Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА НЕКОТОРЫХ ФАКТОРОВ ПЛОДОРОДИЯ ПОДЗОЛИСТЫХ ЦЕЛИННЫХ И ПАХОТНЫХ ПОЧВ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ СЕВЕРО-ВОСТОКА ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА НЕКОТОРЫХ ФАКТОРОВ ПЛОДОРОДИЯ ПОДЗОЛИСТЫХ ЦЕЛИННЫХ И ПАХОТНЫХ ПОЧВ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ СЕВЕРО-ВОСТОКА ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ"



На правах рукописи

ПАЛАДИЧ Остап Александрович

СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА НЕКОТОРЫХ ФАКТОРОВ ПЛОДОРОДИЯ подзолистых целинных И ПАХОТНЫХ ПОЧВ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ СЕВЕРО-ВОСТОКА ЕВРОПЕЙСКОЙ

РОССИИ

Специальность: 06.01.04- агрохимия

03.00.27 - почвоведение

Автореферат

диссертации на соискание учбиой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург - Пушкин-2005

Л

V

Работа выполнена в ГУ Зональный НИИСХ Северо-Востока им. II.В. Рудницкого

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук

Осипов Анатолий Иванович

кандидат биологических наук Шнхова Людмила Николаевна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

ВоробеПков Геннадий Александрович

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Чернов Дмитрий Викторович

Ведущая организация: Вятская: государственная сельскохозяйственная академия

Защита состоится "2" февраля 2005 года в_ часов на заседании диссертационного совета Д 220.060.03 при Санкт-Петербургском государственном аграрном-университете по адресу: 196600, Санкт-Петербург-Пушкин, Санкт-Петербургское шоссе 2, корпус 1а, ауд. 239.

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

Автореферат разослан ".

_* декабря 2004 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

ОБ1ЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Поиск путей рационального »слепня сельского хозяйства невозможен без изучения влияния на растения лимитирующих экологических факторов, среди которых особое значение имеют почвенные.

Северо-восток^ европейской России является зоной рискованного земледелия, характеризующейся пространственной пестротой почвенного покрова и целым комплексом неблагоприятных условий внешней среды. Так, почвенный покров Кировской области -характеризуется низким естественным плодородием: около 80% пахошых земель — слабогумуси-рованиые (1,8...2,3%) дерново-подзолистые почвы; 1630,2 тыс. га (73% всей пашни) кислые почвы, из них 1129,5 тыс. га- сильно- и среднекис-лые,. 1180,5 тыс га имеют низкое н среднее^ содержание подвижного ||юс|}юра. О последние годы, из-за резкого сокращсния;обь£мов известкования, площади кислых почв в области увеличились на 34,2 тыс га. Почти в-И раз сократилось внесение минеральных удобрений (О состоянии окружающей природной среды..., 2003), .

, .При усилении действия на растения эдафическнх стрессовых факторов важное значение приобретает сезонная и многолетняя динамика почвенно-клнматичеекпх параметров. В отдельные периоды вегетационного сезона некоторые из них могут принимать оптимальные для роста и развития растений значения, но в другие периоды могут становиться н неблагоприятными, а в некоторых случаях и.угнетающими. Причем сезонное варьирование факторов плодородия может превосходить как их пространственную, так и многолетнюю динамику.

. Необходимо знать критические величины. н периоды изменения факторов илодородая^используя которые можно оптимизнровагь минеральное питание растений и условия почвенной, среды посредством уточнения доз н сроков внесения удобрений и химических мелиорантов. Важно знать не, только сезонную динамику факторов плодородия, но и условия,- ее определяющие. Для Северо-Востока европейской России, с его.разнообразным почвенным покровом и характерными отличиями условий почвообразования, такие исследования.немногочисленны.

Цели и задачи исследовании. Целью работы является изучение сезонной динамики некоторых факторов плодородия целинных н пахотных подзолистых почв средпетойжной подзоны- Ссвгро-Восгока' е^ро-нейской России. ' - ф0Ид н^мой ^оратуры

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Изупггь сезонную динамику содержания углерода гумуса, лабильных гумусовых веществ,. кислотности, подвижных соединений фос((юра, обменного калия, микроэлеме1ггов (железо, медь, марганец, цинк, никель, свинец, кадмий, молибден, хром) в лесной, пахотной и залежной подзол и стих почвах.

2. Изучить профильную динамику перечисленных выше факторов плодородия в лесной, пахотной и залежной подзолистых почвах,

3. Онсннть содержание в почвах некоторых элементов питания. Оценить возможность возникновения стрессовых для растений ситуаций в подзолистой пахотной почве по причине сезонного и профильного юме-нения указанных выше факторов плодородия.

4. Сравнить сезонную и профильную динамику перечисленных выше факторов плодородия лесной, пахотной, и запежной почв и выявить влияние на эти изменения степени окультуренностн почвы.

