Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Гумусное состояние черноземов юга Европейской России

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Гумусное состояние черноземов юга Европейской России"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВемаЙ УНИВЕРСИТЕТ Н. В. Ломоносова

Фгисультет почвоведения

РГ6 од

На правах рукописи

; - НОЯ 1995

ГОРЯНИОЗА НАТАЛЬЯ ВЛАДИННРОВНЛ ГУМУСИОЕ СОСТСЯШЕ ЧЕРНОЗЕМОВ ЮГА ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ

Специальность 03.СО.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических каук

Москва -1995

Работа выполнена ка кафедре химии почв факультета почвоведения Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова

Научные руководители: доктор биологических наук Орлов Д.С.,

доктор биологических наук Безуглова О.С.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Калиниченко В.П, кандидат оодьококоопйотвсшмх наук Попов П. Д. и^лт мук. К^т&л/

Ведупря организация: ШНИИГШРОЗЕМ, г. Ростов-на-Дону

Защита состоится " " 1995г. в 15.20 в аудитории №2 на заседании специализированного совета К 053.05.16. факультета лочвоведения

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан " " 1995г .

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании специализированного совета.

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 199899, Москва, ГСП, Воробьевы горы, факультет почвоведения, ученый совет.

Ученый секретарь специализированного совета

Г.В.Мотузова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Потеря гумуса почвами при невысокой культуре земледелия стала почти повсеместным явлением. Мониторинг земель сельскохозяйственного назначения и составление прогнозов изменения гумусного состояния черноземов должны основываться на знании не только содержания и запасов гумуса, ко и на качественном его составе, соотношении "лабильных" и "инертных" частей гумуса, строении гумиковкх веществ.

При разработке методов регулирования плодородия черноземов юга Европейской России необходимо учитывать климатические /фациальные/ особенности формирования почв.

Цель исследования - изучение современного гумуского состояния черноземов юга Европейской России с учетом фациальиых особенностей почв.

Задачи исследования 1. Оценить современное состояние гумусного фонда.черноземов Ростовской области,определить темпы потерь гумуса пахотными почвами за последние 20 лет.

2.Определить параметры гумусного состояния распахиваемых черноземов с учетом их фациалькых- особенностей.

3. Изучить влияние агрофизических свойств почвы на гумус.чое состояние черноземов.

4.Изучить особенности строения гуминовых кислот черноземов и их изменения з распахиваемых почвах.

Научная новизна. Предложен набор параметров гумуского состояния для распахиваемы*' черноземов юга Европейской России. Впервые для черноземов изучаемого региона проведена оценка строения гушковых кислот с использованием современных методов /Ж-спектроскспии, гэль-хроматографии/.

Практическая значимость. Установлены темпы потерь гумуса пахотными почвами Ростовской области. Составлены картограммы темпов потерь гумуса и его запасов для черноземов, области. Дала оценка гумус-ксго фонда почв ■ Ростовской области по территориям конкретных хозяйств.

Апробация работ. По основным материалам работы сделаны доклады на конференции молодых ученых факультета почвоведения МГУ 71294/, на конференции молодых ученых института земледелия Украинской'академии аграрных наук /1994/, на заседаниях кафедры химии почв факультета почвоведения МГУ /1993, 1994, 1995/.

Публикации. Диссертация состоит из введения, 5 глаз, выводов. Содержи? страниц машинописного текста, рисунков» таблиц. Список литературы включает источников, из которых иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. УСЛОВИЯ И ОСОБЕННОСТИ П0ЧШЮБРА30ВА1ШЯ ЧЕРНОЗЕМОВ ЮГА ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ

Состав и свойства ^ гушиовых веществ тесно сзязанк с географическим положением почв й характером факторов почвообразования /Тюрин. 1949; Кононова, 1S63; Лебедева, 1974;0рлоз, 1992/.

Черноземы юга Европейкой России формируются в условиях степной зоны обыкновенных и южных черноземов. Степная зона разделяется на две фации: умеренно-теплур Восточно-Европейскую /теплых промерзающих почв/, представленный Юкко-Русской провинциал и теплу» Юхнс-Ееро-пейскуа /теплых кратковременно-промерзаэдих почв/, представленных Предкавказской провинцией /Добровольский,Урусевская,1984; Атлас Ростовской области, 1973/.

Работы А.В.Авдеевой /1930/, "С.А.Захарова /1Е39, 1946/, "».fiiras-рилюка /1953, ¿955. 1956 и др./, В.&Вглькова /1977/ посвящены изучению своеобразия почв Предкавказья.

В диссертации рассмотрена глазныэ генетико-диагкостические признаки черноземов вга Европейской России. На примере почв Ростовской области показано,что в соответствии с климатическими условиями формирования, наблюдается закономерное изменение морфологических признаков и химических свойств. Фациальные различия в продолиителъ-

ности периодоз йиодоп&ескои &чагивкС5ти /ЛБА/ отражаются на глубине к скорости гумификации черноземов.. Доказывается, что черноземы обыкновенные карбонатные на территории области характеризуются меньшей моегюстьн А+В к.более слабой выраженностью процесса оглинивания. По созокупкоста признаков гумусггое состояние черноземов североприаговс-ких 1-а:эет общи© черты как с черноземами яредкавказскими, так и с черыогемйй! Восточно-Езрояейской фаций, С-. А. Захаров /1946/, &.Я.Гаг-рваак /1832/ знделада эти почвы на уровне сазгостоЕтелавсгй подтипа, но, позиз онзз бклк объединены с Черноземами предкавказскиад з один почвенный подтип черноземов обыкновенная карбонатных теплой Южно-Европейской фации. ...

Однако, гумусноз ссстоание этих почз' различается весьма существенно и поэтому,изучая органическое йещество- в них, • мы разделили чернозема .па североприазовские и предкавказские.

