Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

МЕРЗЛОТНО-ТАЕЖНЫЕ, МЕРЗЛОТНЫЕ, ПОЛУБОЛОТНЫЕ ПОЧВЫ И ВОПРОСЫ ИХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ (НА ПРИМЕРЕ МАГАДАНСКОЙ ОБЛАСТИ)

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "МЕРЗЛОТНО-ТАЕЖНЫЕ, МЕРЗЛОТНЫЕ, ПОЛУБОЛОТНЫЕ ПОЧВЫ И ВОПРОСЫ ИХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ (НА ПРИМЕРЕ МАГАДАНСКОЙ ОБЛАСТИ)"

I МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ :ЕЛЬСК0Х03ЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени к. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

\ "

Н. Н. МАЛ И И

МЕРЗЛ0ТН0-ТАЕЖНЫЕ, МЕРЗЛОТНЫЕ . ПОЛУБОЛОТНЫЕ ПОЧВЫ И ВОПРОСЫ их СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ'

(На примере Магаданской области) -(Специальность 06.01.03 — почвоведение) ^

\ ' " .

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

/ МОСКВА — 1973

Работа выполнена- на-кафедре, почвоведения Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научные руководители — доктор с.-х. наук профессор И. С. Кауричев, кандидат с.-х. наук доцент В. И. Савич.

Официальные оппоненты: доктор географических наук профессор Н. Н. Розов, кандидат с.-х. наук, ст. научный сотрудник Е.М.Наумов.

Ведущее предприятие—-Институт агрохимии и почвоведения АЙ СССР (г, Пущино наОке).

Автореферат разослан «/ У> . г Г^^1973 г.

/р.»

Згпдит'а диссертации состоится "^"1973 г.

в I м часов на заседании Совета фак-та агрохимии и почвоведения ТСХА. *

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА. Ваши отзывы и замечания по автореферату просьба отправлять в двух экземплярах по адресу: Москва 125008, Тимирязевская улица 47, корпус 8, Ученый совет ТСХА. Телефон 216-24-92.

/

Ученый * секретарь ТСХА*

Ф. А. Девочкин

Изучение почв и природных условий Крайнего Севера СССР имеет весьма актуальное народнохозяйственное значение в связи с интенсивным развитием производительных сил и увеличением численности населения.

В Магаданской области широко распространены мерзлотно-таежные. и мерзлотные полуболотные почвы, на крупных массивах которых в континентальной части получают высокие урожаи кормовых культур. Эти почвы являются ближайшим и наиболее перспективным резервом дальнейшего расширения пахотного фонда области. Между тем мерзлотно-таежные и особенно мерзлотные полуболотные почвы изучены довольно слабо, и многие вопросы их генезиса и сельскохозяйственного использования остаются дискуссионными. В значительной степени это связано с отсутствием комплексных исследований, вскрывающих специфику генетического профиля и особенности современной миграции веществ.

В основу настоящей работы положены материалы, собранные в период крупномасштабных почвенных и стационарных почвенных исследований, проведенных автором в Магаданской области (1961—1971 гг.), в составе экспедиции «Рос-гипрозем» и Магаданской агрохимической службы, а также экспериментальные материалы, полученные на кафедре почвоведения ТСХА в 1970—1972 гг.

Степень изученности почв области и цель исследования

Первые сведения по почвам Магаданской области получены Ароновым (1936—1940). В дальнейшем Пальманом (1944) и Пасечником (1957) были охарактеризованы окультуренные пойменные почвы континентальной зоны области. В этих работах рассматриваются не только-общие морфологические и химические свойства почв, но и особенности их термического режима.

В последнее десятилетие вопросы генезиса мерзлотно-та-ежных, старопойменных и болотных почв получили отражение в исследованиях Ивановой, Розова (1958, 1960), Наумова

(1958, 1960, 1963, 1964, 1970, 1972), Васьковского (1960),

Гречина, Савича (1965), Худякова (1972). Вместе с тем многие стороны почвообразования остаются неясными. Не исследована динамика свойств почв, не раскрыта роль восстановительных процессов в формировании генетического типа почв и зависимость ОВП от гидротермического режима, физических, химических свойств и состава микрофлоры почв. Не исследован минералогический состав илистых фракций равнинных почв и в особенности почв полуболотного ряда. Предме- -том дискуссии остается проблема известкования и применения минеральных удобрений.на мерзлотно-таежных и полуболотных почвах.