5. Изуипъ взаимосвязь.между изменениями факторов шюлородня вте-чеинс вегетационного сезона и по профилю в лесной, пахотной и залежной подзолистых почвах. • '

6. Рассчитать баланс гумуса (органического вещества в лесной подстилке).

Научная новизна. Впервые в регионе Северо-Востока епропейской России на примере подзолистых почв средней тайги Кировской области' изучена, сезонная и профильная динамика основных агрохимических свойств почв. Впервые исследован ряд почв с разной степенью антропогенной нагрузки — лес, пашня, залежь. Выявлены некоторые общие тенденции изменения содержания и состава орфического вещества, кнслотностн »г элементов питання в зависимости от степени окультуренностн почв. ПредставленьграсчСты баланса гумуса в-органогенных горизонтах почв. Показано, что целинные лесные почвы имеют сбалансированный режим органического вещества,', пахотные - отрицательный. На. протяжении всего вегетационного сезона содержание элементов питания в разных* горизонтах может варьировать-^несколько раз1 от низкой до : высокой степени обеспеченности. Кислотность почвы - наименее динамичный показатель. Дана оценка состояния'почв с точки зрения их плодородия.' " -

Ирактическаязиачимость. Результаты исследований могут быть использованы для уточнения сроков отбора почвенных проб при агрохимическом обследовании почв. Данные, полу>1ениые при изучении органического вещества, позволяют расширить представление о балансе ту-

. муса в'разных почвах и учитывать его при формировании зональной системы земледелия. ■ " Научные положении» пмиосиммс ма защиту: 1, Содержание'углерода гумуса (общего органического углерода и нодешлке лсспой,почвы), углерода лабильных гумусовых веществ, ЭЛСМС1ГГ0В шггания, степень обменной кислотности в псследован-' -пых подзолистых целинных почвах срсднетаежной подзоны Кнроп-

* . скоН области-взрьнруюг в течение вегетационного сезона. Размах ' динамики варьирования уменьшается с глубиной.

- 2. Характер сезонной динамики содержш шя обш с го органического '.углерода и углерода гумуса, кислотности в органогенных горнзон-- тах изучаемых почв находится в зависимости от степени их ашро-

• ■ • погенпого использования. Динамика элементов питания в изучен- пых почвах не имеет четкой зависимости от типа хозяйственного

использования почвы. 3. Сельскохозяйственное использование подзолистых почв без достаточного внесения органических удобрений и постоянного окультуривания приводит к отрицательному балансу содержания в пах гумуса ¡('прогрессирующей деградации.

Апробации работы. Результаты исследований н основные положения диссертации докладывались и обсуждались на виутривузовской научной конференции Вятской ГСХЛ "Науке нового вска- знания молодых". (Киров, 2003) и па Всероссийской научной конференции "VII До-кучаевские молодежные чтения" (Санкт-Петербург, 2004);

Публикации. По результатам исследований опубликовано 7 работ. Объем н структура работы. Диссертация изложена на 162 стр. машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов и рекомендаций производству, включает 21 таблицу, 30 рисунков и 16 приложений. Список литературы включает 227 наименований, в том числе 35 на иностранных языках.

. - Работа выполнена в ГУ ЗИИИСХ Северо-Востока им.. Н.В. Рудницкого в 2001-2004 гг. в соответствии с тематическим планом НИР по программе 08.01.02. Росссльхозакадемнн.

I. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

* .г

В качестве обтлктов исследования выбраны три участка подзолистых лспсосуглипнстых почв, расположенных вблизи и на территории Государственного сортоиспытательного участка (ГСУ) Подоснновского

района Кировской области: пашня» представленная: полем севооборота ГСУ, залежь 6-8 лет и почва лесного среднетаежного массива.

Для характеристики изучаемых почв на каждом участке в августе 2002 и 2003 гг. было заложено по одному разрезу и одной полуяме. Краткая агрохимическая характеристика почв разрезов приведена в таблице I. - - ■* . . •

,. Наиашне в 2001г. вазделывался клевер 2 г. п., в 2002г. — яровая пшеница, в 2003г. — овес. Пол яровую пшеницу и овес вносили нитрофоску в количестве МцР^Кц. Под клевер удобрения не вносились. В июле 2001 г. клевер был скошен на сено,-а отросшая в августе: отава запахана в почву. Вссной 2003 г. была запахана солома яровой пшеницы.

,* Для изучения сезонной динамики пробы почвы отбирали с помощью почвенного бура из трех верхних горизонтов; органогенного (Апах, в лесу - из подстилки Ао, А1 — на залежи), элювиального (Лг) и иллювиального (В).

