Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Гумусовый режим темно-каштановых почв разного хозяйственного использования в условиях Западного Казахстана

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Гумусовый режим темно-каштановых почв разного хозяйственного использования в условиях Западного Казахстана"

На правах рукописи «

005009417

Баранова Екатерина Викторовна

ГУМУСОВЫЙРЕЖИМ ТЕМНО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ РАЗНОГО ХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ

ЗАПАДНОГО КАЗАХСТАНА

Специальность: 06.01.01 - Общее земледелие 03.02.13 - Почвоведение

2 ОЕВ 2ь71

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург- Пушкин 2012

005009417

Диссертационная работа выполнена на кафедре почвоведения

им. Л.Н. Александровой ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный

аграрный университет»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Донских Иван Николаевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Царенко Василий Павлович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Литвинович Андрей Витальевич

Ведущая организация: Воронежский государственный аграрный

университет им. Петра I

Защита диссертации состоится «24» февраля2012 года в 13 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 220.060.01 при Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: Санкт-Петербург, 196601, г. Пушкин, Петербургское шоссе, дом 2, корпус 1а, аудитория 330. Тел. (812) 47644-44, доб. 298, факс (812) 476-03-50, e-mail: spbgau@mail.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета

Автореферат разослан «20 » января 2012 года и размещен на сайте Минобрнауки РФ.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных (йаук у

профессор nffiyW" Кокорина Антонина Леонидовна.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Каштановые почвы являются зональными почвами сухих степей. На территории СНГ каштановые почвы занимают 107 млн. га. В Западно-Казахстанской области республики Казахстан они являются основным почвенным типом сельскохозяйственных угодий и пашни. На этих почвах в условиях Казахстана возделываются наиболее ценные сорта твердых пшениц, кукурузы и других сельскохозяйственных культур. В последние годы обращается большое внимание на изменение состава, свойств и плодородия каштановых почв при длительном сельскохозяйственном использовании. Научно-исследовательскими учреждениями Российской Федерации и Украины установлены размеры уменьшения содержания гумуса, азота, ухудшение физико-химических и физических свойств при длительном сельскохозяйственном использовании каштановых почв. Выявлены особенности формирования состава, свойств и плодородия этих почв при длительном орошении.

и настоящее вре?мЯ па территории Западного Казахстана орошаются я темно-каштановые почвы. Основная площадь орошаемых темно-каштановых почв сосредоточена на территории Уральской опытной сельскохозяйственной станции. Орошение темно-каштановых почв осуществляется дождеванием. До сих пор достаточно полного анализа состава, свойств и плодородия этих почв не было представлено.

Деградация антропогенно-преобразованных почв рассматривается как негативное смещение их свойств по отношению к заданной оптимальной модели. В настоящее время на территории Западного Казахстана значительные площади пахотных как орошаемых, так и неорошаемых почв перешли в залежное состояние. При этом практически отсутствуют данные по составу, свойствам и плодородию этой категории земельных угодий. Поэтому перед учеиыми аграрного сектора Казахстана ставится задача об увеличении производства продуктов сельского хозяйства на основе увеличения посевных площадей.

Главным и определяющим свойством почвы является плодородие. Именно на его основе формируются важнейшие и незаменимые энергетические ресурсы для жизни человечества. Плодородие почвы в значительной мере определяется органическим веществом - гумусом почвы.

Если гумусовое состояние важнейших типов почв (дерново-подзолистые, черноземы, серые лесные и др.) хорошо изучено, то этого нельзя сказать в отношении характеристики гумусового режима каштановых почв Западного Казахстана. Именно эти почвы, занимая большие площади в данном регионе, исследованы крайне мало. Особенно слабо изучены процессы, определяющие содержание, запасы гумуса, его состав и степень подвижности.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы было изучение гумусового режима темно-каштановых почв Западного Казахстана при различном антропогенном воздействии.

В связи с этим основными задачами работы были: 1. Изучение содержания и запасов гумуса и азота в темно-каштановых целинных, пахотных неорошаемых, орошаемых и залежных почвах. 2. Исследование группового и фракционного состава гумуса. 3. Определение щелочнорастворимых соединений гумусовых веществ. 4. Выявление особенностей аккумуляции легкоразлагаемых органических веществ. 5. Установление степени подвижности органических соединений азота.

Научная новизна и практическая ценность.Впервые для условий Западного Казахстана исследовангумусовый режим темно-каштановых почв различного хозяйственного использования. Показано, что длительное нахождение этих почв в пашне на богаре приводит к ухудшению гумусного состояния, напротив, орошение их путем дождевания способствует более высокой аккумуляции гумуса и азота. Нахождение темно-каштановых почв в залежном состоянии в течение 10 и 15 лет приближает гумусный режим к аналогичному состоянию целинных почв. Установлены абсолютные и относительные величины группового и фракционного состава гумуса. Выявлено, что гумус целинных темно-каштановых почв является гуматным, а гумус пахотных и залежных почв - фульватно-гуматным. Исследованные темно-каштановые почвы характеризуются различным содержанием лабильных гумусовых веществ. Длительное орошение темно-каштановых почв способствует более высокой мобилизации гумусовых веществ, в то время как использование этих почв в пашне и залежи снижает уровень подвижности гумусовых веществ.

Результаты исследований могут быть использованы для разработки и совершенствования приемов поддержания и воспроизводства плодородия темно-каштановых почв. Почвы с 10- и 15-летним периодом залежного состояния можно рекомендовать для использования в пашне.

Апрпбяпия паботы.Результаты исследований были доложены и обсуждались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Санкт-Петербургского государственного аграрного университета в 2009 г. и 2010 г.

Публикации. По результатам диссертационных исследований опубликовано 8 работ, в том числе 5 рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из пяти глав и выводов. Материалы диссертации изложены на 254 страницах, диссертация содержит 21 таблицу и 19 рисунков. Список литературы включает 263 наименования, в том числе 21 на иностранных языках, 11 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. О деградации почв сухостепной зоны.

В главе раскрыто понятие деградации, типы и виды деградационных процессов. Дана агроэкологическая характеристика залежных почв сухостепной зоны Западного Казахстана. Приведены особенности деградации степных почв при пастбищном использовании. Выявлена роль орошения в формировании состава и свойств почв степной зоны.

2. Объекты и методы использования.

2.1. Условия образования каштановых почв Западного Казахстана.

Рельеф и почвообразуюшие породы. Поверхность Западно-Казахстанской области закономерно понижается в направлении с северо-востока на юго-запад и довольно ясно расчленяется на пять крупных геоморфологических районов: Западная часть - Подуральского плато, южная часть - Прикаспийская низменность, Предсыртовый уступ, Общий сырт и долина среднего течения Урала. Среди

геоморфологических районов особое место занимает Общий сырт. Это увалисто-волнистая возвышенная равнина, расчлененная речными долинами на отдельные повышения - сырты. Абсолютные высоты Общего сырта колеблются от 80 до 200 м. На целинных участках этого района хорошо выражен микрорельеф, представленный многочисленными микроповышениями и западинами, из-за которых степь кажется пестрой. Предсыртовый уступ занимает промежуточное положение между Подуральским плато и Общим сыртом - с одной стороны, и Прикаспийской низменностью - с другой - в пределах абсолютных высот 45 (50)-100 м. Нрсдсыртовый уступ вытянут узкой полосой в широтном направлении. Рельеф его равнинный, расчлененный слабее, чем рельеф Подуральского плато и Общего сырта и делится долинами мелких рек. Исследования проводились в пределах Предсыртового уступа.

Почвообразующие породы представлены бурыми сыртовыми (карбонатными) глинами. Анализируя почвообраз}тощие породы исследуемых каштановых почв, необходимо отметить, что в основном они карбонагны, засолены и загипсованы. Поэтому в результате почвообразовательного процесса каштановых почв в профиле обнаруживаются то карбонаты, то соли, реже гипс. В каштановой зоне влияние карбонатов оказывает меньшее влияние в смысле солонцеватости карбонатных почв в сравнении с некарбонатными.

Климат. Исследуемые почвы формируются в сухом континентальном климате с теплым засушливым продолжительным летом и холодной зимой с незначительным снеговым покрытием. Средняя годовая температура воздуха европейской части 9°С, средняя температура января - 25°С, а июля + 20 С. Продолжительность периода с температурой выше + 5°С в европейской части 215-225 дней, безморозный период 180-190 дней, сумма температур > 10° равна 3300-3500°, осадков выпадает мало - 300400 мм в год. Более всего осадков выпадает летом. Коэффициент увлажнения - 0,350,45. Средняя годовая температура воздуха азиатской части положительная и составляет + 3,9-4,4°С. Семь месяцев в году имеют положительную среднемесячную температуру, и пять - отрицательную. Наблюдается значительная амплитуда среднемесячных температур: от - 14,2-14,9°С в январе, до + 22,5-22,8°С в июле. Говоря о климате почв, необходимо подчеркнуть влияние микроклимата, который соответствует микрорельефу, растительным сообществам, состоянию поверхности почвы. Каштановые почвы формируются при непромывном типе водного режима.

Растительность.В северной части области преобладают ковыльные степи, характеризующиеся в целинном состоянии господством узколистных дерновинных злаков - ковылей и типчака. Наиболее часто здесь встречаются следующие растительные ассоциации: типчаково-ковыльные, типчаково-ковылковые, типчаково-тырсовые, ковыльково-тырсовые, тырсово-ковылковые. Южнее расположены типчаковые степи, т.е. степи с преобладанием типчака на каштановых почвах. Чаще всего здесь встречаются ковыльково-типчаковые и тырсово-типчаковые ассоциации.Пашня занята сельскохозяйственными растениями - яровой пшеницей, кукурузой, ячменем и др.

2. 2. Морфологическое описание профилей темно-каштановых почв — объектов исследования.

Для исследования гумусового режима темно-каштановых почв мы взяли почвы, сформированные на сыртовых отложениях вблизи города Уральска, Зеленовский

район: темно-каштановые целинные почвы (разрезы 11, 12); темно-каштановые, неорошаемые, используемые в пашне 50 лет непрерывно (разрезы 9, 10); темно-каштановые орошаемые в течение 50 лет (разрезы 7, 8); темно-каштановые, находящиеся в залежи 5 лет, до этого орошались (разрезы 5, 6); темно-каштановые почвы, находящиеся в залежи 10 лет, до этого не орошались (разрез 3); темно-каштановые почвы, находящиеся в залежи 15 лет, до этого орошались (разрезы 1, 2). Целинные темно-каштановые почвы (разрезы 11, 12) характеризуются сформированной дерниной мощностью 3 см. Хорошо выражен гумусово-аккумулятивный горизонт А мощностью 15-24 см. Горизонт В] достигает глубин34-42 см. Горизонт Вк хорошо выражен и распространяется до 89-107 см.