Целью настоящей работы является освещение некоторых свойств мерзлотно-таежных и мерзлотных полуболотных почв и особенностей их сельскохозяйственного использования на основании материалов почвенно-агрохимических крупномасштабных исследований, изучения вещественного состава почв, а также изучения динамики некоторых элементов современного почвообразовательного процесса путем стационарных полевых наблюдений за ОВП —режимом и факторами его определяющими (температура, влажность, биологические процессы) и моделирования некоторых процессов в лабораторных условиях. При этом основными вопросами исследований явилось:

1) изучение физических свойств, химического и минералогического состава почв;

2) .изучение динамики ОВ-процессов и факторов их определяющих;

3) выяснение отзывчивости почв на известкование и применение минеральных удобрений.

• Объекты и методика исследований

Исследовались мерзлотно-таежные и мерзлотные полуболотные почвы Тасканской низменности и долины реки Бере-лех, отнесенные по почвенно-географическому районированию к восточно-сибирской мерзлотно-таежной области, к северотаежной подзоне глее-мерзлотно-таежных почв Янско-Колым-ской почвенной провинции. Территория характеризуется преимущественно ложбинно-гривистым и бугристо-мочажинным мезорельефом и мерзлотным микрорельефом. Абсолютная высота местности 500—600 м. Почвообразующими породами для рассматриваемых почв являются верхнечетвертичные и современные отложения— аллювиальные и аллюводелювиальные супеси и суглинки, подстилаемые на различной глубине галеч-никовыми аллювиальными отложениями. Районы исследования характеризуются суровыми климатическими условиями со средней годовой температурой минус 13—14°, суммой положи-2

тельных температур воздуха 1000—1200й С, среднегодовым количеством осадков 250—300 мм. Многолетняя мерзлота и холодность почвенного профиля являются особенностями условий развития почвообразовательного процесса данного региона. Положительные температуры почвы имеют место только 3—4 месяца в году. Низкие температуры почвенного профиля снижают усвоение питательных элементов, задерживают рост и развитие растений (Дадыкин, 1953; Коровин, 1961; Жур-бйцкий, 1903). Холодность почвенного профиля оказывает существенное влияние на растительность, интенсивность биохимических процессов и микробиологическую активность (Зольников и др., 1962), в значительной степени определяет скорость и направление физико-химических процессов в почве (Савич, 1970).

Выяснение особенностей географического распространения, условий почвообразования мерзлотных полуболотных и мерз-лотно-таежиых почв осуществлялось производством детальной почвенно-геоботанической съемки (1963—1967 гг.). На дополнительно заложенных площадках проводилось изучение (1970—1971 гг.) сезонных особенностей почвенных процессов путем отбора почвенных образцов и определения в них влажности— термостатно-весовым методом, объемного веса — методом режущих цилиндров, подвижного железа. Определение рН, подвижных форм Р и К производили в сухих образцах. В каждый последующий срок взятия проб началом нового разреза служила лицевая стенка разреза предыдущего срока. Определение температуры проводилось замерами термометрами Саввинова. Окислительно-восстановительный потенциал определяли в почвах стационарных площадок на потенциометре ЛПМ-01М с помощью постоянно установленных платинированного и графитового электрода с использованием в качестве сравнения каломельного электрода. Одновременно определялась биологическая активность почв методом улавливания углекислоты, выделяемой поверхностью почвы. С целью оценки достоверности выводов по динамике свойств почв было проведено изучение варьирования содержания подвижных форм фосфора и калия, железа, ОВП в пространстве на участках, выбранных стационарных площадок. Выводы считались достоверными при отличии вариантов на величину большую, чем х = 2,82ХРк, где Рк — показатель точности. При сравнении свойств почв площадок со среднеарифметическими показателями рассматриваемых типов, по данным Магаданской экспедиции, установлена типичность площадок, т. к. они входят по своим показателям в лимиты М±1а и по определяющим показателям в лимиты М±1ш, полученным для изучаемых почв по данным экспедиции.

Лабораторные исследования свойств почв проводились

с использованием следующих методик: валовой состав путем сплавления почвы с углекислыми солями, общий перегной — объемным методом Тюрина, фракционный состав гумуса — методом Кононовой-Бельчиковой, общий азот — методом Къельдаля, подвижное закисное и окисное железо методом Казариновой-Окниной в модификации 3. Ф. Коптевой, марганец— персульфатным методом, механический состав — методом пипетки по Н. А. Качинскому, минералогический состав — рентгенографически, качественный состав микрофлоры по методике отдела почвенных микроорганизмов института микробиологии АН СССР, групповой состав фосфатов методом Аскинази, подвижные формы фосфатов методом Кирсанова в 0,2 п HCl, подвижный калий — методом Масловой й 1 п угле-аммонийной вытяжке. Как показала оценка достоверности результатов, данные лабораторных определений получены с относительной ошибкой ниже 10,%.