2.КЕЮ/Р- И О&НСПГШаЩДОЮВЙВЬ

Дйя нвучег'ая процессов ¿у^сс»1ф^оваикя-,й'-даначики потерь гумуса пехогкдо» почвами Ростовской области были использованы: 1/ со-постаздекнэ рсзул>?аэзз спрздалеана сЬдепиаккя тукуса, эго senecoa» йогагости гумусовых горизонтов пс двум турам крутюмасвтабных почвенных обследований региона за 20-летний период /1979-1990г.г./; 2/ балансовые расчету по содержанка гумуса за этот же период; 3/ оценкл гукусного состояния целинных /старозалежных/ и пахотных аналогов черноземов, находящихся более 50 лет в сельскохозяйственном использовании, по индивидуальным разрезам; 4/ для изучения влияния интенсивности сэаасксхозлйстзег'нсго использования черноземов на ryi-iyciio-s' ' состояние закладывались разрезы па госсортоучастках и на почвах колхозов. исследования велись на уровне подтипов черноземов :южные, обыкновенные, обыкновенные карбонатные- с разделением ка северспркг-зозские и предкавказские.

Качественные характеристики гумускогс состояния черноземоз выполнены с ксполъзоаамем общепринятых а почвоведении лаборатор-ко-аналитических и инструмекталыгьг: ¿¿э?одсз.

3. ГУКг'СНОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕРНОЗЕМОВ ЮГА ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ

3.1. Проявление дегумификации в черноземах Ростовской

области

Нами проведена статистическая обработка материалов ШНИЙГИПРО-ЗЕМа по почвенным обследованиям колхозов и совхозов области за 1970-1990г.г. Наиболее высокая гумусированность характерна для черноземов обыкновенных мощных Восточно-Европейской фации - 4,6%, в черноземах обыкновенных среднемощных содержание гумуса снижается до 4,3 %. При движении на север и юг от этих почв наблюдается уменьшение гумусированцости пахотного слоя: в черноземах южных содержание гумуса колеблется от 3,6% в среднемощных видах до 3,0% - в маломощный видах. В черноземах обыкновенных карбонатных /североприаЗ&зсккх/ от 4,4% в среднемощных до 3,3% в маломощных.

Достоверность разницы между видами черноземов в границах подтипов доказывается с высоким уровнем доверительной вероятности -0,95, исключение составляют черноземы предкавказские, где уровень значимости различай между видами несколько ниже.

Потери гумуса в черноземах региона стали повсеместным явлением. Отмечено значительное снижение запасов гумуса (т/га) на территории колхозов в черноземах обыкновенных, южных, североприазовских за 20-летний период. Для чернозэмоз прэдказказских характерно некоторое уменьшение гумусирозанности пахотного слоя при сохранении запасов гумуса з петровом слое практически на уровне 50х годов. Учитывая слаборасчлененный характер рельефа, потери гумуса в пред:?авказских черноземах , по-зэдимому, следует связывать с комплексом причиа, приводящих к их общей випахакности.

Статистически доказано, что содержание гумуса на территории ГСУ выше /с учетом подтипов черноземов/, чем на территории колко-гоз.ко и на ГСУ отмечается падение уровня гумусирозанности почв за 20-;;етний период.

■Этмеченшге тенденции объясняются отрицательным балансом гумуса, складываощкмся на территориях ГСУ ;; колхозов, что в пергу» очередь сзяэако с отсутствием озгаакчесго!х удобрений.

3.2. О масштабах и темпах потери гумуса почвами Ростовской

облает

В рамкзх программы "Мониторинг земель сельскохозяйтсвенного назначения"в составе коллектива НЩ по мониторингу земель сельскохозяйственного назначения составлено две карто - схемы в масштабе 1:600 000:"Содержание гумуса з пахотных горизонтах почв Ростовской области" и "Запасы гумуса в почвах Ростовской области /для А+В/". Карто-схемы отражает средневзвешенное содержание гумуса для конкретных хозяйств области и имеют прикладное значение.

На основе карто-схемы "Запасы гумуса в почвах Ростовской области /для А+Б/" и "Картограммы запасоз гумуса".в почзах области, составленной Ф.Я.Гаврилюьхм в 1970г., методом наложения получена кар-то-схема "Изменения запасов гумуса в почвах Ростовской области за 20-летний период" /Рис.1/.

Одновременно составлена картограмма темпов потерь гумуса пахотным слоем почв Ростовской области на основе данных, предоставленных проектне-изыскательским центром "Ростовский", охватывающее 15-летний период /1973-1389/ /Рис.2/.

Интервал меаду обследованиями по каждому хозяйству - 5 лет. Группировка почв проводилась по агропочвенным районам в соответствии с генеральной схемой почвенно-географического районирования страны, разработанной институтом Почвоведения им.В.В.Докучаева /Гаврилок, 1683/. Картограмма отражает скорость потерь гумуса в почвах области и свидетельствует о повсеместном развитии этого явления. Исключение составляют орошаемые районы, где потери гумуса практически не выражены.Сопоставление картограммы темпов потерь гумуса и вышеназванных карто-схем, построенных по независимым источникам информации, выявило одинаковые закономерности. Разная скорость потерь гумуса в различных агропочвенных районах области обусловлена свойствами почвенного покрова г: особенностями хозяйствования. Петера гумуса черноземами затрагивают не только пахотный слой, ко и весь гумусовый профиль.

3.3. Содержание и запасы гумуса а целинных, и пахотных черноземах

Распашка целинных почв провоцирует интенсивное разложение органического вещества, ка старопахотных землях этот процесс обычно замедляется и содержание гумуса стабилизируется, но на более низком

- ъ-

УСЯОВКсЕ 0S03HA4Effii-i: запас гумуса в г.очзах /б т/га/.

