Характеристика почв по содержанию гумуса

Сад и огород

Дана оценка содержания гумуса в минеральных почвах России, основанная на теоретическом, расчетном и экспертном подходах. Представлен обзор и проведен анализ градаций почв по содержанию гумуса, разработанных Почвенным институтом им. В.В. Докучаева (1977, 1985, 1997, 2001, 2003, 2004) и Д.С. Орловым с соавторами (1978, 2004). Дано теоретическое обоснование и предложена шкала почв России по степени гумусированности, где в качестве точки отсчета представлены значения минимального содержания гумуса, а объективные интервалы шкалы значений содержания гумуса основаны на величинах межлабораторных допустимых расхождений. Введено понятие глобальной оценки, охватывающей широкий спектр почв России и отражающей различия между типами почв по содержанию гумуса, и дифференцированной оценки, характеризующей различия внутри типа (подтипа) почв по величинам этого показателя. Изложены методические приемы по определению минимально допустимых, оптимальных и максимально допустимых значений содержания гумуса в пахотных горизонтах почв.
Химический состав почв представлен тремя группами компонентов. Это вещества, ранее входившие в состав материнских пород; вещества, поступающие в почву с атмосферными и пылевыми осадками и, наконец, органические вещества, принадлежащие к различным классам соединений и накапливающиеся в первую очередь за счет остатков высших растений и микроорганизмов, а в почвах преобразуемые в гумус. Наиболее актуальна третья группа, являющаяся практически чуть ли не единственным источником самых различных органических соединений, которыми теоретически и практически обусловлено как формирование гумусовых горизонтов фактически любых почв, так и образование, и накопление в почвах специфических органических соединений — гумусовых веществ. Именно эти вещества придают почвам своеобразные облик и свойства, отличающие их от других природных тел [16].
Согласно Александровой, гумусо-образование, то есть формирование гумуса, это процесс специфичный для почв, в отличие от гумификации, протекающей во многих природных средах — торфах, илах, сапропелях, углях и др. (в том числе и в почвах) и приводящей к образованию гумусовых веществ.
В Большой Российской энциклопедии [3] дано следующее определение гумуса: “Гумус — динамичная система, состоящая из совокупности растительных и животных остатков, утративших черты анатомического строения и претерпевающих различные этапы разложения и синтеза; основная и важнейшая составляющая часть органического вещества почвы”.
В словаре почвенных терминов США [25] приведено иное определение: “Гумус — это более или менее стабильная фракция почвенного органического вещества, остающаяся после того, как главная часть попавших в почву растительных или животных остатков разложилась”.
Гумус является одним из важнейших показателей, определяющих генезис и плодородие почв.
В “Классификации и диагностике почв СССР” содержание гумуса рассматривается на видовом уровне. Видовые характеристики по содержанию гумуса соответствуют определенным типам почв (табл. 1).
В “Классификации почв России” [11], “Классификации и диагностике почв России” [10], в отличие от предыдущей классификационной системы, предложены более общие критерии идентификации почв по содержанию гумуса на видовом уровне:
Виды по содержанию гумуса в аккумулятивно-гумусовом горизонте, % от массы почвы (по [11]).

Для почв с темно-гумусовым и агро-темно-гумусовым горизонтом
Вид Гумус, %
1. Слабо-гумусированные 9