Пахотные неорошаемые темно-каштановые почвы (разрезы 9, 10) используются в настоящее время под возделывание полевых зерновых культур. Эти почвы вскипают с поверхности. Пахотный горизонт хорошо выражен и имеет мощность 30-33 см. Горизонт В, простирается до глубины 41-43 см. Отчетливый карбонатный горизонт распространяется до глубины У6-117 см. Массив орошаемых темно-каштановых почв выбран нами на территории Опытной станции. На орошаемом массиве возделываются кукуруза, люцерна, овощные и др. культуры. Почвы вскипают с поверхности. Мощность горизонтов профиля примерно такая же, как и в почвах пахотных неорошаемых.

Залежные почвы, представленные разрезами 5, 6 (с пятилетним периодом залежи), характеризуются хорошо выраженным пахотным горизонтом мощностью 3240 см. Горизонт В[ простирается до 65-80 см. Хорошо выражен карбонатный горизонт. В залежных почвах с 10-летним периодом залежи (разрез 3) пахотный горизонт хорошо развит. Горизонт В] простирается до 39-46 см. В залежных почвах с 15-летним периодом залежи (разрезы 1, 2) хорошо сохранился пахотный горизонт и горизонт В,. Мощность горизонтов Ап+В, колеблется в пределах 44-46 см.

2. 3. Гранулометрический состав.

Все исследуемые темно-каштановые почвы характеризуются среднесуглинистым составом в верхних гумусовых горизонтах и тяжелосуглинистым составом в средней части почвенных профилей. Во всех исследуемых темно-каштановых почвах основными гранулометрическими частицами являются песчаные, крупно-пылеватые и илистые. Содержание средней и мелкой пыли изменяется незначительно. Отчетливо выражено элювиирование ила из верхних горизонтов в нижние. В орошаемых и залежных почвах, которые до этого орошались, наблюдается заметное накопление песчаных частиц в верхних горизонтах.

2. 4. Физико-химические свойства темно-каштановых почв.

Реакция. Исследуемые почвы характеризуются щелочной реакцией, в гумусовых горизонтах.Показатели рНШо изменяются от 8,10 до 8,68. В горизонтах ВкрНшоУвеличен от 8,43-8,80 в пахотных и залежных почвах и до 9,15-9,20 в целинных почвах.

Емкость катионного обмена. Суммарное количество обменных катионов в изучаемых каштановых почвах изменяется от 15 до 25 ммоль (экв) на 100 г почвы. Основными катионами почвенно-поглощающего комплекса являются , К и

Доля кальция в составе обменных катионов в верхних гумусовых горизонтах изменяется от 56 до 81 %. В других горизонтах почвенных профилей относительное

содержание Са2+ снижено до 35-52 %. Относительное количество обменного катиона

в составе обменных катионов в верхних гумусовых горизонтах равно 10-20 %, увеличиваясь в более глубоких горизонтах до 20-25 %. Содержание обменного катиона изменяется от 7-13 % в верхних горизонтах до 20-24 % в нижних горизонтах. Относительная доля обменного катиона К+ характеризуется крайне низкими (4-9 %) показателями.

2. 5. Методы исследования.

Для общей характеристики исследуемых почв в отобранных образцах определялись: Реакция (рНШо)- Обменные катионы Са2+ и М§2+ вытеснялись из почвы 1 н раствором КаС1, непосредственное определение их производилось тригонометрическим методом (Александрова, Найденова, 1986). Обменный катион

определялся по методу И.Н.Антипова-Каратаева иЛ.Я.Мамаевой. Метод определения^' основан на вытеснении его из ППК насыщенным раствором гипса. Обменный катион К+ вытеснялся из почвы 1М раствором N11(01. Непосредственное определение катионов К+ и производилось на пламенном фотометре. Данные по гранулометрическому составу взяты из работы В.М. Сафоновой.

Содержание гумуса находилось по методу И.В.Тюрина в модификации В.Н.Симакова (Александрова, Найденова, 1986). Валовое содержание азота определялось по методу Кьельдаля, а подвижные соединения азота находились по методу Корнфильда (Агрохим. методы исслед. почв, 1975).

Для характеристики гумусного состояния почв исследовался рекомендуемый набор показателей (Орлов, Гришина, 1981). Для изучения группового и фракционного состава гумуса темно-каштановых почв Западного Казахстана была применена методика В.В.Пономаревой и Т.А.Плотниковой (1980). Метод определения фракционно-групового состава гумуса основан на разделении веществ по формам связи их с минеральными компонентами почв.

Для определения подвижных (лабильных) гумусовых веществ мы использовали метод И.В.Тюрина в модификации Б.М.Когута и Л.Ю.Булкиной (1987). Н.Ф.Ганжара (1997) относит к лабильным (легкоразлагаемым) формам органических веществ неразложившиеся растительные остатки, вещества органического происхождения, а также промежуточные продукты разложения, типа детрита. Эти вещества мы определяли в тяжелой жидкости (насыщенный раствор Ю с с1=1,8 г/см3). Данные вещества всплывали в тяжелой жидкости. Этот метод предложен Н.Ф.Ганжарой (1997).

Математическая обработка экспериментальных данных выполнялась на персональном компьютере с помощью программы Э1а5ис. Оформление рукописи производилось согласно общим требованиям, предъявленным к диссертационным работам (ГОСТ 2.105-95).

3. Содержание и запасы гумуса и азота в темно-каштановых почвах.

3.1. Содержание и запасы гумуса.

Наиболее высокое содержание гумуса (4,4-5,0 %) имеют целинные темно-каштановые почвы, а гумусовый профиль их охватывает верхнюю восьмидесятисантиметровую толщу. Пахотные неорошаемые почвы характеризуются показателями содержания гумуса более низкими в пахотном слое (3,31 %). В остальных горизонтах почвенных профилей этих почв содержание гумуса такое же,

как и в цечинных. В отдельных разрезах этих почв (разрез 10) содержание гумуса даже более высокое, чем в целинных, и вызвано оно первоначальным более высоким количеством органического вещества. Орошаемые темно-каштановые почвы характеризуются наиболее высоким содержанием гумуса - 4,00-5,77 %. Темно-каштановые почвы с пятилетним периодом нахождения в залежном состоянии менее обеспечены гумусом. В верхних гумусовых горизонтах содержание гумуса в них колеблется в пределах 2,64-3,14 %, а в горизонте В, - 1,87-2,07 %. Темно-каштановые почвы с 10- и 15-летним пребывании в залежном состоянии характеризуются в целом благоприятными показателями обеспеченности гумусом - 3,35-4,69 %. Такие высокие величины содержания гумуса связаны скорее всего с более высоким исходным содержанием гумуса пахотных (на богаре) и орошаемых почв.

Запасы гумуса (табл. 1) в темно-каштановых целинных почвах в слое 0-20 см равны 88 т/га в слое 0-50 см они колеблются в пределах 179-183 т/га, а в метровой толще они изменяются от 311 до 330 т/га. В пахотных темно-каштановых почвах на

Таблица 1. - Запасы гумуса в темно-каштановых почвах, т/га __

Слой, см Целинные Пахотные неорошаемые Пахотные орошаемые Залежные, 5 лет Залежные, 10 лет Залеж 15 ные, ют

Р. 11 Р. 12 Р. 9 Р. 10 Р. 7 Р. 8 Р. 5 Р. 6 Р. 3 Р. 1 Р. 2

0-20 88 88 78 111 95 136 62 74 110 79 79

20-50 90 94 101 143 129 173 88 103 167 150 130

0-50 179 183 179 254 224 309 150 177 277 229 209

50-100 151 128 149 245 169 283 110 131 229 149 178

0-100 330 311 328 499 393 592 260 308 506 378 387

богаре запасы гумуса по всем совокупным слоям характеризуются примерно такими же показателями, как и в целинных почвах или превосходят их. Длительное орошение темно-каштановых почв способствовало аккумуляции гумуса в слое 0-20 см, равной 95-136 т/га, в слое 0-50 см - 224-309 т/га и в метровой толще - 393-592 т/га. Такой уровень накопления гумуса в орошаемых почвах можно считать как средний (392 т/га) так и как высокий (592т/га). В залежных темно-каштановых почвах (5 лет) аккумуляция гумуса в слое 0-20 см является низкой (62-74 т/га) и средней (260-308 т/га) в метровой толще. Пятнадцатилетнее пребывание темно-каштановых почв в залежном состоянии привело к заметному снижению уровня гумусированности верхнего 20-сантиметрового слоя как в сравнении с орошаемыми, так и с целинными почвами.

3. 2. Содержание и запасы азота.

Количество азота в целинных темно-каштановых почвах в верхнем гумусовом горизонте колеблется в пределах 0,23- 0,32 %, постепенно снижаясь до 0,13-0,15 %, а в более глубоких горизонтах до 0,07-0,09 %. В пахотных почвах богары аккумуляция азота характеризуется меньшими показателями - 0,17-0,18 %. Орошение способствует накоплению азотистых соединений. Пребывание темно-каштановых почв в залежном состоянии существенно не изменяет содержание и распределение азотистых соединений в пределах изучаемых профилей этих почв.

В целинных темно-каштановых почвах показатели отношения изменяются от 7 7-9,1 до 10,1-11,1, характеризуя обеспеченность гумуса азотом этих почв как

среднюю. Пахотные неорошаемые почвы имеют гумус низкой и очень низкой степени обеспеченности азотом (С№11,2-15,2). Орошение данных почв способствовало существенному уменьшению показателей этого отношения, обеспечивая среднюю и близкую к высокой степень обогащенности гумуса азотом. В почвах при малом периоде залежного состояния (5 лет) гумус характеризуется средней и высокой степенью обогащенности азотом (С:К= 6,8-10,0). Гумус залежных почв 10-летнего периода, до этого неорошаемых, имеет очень низкую степень обогащенности азотом (С:М=14,3-20,4). Залежные темно-каштановые почвы, имеющие 15-летний период залежного состояния, имеют гумус в целом с низкой степенью обогащенности азотом (С:К=12,0-17,0).

В соответствии с неодинаковым содержанием азота в исследуемых почвах, неодинаковы в них и запасы этого элемента (табл. 2).