Стационарные исследования и наблюдения в полевых условиях проводились на 6 площадках, расположенных на типичных мерзлотно-таежных и мерзлотных полуболотных почвах и охватывающих как целинные, так и освоенные почвы.

Площадка № 1 заложена в лиственничном кустарничково-мохово-лишайниковом лесу. Рельеф ложбинно-гривистый с блюдцеобразными микропонижениями. Древостой представлен лиственницей даурской, полнота 0,8. Ярус кустарников характеризуется березой Миддендорфа, ивой сухолюбивой. Кустарнички состоят из спиреи средней и брусники. Из лишайников преобладают - клядония альпийская, клядония лесная и клядония оленья. В травостое отмечены осока Ван-Хыорка, мелколепестник камчатский, овсяница коротколистная, три-щетинник колосистый. Почвы-мерзлотно-таежние потечно-гу-мусовые среднесуглннистые на галечно-песчаных отложениях характеризуются следующими горизонтами: А0—0—2 см — подстилка; Ai—2—14 см — гумусовоаккумулятивный, темно-коричневый, комковато-порошистый, тяжелосуглинистый; 15(— 14—19 см — средний суглинок, оглеенный, серовато-белесый с гумусированными пятнами; Вг—19—51 см — супесь, сизый с ржавыми пятнами; Вг.с — 52—62 — средний суглинок, оглеенный, ржаво-серый, с 60 см мерзлый; С — мерзлый галечник с песком.

Площадка 2 заложена на среднесуглинистой окультуренной мерзлотно-таежной потечно-гумусовой почве, в 600 м ог площадки Ла 1. Имеет идентичнее геоморфологические условия, породу, строение и механический состав профиля ниже Апах. Посев горохо-овсяной смеси.

Площадка Ла 3 представляет мерзлотную полуболотную перегнойно-глеевую почву. Расположена на вейниково-осоко-во-разнотравном лугу с ивой сухолюбивой. В травостое вей-4

ник Лангсдорфа, мятлик луговой, овсяница алтайская, таволга вязолистная,шн<алия копьевидная; в мочажинах — пушица влагалищная. Профиль полуболотной почвы характеризуется следующим строением: А0 — 0—3 см—дернина; Ах — 3— 23 см — хорошо гумусированный средний суглинок, темно-коричневый.с охристыми пятнами; В]— 23—43 см — чередуется супесь и суглинок, темно-серый с охристыми пятнами; Вг— 43—70 см — средний суглинок, ржавый; С — 70—80 см мерзлый крупнозернистый песок с галечником. •

Площадка № 4 — пахотный вариант площадки 3, но отличается более легким механическим составом. Площадки расположены рядом.

Площадки № 5 и 6 повторяют 3 и 4 варианты, но имеют более тяжелый механический состав. Выбранные площадки являются типичными для наиболее широко используемых в сельскохозяйственном производстве равнинных мерзлотно-таеж-ных и мерзлотных полуболотных почв. Они развиты на слоистых древнеаллювиальных отложениях неоднородных по своей сортировке как в вертикальном, так и в горизонтальном Направлениях. Это осложняет рессмотрение вопросов генезиса почв и сравнение окультуренных и целинных вариантов. Поэтому задачей работы являлось только изучение свойств типичных мерзлотно-таежных и полуболотных равнинных почв и анализ динамики некоторых физико-химических показателей.

Мерзлотно-таежиые и полуболотные почвы имеют по всему профилю четкие признаки почв временного избыточного увлажнения. В таблице 1 представлены некоторые аналитические данные по почвам стационарных площадок. Мерзлотно-таежные почвы характеризуются значительной пропитанностью профиля гумусом, низкими величинами рН, высокой гидролитической кислотностью и низкой степенью насыщенности основаниями. Полуболотные почвы хорошо гумус'бваны, менее кислые и отличаются значительным содержанием обменных оснований и более высокой степенью насыщенности основаниями.

Физические свойства, химический и минералогический состав почв

Изучение механического состава почв площадок показало заметное увеличение ила в верхней части профиля, что, очевидно, связано с более выраженным развитием почвообразовательных процессов (Караваева, 1964; Наумов, Градусов, 1961; Наумов, 1971 и др.). В отдельных разрезах отмечается незначительное накопление илистой фракции на глубине 50—60 см, что объясняется (Веригина, 1953; Иванова, Розов, Наумов,

ев»:

оза>

Ю — I—

000 ОС

1 Г I г

К> — я

I I I

О О Ю

> I I I

о л. —• —

О О <0

СО ^ СО со СО^-00

О О О О

оо о* о --1

Генетический горизонт

Глубина взятия образца,

рН со.тевой вытяжки

Гидролитическая кислотность

Сумма поглощенных оснований

Гумус по Тюрину, %

Сг

Сф

Н'

АГ"

Р*03

КаО.