Таблица 1. Разделение типов почв СССР на виды по содержанию гумуса

В системе показателей Гришиной и Орлова [5] приведены обобщенные для всех типов почв градации по содержанию гумуса (табл. 2). По их мнению, небольшое число уровней показателя выделено для облегчения группировок почв. Эту же цель преследуют и целочисленные пределы для каждого Уровня. Как считают авторы, хотя такой подход несколько упрощает характеристику природной обстановки, но все же каждый из уровней с некоторым приближением отвечает реальным свойствам почв конкретных типов. Так, высокое содержание гумуса 6—10% действительно свойственно черноземам, а низкое и очень низкое (2—4 и 6.9; среднесуглинистые — эродированные — 6.3.
С учетом вышеизложенного составлена шкала градаций пахотных почв России по степени гумусированности пахотного слоя, состоящая из четырех классов (табл. 5). Для данной таблицы величина D взята из работы по материалам межлабораторного аттестационного эксперимента, проведенного в СССР на стандартных образцах при определении органического углерода по методу Тюрина. В случае внедрения в системе аналитических лабораторий агро. хим. службы России вместо методик определения содержания органического углерода в почвах способом сухого сжигания на автоматических анализаторах можно использовать информацию по межлабораторному эксперименту, приведенную в работе [2], с целью построения шкал на этой основе.
Первый класс — содержание гумуса меньше минимального — включает почвы, частично утратившие инертную компоненту гумуса в результате эрозионного выноса почвенных частиц, перемешивания гумусового горизонта с нижележащими, механического выноса тонкодисперсных частиц при уборке пропашных культур и т.д. Второй — слабо-гумусированные, третий — средне-гумусированные — включает почвы, в той или иной степени утратившие трансформируемое органическое вещество по отношению к его содержанию в целине в результате биологической минерализации. Четвертый — сильно-гумусированные — включает пахотные почвы, близкие по содержанию гумуса к целинным.
В предложенной шкале градаций пахотных почв России дана дифференцированная оценка содержания гумуса, учитывающая его трансформируемый компонент, который в определенной степени характеризует эффективное плодородие почв.
Здесь следует отметить весьма важное обстоятельство. Формирование и преобразование гумуса является совокупностью протекающих в почве физических, физико-химических, химических, биохимических и биологических процессов. Однако используемое в настоящее время его разделение на лабильные, активные, легкоразлагаемые, с одной стороны, и устойчивые, инертные, стабильные группы фракций, с другой стороны, носит весьма условный характер. Так, например, если речь идет о гумусовых веществах черноземов, извлекаемых непосредственно 0.1 н. раствором NaOH, то следует говорить о лабильности с позиций химического фракционирования. Если проводится биокинетическое фракционирование органического вещества почвы согласно схеме Семенова с соавторами, то оно в определенной степени характеризует биологические почвенные процессы. Трансформируемое органическое вещество, рассчитанное на основе формулы С trans = С tot — С min [6, 7], наиболее адекватно отражает нативную лабильность органического вещества почвы, которая является результирующей различных процессов.
Проблема необходимого и достаточного обеспечения пахотных почв органическим веществом приобретает все большую актуальность в связи с нарушением естественных процессов в биосфере и задачей оптимизации его управления для достижения устойчивого и экологически безопасного земледелия [21].
В пределах допустимого диапазона изменений содержания гумуса вполне реальна задача его регулирования на нормативной основе.

Таблица 5. Градации пахотных почв РФ по степени гумусированности (содержание гумуса в пахотном слое, % от массы почвы)

Таблица 6. Предварительные диапазоны изменения содержания гумуса (% от массы почвы) в типичных черноземах (пахотный слой)

С позиций агроэкологии стратегия внесения органических удобрений при условии их ограниченных ресурсов должна быть направлена на удобрение наиболее выпаханных почв. В то же время слишком высокое содержание гумуса может быть экологически и экономически невыгодным, поскольку неизбежно связано с активным высвобождением азота, особенно в периоды, когда он не может быть использован растениями [7] и, следовательно, с загрязнением окружающей среды. По этой причине нормативы обеспеченности органическим веществом имеют верхнюю границу.
В настоящее время предложены предварительные допустимые диапазоны изменения содержания гумуса в основных типах пахотных почв России [24]. В табл. 6 в качестве примера рассмотрены диапазоны изменений содержания гумуса в типичных черноземах, подверженных агро-генным воздействиям.
В основу определения значений оптимального содержания гумуса положены предложения Кершенса и Шульц [8], учитывающие количества легкоразлагаемого органического вещества в почвах Германии и скорректированные для условий России. Согласно этим авторам содержание органического углерода и азота в почвах имеет относительно узкие экологические пределы, которые составляют для условий Германии в обычных для практики системах землепользования 0.2— 0.6% разлагаемого органического углерода и
0.02—0.06% разлагаемого азота. При содержании ниже этих пределов плодородие почвы, урожайность сельскохозяйственных культур и ассимиляция С02 в фито-массе являются недостаточными, выше этих пределов наблюдаются потери органического вещества и загрязнение окружающей среды.