Таблица 2. - Запасы азота в темно-каштановых почвах, т/га

Слой, см Целинные Пахотные неорошаемые Пахотные орошаемые Залежные, 5 лет Залежные, 10 лет Залежные, 15 лет

Р. 11 Р.12 Р. 9 Р. 10 Р. 7 Р. 8 Р. 5 Р. 6 Р. 3 Р. 1 Р. 2

0-20 6,0 5,0 4,0 4,3 9,2 4,0 4,6 5,3 4,6 3,5 4,6

20-50 7,0 4,6 3,3 6,0 7,5 6,4 3,9 7,3 4,2 5,0 4.8

0-50 13,0 9,6 7,3 10,3 16,7 10,4 8,5 12,6 8,8 8,5 9,4

50-100 10,4 6,9 3,4 7,6 2,2 11,8 6,4 10,0 2,7 3,0 9,6

0-100 23,4 16,5 10,7 17,9 18,9 22,2 14,9 22,6 11,5 11,5 19,0

В целинных темно-каштановых почвах запасы азота в слое 0-20 см колеблются в пределах 5,0-6,0 т/га, в корнеобитаемом (0-50 см) слое изменяются от 9,6 до 13,0 т/га, а в метровой толще достигают 16,5-23,4 т/га. В пахотных неорошаемых почвах уровень аккумуляции азота снижен в слое 0-20 см до 4,0-4,3 т/га, в слое 0-50 см - 7,310,3 т/га, а в метровом слое - до 10,7-17,9 т/га. В орошаемых темно-каштановых почвах запасы азота в метровой толще достигают 18,9-22,2 т/га. В большинстве залежных почв отчетливо проявляется тенденция к значительному уменьшению уровня аккумуляции азотистых соединений.

4. Групповой и фракционный состав гумуса темно-каштановых почв Западного Казахстана.

При применении щелочных вытяжек для определения группового и фракционного состава извлекалось из почв неодинаковое количество гумусовых веществ. Доля извлекаемой части гумуса изменяется в исследуемых почвах от 37,30 до 79,92 %. Наибольшая их масса приходится на целинные и пахотные неорошаемые почвы (57,10-77,41 %). В орошаемых темно-каштановых почвах основная масса гумуса связана с минеральной частью (табл. 3), здесь извлекалось из почвы 37,0-51,8 % гумусовых веществ (ГВ). В залежных темно-канггановых почвах (5 лет) извлекаемость ГВ более высокая (48,37-55,58 %). Нахождение темно-каштановых почв в течение 10 и 15 лет в залежном состоянии способствовало более высокому выходу гумусовых веществ - 55,00-77,58 %.

Доля гуминовых кислот (ГК) в составе извлекаемых ГВ изменяется по изучаемым почвам от 20,17 до 56,49 %. Максимальное относительное содержание ГК (40,29-56,50 %) аккумулируется в целинных темно-каштановых почвах. В пахотных неорошаемых почвах доля ГК значительно ниже (27,80-35,67 %), чем в целинных почвах. Длительное орошение этих почв привело к очень большому снижению доли

ГК в составе гумуса - 21,80-25,74 %. В залежных почвах наблюдается отчетливое возрастание относительной доли ГК - 27,97-43,88 %.

По степени гумификации гумус целинных темно-каштановых почв характеризуется очень высокой степенью гумификации (> 40 %). В пахотных неорошаемых почвах гумус имеет высокую степень гумификации. Пахотные орошаемые почвы имеют гумус средней степени гумификации. В темно-каштановых залежных почвах в связи с возрастанием доли ГК гумус характеризуется средней и

высокой степенью гумификации.

Таблица 3. - Групповой состав гумуса темно-каштановых почв, % от валового

содержания гумуса.

Почва

Раз рез

Горизонт , см

Содержание общего С, %

Гуминовы е кислоты

Фульво кислот

Негидролизуемый остаток

СУ С

А,3-15 п. 1 ^-34

2,91 1

39,43 ел

18,29

1 8 ПО

42,28 ■хе. 1/1

2,16 1

A,3-24

B, 2442

2,55 1,31

40,29 56,49

17,22 20,92

42,49 22,59

2,34 2,70

Пахотная неорошаемая

А„ 0-30 В, 30-41

1,99 1,49

35,67 47,11

10

А„ 0-33 В,33-43

2,73 2,59

Пахотная орошаемая

Залежная, 5 лет

Залежная, 10 лет

Залежная, 15 лет

АП 0-33 В, 33-57

2,32 1.83

А„ 0-30 В, 30-98

3,35 2.68

А„ 0-32 В, 32-65

А„ 0-40 В, 40-80

А„ 0-29 В, 29-39

А„0-28 В1 28-46

А„ 0-26 В, 26-44

1,53 1,20

1,82 1,08

2.71

2.72

1,94 1.93

1,94 1,90

27,80 29,08

23,39 32,81

40,94 20,08

1,53 1,44

20,51 21,38

51,69 49,54

1,36 1,36

25,74 21,04

16,85 30,76

57,41 48,20

1,53 0,69

21,80 20,17

15,50 17,36

62,70 62,47

27,97 34,99

20,40 20,59

51,63 44,42

27,13 31,29

13,03 18,33

59,84 50,38

29,37 32,44

25,57 25,26

45,06 42,30

33,60 43,80

28,66 33,70

30,56 28,42

29,43 22,10

37,74 22,42

40,01 49,48

1,41 1,16 1,37 1,70

2,08 1.70

1,15 1,28

1,17 1,30

1.04 1,29

В целинных темно-каштановых почвах показатели доли фульвокислот (ФК) в составе гумуса достаточно постоянны и колеблются в пределах 17,22-20,92 %. В пахотных неорошаемых почвах проявляется отчетливая тенденция возрастания относительного содержания ФК - 21,38-32,81 %. В орошаемых почвах доля ФК минимальная - 15,50-17,36 %. В залежных почвах наблюдается отчетливое возрастание доли ФК в составе гумуса - 20,40-33,70 %.

Отношение Сгк:Сфк - важный показатель степени и глубины гумификации органического вещества почвы. В целинных темно-каштановых почвах (табл. 3) этот показатель больше двух. При этом отчетливо проявляется тенденция более низких величин его в горизонте А - 2,16-2,34. В горизонте В! с увеличением степени гумификации отношение Сгк:Сфк возрастает до 2,52-2,70. Длительное сельскохозяйственное использование темно-каштановых почв без орошения привело к существенному снижению величин этого отношения до 1,36-1,53. Орошение этих почв в еще большей степени снижает показатели этого отношения, особенно в горизонте В] - 0,69-1,16. В залежных темно-каштановых почвах величины отношения Сгк:Сфк либо возрастают, либо остаются на уровне показателей данного отношения

орошаемых почв. Они, как правило, остаются выше единицы. Такое отношение Сгк:Сфк свидетельствует о формировании фульватно-гуматного типа гумуса практически во всех исследуемых темно-каштановых почвах, кроме целинных, у которых тип гумуса - гуматный.

Гуминовые кислоты. Абсолютное количество гуминовых кислот первой фракции (ГК-1) в целинных темно-каштановых почвах очень низкое - 13,0-32,0 мг С на 100 г (табл. 4). Низкое абсолютное содержание ГК-1 характерно также и для пахотных неорошаемых почв - 13,0-25,0 мг С на 100 г почвы. Совершенно иная картина наблюдается в орошаемых темно-каштановых почвах. В этих почвах содержание ГК-1 увеличено до 58,0-70,0 мг С на 100 г. В залежных почвах с пятилетним периодом обеспеченность наиболее подвижной фракцией ГК-1 достаточно высокая - 45,0-76,0 мг С на 100 г. В других залежных почвах содержание ГК-1 снижено, но остается на более высоком уровне в сравнении с целинными и пахотными неорошаемыми почвами. В составе гумуса эта фракция ГК занимает небольшой удельный вес - 0,8-3,0%. Только в залежных почвах (5 лет) доля ГК-1 в составе гумуса достигает 4,18-5,33%. По содержанию «свободных» гуминовых кислот в составе всех фракций ГК все исследуемые темно-каштановые почвы имеют низкое и очень низкое содержание - 7,8-15,4 %.

Таблица 4. - Фракционный состав гуминовых кислот

№ С,% С„-1 Стт-2 Сп, -3 I фраций

Почва разре Глубина, к мг С %к мгС % к мгС % к мгС % к

за см поч- на 100 Споч на 100 Споч на 100 Споч на 100 Споч

ве г -вы г -вы г -вы г -вы

почвы почвы почвы почвы

11 А 3-15 2,91 25 0,86 957 32,90 165 5,67 1147 39,43

Целинные В, 15-34 1,62 13 0,80 619 28,20 108 6,67 740 45,67

12 А 3-24 2,55 32 1,25 887 34,80 108 4,24 1027 40,29

В, 24-42 1,33 19 1,45 613 46,80 108 8,24 710 56,49

Пахотные 9 А„ 0-30 1,99 19 0,65 404 20,30 293 14,72 710 35,67

не- В, 30-41 1,49 25 0,87 365 24,50 324 21,74 702 47,11

орошаемые 10 А„ 0-33 2,73 19 0,70 416 15,23 324 11,87 759 27,80

В, 33-43 2,59 25 0,97 397 15,33 331 12,78 753 29,08

7 А„ 0-33 2,32 58 2,50 443 19,10 96 4,14 597 25,74

Пахотные В, 33-57 1,83 32 1,75 302 16,50 51 2,79 985 21,04

орошаемые 8 А„ 0-30 3,35 70 2,10 593 16,09 121 3,61 730 21,80

В, 30-98 2,39 64 2,68 360 15,06 58 2,43 482 20,17

5 А„ 0-32 1,53 45 2,94 332 21,70 51 3,33 428 27,97

Залежные, В, 32-65 1,20 64 5,33 292 24,33 64 5,33 420 34,99

5 лет 6 Ап 0-40 1,82 76 4,18 360 19,78 58 3,17 494 27,13

В, 40-80 1,08 13 1,20 280 25,92 45 4,17 338 31,29

Залежные, 3 Ап 0-29 2,71 39 1,44 646 23,84 111 4,09 796 29,37

10 лет В, 29-39 2,72 45 1,65 694 25,50 144 5,29 883 32,44

1 Ап 0-28 1,94 59 3,04 429 22,11 164 8,45 652 33,60

Залежные, В, 28-46 1,93 46 2.38 520 26,94 281 14.56 847 43,88

15 лет 2 А„ 0-26 1,94 46 7,76 416 21,44 131 6,75 593 30,56

В, 26-44 1,90 33 6,12 389 20,47 118 6,21 540 28,42

НСР0,5 5,1 4,4 1,0

Содержание гуминовых кислот второй фракции (ГК-2) наиболее высокое (табл. 4) - 613-957 мг С на 100 г почвы - в целинных темно-каштановых почвах. Во всех остальных исследуемых темно-каштановых почвах содержание ГК-2 резко снижено. Длительное нахождение темно-каштановых почв в пахотном богарном состоянии привело к снижению абсолютного содержания этой фракции гумуса до 365-416 мг С на 100 г почвы. Длительное орошение темно-каштановых почв способствовало