70 годы л SO годы

¡553 ченго 150 ICi)

£23 15С-250 . .@Si.C0-2S0

^ 250-300 ^ 200-200

300-400 О И 200-400

?ПТШ 400-500 t3eSl4C0-5a0

45С-500 iciaäa ivy\_soo

Рис.1 Карто-схема мвмеазния запасов гумуса . " в почва" Ростовской области ва период с 1970 ПО 1990 г.г, /расчет для А+В/.

Рас.2 Картограмма потерь гумуса п почвах Ростовской

области за период с 1573 по 1989 годы. Темпы потерь гумуса /% убыли в год/:1- потери отсутсвуют; Е-мечьше 0.01 ; 3-0,01-0,02 :4- 0,02-0,03; 5- 0,03-0,04; б- более 0,05.

4,05/3,10 - средневзвешенный балл содержания гумуса в Апах /в числителе - в 1973 году, в знаменателе - з 1969 голу/. „

Агропочвенные поозинции и подпровинции: ¿2 - Донская подпровинция Среднерусской степной провинции обыкновенных и южных черноземов; Ж2з - Приазовско - Предкав;сазская провинция карбонатных черноземов /предкзвказских и североприазовских/-. ¡КЗ -.Донская сухостепная провинция темно-каштановых и каштановых почв.

Агропочвенные районы:! - Северо-Задонсккй;I1-Доно-Дояецс-кий;III- Шахто-Донецкий; 1У-Северо-Западный Приазовский; У- Нижне-Донской; УI-Южный;VI 1-Приманычсккй; У111-террасопый орошаемый- ¡Х-Западный Доно-Сало-Манычский орошаемый; Х- Донской; XI -Лево-Чирский; XI¡-Центральный Доно-Сало-Манычский;ХШ -Восточный Джурач-Сальский

уровне /Ваксман, 1937; Никитин,1363; Ковда,1973 ; Вальков, 1977; Шевцова, Дробков, 1981; Лыков, 1986;Орлов,1986; Тейт,1991/.

В работе представлены данные по 14 индивидуальным разрезам, показывающие,что за 50-летний период пахотные черноземы всех изучаемых подтипов потеряли от 107. до 20% органического вещества по сравнению с их целинными аналогами. Уменьшаются и запасы гумуса: в слое 0-40см в среднем на 24-40 т/га , а в слое 0-100 см на 50-80 т/га. Статистически доказано, что потери гумуса в почвах ГСУ по подтипам черноземов ниже, чем на полях колхозоз /при п=8, Р=0,90/.

Распределение углеводов по профилю остается равномерноубызею-щим, характерным для черноземного типа почвообразования. Черноземы Характеризуются как низко- и среднеобеспеченные по содержанию азота, отношение С:Н колеблется для пахотных горизонтов в пределах В-14, а при интенсификации земледелия /на ГСУ/ уменьшается. Сужение отношения в распахиваемых черноземах свидетельствует об изменениях в качественном .составе гумуса, затрагивающих не только соотношения меаду группа гумуса.

4. КАЧЕСХВЕШЫЕ ИЗИЕНЕИКЯ ГУМУСА ПРИ СЕЛЬСКОХОЗЯСХБШПЮМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧЕРНОЗЕНОН

Снижение количества гумуса в почвах при их распашке сопровождается изменением его качества, что вырау.ается в падении доли активного гумуса и относительном увеличении его инертной части /Алешин, 1971; Дьяконова,Булеева,1984; Титова, 1934; Зукоз, 1950; Гаяаа-ра, 1992/.

4.1. Изменение содержим водораагзориьюао орзакическсзо и*еслва в паъотт: чернозема;:

Водорастворимое органическое вещество является одной из лабильных частей гумуса,- на его содержание могут влиять как погодные условия /особенности сезона/', так и конкретные условия поля. Мы кекста-тируем только уменьшение водораствсрти органических зег,8сгс« г почтах ГСУ и колхозов по сравнешзо с целиной по абсолютному содернаниж этсй фракцми в большинстве подтипов чгркгзгмов /табл.!/.

Жабя,чы1 оста, этот группы органических соединений очекь высока и зависит от физико-химических свойств почвы, режима погоды, вида сельскохозяйственной культуры, поэтому использовать этот показа-

СОДЕРЖАНИЕ И ЗАПАС УГЛЕВОДОВ В ЧЕРНОЗЕМАХ ЮГА ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ ( п=8 1з1=2,31 при Р=0,95, 1зЫ,86 при Р=0,90 )

Угодье Горизонт М±п запасы углеводов, т/га YZ- td*

0-20 см 0-100

целина Ад AI Черно 0,23±0,004 0,22±0,020 зем хешыи 4,8 21,5 4,40 31,80 -

пашня (ГСУ) Апах Ап/пах 0,251-0,020 0,19±0,007 5,2 20,0 24,00 10,50 1,00 1,43

пашня (колхоз) Апзх Ап/пах 0,25±0,020 0,20±0,010 5,3 19,3 24,00 15,00 1,00 0,91

целина Ад Ап/пах Черно 0,38±0,030 0,30±0,020 зем обыкнов« 8,0 знный 27,1 21,10 16,70 -

палия (ГСУ) • Апах Ап/пах 0,26+0,620 0,16±0,010 5.5 24,5 23,10 25,00 3,30 6,36

пашня (колхоз) Апах Ап/пэх 0,21±0,020 0,29±0,004 7.1 26,3 29,40 24,00 0,80 1,79

целина Ад AI Черно: 0,31±0,020 0,23±0,007 'ем предкав! 6,5 лазский 33,4 22,60 8,70 -

пашня (ГСУ) Апах Ап/пах 0,29±0,007 0,27±0,007 6,1 . 32,3 6,90 7,40 0,95 4,04

пагакя (колхоз) Апах Ап/пах 0,21±0,020 0,29±0,004 4,4 32,3 28,6 3,4 3,57 7,41

целина Ад AI Черно; 0,10±0,007 )ем североп] вазовский 20,0 _

пашня (ГСУ) Апах Ап/пах 0,31±0,010 0,26+0,010 5,5 25,3 12.4 11.5 13,3

пашня (колхоз) Апах Ап/пах 0,26±0,020 0,25±0,020 5,5 23,6 19,2 20,0 7,4

- достоверность разницы в содержании углеводов в целинных и пачотных черноземах

тель.как один из параметров гумусного состояния с целью оценки влияния сельскохозяйственного использования,затруднительно.

