль только в процессе разложения органических остатков. Биологическое направление получило развитие в трудах П. А. Костычева , В. Р. Вильямса ,
И. В. Тюрина , М. М. Кононовой , Л. Н. Александровой , В. В. Пономаревой,
Д. С. Орлова и других .

В последнее десятилетие гумусное состояние почв Западной Украины, в том числе и П редкарпаттья, изучалось С. П. Позняком , З. П. Панькивым ,
Г. С. Пидвальной и другими . Авторы отмечают тенденции, как к увеличению , так и к снижению показателей содержания гумуса в почвах в зависимости от степени и направления их использования .

Основной задачей наших исследований является изучение гумусного состояния дерново — подзолистых почв Надсянской равнины и его изменение в процессе окультуривания . Объект изучения – дерново — слабоподзолистые почвы под естественными биоценозами (лес) и агроценозами ( пашня, пастбище ). Предмет – показатели гумусного состояния почв (содержание и запасы гумуса , его профильное распределение , обогащенность гумуса азотом , степень гумификации органического вещества, тип гумуса ).

Исследования проводились на территории Верблянського и Краковецкого сельских советов Яворовского района Львовской области . Лабораторно — аналитические исследования проведены по общеприняты м методикам ГОСТ и ДСТУ в Украине . Содержание гумуса определено по методу Тюрина в модификации Никитина . Фракционно — групповой состав гумуса – по методу Тюрина в модификации Пономаревой и Плотниковой . Валовой азот – по методу Кьельдаля . Оценка гумусного состояния почв Надсянской равнины проведена по системе показателей , которые разработаны Л. А. Гришиной и Д. С. Орловым ( 1978). Результаты исследований приведены в таблицах 1 , 2 и рисунке 1 .

Многочисленными научными исследованиями установлено , что одной из основных причин низкого естественного плодородия дерново — подзолистых почв является относительно незначительное содержание гумуса и преобладание в его составе фульватных и гуматно — фульватных гумусных веществ . Его количество зависит от гранулометрического состава , степени окультуривания и общих биоклиматических условий, колеблется в пределах 1-2 % [1, 10]. Исследованиями Л. А. Гришиной установлено, что формирование гумуса в слабоподзолистых супесчаных почвах на водно — ледниковых песках под лесом происходит в основном в лесной подстилке. В минеральном профили перераспределяются и сортируются уже готовые продукты , гумусовые кислоты с меньшей молекулярной массой и более простой организацией [ 3, с . 120 ].

Целинные дерново — подзолистые почвы характеризуются ма ломощным гумусово — аккумулятивным горизонтом . Он является недостаточным для развития корневой системы большинства сельскохозяйственных культур и не формирует благоприятный водно — воздушный и питательный режимы . Гумусовый горизонт почв под биоценозами маломощный , бесструктурный , обедненный фракцией ила. В следствие развития подзолистого процесса реакция почвенного раствора – кис лая [ 5, 9].

Гумусово — элювиальный горизонт окультуренных почв формируется под влиянием остаточных гумусовых веществ целинных почв , которые прочно связаны с минеральной частью корневых остатков , а также внесенных органических удобрений. Мощность данного слоя определяется глуби ной вспашки [ 6].

По исследованиям Д. С. Орлова , оптимальный интервал содержания гумуса окультуренных дерново — подзолистых почв для различных зон должен быть в пределах 2,5-4 %. При меньшем содержании гумуса урожайность сельскохозяйственных культур уменьшается [ 8, с . 176 ].

Проведенными ними исследованиями установлено , что дерново — слабоподзолистые окультуренные почвы Надсянской равнины не соответствуют выше указанным требованиям. Дерново — слабоподзолистые почвы на водно — ледниковых отложениях под био — и агроценозами содержат менее 2 % гумуса. По системе показателей , содержание гумуса в них оценивается как очень низкое [7, с. 39] .

Под лесом, в пределах опытного участка Краковец , содержание гумуса в гумусо во — элювиальном горизонте составляет 1,67 %. В элювиаль ном горизонте его содержание резко уменьшается и составляет 0,81 %. Низкое содержания гумуса в верхнем горизонте объясняется тем , что источником органических веществ , за счет которых происходит гумусообразование и гумусонакопление , является средне- и хорошо разложенная лесная подстилка .