5Ю2

р2о5

льоз

Ре20:.

СаО

мсо

к2о

Ха,0

х

к 3

? 5

о

Я О л

с8о

Н

| СО о

Ш О

л ^г 5 я

о ЙЗ ¥

Е ® х С

ч ж

Г1 С С

§ ° % »

к п я о

3

£ » сз

2 -л»

О о"

3=5

Ж Ш

Я Р

1962; Иванова, 1965) процессами лессиважа, глинообразова-ния и иадмерзлотной аккумуляцией. Разрушение первичных минералов и образование илистой фракции обусловливается фульватным составом гумуса (особенно в нижних горизонтах) и повышенной концентрацией органических и минеральных веществ в почвенном растворе при замерзании почвы. Мерзлотные деформации профиля и криогенные процессы перемещают почвенные массы, и этим объясняется отсутствие четких закономерностей в распределении механических фракций с глубиной почвенного профиля.

Отмечается высокая водопроницаемость, низкая влаго-емкость и бесструктурность мерзлотных почв (Худяков, 1972). Исследуемые нами почвы заметно дифференцированы по плотности и порозности. Наименьшим удельным и объемным весом обладают верхние оторфенелые горизонты. В минеральных горизонтах В1 и В2 удельный вес увеличивается до 2,6— 2,7, а объемный до 1,6—1,7 г/см3. Скважность в этих горизонтах снижается до 36,0%. Повышенная плотность иллювиальных горизонтов создается за счет заполнения пор минеральными и органо-минеральными соединениями, склеивания почвенных частиц и их цементации, их гораздо меньшей гумуси-рованности по сравнению с верхним горизонтом.

Данные валового анализа показывают некоторое накопление ИгОз в верхних горизонтах, что связано с восходящей миграцией комплексных соединений полуторных окислов к слою с меньшим градиентом влажности (как в летний, так и'в зимний периоды). С этой же причиной, а также с биогенным накоплением связано увеличение Р2О5 в верхнем горизонте мерзлотно-таежной почвы.

Результаты валового анализа показывают отсутствие элювиально-иллювиального процесса в мерзлотно-таежной и полуболотной почвах, что объясняется близким водоупором многолетней мерзлоты, миграцией веществ не только вниз, но и вверх по профилю, энергичной коагуляцией и закреплением веществ при попеременном промораживании и просыхании. Частичные предпосылки для образования элювиального горизонта имеются в профиле мерзлотно-таежной почвы, на что указывает некоторое увеличение БЮг на глубине 20—40 см. Однако передвижение полуторных окислов в зимний и летний периоды — в верхнюю часть профиля затушевывают развитие подзолообразовательного процесса.

Профиль почв значительно пропитан гумусом, который характеризуется преобладанием фульвокислот (Сг:Сф = 0,6— 0,3) и широким отношением С : N.

В минералогическом отношении изучаемые почвы представ-

лены минералами группы полутораокисей, гндрослюдами, монтмориллонитом, минералами коолиннтовой группы, кварцем и полевыми шпатами.

Гидротермический режим, биологическая активность

и окислительно-восстановительные процессы мерзлотно-таежных и мерзлотных полуболотных почв

Динамика температуры и влажности

Окислительно-восстановительное состояние почвы существенно зависит от ее температурного режима и влажности, т. к. эти факторы влияют на уровень развития дшкробнологических процессов, а в целом — на ход биохимических и физико-химических процессов, протекающих в почвах.

Двухлетние наблюдения (1970, 1971 гг.) показали зависимость температуры почвы от климатических условий года и сезона, а также от типа растительности. Средневегетационнал температура генетических горизонтов была самой высокой на пашне как в 1970, так и в 1971 годах. Наименьшую температуру имела почва в лесу. При сравнении сезонной динамики влажности и температуры верхних горизонтов можно заметить соответствие этих параметров. Минимумы влажности совпадают во времени с максимумами температуры. Прогревание почв до состояния активных микробиологических процессов наступает в конце июня или начале июля, когда температура повышается до 10—15°. Характерным является наличие мерзлых горизонтов на глубине СО см. Температуры выше 10' наблюдаются только для слоя 0—40 см, а выше 15° (в 1970 году) только для слоя 0—20 см. Таким образом, большую часть года почвообразование протекает в условиях холодности профиля. Имеются предпосылки для осуществления .миграции веществ в верхнюю и нижнюю часть профиля — к наиболее прогретому и мерзлому горизонтам!