Заключение
Российскими учеными Гришиной, Орловым, Бирюковой, Розановой и в “Классификации и диагностике почв России” предложены шкалы гумусированности почв, которые могут оцениваться как глобальные, отражающие генетическую принадлежность почв.
В отличие от глобальной, генетической оценки степени гумусированности почв, разработаны дифференцированные оценки, отражающие различия по содержанию гумуса внутри типа (подтипа) почв, в том числе и агроэкологические. Составлена шкала градации пахотных почв России по степени гумусированности, состоящая из четырех классов: содержание гумуса меньше минимального, слабогумусированные, среднегумусированные, сильногумусированные. В предложенной шкале отражена агроэкологическая оценка содержания гумуса, учитывающая его трансформируемую компоненту, которая в определенной степени характеризует эффективное плодородие почв.
Разработаны подходы и приведены примеры допустимых нормативных значений содержания гумуса в пахотном горизонте почв, в основу которых положены предложения различных авторов по минимальным, максимальным (сильно-гумусированным) и оптимальным уровням содержания гумуса.
Здесь прежде всего следует отметить, что в России до сих пор отсутствует информация, позволяющая определить количество оптимального трансформируемого С орг в условиях длительных полевых опытов, заложенных на различных типах почв. Для определения оптимальных значений содержания гумуса был использован экспертный подход с экстраполяцией данных других авторов. Согласно Кершенсу, Шульц [8] оптимальное количество трансформируемого С орг лежит в интервале 0.2—0.6% от массы почвы. Имеется априорная информация, что с возрастанием валового содержания гумуса несколько нарастает содержание трансформируемого С орг; однако зависимость не носит четко выраженного характера. Диапазон по содержанию гумуса в почвах России значительно шире, чем таковой в Германии. Поэтому на почвах с содержанием С орг > 3—4% от массы почвы для определения величин оптимального содержания гумуса количество трансформируемого С орг составляло >0.6% от массы почвы. В случае близости почв России и Германии по содержанию гумуса для определения его оптимальных значений применяли указанный выше диапазон по содержанию трансформируемого С орг.

Источник

Агрохимическая характеристика основных типов почв

Дерново-подзолистые почвы имеют кислую реакцию, значительную обменную кислотность (1—2 мэкв на 100 г), SO—90% величины которой приходится на обменный Аl, а также гидролитическую кислотность (3—6 мэкв на 100 г), низкую емкость поглощения (5—15 мэкв) и степень насыщенности основаниями (30—70%). Большая часть этих почв нуждается в известковании.

Для дерново-подзолистых почв характерно низкое содержание гумуса, общего азота и фосфора и резкое снижение их количества с глубиной профиля. Агрохимические свойства этих почв сильно варьируют в зависимости от механического состава и степени окультуренности (табл. 1).

Большинство дерново-подзолистых почв характеризуется сравнительно низким содержанием усвояемых (минеральных) форм азота и подвижного фосфора, а песчаные и супесчаные почвы — также и калия.

С повышением степени окультуренности почв (при систематическом применении органических и минеральных удобрений, известковании и т.д.) снижается кислотность, увеличивается содержание гумуса и общего азота, подвижного фосфора и обменного калия, повышается их плодородие.