небольшому возрастанию выхода ГК-2 до 443-539 мг С на 100 г. В залежных почвах (5 лет) содержание ГК-2 является наиболее низким (280-360 мг С на 100 г) из всех исследуемых почв. Десяти- и пятнадцатилетнее пребывание этих почв в залежном состоянии способствовало значительному возрастанию количества ГК-2 - 520-646 мг С на 100 г. Относительное участие ГК-2 в составе гумуса проявляется по-разному. Самая высокая доля ГК-2 (32,9-46,8 %) характерна для целинных темно-каштановых почв. В пахотных неорошаемых почвах относительное содержание ГК-2 в составе гумуса уменьшено до 15,23-24,50 %. В орошаемых темно-каштановых почвах доля ГК-2 еще ниже -15,06-19,10 %. В залежных почвах относительное содержание ГК-2 в составе гумуса более высокое (22,0-27,0 %), чем в орошаемых почвах. В большинстве исследуемых темно-каштановых почв доля ГК-2 в составе всех фракций ГК является высокой и очень высокой. Только в пахотных неорошаемых почвах относительное содержание ГК-2 в составе всей извлекаемой массы гуминовых кислот равно 52,756,9 %.

Абсолютное содержание гуминовых кислот третьей фракции (ГК-3) в целинных темно-каштановых почвах колеблется в пределах 108-165 мг С на 100 г почвы. Максимальное же их количество - 293-331 мг С на 100 г - аккумулируется в пахотных неорошаемых почвах. Орошение почв привело к существенному уменьшению выхода данной фракции - 51-121 мг С на 100 г. Самое низкое содержание ГК-3 наблюдается в залежных почвах с пятилетним периодом - 45-64 мг С на 100 г. Более длительное пребывание темно-каштановых почв в залежном состоянии до 10-15 лет привело к небольшому возрастанию выхода ГК-3 (111-164 мг С на 100 г). Относительное содержание ГК-3 в составе гумуса в целинных темно-каштановых почвах изменяется от 4,24 до 8,24 %. В пахотных неорошаемых почвах доля ГК-3 в составе гумуса наиболее высокая - 11,87-14,72 %. В орошаемых почвах относительное содержание данной фракции ГК является очень низким - 2,43-4,14 %. Аналогичные низкие показатели участия ГК-3 в составе гумуса наблюдается в залежных почвах с 5- и 10-летним периодом.Нахождение темно-каштановых почв в залежном состоянии 15 лет привело к возрастанию доли ГК-3 в составе гумуса до 8,45-14,56 %. Относительное содержание ГК-3 в составе всех фракций ГК в целинных темно-каштановых почвах изменяется от 10,50 до 14,63 %. В пахотных неорошаемых почвах доля ГК-3 достигает 41-46 %. В орошаемых почвах относительное количество ГК-3 среди всех фракций ГК изменяется от 12,01 до 16,57 %. Пятнадцатилетнее пребывание темно-каштановых почв в залежном состоянии способствовало возрастанию показателей участия ГК-3 в составе всех фракций ГК до 21,88-25,15 %.

фульвокислоты. Содержание кислоторастворимых фульвокислот (ФК-1а) в исследуемых темно-каштановых почвах низкое - 38-65 мг С на 100 г почвы (табл. 5). В целинных и пахотных неорошаемых почвах абсолютное количество ФК-1а изменяется от 51 до 63 мг С на 100 г. Орошение почв привело к значительному уменьшению кислоторастворимой фракции ФК. В залежных почвах (5 лет) количество ФК-1а уменьшено до 26-38 мг С на 100 г, напротив, 10- и 15-летнее пребывание темно-каштановых почв в залежном состоянии способствовало некоторому возрастанию содержание ФК-1а до 46-59 мг С на 100 г. В составе гумуса эта фракция занимает низкий удельный вес - 1,64-3,89 %. Более существенные различия обнаружены в показателях относительного участия Фк-1а в составе всех фракций ФК. Доля ФК-1а в составе ФК наиболее высокая в целинных и пахотных неорошаемых почвах-10,79-18,59 %. В других почвах относительное количество ФК-1а в составе ФК изменяется от 8,05 до 10,50 %.

Содержание щелочнорастворимой фракции (ФК-1) также низкое. В целинных темно-каштановых почвах количество ФК-1 изменяется от 38 до 57 мг С на 100 г почвы. В пахотных неорошаемых почвах содержание ФК-1 существенно более высокое, чем в целинных почвах - 57-63 мг С на 100 г. В орошаемых почвах амплитуда колебаний в показателяхобеспеченности ФК-1 более высокая - 53-121 мг С на 100 г. В залежных темно-каштановых почвах содержание ФК-1 очень низкое -19-57 мг С на 100 г. В составе гумуса данная фракция ФК имеет незначительный удельный вес - 1,58-4,23 %. Относительное участие ФК-1 в составе всех фракций ФК характеризуется большим разбросом показателей. В целинных темно-каштановых почвах доля ФК-1 в составе всех фракций ФК в горизонте А равна 8,65-10,17 %, а в горизонте В! она достигает 15,03-16,06 %. В пахотных неорошаемых почвах относительное количество ФК-1 в массе извлекаемых ФК изменяется по горизонтам незначительно - 10,19-13,55 %. В орошаемых почвах наиболее высоким относительным количеством ФК-1 среди всех фракций ФК обладают пахотные горизонты - 13,53-23,90 %. Примерно таким же высоким относительным содержанием ФК-1 в составе всех фракций ФК характеризуются залежные почвы (5 лет). Десяти- и пятнадцатилетнее пребывание почв в залежном состоянии привело к снижению этих показателей до 5,66-9,28 %.

Таблица 5. - Фракционный состав фульвокислот

С,% С® К-!а СФК-1 СфК-2 Сфк-з £ фракция

Раз Гори- Глуби- к мг С % К мг С %к мг С %к мгС %к мг С %к

рез зонт на, см поч- на Споч на Споч на Споч на Споч па Споч

ве 100 г -вы 100 г -вы 100 г -вы 100 г -вы 100 т -вы

Целинные темно-каштановые почвы

11 Л 3-15 2,91 57 1,96 57 1,86 236 8,11 185 6,36 535 18,29

в, 15-34 1,62 51 3,15 44 2,72 109 6,73 89 5,49 293 18,09

12 А 3-24 2,55 51 2,00 38 1,49 191 7,49 159 6,24 439 17,22

В, 24-42 1,33 51 3,89 44 3,36 96 7,33 83 6.34 274 20,92

Пахотные неорошаемые темно-капгтановые почвы

9 А„ 0-30 1,99 57 2,68 63 3,17 235 11,81 114 5,73 469 23,39

В, 30-41 1,49 51 3,42 63 4,23 248 16,64 127 8,52 489 32.81

10 А» 0-33 2,73 63 2.31 57 2,09 319 11.68 121 4,43 560 20,51

в, 33-43 2,59 51 1,97 63 2,43 313 12,08 127 4,90 554 21,38

Орошаемые темно- каштановые почвы

7 А„ 0-33 2,32 38 1,64 53 2,28 211 9,09 89 3,84 391 16,85

В1 33-57 1,83 58 3,17 44 2,40 359 19,62 102 5,57 563 30,76

8 А„ 0-30 3,35 26 0,78 121 3,61 282 8,42 90 2,69 519 15,50

В, 30-98 2,39 58 2,43 , 12 0,50 294 12,30 51 2,13 415 17,36

Залежные темно-каштановые (5 лет) почвы

5 Аг 0-32 1,53 32 2,09 57 3,73 153 10,00 70 4,58 312 20,40

В, 32-65 1,20 38 3,17 19 1,58 152 12,67 38 3,17 247 20,59

6 А„ 0-40 1,82 26 1,43 38 2,09 78 4,29 95 5,22 237 13,03

в, 40-80 1,08 32 2,96 89 8,24 13 1,20 64 5,93 198 18,33

Залежные темно-каштановые (10 лет] почвы

3 А„ 0-29 2,71 65 2,40 33 1,22 451 16,64 144 5,31 693 25,57

В, 29-39 2,72 59 2Л7 39 1,43 439 16,14 150 5,51 687 25,26

Залежные темно-каштановые (15 лет) почвы

1 А„ 0-28 1,94 46 2,37 51 2,63 335 17,27 124 6,39 556 28,66

В1 28-46 1,93 59 3,06 45 2,76 407 21,09 131 6,79 642 33,70

2 Ап 0-26 1,94 46 2,37 39 2,01 336 17,32 150 7,73 571 29,43

в, 26-44 1,90 39 2,05 39 2,05 238 12,53 104 5,47 420 22,10

НСР0,5 8,2 6,5 4,7 7,8

Выход второй фракции фульвокислот (ФК-2) имеет очень широкую амплитуду колебаний. В целинных темно-каштановых почвах содержание ФК-2 изменяется от 96

13

до 236 мг С на 100 г почвы. Горизонты А более обеспечены ею, а горизонты В! -менее. В составе гумуса эта фракция занимает небольшой удельный вес - 6,73-8,11 %. Доля ее в составе всех фракций, ФК в целинных темно-каштановых почв колеблется в пределах 43,49-44,34 % в горизонте А и 35,04-37,20 % - в горизонте В,. В пахотных неорошаемых почвах выход ее более высокий - 235-319 мг С на 100 г почвы. Доля ее в составе гумуса увеличена до 11,68-16,64 %. В составе всех фракций ФК она занимает очень большой удельный вес - 50,49-56,95 %. В орошаемых почвах показатели абсолютного содержания ФК-2 примерно такие же, как и в неорошаемых пахотных почвах. Относительное содержание этой фракции в составе гумуса в горизонте Ап более низкое - 8,42-9,09 %, в то время как в горизонте В! оно более высокое - 12,30-19,62 %. Такая же закономерность прослеживается в показателях, отражающих долю ФК-2 в составе всех фракций ФК. В горизонте Ап они колеблются в пределах 53,95-54,32 %, а в горизонте В! - 63,78-70,85 »/...Длительное пребывание темно-каштановых почв в залежном состоянии способствовало наиболее высокому абсолютному содержанию ФК-2 - 336-451 мг С на 100 г почвы, что составляет 16,1421,09 % доли ее в составе гумуса. В составе всей массы ФК данная фракция занимает 56^70-65,08 %.