Особенностью рассматриваемых почв является их избыточное увлажнение в весенний и осенний периоды и наличие в отдельные периоды лета для мерзлотно-таежных почв низких значений влажности (до 7% от веса). В связи с этим тип водного режима определяется как мерзлотно-слабопромывной летнезасушливый. В надмерзлотном горизонте в вегетационный период, как правило, наблюдается уменьшение влажности. Миграция к мерзлому слою в соответствии с градиентом влажности происходит, очевидно, только в холодное время года.

Биологическая активность почв

Состав микрофлоры и микробиологические процессы в исследуемых почвах практически не изучены. Наше суждение 8

о биологической активности почв основывается на проведении разового учета групп микроорганизмов и на учете углекислоты, выделяемой поверхностью почвы. Мерзлотно-таежные и полуболотные почвы характеризуются незначительной микробиологической активностью, которая резко убывает с глубиной. По отдельным группам микроорганизмов активность уменьшается в 50—100 раз (на глубине 50 см). Особенно резко убывают маслянокислые бактерии.

Результаты исследований показали, что полуболотная почва обладает более высокой биологической активностью: поверхности почвы выделяет 1,4 кг/га/час СОг, в то время как мерзлотно-таежная — 0,85 кг/га/час. В полуболотной почве количество бактерий, усваивающих органический и минеральный азот значительно выше, чем в мерзлотно-таежной почве. Соотношение количества бактерий на МПА/КАА свидетельствует о том, что в мерзлото-таежной почве процесс минерализации выражен слабо, в то время как в полуболотной почве этот процесс протекает намного энергичнее. Количественное преимущество маслянокислых бактерий отмечено в полуболотной почве. Денитрифицирующие и целлюлозоразлагающие бактерии представлены в очень небольших количествах. Споровые и нитрифицирующие бактерии более широко представлены в полуболотной мерзлотной почве. Мерзлотно-таежная почва, более богатая свежими органическими остатками, содержит значительное количество микроскопических грибоз, относящихся к роду Mucor, Fusarium, Pennizilium. Особенности гидротермического режима и биологическая активность в значительной степени определяют-характер и степень выраженности окислительно-восстановнтельных процессов, протекающих в почвах.

Динамика окислительно-восстановительных процессов

Данные динамики окислительно-восстановительного потенциала представлены на графиках 1, 2. Статистическая оценка результатов показала достаточную достоверность данных. Характерной особенностью OB — состояния исследуемых почв является преобладание относительно низких потенциалов в их профиле — порядка 200—400 inv, хотя в отдельные сроки в разных горизонтах ОВП может достигать 500—550rav.

На фоне общей картины относительно низких величин ОВ-потенциалов имеет место их заметно выраженная изменчивость: весенние и осенние сроки наблюдений характеризуются более низкими потенциалами по сравнению с летним периодом. Восстановительные условия в весенний период связаны с высокой влажностью и сравнительно энергичным протеканием микробиологических процессов, в результате чего обра-

зуется значительное количество недоокисленных соединений. С ухудшением аэрации, за счет повышения степени увлажнения почв, связано некоторое снижение потенциала и в осенние сроки определений.

Общей особеностью профильного распределения ОВ-потен-цнала является его более низкие показатели с глубиной по ирофилю. Профильные кривые ОВ-потенциала мерзлотно-та-ежных и полуболотных мерзлотных почв в большинстве определений аналогичны ОВ-состоянию профиля подзолистых почв грунтового оглеения.

С целью получения наиболее достоверных результатов по характеристике ОВ-состояния почв нами наряду с изучением окислительно-восстановительного потенциала одновременно проводилось определение содержания подвижных форм Fe2+ и Fe3 + как одной из динамичных окислительно-восстановительных систем в почвах. Специфические условия окислительно-восстановительного режима почв и миграции веществ в связи с наличием горизонта «вечной» мерзлоты определяют накопление значительных количеств подвижного железа. В составе последнего в большинстве случаев резко преобладает закись железа, что хорошо согласуется с общим окислительно-восстановительным состоянием изучаемых почв, характеризуемом величиной ОВ-потенциала, При исследовании было установлено, что в более холодный период происходит меньшее образование как закисного железа, так и окисного. Содержание записного железа варьирует как по профилю почв, так и в сезонном аспекте. Наибольшее количество закисного железа обнаруживается в верхних горизонтах мерзлото-таежных и полуболотных почв. В горизонте Ai (0—10) мерзлотно-та-ежной почвы содержание его колеблется от 240 до 515 мг|100г почвы, в горизонте В от 14 до 465 мг на 100 г почвы. В дерновых и иллювиальных горизонтах полуболотной почвы содержание закисного железа от 12 до 380—492 мг на 100 г почвы. При переходе от весны к лету наблюдается увеличение количества закисного железа, в середине вегетационного периода происходит некоторое уменьшение FeO, а в конце — содержание его резко возрастает. Подобный характер сезонной динамики закисного железа можно объяснить не только усилением или ослаблением восстановительных процессов, но и возрастанием в эти сроки биологического разрушения растительных остатков, при котором освобождается биогенное железо.