4.2, Углеводные компонент гумуса в черноземах

Известно,что один из возможных путей обновления гумуса связан с . углеводными компонентами почвы, скорость этого процесса увеличивается с интенсификацией сельскохозяйственного производства /Хазиев, Ба-гаутдинов, 1987;БезуглОВа И др.. 1990 /.

В черноземах распределение углеводов по профилю повторяет изменение содержания гумуса и вне зависимости от использования почв, углеводная часть . органического вещества заметно уменьшается с глубиной, но доли углеводов в составе гумуса увеличивается. Это свидетельствует о вздедленнсюти процессов гумификации в нижней части профиля черноземов, в то время как биогенность.почвы остается высокой и это позволяет накопиться достаточному количеству углеводов.

Статистически доказано /п=8, Р=0,95/, что в пахотных черноземах происходит перераспределение, содержания; углеводов между пахотными и подпахотными горизонтами в сторону уменьшения их дали в подпахотных горизонтах.Отчетливо это проявляется в черноземах Восточно-Европейской фации.

Таким образом.в подпахотных горизонтах черноземов складываются наиболее благоприятные сочетания гидротермических условий и микробиологической активности почвенной микрофлоры, что подтверждается повышенным уровнем катапазной.активности в подпахотных горизонтах по сравнению с пахотными.

Запасы углеводных компонентов гумуса в слое 0-20 см по подтипам черноземов разнятся мало и составляют около 5-8 т/га. В метровок слое разница по запасам углеводов по подтипам более выражена.

По убывании запасов углеводной фракции чернозеш располагается в ряд :чернозем предказказский- чернозем обыкновенный - чернозем се-героприазовский -черновем южный. Этот ряд совпадает с рядом по уменьшению запасов гумуса,что свидетельствует о связи между углеводными компонентами гумуса к его содержанием. В распахиваемых черноземах по сравнению с целинными аналогами зтк значения нете /табл.1/.

Таким образом, углеводы могут служить параметром гумусного состояния распахиваемых черноземов з качестве показателя лабильности органического вещества почв.

4.3. Фракционно-групповой состав гумуса черноземов

В этом разделе диссертации дан краткий обзор литературы об изменениях качественного состава гумуса черноземов при использовании органических и минеральных удобрений и об особенностях качественного состава гумуса этих почв на юге Европейской России.

Исследования ряда ученых позволили составить целостное представление о качественной стороне гумусообразования в почвах этого обширного региона и влиянии на этот процесс орошения, внесения минеральных и органических удобрений в различных севооборотах /Копейкин, 1963; Фиапшев,1963, 1980;Руденская, 1956, 1968; Грызлов с соавт.. 1975; Шапошникова, Новиков, 1986; Бевуглова, 1978, 1980, 1982, 1995/. Они убеждают в специфичности гумусообразования в черноземах Ростовской области,что связано с периодом биологической активности почв /ЛБА/. Так, по сравнению с соответствующими подтипами черноземов Украины и Молдавии /также относящихся к Южно-Европейской фации/ наблюдается снижение содержания гуйиновых кислот и повышение содержания негидролизуемого остатка.

Наши исследования также показали,что для 'черноземов Восточно- Европейской фации характерен гуматный тип гумуса, что объединяет их с черноземами Центральной черноземной полосы, • но черноземы Южно-Европейской фации имеют фульватно-гуматный тип гумуса /табл.2/. По мере продвижения с севера на юг снижается и глубина гумификации органического вещества.

Распашка и сельскохозяйственное использование приводят - к изменению фракционно-группового состава гумуса черноземов. Качественный состав гумуса распахиваемых почв характеризуется, как и в целинных аналогах , высоким количеством негидролизуемого остатка, повышенным содержанием гуминовых кислот, предположительно связанных с кальцием, невысокой долей гуминозых веществ,переходящих в кислотную вытяжку. Вниз по профилю черноземов, где антропогенное влияние снижается, нами отмечены однонаправленные изменения фракционно-группового состава как в целинных, так и в пахотных почвах, которые больше зависят от фациальных особенностей формирования черноземов /табл.2/.

В ряду почв целина-колхоэ-ГСУ изменяется содержание фракции ГК-2 и ГК-3. Например, в черноземе южном доля фракции ГК-2 увеличивается в 1,3 раза,таете увеличивается и доля фракции ГК-3 в черноземе обыкновенном.

Увеличение количества фракции ФК-1 и ЙК-1& в распахиваемых чер-

Фракциошю-групповой состав гумуса черноземоз Ростовской области ( углерод фракции в г к Собц почвы ) ( п ■= 8, ЬэЬ « 1,86, Р * 0,90 )

Угодье Горизонт Собщ % в почве М ± П) Г К Ф К Суша фракций ГК и ФК Сно Сгк Сфк

1 | 2 1 3 суша фракций 1а 1 ■ 2 3 сумма фракций

целина Ад . А1 2¡84*0,17 2,48 3,8 2,4 Ч 16,8 26,5 5 Р Н 20,7 9.1 о з е м 41,3 33,0 ю 2,1 1.7 дЛ. с*, 3 . 4 И 5.3 6,5 5,2 10,2 16,9 21,7 58,2 59,7 41,8 40,3 2.4 1.8