Дерново-подзолистые почвы обычно бедны элементами питания, но достаточно увлажнены, применение органических и минеральных удобрений дает на них высокий эффект. Из минеральных удобрений наиболее эффективны азотные, а на слабоокультуренных почвах также фосфорные удобрения. На песчаных и супесчаных почвах эффективно применение калийных, а также магнийсодержащих удобрений.

Серые лесные почвы в зависимости от мощности гумусового горизонта, содержания гумуса и выраженности признаков оподзоливания подразделяют на светло-серые, серые и темно-серые, отличающиеся по агрохимическим свойствам (табл. 2).

Oт светло-серых к серым и темно-серым почвам увеличиваются мощность гумусового горизонта, содержание гумуса, сумма обменных оснований и степень насыщенности основаниями, уменьшается кислотность. Серые лесные почвы обычно имеют невысокое содержание усвояемых соединений азота, подвижного фосфора и калия, но оно может сильно колебаться в зависимости от степени окультуренности и предшествующей удобренности почвы.

Необходимо систематическое применение органических и минеральных удобрений, а на светло-серых почвах с кислой реакцией, кроме того, и известкование. Эффективность минеральных удобрений наиболее высокая в западных провинциях зоны и несколько ниже в центральном и особенно восточном районах.

В повышении урожаев сельскохозяйственных культур на серых лесных почвах ведущая роль принадлежит азотным удобрениям, на втором месте по эффективности стоят фосфорные удобрения, слабее действуют калийные, применение которых, однако, необходимо под картофель, сахарную свеклу и для получения высоких урожаев зерновых культур.

Черноземы по сравнению с другими почвами характеризуются более высоким естественным плодородием, имеют мощный гумусовый горизонт, значительно больше содержат гумуca и общею азота в пакетном горизонте с постепенным снижением их по профилю (табл. 3).

Валовой запас гумуса и азота в слое 0—20 см составляет соответственно 60—220 и 3—15 т на 1 га, а в метровом слое — в 3—4 раза больше. Общее содержание фосфора (P₂O₅) колеблется от 0,1 до 0,3%, а валовой запас его 2—4,5 т на 1 га. Реакция этих почв близка к нейтральной или слабощелочная (рН 6—8), обменная кислотность, как правило, отсутствует, гидролитическая кислотность колеблется от 0 до 4 мэкв на 100 г. Черноземы имеют высокую емкость поглощения и степень насыщенности основаниями. У типичного чернозема наибольшая мощность гумусового горизонта, более высокое содержание гумуса, общего азота, фосфора и валовые их запасы (соответственно 120—220, 7—15 и 3,5—4,5 т на 1 га), а также емкость поглощения. К северу — у выщелоченного чернозема и к югу — у обыкновенного и особенно южного черноземов эти показатели снижаются. Реакция почвы слабокислая у выщелоченного чернозема и слабощелочная у обыкновенного и южного, у которых также выше степень насыщенности основаниями, и незначительная или вовсе отсутствует гидролитическая кислотность. У выщелоченных черноземов гидролитическая кислотность достигает часто 3—5 мэкв на 100 г. Все подтипы черноземов богаты калием, общее содержание его равно 2,5—3%, а валовой запас 45—60 т на 1 га. Несмотря на высокое потенциальное плодородие черноземов, обеспеченность их усвояемыми формами азота и подвижным фосфором, особенно старопахотных и слабо удобрявшихся почв, очень часто невысокая. Поэтому на этих почвах наблюдается высокая эффективность фосфорных, а при более благоприятных условиях увлажнения — и азотных удобрений. На старопахотных и слабоудобрявшихся черноземах уменьшаются по сравнению с целинными запасы общего и обменного калия, поэтому на таких почвах, особенно под калиелюбивые культуры (сахарная свекла, картофель, подсолнечник и др.), эффективно применение калийных удобрений (вместе с азотными и фосфорными). Минеральные удобрения эффективнее в более увлажненных западных районах Черноземной зоны, в восточных районах (параллельно с ухудшением условий увлажнения) эффективность их снижается.