Повышенное накопление окисного железа наблюдается в почвах в 1971 г., что связано с большим увлажнением, за счет выпадения дождей, а следовательно, с наличием кислорода в атмосферных осадках.

Анализ хода кривых ОВП в динамике и данных по подвижным формам железа показывает, что для большинства 10

площадок не обнаруживается достаточно хорошей обратной корреляци между ОВП и содержанием закисного железа. Отсутствие такой корреляции объясняется особенностями гидротермических условий, биологической активностью исследуемых почв и неоднородностью их механического состава.

Хотя сезонная динамика ОВ-потенциала и количественного содержания подвижных форм железа в мерзлотно-таежных и мерзлотных полуболотных почвах складывается несколько различно, все же можно отметить как общую закономерность— увеличение содержания восстановленного железа при снижении ОВП в весенний и осенний сроки определений.

В целях более углубленного изучения роли гидротермических условий в развитии ОВ-процессов нами были выполнены модельные лабораторные опыты по исследованию влияния влажности и температуры на ОВП, также опыты по учету влияния кислорода на ОВ-условия при различной степени увлажнения. В условиях лабораторного опыта резкое снижение окислительно-восстановительного потенциала наблюдалось при температуре 25—30° всех вариантов увлажнения. При избыточном увлажнении количество закисного железа возрастало прямо пропорционально росту температуры. При температуре 1—2° и избыточной влажности наблюдается также заметное снижение потенциала и увеличение кислоторастворимых закисных соединений железа, что говорит о возможности развития восстановительных процессов и в естественных условиях, несмотря на холодность почвенного профиля.

В значительной степени динамика окислительно-восстановительного потенциала определяется способностью почвы изменять свой потенциал или буферностью почв по ОВП. О бу-ферности почвы можно косвенно судить по скорости наступления анаэробиозиса при затоплении почвы и по скорости восстановления ОВП после снятия затопления.

При постановке модельного опыта крайние значения ОВП для изучаемых почв составляли от —160; —250 до +440; + 550 т\\ Скорость падения потенциала при затоплении (на 20-й день) составляла для верхнего горизонта мерзлото-та-ежных почв 4,5 ш\'/сутки, для полуболотной почвы — 3 ту/сутки, для горизонтов ВС — 9—15 гт'/сутки. При затоплении на срок от 20 до 40 дней скорость падения потенциала была выше и составляла для верхнего горизонта мерзлотно-таежной почвы 30,5 ш\'/сутки; для окультуренных вариантов этих почв соответственно — 28,5 ш\'/сутки и 33 ш\- в сутки. При сравнении с данными буферности дерново-подзолистых почв, скорость, падения потенциала которых составляет 26,5 т\'/сутки (Гречин, 1965) видно, что в начальный период изучаемые нами почвы характеризуются довольно значительной буфер-

чюстью, но в дальнейшем — меньше буферят в восстановительном интервале, чем дерново-подзолистые почвы.

Таким образом в мерзлотно-таежных и мерзлотных полу-батотных почвах при затоплении быстро возникает анаэро-биозис и после снятия избыточного увлажнения медленно'наступают аэробные условия.

Учитывая все вышеизложенное, следует отметить специфику глееобразования в исследуемых почвах пли провинциальные особенности глееобразования. Почвы характеризуются относительно низкими величинами ОВП в течение всего вегетационного периода; восходящей и нисходящей миграцией веществ, деформацией профиля при криогенезе, способствующей выровненности потенциала по профилю при некотором уменьшении его с глубиной. Наличие больших количеств подвижных соединений железа в почве, а также низкая микробиологическая активность при преобладании в составе микрофлоры видов, участвующих в первой стадии разложения органического вещество, обуславливает зависимость ОВП в основном от минеральной части почвы. Рассматриваемые почвы плохо буферят в восстановительном интервале, ОВП их быстро снижается при затоплении и медленно восстанавливается при высушивании. Процессы оглеения протекают преимущественно при низких температурах почвенного профиля.