пашня (ГСУ) Апах Ап/пах 2,25*0,23 2,17 2,1 2,0 26,5 28,3 9.2 9.3 37,8 39,6 1.1 1.1 5,1 3,5 5,9 4,1 5,6 3,1 17.7 16.8 55,5 56,4 44.5 43.6 2,1 2.4

пашня (колхоз) Апах Ап/пах 2,32*0,22 2,04 1.8 3,3 26,2 23,5 9,8 7,1 37.8 33.9 2-2 1.8 3.6 3.1 9,5 7,7 4,2 7.7 19.3 20,3 57,1 .55,0 42,9 45,0 2,0 1.7

целина Ад А1 2,64*0,23 2,31 Ч е 3,1 2,7 р н 24,1 25,6 з з е 17,3 18,1 М 0 44,5 45,4 5 ы к 1.5 2,3 н 0 1.2 3,6 з е И 9,0 7,2 Н Ы 5,2 3,1 \ 16,9 16,2 61,4 62,6 33,6 37,4 2,6 2,9

пашня -(ГСУ) Апах Ап/пах 2,57*0,24 2,64 1,8 1.5 25.3 18,7 18,5 17,2 45,6 37,4 2,9 •3,9 5.1 3,8 5.5 4.6 8,5 . 8,2 22,2 19,5 67,6 56,9 32.4 43.1 2'А 1.9

пашня (колхоз) Апах Ап/пах 2,76*0,04 2,42 1.8 1.6 26,3 21,8 9,5 12,5 37,6 35,9 3,5 2,8 3'1 4.0 10,0 9.4 7,6 8.4 25,0 24,6 62,6 .60,5 37.4 39.5 1.5 1.5

целина Ад А1 2,94*0,12 2,95 Ч е 0,9 1.2 р Н 22,9 24,1 3 в 14,7 9,4 м с 38,5 34,7 в е 1.0 2.1 р 0 1.1 0.6 р и 12,1 13,3 а а 6,5 5,9 ) В с к 20,7 21,9 ! Й 59,2 66,6 40,8 43,4 1.9 1.6

пашня (ГСУ) Апах Ап/пах 2,38*0,08 2,46 5,3 4.1 £6,1 21,0 8.4 7,0 39,8 32,1 1.3 1.9 1.5 1.3 9,2 11,8 6.3 4.4 19,6 19,4 59,4 51,5. 40,6 48,5 2,0 1.7

пашня, (колхоз) Апах Ап/пах 2,17*0,11 2,34 5,5 4,7 23,2 23,4 8,5 10,3 37,2 33,4 0.2 . 1.0 2.8 2.4 13,3 11,8 6,5 5,9 22,8 21,1 60,0 59,5 40,0 40,5 1.в 1.8

пашня •(ГСУ) Апах Ап/пах 2,20*0,16 1,72 Ч е 4,3 2,5 р н 22,2 25,9 э з е 7.5 6.6 м п 34.0 25.1 ) в д 3,5 6.8 к а : 2.0 1.2 к а 12,9 9,0 8 С 8,6 7,1 : и й 27,0 24,0 61,0 59,1 39,0 40,9 1.8 1.8

пашня (колхоз) Апах Ап/пах 2,07*0,14 2,06 2,7 2,7 26,3 24,2 8.5 8,5 37,5 35,4 2,7 2.2 0,6 0,9 8,3 7;з 5.6 7.9 17.2 18.3 54,7 53,7 45,3 46,3 2,2 1.9

коземах может быть результатом действия минеральных удобрений (органические удобрения не вносились более 15 лет) , хотя контроль актуальной кислотности ( по рН водной суспензии) и высокая буферная способность черноземов за счет карбонатоз не- повлияли на кислотно-щелочной режим почв. Возможно, это связано с изменением активности микрофлоры и качественного состава растительных остатков.

Общим для всех подтипов черноземов, находящихся в сельскохозяйственном использовании, является изменение фракционно-группового состава гумуса преимущественно'только в верхних горизонтах, которое ограничивается уменьшением доли фракции ГК-1 в составе ГК и увеличением доля фракции ФК-1, ФК-1а в составе фульвокксяо?. Качественные изменения состава гумуса, как правило, не выходяз за рамки фацналь-ных типов черноземов.

4.4. Связь гумуспсго состояния черноземоз с агрофизическими' свойствами почвы

- При оценке плодородия и противозрозконзой устойчивости почв основным показателем физического состояния является структура почвы, определяющая во многом такие ее свойства как твердость я ллот-. ность.

Профильная оценка твердости черноземов показала, что почзы /по Н.А.Качинскому/ характеризуются как плотные, а. при вовлечении в сельскохозяйственный оборот пахотные и подпахотные горизонты переходят в категорию рыхлсватих. Плотность сложения подпахотных горизонтов в распахиваемых черноземах увеличивается до 1,18-1,21 г/см3 лочвах ГСУ и до 1,27 г/см3 в почвах колхозов, в то время как в целинных аналогах на глубине 30-40 см она составляет 1,10-1,18 г/см3 . Зо ~сех наследуемых черноземах сохранялась зернистая или комковатая структура на фоке выракенкостк пахотных и подпахотных слоев в распа-хизаемых почвах. за счет налички плужной подскзы.

Процесс деградации структуры прослеживается по величине коэффициента структурное?;-;. 3 целинных почзах для верхних 0-20 см она изменяется от 3,5 в черноземе южном до 6,3 з черноземе обыкновенном, а з распахиваемых почвах коэффициент структурности снизился до 0,4-1,2, соответственно.

3 этом же направлении изменяется содержание фракции ГК-3 яри сравнении целинных :? пахотных черноземоз. Деградация структуры -.'.лет за счет уменьшения количества ценных Фракций, прежде всего агрегатов

размером 1-3 мм. Резко уменьшается коэффициент водопрочности последних: на целине он равен 41-48%, а в распахиваемых черноземах он составил 11-302 на ГСУ и 14-34% в почвах колхозов. Эти данные'получены для черноземов Восточно-Европейской фации.