Количество фульвокислот третьей фракции (ФК-3) в исследуемых темно-каштановых почвах изменяется от 64 до 159 мг С на 100 г. В целинных почвах обеспеченность ФК-3 в горизонте А более высокая (159-185 мг С на 100 г), а в горизонте В[ - более низкая (83-89 мг С на 100 г). Относительная доля ФК-3 в составе гумуса небольшая - 5,49-6,35 %, в составе всей извлекаемой массы ФК она колеблется в пределах 30,31-36,25 %. В пахотных неорошаемых почвах абсолютное содержание ФК-3 более низкое - 114-127 мг С на 100 г, чем в целинных почвах. Доля ее в составе гумуса также более низкая - 4,43-5,73 %. В составе всех фракций ФК она занимает небольшой удельный вес - 22,93-25,71 %. Орошение темно-каштановых почв привело к еще большему' снижению выхода ФК-3 - 51-102 мг С на 100 г. Относительное количество этой фракции в составе гумуса характеризуется наиболее низкими показателями - 2,69-3,84 %. В составе всех фракций ФК она составляет всего 17,36-22,79 %. В залежных (5 лет) почвах содержание ФК-3 изменяется от 64 до 95 мг С 'на 100 г. В составе гумуса эта фракция занимает небольшой удельный вес -4,585,93 %. Показатели участия ФК-3 в составе всех фракций ФК изменяется существенно - 22,46-40,07 %. Увеличение периода залежного состояния темно-каштановых почв до 10 и 15 лет способствовало более высокому выходу ФК-3 - 124150 мг С на 100 г почвы. В составе всех фракций ФК показатели доли ФК-3 колеблются в пределах 21,86-24,74 %.

5. Лабильные гумусовые вещества.

5.1. Содержание шелочнорастворимых гумусовых веществ.

В целинных темно-каштановых почвахабсолютные показатели обеспеченности лабильными щелочнорастворимыми гумусовыми веществами изменяются по горизонтам от 108 до 135 мг Сна 100 г (табл. 6). При этом более обеспечены ими верхние гумусовые горизонты - 131 -135 мг С на 100 г. С глубиной содержание их снижается до 108-115 мг С на 100 г. Доля данной группы лабильных гумусовых веществ в общей массе гумуса в целинных почвах колеблется в верхних горизонтах в пределах 4,64-5,46 %. В более глубоких горизонтах относительные

показатели их возрастают до 8,8-11,25 %. В пахотных неорошаемых темно-каштановых почвах содержание лабильных соединений гумуса примерно такое же, как и в целинных почвах. Абсолютные показатели обеспеченности лабильными гумусовыми веществами в длительно-орошаемых почвах являются максимальными (149-173 мг С на 100 г) среди таких показателей содержания этой группы гумусовых веществ других темно-каштановых почв. В большинстве исследуемых темно-каштановых залежных почв содержание лабильных гумусовых веществ снижено до 104-138 мг С на 100 г. Общей закономерностью распределения щелочнорастворимых гумусовых веществ в данных почвах является более высокое содержание их в гумусовых горизонтах - 123-138 мг С на 100 г. С глубиной содержание этой группы соединений гумуса уменьшено до 104-108 мг С на 100 г. Показатели же относительной степени лабильности гумусовых веществ с глубиной, наоборот, возрастают с 7,8 до 14,30-15,88 %.

Таблица б. - Содержание щелочнорастворимых лабильных гумусовых веществ в темно-каштановых почвах

Почва № разреза Горизонт, мощность, С„6Щ, % к массе Сл,б, мг на 100 Сл>б,в%кС

см почвы г общему

А,3-15 2,82 131 4,64

11 В, 15-34 1,57 115 7,32

Целинная Вк 34-89 1,12 111 9,91

А,3-24 2,47 135 5,46

12 В, 24-42 1,26 111 8,80

В^ 42-107 0,96 108 11,25

А„0-30 1,86 123 6,61

9 В! 30-41 1,44 119 8,26

В, 41-69 1,16 119 10,26

Пахотная, В2 69-117 1,09 115 10,55

неорошаемая 50 А„0-33 2,64 131 4,96

10 В, 33-43 2,51 127 5,06

В2 43-68 1,88 111 5,90

В, 68-96 1,79 115 6,42

А„0-33 2,24 149 6,69

Пахотная, 7 В133-57 1,77 131 7,40

орошаемая 50 лет В2 57-111 1,18 115 9,74

8 А„0-30 3,23 173 5,36

В, 30-98 2,32 131 5,65

А„0-32 1,48 115 7,77

5 В1 32-65 1,16 119 10,26

Залежная, 5 лет В2 65-130 0,68 108 15,88

Ап 0-40 1,76 138 7,84

6 В, 40-80 1,05 135 12,86

В2 80-106 0,86 123 14,30

Ап 0-29 2,62 123 5,00

Залежная, 10 лет 3 В! 29-39 2,63 115 4,68

В2 39-56 2,17 111 5,30

В,56-111 1,95 123 5,69

А„0-28 1,88 131 7,92

1 В, 28-46 1,80 131 8,28

Залежная, 15 лет В2 46-85 1,48 104 8,85

Ап 0-26 1,88 131 6,97

2 В! 26-44 1,83 104 5,68

В2 44-99 1,21 104 8,59

Запасы лабильных гумусовых веществ в слое 0-20 см в целинных почвах равны 2,53-2,70 т С на 1 га. В пахотных неорошаемых почвах в данном горизонте запасы этих веществ либо находятся на уровне запасов целинной почвы, либо снижены. Длительное орошение темно-каштановых почв способствовало аккумуляции наиболее высокой массы щелочнорастворимых соединений гумуса в слое 0-20 см -3,52-4,08 т С на 1 га. Нахождение темно-каштановых почв в залежном состоянии способствовало сохранению лабильных гумусовых веществ на достаточно высоком уровне - 3,09-3,50 т С на 1 га. В исследуемых темно-каштановых почвах велики запасы лабильных гумусовых веществ в слое 50-100 см - 8,10-10,76 т С на 1га. В метровом слое минимальными они являются в целинных темно-каштановых почвах (15,14-15,16 т С на 1 га), а максимальными (19,44-19,57 т С на 1 га) в орошаемых почвах. В других изучаемых почвах запасы этой группы веществ изменяются от 15,06 до 18,25 тС на 1га.

5. 2. Легкопазлагаемое органическое вещество темно-каштановых почв.

Самое высокое содержание легкоразлагаемого органического вещества (ЛОВ) характерно для целинных темно-каштановых почв - 0,68-0,72 % к массе почвы (табл. 7). В пахотных неорошаемых почвах содержание ЛОВ снижено до 0,44 - 0,45 %.

Таблица 7. - Содержание легкоразлагаемого органического вещества в темно-

каштановых почвах

№ Горизонт, Орг.в-во, % к ЛОВ, % к ЛОВ, % к Степень

Почва. разреза глубина, см массе почвы массе почвы орг. в-ву выпаханности,

почвы балл

А, 3-15 5,02 0,72 14,3 5,7

Целинная 11 В,15-34 2,79 0,68 24,3 0

В„34-89 2,00 0,23 11,5 8,5

А, 3-24 4,40 0,68 15,5 4,S

Целинная 12 В, 24-42 2,25 0,31 13,8 6,2

Вк 42-107 1,71 0,05 2.90 17,1

А„„0-30 3.31 0,44 13,3 6,7

Неорошаемая 50 9 В,3041 2,57 0,34 13,2 6,8

лет Вк 41-69 2,06 0,05 2,4 -

ВС 69-117 1,94 0,05 3,5 -

А,» 0-33 4,71 0,45 9,6 10,4

Неорошаемая 50 В, 33-43 4,47 0,38 8,5 11,5

лет 10 В2 43-68 3,35 0,11 3,3 -

Вк 68-96 3,19 0,05 1,6 -

Орошаемая 50 А„„0-33 4,00 0,52 13,0 7,0

лет 7 В, (33-57) 3,15 0,51 16,2 3,8

В257-111 2,11 0,26 12,3 7,7

Орошаемая 50 Агах0-30 5,77 0,55 9,5 10,5

лет 8 В, 30-98 4,13 0,40 9,7 10,3

Находящаяся в Ап 0-32 2,64 0,39 14,8 5,2

залежи 5 лет 5 В,32-65 2,07 0,31 15,0 5,0

Находящаяся в А„ 0-40 3,14 0,41 13,1 6,9

залежи 5 лет 6 В, 40-80 1,84 0,33 17,6 2,4

Находящаяся в А, 0-29 4,67 0,54 11,6 8,4

залежи 10 лет 3 В,29-39 4,62 0,42 9,0 11,0

В2 39-56 3,87 0,10 2,6 -

Находящаяся в Алан 0—28 3,35 0,41 12,2 7,8

залежи 15 лет 1 В, (28-46) 4,75 0,46 9,7 10,3

В,46-85 2,64 0,28 10,6 9,4

Находящаяся в АпнхО—26 3,35 0,40 11,9 8,1

залежи 15 лег т В, 26-44 3,27 0,42 12,8 7,2

В2 44-99 2,16 0,32 14,8 5,2

В целинных и пахотных неорошаемых почвах основная масса ЛОВ аккумулируется в верхних горизонтах, главным образом, в слоях 0-40 см и 0-45 см. Количество ЛОВ в темно-каштановых орошаемых почвах в горизонте 0-30 см равно 0,52-0,55 %. Достаточно высокая аккумуляция этой группы органических веществ наблюдается в горизонтах В! - 30-98 см и В! - 33-57 см - 0,40-0,51 %. В почвах с пятилетним сроком залежного нахождения обеспеченность ЛОВ снижена как в верхнем гумусовом горизонте - 0,39-0,41 %, так и в нижележащих горизонтах - 0,32-0,33 %. Десятилетнее пребывание темно-каштановых почв в залежном состоянии способствовало более высокому накоплению ЛОВ в метровой толще, чем при пятилетним периоде.