Динамика кислотности, подвижных форм фосфора и калия.и вопросы сельскохозяйственного использования почв

Генетические особенности почв, их физико-химические свойства, с одной стороны, п динамика влажности, температуры, с другой, — определяют динамику агрохимических показателей почв, которая непосредственно связана с динамикой окислительно-восстановительного потенциала. Нами изучалась динамика кислотности, подвижных форм фосфора и калия. Оценка достоверности проводилась по критерию достоверности Стьюдента.

Для целинных мерзлотно-таежных почв характерно некоторое увеличение кислотности летом и уменьшение кислотности осенью. Для пахотных почв наблюдается тенденция некоторого увеличения кислотности в начале лета, уменьшения кислотности в конце лета и сохранения ее на постоянном уровне осенью.

Для полуболотных целинных почв характерна тенденция подкисления среды в начале лета, подщелачивания ее в конце лета и вновь некоторое подкисление осенью. Наблюдаемые тенденции являются скорее качественными, а не количественными, однако они связаны с закономерностями почвообразования. Некоторое увеличение кислотности в начале лета обус-12

ловлеио уменьшением влажности почвы, повышением температуры, усилением минерализации, образованием свежих органических кислот. К концу лета горизонты частично пересыхают до низких значений влажности, что й|Ш1^©с ослаблением микробиологической активности, ведущей к уменьшению образования органических кислот. Кроме того, в этот период уменьшается потребление растениями элементов питания. Осенью, при отмирании органических остатков и увеличении влажности почвы, вновь возможно усиленное образование агрессивных форм органического вещества. Уменьшение кислотности в динамике соответствует падению ОВП. Определение в динамике подвижного фосфора выявило определенную еео связь с изменением ОВ-состояния почв: максимум подвижных фосфатов приходится на верхние горизонты всех площадок и совпадает обычно с максимумом форм закисного железа, т. е. эта зависимость аналогична установленной рядом авторов для подзолистых почв (Ярков, Кулаков, Кауричев, 1950; Кауричев, Федоров, Ли-Чан-Вей, 1958 и др.).

Изучение состава почвенных фосфатов показало, что в исследуемых почвах главной формой минеральных фосфатов являются фосфаты полуторных окислов, наибольшая доля среди которых приходится на фосфаты железа. В иллювиальных горизонтах содержание фосфатов полуторных окислов заметно снижается, а содержание Са — фосфатов возрастает. Наблюдается относительно низкое содержание фракции А1—Р. Данные по динамике подвижного калия в изучаемых почвах для окультуренных вариантов показывают тенденцию уменьшения калия от весны к осени, что частично объясняется потреблением его растениями и миграцией в нижележащие горизонты. В начальный период вегетации максимальное содержание калия отмечается в дерновом и пахотном горизонтах; в конце вегетационного периода большинство площадок характеризуется минимальным содержанием калия в пахотном горизонте и значительным увеличением в иллювиальных горн-зонтах. Выяснение генезиса почв, характеристика их свойств и оценка динамики показателей позволили научно обоснованно рассмотреть вопросы сельскохозяйственного использования их. Как следует из полученных данных мерзлотно-таеж-ные почвы отличаются некоторыми неблагоприятными агрохимическими свойствами: кислой реакцией почвенного раствора, большой гидролитической кислотностью, малой суммой поглощенных оснований и значительным количеством подвижных полутораокисей. В связи с такими показателями правомочно предполагать благоприятное влияние известкования на свойства почвы. Низкие температуры почвенного профиля свидетельствуют о том, что поступление КРК в растения будет затруднено, т. е. необходимо применение высоких дозудобре-

ний. В то же время недостаток тепла и малая буферность в кислом интервале исследуемых почв могут привести к тому, что повышенные дозы удобрений не будут использованы растениями. Все это послужило причиной для постановки агрохимических опытов.

С 1960 по 1970 г. нами проведено более десяти-агрохимических опытов, поставленных в 4-кратной повторности по схеме из 4—12 вариантов. Достоверность опытов определялась по Перегудову. Точность опытов <8%. Данные показали, что в первые же годы освоения земель при дозе минеральных удобрений (НРКЬво прибавка урожая составляет 126— '200 ц/га зеленой массы вико-овсяной смеси. В то же время увеличение дозы удобрений до/ХРК1м без изменения свойств почв (улучшения теплового и водного режима) оказалось неэффективным. Результаты опытов по известкованию показывают, что доза извести 2—3 т/га обеспечивает прибавки урожая горохо-овсяной смеси 30—50 ц/га. Доза извести 9 т/га дает прибавку 200 ц/га, значительно снижая при этом кислотность почв. Окупаемость известкования большими дозами происходит в течение 5 лет.