Основным источником поступления органического вещества в агроценозах являются корневые выделения растений , остатки собранного урожая и органические удобрения. Среднее содержание гумуса в гумусово — элювиальном пахотном и подпахотном горизонтах , на территории Краковецкого опытного участка под пашней , практи чно такое же как и под лесом – 1,63 %. Под пастбищами , бывшей пашней , содержание низкое и составляет 1,34 %. В элювиальных и иллювиальных слоях содержание гумуса менее 1 % ( табл. 2).

В результате вспашки и внесения органических удобрений , гумусовый горизонт под сельскохозяйственными угодьями более мощный и составляет 35,4-37,4 см , а под лесом – 1 8,6 см . За счет этого , кривая профильного распределение гумуса в агроценозах является более плавной , а под лесом – резкой ( табл. 1 , рис. 1 ). Дерново — слабоподзолистые почвы Надсянской равнины характеризуются регрессивно — аккумулятивным типом гумусового профиля.

Низкое содержание гумуса в дерново-слабоподзолистых почвах сказалось на его запасах. Максимальные значения характерны для окультуренных угодий. В частности, под пашней, в слое 0-20 см запасы составляют 44,7 т/га, под пастбищами – 46,4 т/га, а в слое 0-100 см – 144,0, 148,0 т/га, соответственно. Это обусловлено гранулометрическим составом почв, плотностью сложения, глубокой вспашкой и внесенными удобрениями. Под лесом запасы гумуса несколько меньше: в слое 0-20 см составляют 44,1 т/га и в слое 0-100 см – 102,9 т/га. Запасы гумуса в дерново-слабоподзолистых почвах под естественными биоценозами и агроценозами в слое 0-20 см оцениваются как очень низкие, в слое 0-100 см – низкие (табл. 1).

Одним из важных элементов в составе гумуса и почвы в частности, является азот. В почве основная его доля представлена органическими соединениями специфической и неспецифической природы [4]. Обогащенность гумуса азотом характеризуется мольным соотношением С:N. На данную величину влияют как белковые компоненты микроорганизмов, так и фиксированный аммонийный азот. Характер изменения величины С:N характеризует степень гумификации органического вещества [7, с . 205].

Показатели гумусного состояния дерново — слабоподзолистых почв Надсянской равнины.

Источник

Дерновые почвы

Дерновые почвы являются интразональными, обладают высоким плодородием, встречаются на всем протяжении южнотаежной подзоны таежно-лесной зоны (от Ленинградской области до Камчатки и Курильских островов), а также в зоне серых лесных почв. Их общая площадь более 9 млн га.

Дерновые почвы образовались под преобладающим влиянием дернового почвообразовательного процесса, с развитием элементов элювиального процесса, в основном на карбонатных породах.

Условия почвообразования и генезис

Наиболее существенной особенностью дернового процесса являются накопление гумуса, питательных для растений веществ и создание водопрочной структуры в верхнем горизонте. Все эти признаки отчетливо выражены в профиле дерновых почв.

На примере этих почв хорошо отразилась роль карбонатности материнских пород в таежно-лесной зоне, препятствующая подзолистому процессу и определяющая активное течение гумусово-аккумулятивного процесса, даже под лесом.

В автоморфных условиях только после выщелачивания карбонатов появляется возможность течения подзолистого процесса.

Карбонатные породы, на которых сформировались дерновые почвы, разнообразны: морские пермские буровато-красные и малиновые карбонатные глины и тяжелые суглинки, элювий и делювий известняков, доломитов, мергелей, известковистые песчаники и др.

Дерновые почвы образовались также на некарбонатных породах, например на покровных суглинках и глинах, если они располагались на шлейфах и нижних частях плохо дренированных склонов, находящихся под влиянием жестких делювиальных или по-чвенно-грунтовых вод.

При этом развивалось оглеение почв. Дерновые почвы сформировались также на породах с большим количеством силикатных форм кальция и магния, богатых железом.

Строение профиля и классификация

Несмотря на особенности строения профилей различных дерновых почв, они имеют следующие общие признаки: хорошо выраженный гумусовый горизонт комковато-зернистой структуры и, как правило, наличие на той или иной глубине карбонатов.

Основными отличительными чертами профиля некоторых дерновых почв являются признаки оподзоленности и глееватости.

Для примера рассмотрим профиль целинной дерновой автоморфной почвы. Сверху выделяется лесная подстилка A₀ или дернина А_д мощностью 2-7 см.

Под ней залегает гумусовый (дерновый) слой A₁ серого, темно-серого, коричневато-серого цвета, комковато-зернистой структуры, ниже располагается неравномерно окрашенный гумусовый горизонт.