Запасы ЛОВ в слое 0-20 см всех изучаемых почв изменяются в небольших размерах - 9,2-12,7 т/га. Более высокие запасы этой группы органических веществ аккумулируется в корнеобитаемом слое. Максимальный запас ЛОВ приурочен в этом слое к целинным и орошаемым почвам - 30,2-31,9 т С на 1 га. В других почвах этот запас ЛОВ снижен до 22,2-25,6 т С на 1 га. Максимальная аккумуляция ЛОВ в метровой толще наблюдается в целинных и орошаемых темно-каштановых почвах -54,1-60,4 т/га. Более низкий уровень аккумуляции этих веществ имеют залежные почвы (15 лет), частично залежные с пятилетним сроком нахождения - 40,7-46,9 т/га. Самые низкие запасы ЛОВ в метровом слое имеют старопахотные и залежные почвы (10 лет)-24,2-31,2 г/га.

Большинство исследуемых почв являются выпаханными. Почвы целинные можно считать по количеству ЛОВ невыпаханными. Залежные почвы с пятилетним сроком пребывания являются слабовыпаханными.

5.3. Подвижные соединения азота в темно-каштановых почва.

Обеспеченность подвижными органическими соединениями азота в темно-каштановых целинных почвах (табл. 8) в самом верхнем гумусовом горизонте колеблется в пределах 128-156 мг N на 1 кг почвы. При этом максимальная аккумуляция их сосредоточена в более глубоких горизонтах - 142-170 мг N113 1 кг. Совершенно по-другому происходит аккумуляция подвижных органических соединений азота в пахотных неорошаемых почвах. В этих почвах максимальное количество данных соединений азота приурочено к верхнему пахотному слою - 156 мг N на 1 кг. Вниз по профилю содержание их снижено до 128 мгМ на 1 кг. Отличительной особенностью аккумуляции легкогидролизуемых соединений азота в орошаемых почвах является более высокая их аккумуляция, чем в целинных и пахотных почвах на богаре - 170-198 мг N на 1 кг. Нахождение темно-каштановых почв в залежном состоянии способствовало существенному возрастанию степени подвижности соединений азота. Особенно отчетливо проявилось это возрастание в темно-каштановых почвах с 15-летним пребыванием их в залежном состоянии - 10,612,9 %.

Запасы щелочнорастворимых соединений азота в целинных темно-каштановых почвах в самом верхнем (0-20 см) слое колеблются в пределах 260-300 кг N на 1 га. В слое 0-50 см они достигают 730-880 кг/га, а в слое 50-100 см - 1070 кг N на 1 га. В метровой толще этих почв запасы подвижных соединений азота колеблются в пределах 1980-2060 кг N на 1 га. Длительное использование темно-каштановых почв в пахотном состоянии без орошения в целом не привело к существенным изменениям в уровне аккумуляции щелочнорастворимых соединений азота в сравнении с целинными почвами. В орошаемых темно-каштановых почвах уровень аккумуляции

подвижных соединений азота определяется содержанием гумуса. В почвах с содержанием гумуса около 3 % запасы подвижных соединений азота такие же, как и в неорошаемых пахотных почвах. В почвах с содержанием гумуса более 3 %масса подвижных соединений азота в метровой толще достигает 2570 кг N на 1 га. Нахождение темно-каштановых почв в залежном состоянии, в целом, не привело к существенным изменениям в аккумуляции подвижных соединений азота. В залежных почвах наметилась отчетливая тенденция более высокого накопления подвижных соединений азота в слое 50-100 см, чем в других почвах.

Щелочногидролизуемые вытяжки темно-каштановых целинных почв в верхних горизонтах характеризуются органическим веществом со средней степенью обеспеченности азотом (8,4-10,5). В более глубоких горизонтах целинных почв эти вытяжки имеют отношение =6,5-7,6. В пахотных неорошаемых почвах

показатели примерно такие же, как и в щелочных вытяжках целинных почв. В пахотных орошаемых почвах наметилась отчетливая картина более низких показателей отношения С:1М =7,1-8,7. В залежных темно-каштановых почвах легкогидролизуемые органические вещества характеризуются средней степенью обогащенности азотом.

Таблица 8. - Содержание щелочногидролизуемых соединений азота в темио-каштановых почвах

№ Валовое Подвижные Подвижные

Почва раз- Гори- Глубина, содержание соединения соединенияК, % С:№ щелоч-

реза зонт см азота,% азота, мг/кг к валовому ных

содержаник^ вытяжках

А 3-15 0,32 156 4,9 8,4

11 в, 15-34 0,22 128 5,8 9,0

Целина В, 34-89 0,15 170 1М 6,5

А 3-24 0,23 128 5,6 10,5

12 в, 24-42 0,13 114 8,8 9,7

Вк 42-107 0,07 142 20,3 7,6

А„ 0-30 0,17 156 9,2 7,9

9 В! 30-41 0,11 142 12,9 8,4

Пахотные в« 41-69 0,05 128 25,6 9.3

неорошаемые К 0-33 0,18 128 7,11 10,2

10 В: 33-43 0,15 128 8,50 9,9

в2 43-68 0,14 128 9.10 8,7

7 А„ 0-33 0,17 128 7,5 11,6

Пахотные В, 33-57 0,16 170 10,6 7,7

орошаемые 8 А„ 0-30 0,39 198 5,1 8,7

В, 30-98 0,29 184 6,3 7.1

А„ 0-32 0,17 142 8,4 8,1

5 В! 32-65 0,11 121 11,0 9,8

Залежная, 5 лет в2 65-130 0,09 128 14,2 8,4

6 А,, 0-40 0,23 142 6,2 9,7

В, 40-80 0,13 142 10,9 9,5

А„ 0-29 0,19 142 7,5 8,7

Залежная, 10 3 В, 29-39 0,14 128 9,1 9,0

лет в2 39-56 0,11 142 12,9 7,8

А„ 0-28 0,14 156 11,1 8,4

1 В1 28-46 0,16 170 10,6 7,7

Залежная, 15 в2 46-85 0,11 142 12,9 7,3

лет А„ 0-26 0,19 156 8,2 8,4

2 В1 26-44 0,11 142 12,9 7,3

В2 44-53 0,12 142 11,8 7,3

выводы

1. Темно-каштановые целинные почвы характеризуются высоким содержанием гумуса (4,4-5,0 %). Пахотные неорошаемые почвы имеют более низкие показатели обеспеченности гумусом (3,31 %). Орошаемые темно-каштановые почвы обладают наиболее высоким количеством гумуса. Темно-каштановые почвы с 5-летним периодом нахождения в залежном состоянии менее обеспечены гумусом - 2,643,14%. Почвы с 10- и 15-летним пребыванием в залежном состоянии характеризуются относительно благоприятными показателями обеспеченности гумусом - 3,35-4,69 %. Такие показатели содержания гумуса в изучаемых почвах обусловили различные запасы его. Наиболее высокие они в орошаемых почвах. В залежных (5 лет) почвах аккумуляция гумуса является низкой в пахотном слое и средней в слое 0-100 см. 15-летнее пребывание почв в залежном состоянии привело к заметному снижению уровня аккумуляции гумуса в слое 0-20 см как в сравнении с орошаемыми, так и с ц&лннкымн почвами.

2. Количество азота в целинных темно-каштановых почвах в верхнем гумусовом горизонте колеблется в пределах 0,23-0,32 %, постепенно понижаясь с глубиной, В пахотных почвах богары аккумуляция азота характеризуется меньшими показателями - 0,17-0,18 %. Орошение способствует накоплению азотистых соединений. Пребывание темно-каштановых почв в залежном состоянии существенно не изменило содержание и распределение азотистых соединений в профилях этих почв. Обеспеченность гумуса азотом в целинных почвах средняя (С:К=7,7-9,1). Пахотные неорошаемые почвы имеют гумус низкой и очень низкой степени обеспеченности азогом (С:Ы=11,2-15,2). Орошение способствовало существенному обогащению гумуса азотом. Залежные почвы с 10- и 15-летним сроком имеют гумус с низкой степенью обогащенности азотом.

3. Доля гуминовых кислот (ГК) в составе извлекаемых гумусовых веществ изменяется по изучаемым почвам от 20,17 до 56,49 %. Максимальное относительное содержание ГК (40,29-56,50 %)имеют целинные темно-каштановые почвы. В пахотных неорошаемых и орошаемых почвах доля ГК значительно ниже (21,80-35,67 %).В залежных почвах наблюдается отчетливое возрастание доли ГК в составе гумуса - 27,97-43,88 %. По степени гумификации гумус целинных почв характеризуется очень высокой степенью гумификации, пахотных - высокой, а в орошаемых почвах -средней степенью гумификации.

4. Суммарное содержание ФК в целинных почвах колеблется в пределах 17,2220,92 %. Более высокие показатели доли ФК в составе гумуса (21,38-33,70 %) имеют пахотные неорошаемые и залежные почвы. Орошаемые темно-каштановые почвы характеризуются гумусом, в котором доля ФК минимальна- 15,50-17,36 %.

5. Наиболее высокие показатели отношения Сп<>Сфк=2, 16-2,70 имеют целинные почвы. В пахотных неорошаемых почвах показатели этого отношения снижены до 1,36-1,53. В пахотных орошаемых почвах, особенно в горизонте Вь отношение Спс:Сфк снижено до 0,69-1,16. В горизонте Ап показатели этого отношения равны 1,41-1,53. В залежных почвах отношение Сгк:Сфк изменяется от 1,04 до 1,70. Кроме целинных почв, гумус всех остальных почв является фульватно-гуматным.