Оценка Гумусного состояния черноземов должна проводит ся с учетом агрофизических свойств почв, так как эти параметры изменяются з условиях сельскохозяйственного использования почв и влияют на процесс гумификации через изменение структуры почвы, ее водно-воздушных и тепловых режимов.

4:5. Гетерогенность тохходисперстной части почв„ ее аумуси-роышност,, функции при естественных и ашпропогетшых воздействиях.

Гумуснсе состояние черноземов находится в зависящее«; о? гранулометрического состава почвы, поэтому наши исследования проводились по разрезам, практически одинаковым по содержанию физической глины; были взяты только тяжело-суглинистые и глинистые разновидности черноземов с невысоким варьированием яылеватых фракций.

Расчет коэффициентов структурности /по А.Ф.Вадюнкной/ показал, что черноземы Южно-Европейской фации характеризуются более высокой потенциальной способностью к оструктуриванио на территории ГСУ, чем на территории колхозов.Это связано с большим содержанием фракций »¿елкой пыли и ила. Расчет коэффициентов сглинивания /по И.Л.Круг.ен-ьикову/ показал, что в чернозема); Восточно-Европейской фации сглини-ванне не выражено, а ъ черноземах Юкно-Европейской фации проявляется очень слабо.

Исследованиями ряда ученых установлена ватаая роль ила в закреплении гумуса, возрастаю^ с глубиной /Захаров, 1931; Суслова, 1953; Копейкин, 1953; Трофименко,. Кизяков, 1867; Безуглова, 1995/.В связи с этик анализировалось содержание гумуса в илистых фракциях чернозема южного.

В распахиваемых черноземах в пахотных и подпахотных горизонтах увеличивается количество илистой фракции, выделенной по методу Н.К.Горбунова.Рост антропогенной нагрузки на почву и высокие дозы минеральных удобрений приводят к увеличению суммарного содержания ила за счет минеральных фрасции тонкой пыли. Вместе с тем, нами статистически достоверно доказано увеличение количества органического углерода, связанного с илистой фракцией в ряду почв целинг-Г'СУ-кол-

хоз в 1,3-1,9 раза.Это тем более убедительно,так как содержание ила внутри подтипов черноземов слабо варьирует /табл.3/

Методом дробной пептизации /Градусов, Чижикова, 1988/ были выделены фракции ша, различающиеся по степени пептизируемости в воде: воднопептизируемая фракция /ВПИ/ и агрегированные илы /АИ-1 и ЛИ-2/. Суммарное количество фракции ВПИ+АК-1+АИ-2 долгою соответствовать данным, полученным при использовании метода выделения валового клз по Н.И.Горбунову. По-нашему мнению,использование метода Б.П.Градусо-ва и Н.П.Чичиковой /1988/ для черноземов предпочтительнее,так как почва подвергается менее интенсивному химическому воздействию /карбонаты разрушаются/ и количественный выход фракций агрегированных илов зависит от сельскохозяйственного использования почв.Так, суммарное содержание илистой фракции, выделенной методом дробной пептизации, ниже,чем по методу Н.И.Горбунова. Если на целине з гор. Ад значения практически совпадают, то'на почвах ГСУ и колхозов различия достигают 4-7%. Возможно,что распашка и многолетнее внесение минеральных удобрений приводят к перераспределению между фракциями ила и часть прочносвязанпых илов переходит в менее прочнссвяззнкое состояние /табл.4/. В почвах колхоза содержание воднопептизкруемого ила ь пахотных горизонтах увеличивается от нуля до 1%.Как показала Н.П.Чи-жикова /1989,1991/ переход показателя за 17. характере!! для стзрссро-шаемых черноземов.

Количество углерода, связанное с фракциями АИ-1 и АК-2 пропорционально количественному содержанию последних в черноземе южном. В пахотных горизонтах в ряду почв целина-ГСУ-колхоз количество углерода, связанное с подфракциями АИ-1 и АН-2 перераспределяется в сторону уменьшения содержания углерода во фракции АИ-1 и увеличения ео Фракции ЛИ-2. Однако пересчет б относительные проценты показал,что доля углерода фракции ЛИ-2 возрастает 'значительно заметнее, чей в Ай-1,это позволяет предположить,- что при вовлечении почвы в сельскохозяйственный оборот во фракцию лИ-2 переходит углерод из лрочносвя-закаых млсз /таЗл.4/.

Таким гбразом, гумуснсе состояние чернезомоз ггзнснт с? гранулометрического состава почвы,и в большей степени от содержания ила,как фракции максимального накопления органического чецества. При сельскохозяйственном использовании черноземоз именно эта фракция почвы подвердена качественна и количественным изменениям, эакяочо»-

Содержание и гумусированность илистой фракции черноземов ( фракция < 0,001 мм выделена по методу Н.И.-Горбунова ) ( П = 5, ЬяЬ ■= 2,78 , Р-- 0,95 )

Угодье Горизонт Содержание фракции <0,001 ММ X С % 1с1*

общий в почве фракции«0,001км М * т от Собщ почвы в иле в пересчете на почву

1 целина АД А1 40,20 40,62 4 е р н 2,84 2,48 э о э м ¡0 х н 2,62*0,009 3,26*0,075 ч й ЗУ. 09 53,66 1,05 1,33

пашня (ГСУ) Апах Ал/пах 42,70 43,40 2,25 2,17 3,16±0,038 2,85±0,040 60,00 57,14 1,35 1,24 13,85 4,82

пашня' (колхоз) Апах Ап/пзх 43,60 43,30 2,32 2,04 3,99±0,036 3,52*0,031 68,97 72,55 1,60 1.48 37,00 3,21

целина Ад А1 Ч е р 30,60 31,10 н о 8 е 2,64 2,31 М 0 б Ы К Н 4,39±0,004 4,16*0,046 ) в з а ! 50,76 55,84 1 ы и 1,34 1,29