Иногда с белесоватой кремнеземистой присыпкой (А₁А₂), еще ниже — иллювиальный, свободный от карбонатов горизонт (В), который резко переходит в В_к и материнскую породу или в рухляковую породу известняков, мергелей или доломитов (Д). Подразделение дерновых почв на типы, подтипы и роды показано в таблице 39.

39. Классификация дерновых почв

Дерновые почвы подразделяют на виды по содержанию гумуса и мощности гумусового горизонта:

1. перегнойные – гумуса более 12 %,
2. многогумусные — 5-12,
3. среднегумусные — 3-5,
4. малогумусные — менее 3%,
5. маломощные — менее 15 см,
6. среднемощ-ные — более 15 см,
7. по степени смытости — на слабо-, средне- и сильносмытые.

Состав, свойства, использование

Дерново-карбонатные почвы

Строение профиля и генезис

Дерново-карбонатные почвы образовались на карбонатных породах, обычно на повышенных элементах рельефа, в автоморфных условиях.

Особенности валового химического состава дерново-карбонатных почв в том, что в верхних генетических горизонтах содержится больше полутораоксидов железа и алюминия, а также магния по сравнению с дерново-подзолистыми и серыми лесными.

Процессы почвообразования и выветривания привели к увеличению валового содержания SiО₂ в профиле дерново-карбонатных почв (до 65-75 % в пахотном слое), сформировавшихся на основных по содержанию SiО₂, породах с количеством SiО₂ 54-60 %. В профиле почв отмечен вынос элементов.

Валовых микроэлементов в этих почвах больше, чем в дерново-подзолистых и серых почвах, а подвижных – в 2 раза и более, чем в дерново-подзолистых почвах.

Коэффициенты накопления валовых количеств бора, меди, кобальта, марганца и других положительные, что в большой степени связано с влиянием «геохимического карбонатного барьера».

Дерново-карбонатные типичные почвы (рендзины) имеют маломощный профиль, сформировались на элювии известковых пород; на поверхности, в дерновом и пахотном горизонтах содержатся обломки этих пород. Это характеризует почвы как каменистые и неудобные для земледелия.

Неэродированные почвы — многогумусные, имеют реакцию, близкую к нейтральной (рН_Ка 6-7), высокую степень насыщенности основаниями (преобладает 95-98 %), отличаются неустойчивым водным режимом.

Дерново-карбонатные выщелоченные почвы являются лучшими среди дерново-карбонатных почв. Профиль их хорошо сформирован, но его мощность часто не превышает 80 см; карбонаты находятся с глубины 40-60 см и ниже.

Почвообразующими породами являются обычно карбонатные глины. Неэродированные почвы много- и среднегумусные; гумус фульватно-гуматныи; реакция пахотного слоя практически некислая (рН_КС1 5,5-6); сумма обменных оснований 25-35 мг-экв; степень насыщенности основаниями 80-95 % и выше.

Преобладает среднее содержание подвижного фосфора, среднее и повышенное — калия. Дерново-карбонатные выщелоченные (и типичные) почвы имеют довольно хорошее структурное состояние; в пахотном горизонте водопрочных агрегатов диаметром более 0,25 мм содержится 55-70 %.

Дерново-карбонатные оподзоленные почвы приближаются по своим свойствам к дерново-слабоподзолистым почвам. Профиль хорошо развит, мощность его около 130 см.

Под гумусовым слоем — горизонт с признаками оподзоленности (с белесой кремнеземистой присыпкой), с заметной выраженностью иллювиального процесса в горизонте В; карбонаты находятся на глубине около 1 м.

По содержанию гумуса почвы среднегумусные, гумус гуматно-фуль-ватный и фульватно-гуматныи; реакция практически некислая, но встречаются слабо- и среднекислые почвы, нуждающиеся в известковании.

Сумма обменных оснований в верхнем гумусовом слое в среднем 20-25 мг-экв, степень насыщенности основаниями 80-95 %. По содержанию подвижных фосфора и калия мало отличаются от других подтипов дерново-карбонатных почв.

Почвенные режимы дерново-карбонатных почв. Они близки к режимам зональных почв, среди которых встречаются.

В находящихся под лесом дерново-карбонатных почвах южнотаежной подзоны проявляется промывной тип водного режима, а под пашней — периодически промывной; на пашне почвы прогреваются гораздо лучше; процесс нитрификации под лесом подавлен, при распашке почв он быстро активизируется.