6 Среди всех фракций гуминовых кислот ГК-2 занимает наибольший удельный вес. Самая высокая доля ГК-2 в составе гумуса (32,90-46,80 %) характерна для целинных темно-капггановых почв. В пахотных неорошаемых почвах относительное содержание ГК-2 уменьшено до 15,23-24,50 %, а в орошаемых почвах - до 15,06-19,10 %. Залежное состояние темно-капггановых почв способствовало некоторому возрастанию доля ГК-2 в составе гумуса до 22-27 %. В большинстве исследуемых темно-капггановых почв доля ГК-2 в составе всех фракций ГК является высокой и очень высокой. Только в пахотных неорошаемых почвах относительное содержание ГК-2 в составе всей извлекаемой массы ГК равно 52,70-56,90 %. Все исследуемые темно-каштановые почвы имеют низкое и очень низкое относительное содержание ГК-1 в составе всех фракций ГК - 7,8-15,4 %. Относительное содержание ГК-3 в составе всех фракций ГК в целинных темно-каштановых почвах изменяются от 10,50 до 14,63%. В пахотных неорошаемых почвах показатели доли ее в составе гуминовых кислот являются наивысшими среди всех исследуемых почв - 41-46 %. В пахотных орошаемых почвах относительное количество 1К-3 низкое - 12,01-16,57 %. Нахождение почв в течение 15 лет в залежном состоянии способствовало возрастанию доли ГК-3 в составе всех фракций ГК до 21,88-25,15 %

7. Среди фульвокислот выделено четыре фракции. Фульвокислоты 1а и 1 фракции в исследуемых темно-каштановых почвах характеризуются низким количеством. Наибольший удельный вес в составе всех фракций фульвокислот занимает вторая фракция (ФК-2). Доля ее в составе всех фракций ФК в целинных темно-каштановых почвах колеблется в пределах 43,49-44,34 % в горизонте А и 35,04-37,20 % - в горизонте Вь В пахотных неорошаемых почвах она занимает очень большой удельный вес - 50,49-56,95 %. В пахотных орошаемых почвах наиболее высокие показатели доли ее в составе ФК приходятся на горизонт В! - 63,78-70,85 %, в то время как в горизонте Ап они более низкие - 53,95-54,32 %. Длительное пребывание темно-каштановых почв в залежном состоянии способствовало поддержанию высокой доли ФК-2 в составе ФК - 56,70-65,08 %. Относительная доля ФК-3 в составе гумуса небольшая - 5,49-6,35 %, а в составе всей массы ФК она колеблется в пределах 30,31-36,25 %. В пахотных неорошаемых и орошаемых почвах относительное количество ФК-3 в составе всех фракций ФК существенно ниже -17,36-25,71 %. Показатели участия ФК-3 в составе ФК в залежных почвах изменяются существенно - 22,46-40,07 %.

8. Содержание лабильных щелочнорастворимых гумусовых веществ в темно-каштановых целинных почвах изменяется по горизонтам от 108 до 135 мг С на 100 г почвы. В пахотных неорошаемых почвах количество этих соединений примерно такое же, как и в целинных почвах. Показатели обеспеченности данными соединениями в длительно-орошаемых темно-каштановых почвах являются максимальными (149-173 мг С на 100 г). В большинстве исследуемых темно-каштановых залежных почв содержание лабильных щелочнорастворимых гумусовых веществ снижено до 104-138 мг С на 100 г.

9. Самое высокое содержание легкоразлагаемого органического вещества (JIOB) характерно для целинных темно-каштановых почв - 0,68-0,72 % к массе почвы. В пахотных неорошаемых почвах содержание ЛОВ снижено до 0,44-0,45 %. Количество ЛОВ в темно-капггановых орошаемых почвах в горизонте 0-30 см равно

0,52-0,55 %. В других горизонтах этих почв оно снижено до 0,40-0,51 %. В залежных почвах количество JIOB существенно ниже, чем в других исследуемых почвах.

10. Обеспеченность подвижными органическими соединениями азота в темно-каштановых целинных почвах в самом верхнем гумусовом горизонте колеблется в пределах 128-156 мг N на 1 кг почвы. При этом максимальная аккумуляция их наблюдается в более глубоких горизонтах - 142-170 мг N на 1 кг. В пахотных неорошаемых почвах максимальное количество данных соединений азота приурочено к пахотному слою - 156 мг N а 1 кг. В орошаемых почвах наблюдается самая высокая аккумуляция подвижных органических соединений азота - 170-198 мг N на 1 кг. Нахождение темно-каштановых почв в залежном состоянии способствовало существенному возрастанию степени подвижности соединений азота.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Баранова Е.В., Донских Н.К. Легко разлагаемое органическое вещество орошаемых и неорошаемых темно-каштановых почв, находящихся в залежном состоянии в условиях Западного Казахстана// Гумус и почвообразование— Изд. СПбГАУ. Санкт-петербург-Пушкин, 2009. - С. 82-89.

2. Баранова Е.В., Рахимгалиева С.Ж. Содержание азота темно-каштановых почв Западного Казахстана// Доклады 5-ой международной научной конференции Ирана и России по проблемам развития сельского хозяйства. - Изд. СПбГАУ,Санкт-петербург - Пушкин, 8-9 октября 2009. - С. 421-423.

3. Баранова Е.В.Легкоразлагаемое органическое вещество темно-каштановых почв, находящихся в залежном после орошения и орошаемом состоянии в условиях Западного Казахстана// Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования. Материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов СПбГАУ. — Изд. СПбГАУ,Санкт-петербург - Пушкин, 2010. - С.132-135.

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах РФ:

4. Баранова Е.В., Рахимгалиева С.Ж. Содержание и запасы гумуса в темно-каштановых почвах при различном их использовании// Известия СПБГАУ. - 2008, № 11.-С.13-15.

5. Баранова Е.В., Донских И.Н. Легкоразлагаемое органическое вещество темно-каштановых почв, находящихся в залежном после орошения и орошаемом состоянии в условиях Западного Казахстана// Известия СПБГАУ. - 2009, № 15. - С.7-11.

6. Рахимгалиева С.Ж., Баранова Е.В. Содержание и запасы азота в темно-каштановых почвах Западного Казахстана// Известия СПБГАУ. - 2009, № 17. - с. 10-14.

7. Баранова Е.В., Рахимгалиева С,Ж. Содержание и запасы щелочно-растворимого органического вещества в темно-каштановых почвах Западного Казахстана// Известия СПБГАУ. - 2010, Ка 21. - С. 62-66.

8. Баранова Е.В., Рахимгалиева С.Ж.Групповой состав гумуса темно-каштановых почв в условиях Западного Казахстана// Известия СПБГАУ. - 2011, № 22. -С.109-114.

Подписано в печать 20.01.2012 Формат 60x90 '/и Печать трафаретная. 1,0 усл. печ. л. Тираж 100 экз.

_Заказ № 12/01/05_

Отпечатано с оригинал-макета заказчика в НП «Институт техники и технологий» Санкт-Петербург- Пушкин, Академический пр., д.31, ауд, 715

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Баранова, Екатерина Викторовна, Санкт-Петербург-Пушкин

3

4

J

aJ

S 9

i

^ -i 3 1

§

s ?

£

s o $ s.

o"3

61 12-6/235

ФГБОУ ВПО САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Баранова Екатерина Викторовна

ГУМУСОВЫЙ РЕЖИМ ТЕМНО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ РАЗНОГО ХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ

ЗАПАДНОГО КАЗАХСТАНА

Специальность 06.01.01 - общее земледелие 03.02.13 - почвоведение

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор И.Н. Донских

Санкт-Петербург - Пушкин 2011

Оглавление

Введение 4

Глава 1. О деградации почв сухостепной зоны 7

1.1. Общие положения 7

1.2. Типы и виды деградации почв 12

1. 3. Агроэкологическая характеристика залежных почв•сухостепной зоны Западного Казахстана 16

1.4. Особенности деградации степных почв при пастбищном использовании 23

1.5. Влияние орошения на состав и свойства почв степной зоны 27 Глава 2. Объекты и методы исследования 47

2. 1. Условия образования каштановых почв Западного Казахстана 47 2. 1. 1. Рельеф и почвообразующие породы 48 2. 1.2. Климат 52 2. 2. Морфологическое описание профилей темно-каштановых почв -объектов исследования 60 2. 3. Гранулометрический состав темно-каштановых почв 70 2.4. Физико-химические свойства темно-каштановых почв 74

2. 5. Методы исследования 82 Глава 3. Содержание и запасы гумуса и азота в темно-каштановых

почвах 85

3.1. Содержание и запасы гумуса 85

3. 2. Содержание и запасы азота 101 Выводы 116 Глава 4. Групповой и фракционный состав гумуса темно-каштановых почв Западного Казахстана 120

4. 1. Групповой состав темно-каштановых почв 120 4. 2. Гуминовые кислоты 132

4.3. Фульвокислоты 153 Выводы 170

Глава 5. Лабильные гумусовые вещества темно-каштановых почв 178

5.1. Содержание щелочно-растворимых гумусовых веществ в темно-каштановых почвах 1 ВО

5.2. Легкоразлагаемое органическое вещество темно-каштановых

почв 191

5.3. Подвижные соединения азота в темно-каштановых почвах 199 Выводы 213 Общие выводы 218 Список литературы 227 Приложение 251

Введение

Актуальность. Каштановые почвы являются зональными почвами сухих степей. На территории СНГ каштановые почвы занимают 107 млн. га. В Западно-Казахстанской области республики Казахстан они являются основным почвенным типом сельскохозяйственных угодий и пашни. На этих почвах в условиях Казахстана возделываются наиболее ценные сорта твердых пшениц, кукурузы и других сельскохозяйственных культур. В последние годы обращается большое внимание на изменение состава, свойств и плодородия каштановых почв при длительном сельскохозяйственном использовании. Научно-исследовательскими учреждениями Российской Федерации и Украины установлены размеры уменьшения содержания гумуса, азота, ухудшение физико-химических и физических свойств при длительном сельскохозяйственном использовании каштановых почв. Выявлены особенности формирования состава, свойств и плодородия этих почв при длительном орошении.

В настоящее время на территории Западного Казахстана орошаются и темно-каштановые почвы. Основная площадь орошаемых темно-каштановых почв сосредоточена на территории Уральской опытной сельскохозяйственной станции. Орошение темно-каштановых почв осуществляется дождеванием. До сих пор достаточно полного анализа состава, свойств и плодородия этих почв не было представлено.

Деградация антропогенно-преобразованных почв рассматривается как негативное смещение их свойств по отношению к заданной оптимальной модели. В настоящее время на территории Западного Казахстана значительные площади пахотных как орошаемых, так и неорошаемых почв перешли в залежное состояние. При этом практически отсутствуют данные по составу, свойствам и плодородию этой категории земельных угодий. Поэтому перед учеными аграрного сектора Казахстана ставится задача об увеличении производства продуктов сельского хозяйства на основе увеличения посевных площадей.

Главным и определяющим свойством почвы является плодородие. Именно на его основе формируются важнейшие и незаменимые энергетические ресурсы для жизни человечества. Плодородие почвы в значительной мере определяется органическим веществом - гумусом почвы.

Если гумусовое состояние важнейших типов почв (дерново-подзолистые, черноземы, серые лесные и др.) хорошо изучено, то этого нельзя сказать в отношении характеристики гумусового режима каштановых почв Западного Казахстана. Именно эти почвы, занимая большие площади в данном регионе, исследованы крайне мало. Особенно слабо изучены процессы, определяющие содержание, запасы гумуса, его состав и степень подвижности.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы было изучение гумусного состояния темно-каштановых почв Западного Казахстана при различном антропогенном воздействии.