пашня (ГСУ) Апах Ап/пах 39,80 42,40 2,33 2,57 3,70*0,01С 3,23*0,049 62,40 ¡53,29 1,47 1,37 62,73 13,60

пашня (колхоз) Апах Ап/пах 41,40 42,90 2,60 2,42 3,37*0,254 3.52*0,016 53,65 62,40 1,40 1,51 4.БЗ 13,06

целина Ад А1 Черно: 38,00 1 е м 2,94 северопр 3,15*0,022 и а з о 40,62 веки й 1,20

пашня (ГСУ) Апах Ап/пах 39,30 41,20 2,38 2,46 2,95*0,044 2,97±0,014 48,74 49,53 1,16 1.22 6.92

пашня (колхоз) Апах Ап/пах 40,60 41,30 2,04 2,29 3,69*0,056 3,76*0,045 77,94 67,69 1,59 1,55 12,20

Ьа* - достоверность разницы в содер.глнии органического углерода в илистои фракции целинных и пахотных черноземов-

Таблица 4

Содержанке и гумусированность фракций кла в черноземе южном Ростовской области

Угодье целина Гори-вонт Содержание фракций < 0,001мм ,7. % фракций от общего содержания ила % С фракций ила в пересчете на содержание фракций % С от СобЩ почвы

по Горбунову по Чичиковой

ВПИ АИ-1 АИ-2 АИ-1 АИ-2 АИ-1 АИ-2

АД А1 В -ВС 40,20 . 40,82 39,36 31,76 31,80 30,68 0,24 -0,08 0,12 0,52 30,16 26,72 21,76 22,64 0,96 4,96 9,92, 7,52 0,65 0,46 0,29 0,24 0,03 0,10 0,13 • 0,08 22,89 18,55 18,59 26,97 1,06 4,03 8,33 8,99

пашня (ГСУ) Дпах Ап/пах В1 В2 42,70 43,40 38,33 37,17 32,84 36,32 0,10 0,17 0.20 0,32 33,27 29,75 25,44 28,88 4,97 7,25 7 20 7,12 0,52 0,66 0,28 0,25 0,16 0,22 0,12 0,11 23,11 30,41 28,00 27,17 7,11 10,14 12,00 11,96

лазня (колхоз: Апах Дп/пах В ВС С 43,60 43,90 ■ ■ ■■ in........ ■ 36,20 39,36 33,92 27,12 31,48 0,44 0,20 0,20 0,32 0,48 25,40 34,44 23,32 16,04 22,32 10,36 4,72 10,40 10,76 8,68 0,43 0,59 0,40 0,19 0,12 0,23 0,26 0,19 0,12 0,05 18,53 28,92 25,32 27,94 37,50 9,91 12,75 12,03 14,71 15,63

вдамся б переходе гумуса из прочносвяззшюго' состояния в Солее активные формы.

5.ГУШШ0ВЬ!Е КИСЛОТЫ ЮГА ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ, СЙШТАВ II

СВОЙСТВА

5.1. ЗлеиешШъсстг-ГК. черноземов .РослюзароЯ сбл&стх Яервамн подробными исследованиями элементного сосгаза ГК eo-:íí Ростовской области стали работы О.С.Безугловой /1980, 1SS0,- 1932/.

Полученные нами данные по элементному составу черноземов южных близки к данным О.О.Безугдовой /5.280/ и согласуются с "вывод о более низком содержании углерода.в ГК'черноземов Ростовской области, как о специфической особенности ГК черноземов юга Европейской России.

Расчет отношения /К:.С/испр. показал 'заникеккоэ содержание ароматических фрагментов по сравнению со/среднестатистическими данными, характерными для черноземного типа в:цеаоы /табл.Б/.

Отмечены различия кеаду пахотными и целинными черноземами кеты-ми-по элементному составу,, проявляющиеся з новьнеанои содержанки С, снижения доли Н и расширении отношения . С: М а почвах, находящихся в сельскохозяйственной исЕОдьаозашш' окало 50 лет..

Отношение С: К в ГК черноземов шных показызаег»чго 'они «бедкеэ азотом,чем сам гумус почв. В распахиваемых почвах отмечается тенденция к уменьшению содержания азота в ГК при распашке.

Гумааовыз кислоты черноземов южных находятся б охьеленгои ©ср-кэ.Больная степень охисдеккооти в черноземах ГСУ по сравнению с целинными аналогами ипочвами колхоза позволяет предположить, что при интенсификации сельскохозяйственного производства в почвах накапливается более окисленные продукты гумификации. Зти заводы подтверждаются тра^жо-статистическим анализом по ВанКрезэлену. з ГК, выделенных кг пахотках и подпахотных горизонтов, чернозема южного па ГСУ отмечается боодааа потеря групп - СНз. Процесс декарбонсялкрагаиив ярче .зыракен ка целине.

5.2. КК-спзктри гушшошк кислот черноземов -штк Гумикозые ккслоты черноземов южных характеризуются стандартным набором полос поглощения ИК-спектров, присущих почвенным ГК.

Препараты ГК, подученные из черноземов южных на территории ГСУ /Апак к Ап/пах/ и целике /Ад/, характеризуются, одинаковой интенсив-

- л/-

Таблица 5

Элементный состав гуминовых кислот чернозема южного Ростовской области

Угодье Горизонт Зольность % Содержание, вес.% Содержание, ат. % /Н:С/ 0:0 7,

С Н 0 К С Н 0 N испр.