'Выводы

1. Мерзлотно-таежные и мерзлотные полуболотные почвы развиваются при низких температурах почвенного профили. Большую часть года почва остается мерзлой (октябрь—май) или слабопрогретой (июнь — сентябрь). Почвы характеризуются избыточным увлажнением весной и осенью и низким увлажнением летом.

2. Мерзлотно-таежные и полуболотные почвы характеризуются незначительной микробиологической активностью. Количество микроорганизмов резко убывает с глубиной почвенного профиля.

3. Почвы не имеют каких-либо закономерностей перераспределения механических элементов. Наблюдается некоторое увеличение илистой фракции в верхних горизонтах. Почвы имеют невысокий объемный вес и хорошую порозность в верхних горизонтах (47—50%). Для иллювиальных горизонтов типично сильное уплотнение и заметное снижение пористости (35%).

4. Валовой состав почв свидетельствует об отсутствии элювиально-иллювиального процесса и показывает высокое содержание полуторных окислов по всему почвенному профилю, при некоторой аккумуляции ИгОз в верхнем горизонте. Профиль почв пропитан гумусом фульватного состава с широким отношением С : N.

5. Минералогический состав илистой фракции мерзлотно- •

Лаг»

wy.

и нам и но ¿Jíjíj Cjiuctíosú изаниамкй железу & мериотно- ~

m а е ясной почве _i-no^aâKo 1. m г.

И j/yf ñO/ \ \ ^

/ ✓ - \ Л

'S ' " \ . /

К Л- ^ N /

S

Ici

■tt»

-íúO-

IJ.Vl

-srr

(TT

_íí «V

• ííl"

ia.4.1

"¿O"

"ЪТУпГ

-Я7ТГ

ß> 10-20

W

-4» •зд> -a» -/00

-4л»--Й».

tan»,

► ■

1.Л

_-35tft.

[ЖЕ

"¿a. fr-

it*»»

Í.2- '«»

*

■s»

¿so m

-ад

•'Ж

--•___ЪО

i» . ■ Ta'vT~ Vir •

Ä-

-да w

-4M

■W Ю0

_»7.g t» . »fe - 3S6

"f. .

<sOuH£iJJU>¿a' <SAtL ашсмога и nuCnoio оеелеъа

6 ме/ылогпнсй , пол сколот ней асчье.

Ндощадха 3. i9 7fz.

ме/йдлотнеи , поя </ùb/ro/fiней

S

tf С ' / •

/ \ ¿л' ^

"Л \ ■ /■

ЯП ЦЭ

Щ'б

Рис, 2»

таежных и мерзлотных полуболотных почв характеризуется наличием вторичных минералов: группы полутораокисей, гидрослюд, монтмориллонита и минералов коалннитовой группы.

6. Измерение окислительно-восстановительного потенциала показало, что на фоне общей картины относительно низких потенциалов имеет место их заметно выраженная сезонная изменчивость: весенние и осенние сроки наблюдений характеризуются более низкими потенциалами. Величина ОВП понижается вниз по профилю.

7. Исследуемые почвы характеризуются высоким содержанием подвижного железа (до 500—600 мг/100 г почвы в 0,1. И H2SO4), в составе которого преобладают закисные формы, что хорошо согласуется с общим окислительно-восстановительным состоянием почв. Четкой обратной корреляции между ОВП и содержанием подвижных форм закисного железа не наблюдается. Динамика подвижных форм фосфора хорошо коррелирует с ОВП и влажностью почвы. Динамика кислотности также коррелирует с ОВП почвы и влажностью.

8. При вовлечении мерзлотно-таежных и мерзлотных полуболотных почв в пашню наибольшая эффективность в получении урожая сеяных трав наблюдается от внесения минеральных удобрений (NPK) 18о и извести.

Основные положения, излагаемые в диссертации, опубликованы в следующих работах

1. H. Н. Малий. Почвы Магаданской области. 1-ый съезд почвоведов Дальнего Востока. Тезисы докладов, г. Хабаровск, 1966.

2. H. Н. Малий. Агрохимическая служба на Крайнем Севере.-Всесоюзное совещание работников агрохимслужбы. Тезисы докладов, г. Тбилиси, 1967.

3. Э. Г. Иванов,.H. Н. Малий. Известкование почв Магаданской области. Совещание работников агрохимслужбы. Тезисы докладов, г. Рига, 1970.

4. Н. И. Малий. Динамика влажности и температуры в мерзлотно-таежных и полуболотных почвах. Докл. ТСХА, вып. 188.

Объем 1 п. л.

Заказ 257.

Тираж 150

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева Москва 125008, Тимирязевская ул., 44