Таблица I. Агрохимическая характеристика подзолистых почв

Пари-ант Горн-юнт (глуби-иа, см) рНмх Н Л1 Нг Са* М8 V, % Сгум % Р;0, К1О

мгом/100 гпочвы иг/кг • почеы

ё . п ■ А, (0-5> 4,0 0,8 0,6 36,7 10,0 21,4 20,92* 470 680

Л3 (5-40) 3,8 0,2 2,8 5.4 42 43.8 0,15 75 30

Л,Н (40-55) 3,7 0,4 3.3 6,2 12,0 65,9 0,18 <Н 58

В <55-104} '3,7 0,4 3,4 4,7 '21,8 82,3 0,25 127 86

ПС (104-125) 4.1 ».2 3.1 25,2 89,0 0,29 143 84

С (125-140) 4.) М 1.4 3,2 26.0 89,0 0.23 165 65

.1 Ак (О-З) 5,2 0.7 0,0 - - 1,58 190 29-1

Л, (3-19) ' 5,3 0,7 0.0 1,5 10,0 87,0 0,94 133 106

Аз (19-31) 5,2 0,7 0.0 1.1 10,4 90,4 0,20 92 202

ЛгВ-(31-44) 4,8 0,7 5.0 6.3 16,6 72.5 0.18 115 210

В (44-87) 0,3 3.1 V 18,4 81,4 0.14 145 118

ВС (87-119) - 4.0 0,8 2,0 3,6 20,0 84,7 0,16 135 84

С (119-150) з.» 0,8 1.3 2,2 17.8 89,0 0,23 178 79

5 А™ (0-20) 5.2 0,8 О.О. 1.0 -14,4 84,7 1,39 290 192

Лг (20-34) 4,8 0,6 0.0 1,9 6,6 89,0 0,24 236 242

Л»В (34-44) 4,6 0.3 1.0 2.9 13,4 93,5 0,19 182 256

В (44-108) 3.7 0,3 2,7 4,3 21,0 77,6 0,15 211 128

ВС (108-125) 3.7 0,7 2,0 3.2 18,8 82,2 0.15 220 86

С (125-136) 3.8 0,3 V- 2.7 , 19,0 83,0 0,15 210 84

Примечание: *в Ао—Собщ; ** не определено.

Отбор проб осуществляли в 2001-2003 г.г. пять раз за вегетационный период с, мая по сентябрь, в середине каждого месяца Повтор-ностъ отбора шестикратная. В почвенных пробах, согласно утвер-

ждённым методикам и ГОСГам, определяли: объемную-массу; полевую влажность почвы; рН солевой вытяжки; гидролитическую кислот и ост>; содержание обменных ионов 114", Al3\ К\ Са2", Mg2\ содержание общего и лабильного органического вещества; содержание подвижною фосфора н микроэлементов.

Статистическая обработка материалов исследований проведена с использованием пакета программ Exel 10.0, AGROS 2.07, STATGRAPH-ICSPIus for Windows 2.0. - : . . .

Основная часть аналитических работ выполнена в отделе эдафнче-ской устойчивости растений ГУ ЗНИИСХ Северо-Востока им. Н.В; Руд-иицкого. Отдельные анализы были выполнены в аналитической лаборатории ГУ ЗНИИСХ Северо-Востока и в ГУ ВНИИОЗ им. В.М. Житкова (г.Киров).

i . ■

2. СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА НЕКОТОРЫХ ФАКТОРОВ ПЛОДОРОДИЯ ПОДЗОЛИСТЫХ ЦЕЛИННЫХ И ПАХОТНЫХ ПОЧВ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ

2.1. Сезонная динамика органического вещества. В лесной и пахотной почве содержание углерода гумуса (далее Сгум) (в подстилке -общего органического углерода (далее Собш) максимально в верхних горизонтах, и знач>гтельно снижается в нижних.- В залежной почве за 7 лет, прошедших после прекращения сельскохозяйственной деятельности человека, произошла* деградация пахотного горизонта на матомощную подстилку (0-Зсм)с высоким содержанием гумуса (1,58%) и собственно гумусовый юризокг (3-19см), где содержание Сгум уменьшилось до 0,94% (рис. 1)., .. . .. . ...

1Ы * |1|Л1МЦН>ДЧ4«и

м о»*» Алл

м « ■ 01«

«в 10.1в -ч i Ш

* 8 1м» \ i в а а.1»

'ее Jojs ' 'ее Я он*

, с Jo л ""с 3 H1I

АД

At ШИШ

А2 9 02

«а a'o.ib

' в 1 о."

'ВС а 0.1«'

с В о,» -

С.»4

Рис. I. Распределение содержания Сгум в про/рных подштстых почв .