целина АД 2,93 50,90 3,26 42,79 3,03 40,93 31,18 25,77 2,12 1,60 0,63 19,31 +0,50 39,81

пашня (ГСУ) Ал ах Ап/пах 3,63 4.17 50,02 50,02 2,73 2,89 44,75 44,30 2,50 2,79 42,28 41,65 27,44 28,63 '28,46 27,73 1,83 2,00 1,55 1.59 0,67 0,67 23,10 20,83 +0,70 +0,64 4?..25 42,25

паяня (колхоз) Апач 1.76 51,79 3,16 42,11 2,95 41,93 30,45 25,58 2,04 1,55 0,61 20,55 +0,49 33,53

ностью полос'поглощения в области 2300 и 1600 см"* , что позволяет сделать вывод об относительно одинаковой степени разветвления ыоле-кул к насыщенности их бензоидными структурами. Четкая выраженность полос при 1600 сы'и менее глубокие полосы поглощения при 2930 см'в препаратах ГК чернозема южного /ГСУ/ свидетельствуют о большей раз-витш бензоидной части ГК по сравнению с ГК целинного аналога /Рис.З/.

5.3. Ыолекулярно-иассовые распределений гутновых кислот чернозема южного по данным гель-хроматографии Полученные данные позволяют утверждать, что истинные величины молекулярных масс ГК чернозема южного не могут быть больше,чем приведенные нами. Точные величины молекулярных пасс, в ,силу отсутствие данных по конформации молекул в растворе определить нельзя. В черноземах южных основную массу ГК составляют молекулы средних размеров с молекулярными массами от 30 ООО, до 63 ООО,закономерных изменений этого показателя при распашке' и различной интенсивности сельскохс-зяйствэнкого использования не; отмечено.

Таким образом, данные по элементному анализу и Ж-спектрам ГК черноземов южных позволяют предположить, что при интенсификации сельскохозяйственного использования черноземов южных без внесения органических удобрений процесс гумификации идет по пути накопления более химически "зрелых" ГК, что приводит к увеличению степени кок-дексирсваннссти сеток бензольного ядра при одновременном уменьшении доли углерода периферических алифатических цепей.

вшэдд

1. Установлено, что в пахотных черноземах Ростовской области идет процесс уменьшения запасов гумуса за счет заметного скикения гумусированности пахотного слоя на фоне отсутствия или слабой выраженности уменьшения мощности А+В, что позволило сделать вывод о потерях гумуса презде всего за счет вьтаханности как на территории колхозов, так и на территории госсортучастков,

2. Картограмма потерь гумуса свидетельствует о максимальном проявлении процесса в районах с преобладанием в почвенном покрове

черноземов южных облегченного гранулометрического состава / убыль более 0,05?» гумуса в год/. Значительны потери гумуса в черноземах обыкновенных. Наименьшей выраженностью этого явления характеризуются черноземы обыкновенные карбонатные / североприазовские и предкав-казские /, убыль гумуса менее 0,017. в год.

3.При характеристике гумусного состояния пахотных черноземов юга Европейской России необходимо учитывать фациальные особенности гумусонакопления, проявляющиеся в повышенном содержании негидролизу-емого остатка, большим количеством гумшювых гаю лот, предположительно связанных с кальцием и невысокой долей ГК, переходящих в кислотную вытяж!су.

4. В распахиваемых черноземах по сравнению с целинными аналогами увеличивается содержание фракции ФК-1 и ФК-1а, уменьшается 'содержание фракции ГК-1 при относительном увеличении доли Фракции ГК-2 или ГК-3; отношение Сгк.-Сфк расширяется, но, 1шк правило, не выходит за рамки фациального типа гумуса. Изменяется отношение "лабильной" и "инертной" частей гумуса .В качестве "лабильной" фракции органического вещества можно ксподьвоаать содержание углеводных компонентов гумуса.

5. При длительном сельскохозяйственном использовании черноземов ухудшаются их агрофизические свойства: в 1,3 раза уменьшается коэффициент структурности, в 4 раза уменьшается коэффициент водопрочное-ти агрономически ценной структуры на фоне образования глыбистых агрегатов. Деградация структуры пахотных черноземов приводит к увеличению доли фракции воднопептизируемого ила и менее прочносвязшшых с минеральной частью почвы агрегированных илов /фракции АИ-1 и ЛИ-2/, с которыми связано около 30-40% органического углерода.

6. Природа гуминовых кислот черноземов юга Европейской России подчинена общим географическим закономерностям. Специфичность гуминовых ¡сислот этого региона выражается в меньшей обуглероженности гумуса черноземов и заниженным содержанием ароматических фрагментов ГК. Интенсификация сельскохозяйственного производства на черноземах южных приводит к накоплению более окисленных, химически "зрелых" гуминовых кислот.

Список работ, опубликованных по теиз диссертации

1. Изменение агрофизических свойств черноземов под влиянием сельскохозяйственного использования// Материалы негосударственного научного семинара "Современные проблемы окружающей среды и воспроизводства почвенного плодородия: экология, экономика,право." Одесса,

1994. С. 172-174 /в соавторстве/.

2. Пути трансформации гумуса в черноземе обыкновенном карбонатном при внесении высоких доз навоза /Современные проблемы почвоеде-нпя и экологии. Тез. конференции /Красновидово,23-28 мая, 1994/. М., 1994 С.73 /в соавторстве/.

3. Потеря гумуса в почвах Ростовской области// Почвоведение.

1995. N2. С. 175-183 /в соавторстве/.

4.Гумусное состояние черноземов обыкновенных карбонатных// Фа-циальные особенности формирования черноземов обыкновенных карбонатных Южно-Европейской фации. Ростов-на-Дону:РИУ. /в соавторстве, в печати/.

Подписано к печати 25.07.1994 г. Формат 60x84/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ.л. 1,39. Уч.-изд. л. 1,33.

Тираж 70. Заказ № 813.

Лицензия ЛДД № 65-10 от 8.06.1994 г. '

Типография Ростовского государственного университета путей

сообщения.

344038, Ростов н/Д, пл. им. Ростовского стрелкового полка народного ополчения, 2.