В связи с этим основными задачами работы были: 1. Изучение содержания и запасов гумуса и азота в темно-каштановых целинных, пахотных неорошаемых, орошаемых и залежных почвах. 2. Исследование группового и фракционного состава гумуса. 3. Определение щелочнорастворимых соединений гумусовых веществ. 4. Выявление особенностей аккумуляции легкоразлагаемых органических веществ. 5. Установление степени подвижности органических соединений азота.

Научная новизна и практическая ценность. Впервые для условий Западного Казахстана исследовано гумусное состояние темно-каштановых почв различного хозяйственного использования. Показано, что длительное нахождение этих почв в пашне на богаре приводит к ухудшению гумусного состояния, напротив, орошение их путем дождевания способствует более высокой аккумуляции гумуса и азота. Нахождение темно-каштановых почв в залежном состоянии в течение 10 и 15 лет приближает гумусное состояние к аналогичному состоянию целинных почв. Установлены абсолютные и относительные величины группового и фракционного состава гумуса.

Выявлено, что гумус целинных темно-каштановых почв является гуматным, а гумус пахотных и залежных почв - фульватно-гуматным. Исследованные темно-каштановые почвы характеризуются различным содержанием лабильных гумусовых веществ. Длительное орошение темно-каштановых почв способствует более высокой мобилизации гумусовых веществ, в то время как использование этих почв в пашне и залежи снижает уровень подвижности гумусовых веществ.

Результаты исследований могут быть использованы для разработки и совершенствования приемов поддержания и воспроизводства плодородия темно-каштановых почв. Почвы с 10- и 15-летним периодом залежного состояния можно рекомендовать для использования в пашне.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Санкт-Петербургского государственного аграрного университета в 2009 г. и 2010 г.

Публикации. По результатам диссертационных исследований опубликовано 8 работ, в том числе 5 рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из пяти глав и выводов. Материалы диссертации изложены на 262 страницах, диссертация содержит 21 таблицу и 19 рисунков. Список литературы включает 263 наименования, в том числе 21 на иностранных языках, 11 приложений.

1. О деградации почв сухостепной зоны

1.1,Общие положения

Понятие «деградация почв» до настоящего времени не имеет четкого определения, однако в него так или иначе включены процессы ухудшения свойств почв и их качества с позиций первичной продуктивности.

«Деградация почв - это совокупность процессов, вызванных деятельностью человека и уменьшающих способность почв к поддержанию жизни людей» (С>шс1е1те8..., 1988).

«Деградация почв и земель представляет совокупность природных и антропогенных процессов, приводящих к изменению функций почв, количественному и качественному ухудшению их состава и свойств, снижению природно-хозяйственной значимости земель» (Методика определения размеров ущерба и деградации почв и земель, 1994).

Деградация почв определяется как процесс, снижающий на количественном и/или качественном уровне реальную и/или потенциальную способность почвы производить продукты (товары) или услуги»(С>ЬА8СЮ, 1979).

Деградирующими считаются те почвы, в которых устойчивые негативные процессы антропогенного или природного характера привели к снижению продуктивности или качества продукции и, соответственно, повышению затрат на восстановление средств производства (Снакин и др., 1992).

Собственно почвенное определение деградации было дано М.И.Герасимовой и ее соавторами (2000): «Деградация почв - изменение функционирования почвенной системы, и/или в составе и строении твердой фазы, и/или регуляторной функции почв, имеющее результатом отклонение от экологической нормы и ухудшение параметров, важных для функционирования биоты и человека».

Для уровня организации почвенного покрова на уровне элементарного почвенного ареала (ЭПА) по Н.Б.Хитрову (1998) вслед за определением термина «деградация почв» можно применить следующие понятия: «степень деградации почв» - сравнительный уровень выраженности деградации почвы в целом к фиксированному моменту времени; «скорость деградации почвы» - быстрота изменения степени деградации почвы; «вид деградации почвы» -группа процессов ухудшения свойств и качества почвы, имеющая одинаковые общие механизмы осуществления и спектр результатов воздействия; «число совмещенности» - число видов деградации почвы, диагностируемых одновременно в одной почве (в пределах ЭПА).

Таким образом, в современном почвоведении понятие «деградация почв» или «деградация почвенного покрова» расценивается с сугубо антропоцентрических позиций, т.е. с позиций удобства и благополучия человека и окружающей его природной среды.

Вместе с тем, как подчеркивают Г.В.Добровольский и др. (2002), необходимо считать, что деградационные изменения почв не являются детерминированными, неизбежно следующими за любым антропогенным воздействием. Реальные ситуации показывают, что утрата устойчивости почв под влиянием деятельности человека и, как следствие, их деградация, происходят только при неадекватном применении тех или иных способов воздействия на почвы. К неадекватным следует относить такие антропогенные воздействия на почвы, которые не учитывают условия их формирования. Естественные и вторичные процессы вызывают опасные деградационные изменения. Из этого следует, в частности, что исходно неустойчивых почв нет. Почвы, реально возникшие на Земле, устойчивы в тех термодинамических и геохимических условиях, которые определили их формирование (Добровольский и др.,2002).

Деградация почв в большинстве случаев идет при комбинированном воздействии природных и антропогенных факторов, в этом антропогенное влияние создает предпосылки для резкой активации природных воздействий.

Разграничить влияние природных и антропогенных факторов деградации часто бывает достаточно сложно (Природно-техногенные воздействия..., 2000). Потенциальная устойчивость к деградации зависит от способности почв противостоять различным видам природно-антропогенных воздействий, т.е. определяется их составом и свойствами, наличием или отсутствием факторов, защищающих почву от деградации. Фактическая устойчивость, являющаяся величиной динамичной, зависит от чередующихся циклов состояния почв разной продолжительности: пребывание почв под травянистой растительностью (или под лесом), чередование культур в севообороте, изменение водного режима весной и летом и т.д. Под термином «обратимость деградации почв» понимается реальная возможность восстановления свойств почв, измененных (или утраченных) в процессе деградации.

По проявлению деградационных процессов может быть выделено несколько степеней. В современных классификациях подходы к их выделению существенно различаются. Так, в Международном руководстве по деградации выделяется 5 степеней каждого из типов деградации: деградации нет, слабая деградация, средняя, сильная и экстремальная.

В руководстве, предложенном Министерством охраны окружающей среды и Комитетом по земельным ресурсам, тоже выделено 5 категорий земель при оценке деградации и даны соответствующие количественные для каждого свойства почвы или характера нарушения поверхности. Степень деградации почв довольно детально анализируется в «Методике по определению размеров ущерба от деградации почв и земель» (1994). Деградация почв и земель по каждому индикаторному показателю характеризуется пятью степенями:

0 - недеградированные (ненарушенные);

1 - слабодеградированные;

2 - среднедеградированные;

3 - сильнодеградированные;

4 - очень сильно деградированные (разрушенные).

Определение степени деградации производится в соответствии с таблицей индикаторных показателей, включающей около 30 параметров физического и химического состояния почв. Вычисленные в баллах и последующих коэффициентах показатели степени деградации позволяют оценить не только степень ущерба, но и перейти к экономическим расчетам.

На изучение деградации почв и возможностей ее картографирования направлены усилия многих коллективов исследователей. Реализация уже упоминавшихся международных проектов (Quidelines...,1988; Qlobal Assessment..., 1979; Oldeman L.R. at al.,1990, 1992 и др.) позволила получить серию мелкомасштабных карт деградационных явлений для всей территории суши земного шара.

Отечественными учеными были установлены масштабы проявления и площади распространения основных деградационных процессов, определены критерии диагностики и оценки основных природно-антропогенных деградационных процессов (Панкова, Новиков, 2000). В перечень деградационных процессов, лимитирующих плодородие почв, по мнению авторов, входят переувлажнение, кислотность, засоление, солонцеватость, эродированность, дефлированность.

Методология и возможности картографирования деградации почв были детально обсуждены в работе М.И.Герасимовой, Н.А.Караваевой, В.О.Таргульяна (2000). Авторы предложили идею четырех блоков карт, включающих их компьютерные версии:

— карты факторов деградации - «нагрузок» (атмо-, урбо-, агро-...);

— карты ответных реакций почв на антропогенные воздействия, проявляющихся в изменении процессов функционирования (режимы, скорости, обратимость...);

— карты ответных реакций почв, проявляющихся в составе твердой фазы (изменение отдельных свойств почв);

— карты воздействий деградационных почв на пространственно-сопряженные природные объекты (эрозия/аккумуляция и др.), а также на эколого-хозяйственные структуры и на здоровье человека (Герасимова и др., 2000).

Большую роль внесли почвоведы в развитие представлений о деградации земель, предложив разделять представления о деградации земель и деградации почв. При этом при оценке деградации земель различаются 2 главных подхода. Один из них, выраженный наиболее ярко в Конвенции ООН по борьбе с опустыниванием/деградацией земель (1994), можно охарактеризовать как комплексный ландшафтный подход, заключающийся в рассмотрении «Земли» как зеленой биопродуктивной системы, включающей в себя почву, воду, растительность, прочную биомассу, а также экологические и гидрологические процессы, происходящие внутри системы. Деградация земель в этом контексте рассматривается как снижение или потеря биологической и экономической продуктивности и сложной структуры богарных пахотных земель, орошаемых пахотных земель или пастбищ, лесов и лесных участков в результате землепользования или действия одного или нескольких процессов, в том числе связанных с деятельностью человека.

Другой подход, который можно условно назвать ресурсным или хозяйственным, заключается в рассмотрении земель в качестве объекта экономической деятельности человека и стоимостной оценке параметров этих объектов или долевого вклада этих параметров в общую стоимость земель. В этом случае земля рассматривается как объект потенциальной или реальной купли-продажи. Этот подход в настоящее время находит все большее применение в практике современной экономики. При этом приоритет в этом подходе пока остается не столько почвенным свойством, отвечающим за потенциальное и актуальное плодородие земель, сколько таким экономическим критериям, как удаленность от основных рынков сбыта, наличие дорог, инфраструктуры и т.п.

1.2.Типы и виды деградации почв

Большинство исследователей деградационных явлений склоняются к тому, что все виды деградации можно условно разделить на 3 группы (Снакин и др., 1993): физическая, химическая и биологическая. Физическая деградация почвы (рисунок 1) фиксируется как по уменьшению мощности органогенных и/или гумусово-аккумулятивных горизонтов почв или уничтожению других почвенных горизонтов и всего профиля (механическая деградация), так и по изменению конкрет