Каштановые почвы делятся на темно-каштановые, каштановые и светло-каштановые, которые отличаются по агрохимическим свойствам (табл. 4).

Темно-каштановые почвы — переходные от черноземных к каштановым. Мощность гумусового горизонта достигает 45 см с постепенным уменьшением содержания гумуса по профилю. Карбонатный горизонт залегает на глубине 45—50 см. Реакция почвы слабощелочная, легкорастворимых солей мало и залегают они глубже 2—2,5 м.

У каштановых и светло-каштановых почв, которые распространены ц более засушливых районах сухих степей, меньше мощность гумусового горизонта, ниже содержание гумуса и общего азота; более резкое снижение их с глубиной, карбонатный горизонт залегает выше (на глубине 30—40 и 25—30 см), реакция слабощелочная и щелочная (рН 7,2—8). Среди светло-каштановых почв много солонцеватых и сильносолонцеватых разностей. Для каштановых почв характерна различная степень засоления, но солевой горизонт обычно расположен на глубине 1 м и ниже. Из верхнего горизонта водорастворимые соли вымыты, содержание их (главным образом бикарбонатов Са и Mg) небольшое (сотые доли %). В солевом горизонте из водорастворимых солей преобладают сульфаты и хлориды. Каштановые почвы богаты калием, но имеют низкую обеспеченность подвижными формами азота и фосфора. Однако эффективность минеральных удобрений на этих почвах из-за недостатка влаги обычно низкая. В условиях богарного земледелия рекомендуется внесение небольших доз фосфорных удобрений в рядки при посеве зерновых культур. При орошении эффективность азотных и фосфорных удобрений резко повышается, но калийные удобрения малоэффективны. Для повышения плодородия солонцовых почв и солонцов рекомендуется применение гипса.

Сероземы подразделяются на три подтипа: светлые, типичные (обыкновенные) и темные. Земледелие на этих почвах ведется при орошении (без орошения возможно лишь на темных сероземах).

Сероземы характеризуются высокой карбонатностью, малогумусностью и низким содержанием азота. Содержание гумуса в слое 0—20 см у светлых сероземов 1—1,5%, типичных— 1,5—3, темных —до 4—5%, а общее содержание азота соответственно 0,07—0,12%, 0,1—0,2, 0,35—0,40%. Валовой запас гумуса в слое 0—20 см колеблется от 30—40 у светлых сероземов до 120—150 т на 1 га у темных, а запас азота от 2—4 до 8—10 т на 1 га.

Общее содержание фосфора варьирует от 0,08 до 0,2%, а запас его от 2 до 6 т на 1 га, калия — соответственно 2,5—3% и 75—90 т на 1 га, т. е. валовой запас фосфора и калия в этих почвах весьма значительный.

Сероземы имеют слабощелочную реакцию (рН 7,2—8), относительно низкую емкость поглощения (9—30 мэкв у светлых, 12—15 — у типичных и 18—20 мэкв на 100 г у темных сероземов). Из суммы обменно-поглощенных катионов 80—90% составляет Са 2+ , 10—15% Mg 2+ и 5— 8% К + и Na + . Для орошаемых сероземов характерна высокая биологическая активность и нитрификационная способность, но образующиеся нитраты интенсивно мигрируют (при поливах) по профилю почвы. Для повышения плодородия этих почв крайне важно систематическое применение органических и минеральных удобрений.

Из минеральных удобрений на первом месте по эффективности стоят азотные, а затем фосфорные, которые весьма эффективны при низком содержании в почве подвижного фосфора. Калием сероземы обеспечены лучше, чем азотом и фосфором. Однако на длительно орошаемых и используемых для возделывания хлопчатника и других культур площадях возникает потребность и в калийных удобрениях, особенно при систематическом внесении высоких норм азотных и фосфорных удобрений.

Источник