В дерново-карбонатных почвах более высокая микробиологическая и ферментативная активность, чем в дерново-подзолистых. Общая концентрация почвенных растворов пахотных дерново-карбонатных почв, содержание ионов Са 2+ , Mg 2+ , К. + ниже, чем в дерново-подзолистых почвах, вследствие более высокой катионной емкости поглощения и низкой кислотности.

Использование

Дерново-карбонатные выщелоченные и оподзоленные почвы являются наиболее плодородными в типе дерново-карбонатных почв, но если в результате земледельческого использования их плодородие не сохранять, то оно быстро утрачивается.

На пахотных землях в связи с прекращением ежегодного природного поступления в почву отмершего растительного органического вещества необходимо вносить органические удобрения в дозе не ниже 10 т/га (в среднем ежегодно) во избежание уменьшения содержания гумуса.

Учитывая, что дерново-карбонатные почвы, как правило, располагаются на повышенных элементах рельефа и сильно подвержены водной эрозии, содержание гумуса в их пахотном слое за 15-20 лет в некоторых районах уменьшилось на 0,9 % (в абсолютных процентах).

Весной дерново-карбонатные почвы быстро пересыхают, поэтому нельзя упускать состояние спелости почв по влажности и необходимо своевременно проводить предпосевную обработку поля.

Тем более вспашку или глубокое рыхление глинистых и тяжелосуглинистых почв, иначе это приведет к образованию больших глыб на поверхности пашни, трудно разрушаемых последующим боронованием.

В комплексе агроприемов для дерново-карбонатных почв особую значимость имеют почвозащитная обработка и мероприятия по сохранению влаги. Чрезвычайно большой вред причиняет возделывание на дерново-карбонатных почвах пропашных культур с расположением гребней или гряд вдоль склона.

Известковать почвы, как правило, не требуется, но иногда это необходимо. Внесение NP-удобрений обязательно. Дерново-карбонатные почвы целесообразнее использовать под ценные зерновые культуры (пшеницу и др.), а также под бобовые (горох, клевер и др.).

Дерново-литогенные почвы

Дерново-литогенные почвы наиболее распространены в Средней Сибири. Они образовались на породах, содержащих много силикатных форм кальция и магния, на элювии пород, богатых железом.

В условиях слабого выноса продуктов почвообразования и выветривания из-за относительно небольшого количества осадков, позднего оттаивания сезонной мерзлоты и близкого залегания многолетнего мерзлого грунта.

Профиль почв по валовому составу относительно однороден. Гумуса содержится от 2 до 9 %, с глубиной его количество быстро уменьшается; реакция близка к нейтральной.

Лучшими в типе дерново-литогенных почв являются дерновые насыщенные. При достаточной мощности гумусового слоя они близки по плодородию к дерново-карбонатным выщелоченным.

Дерново-глеевые почвы

Дерново-глеевые почвы образовались на шлейфах склонов и слабодренированных нижних частях склонов, переувлажняемых богатыми кальцием (жестких) делювиальными и почвенно-грунтовыми водами. Вследствие переувлажненности они имеют неблагоприятный воздушный режим.

Обладая высоким плодородием, нуждаются в регулировании водного режима. Почвы содержат большое количество гумуса (10-15 %), характеризуются высокой катионной емкостью поглощения (30-40 мг • экв.), высокой насыщенностью основаниями (до 95 %), реакцией, близкой к нейтральной. Дерново-глеевые почвы успешно используют для возделывания овощных культур.

На склонах, дренированных овражно-балочной сетью, дерново-глеевые почвы не встречаются. Здесь сформировались серые лесные почвы. На это обратил внимание И. В. Тюрин (1935), изучая генезис серых лесных почв Чувашии.

Он пришел к выводу, что образование серых лесных почв Чувашии связано с эволюцией почв типа дерново-глеевых в результате изменения их водного режима.

Эта теория подтвердилась для всего прслуральского региона (Ковриго, Вараксин), отличающегося общностью происхождения и свойств четвертичных и коренных осадочных пород, и объясняет повышенную гумусность серых лесных почв по сравнению с аналогичными почвами центральных и особенно западных районов северной лесостепи.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие почвы называют дерновыми? Расскажите об их генезисе и классификации.
2. Какие агрономические свойства имеют подтипы дерново-карбонатных почв?
3. Каковы особенности земледельческого использования дерново-карбонатных почв?
4. Дайте краткую характеристику дерново-литогенным и дерново-глеевым почвам.

Источник