Содержание углерода гумуса (общего органического углерода в подстилке лесной почвы) и его лабильных компонентов обладало про-

сгтранственной вариабельностью» степень которой варьировала по горизонтам, а также зависела от степени окультуренности почвы. Наибольшей пространственной неоднородностью Сгум и Сл во всех изученных почвах обладал элювиальный горизонт (коэффициенты вариации достигали в отдельных случаях 71,7 % и 60,8 % соответственно), »по, по-видимому, обусловлено его транзитным, характером. Распашка почвы способствовала, снижению пространственной вариабельности содержания в верхнем горизонте углерода гумуса (до 9,6 %), которая вновь возрастала при прекращении сельскохозяйственного использования-почвы (до 19,1 •

„ Сезонная динамика содержание Сгум (Собщ в лесной подстилке) VI Сл в целинной н окультуренной почве имела разный характер. Так, для лесной подепшки характерно увеличение содержания общего органического углерода к концу вегетационного сезона и снижение в его составе содержания лабильных компонентов (рис. 2).

# 09 О 0.6

-м о

„ '

. - _

г .! _ " 1.

}'ис. 2. Сезонная дш^ачшка Собщ иСлв подстилке лесной подзолистой почвы.

• В пахотном горизонте содержание углерода гумуса и его лабильных. компонентов снижалось к концу вегетационного сезона. Исключением является сезонная динамика этих параметров при возделывания клевера (2001 г.), в этом случае содержание Сгум и Сл увеличивалось к концу сезона— после запашки отавы (рис. 3).

• • ■ сп" ... о, -

¡'ис, 3, Сезонная динштка Сгум и Ст в верхнем горизонте пахотной подтчистой

почвы.

. В залежной почве содержание С [ум уменьшалось в середине лега и возрастало к концу вегетационного сезона, иногда достигая первоначального весеннего уровня. Содержание Сл снижалось в течение вегетационного сезона (рис. 4). В некоторых случаях в горнзош-ах Л2 и В пространственная неоднородность содержания Сгум " Сл оказывалась существеннее, чем его сезонные колебания, что делает последние статистически недостоверными.

* Сл

0115

0112

% 0.а-- ;» -

очи —

I

(ив о

и

Рис. 7. Сезонная динамика Сгуи и Сл в верхнем горизонте залежной подзолистой

почвы . .

В остальных случаях сезонная динамика содержания углерода гумуса и его лабильных соединений различалась в годы исследований: периоды максимумов и минимумов не совпадали по срокам.

На сезонную динамику углерода гумуса и его лабильных компонентов'в верхних горизонтах оказывало влияние количество выпавших осадков, причем степень влияния зависела от сплюни окультуренности почвы. Достоверная обратная связь между количеством выпавших осадков и содержанием Сгумн Сл обнаружена только в пахотной почве (г— 0,59 н -0,69 соответственно). . . - • ■ ■

При исследовании сезонной динамики запасов Сгум (Собщ в лесной подстилке) получены результат,!, свидетельствующие о различных масштабах трансформации ■ исследуемых пулов углерода в целинной и пахотной :ночве (табл. 2). В лесной подстилке накопление общего органического углерода в течение вегетационного сезона превалировало над его потерями. Из таблицы видно, что в лесной подстилке колебания запасов Собщ в течение вегетационного сезона составляли от 0,36 до 3,44 т/га, причем минерализация Собщ за вегетационный сезон достигала 2,4 т/га, а накопление общего органического вещества - 5,6 т/га.

Таблица 2. Сезонная дшш'шка запасов и батане Сгум (Собщ в А$) в верхних горизонтах исследуемых почв

Угодье, _ • ГОД, * *. пскаитедь •• ' Запасы Стук (Собщ в Ае) в различнее срок» - ^ епбера гроб, т/га _ ., Кол-во Сгум " (Собщ в А«) подвергшееся 4 трансформация за вег. период, т/га Приход /ркход, ±т/га' Во>-кожное кшл-ление .раст, ост,, т/га Возч накопление Сгум (Собщ вАо) ш раег. ост., т/га** Запасы' углерода, имею- _ ште проблемное проим. т/га***

■' Т ' ■ май ' ИЮНЬ июль август , * . «ИТ. , потери накопление

1 2 . 3 4 5 ' 6 7 8 9 10 И 12

Лее 1 2001 т/га 5,93 4.:о 7,47 6.85 2,4 5,3 42,9 - -

■ - -1.73 +3,27 -0,62 +2,04

2002 , т/га ■ 3,41 .6,25 9,01 7,32 6.58 2,4 • 5,6 +3,2 -

* - . , •+2,84 +2,76 -1,69 -0,74

2003 т/га 5,04 • '8,48 6,75 8.41 8,05 2,1 5,1 1-3,0 - - -

± - +3,44 -1.73 +1,66 ■ -0.36

Пашня 2001 т/га. 43.7 :45,9 40,8 ЗМ 41.6 10,8 8'7 - -

+2.2 -5,1 •5.7 +6,5

2002 т/га 41,3 ' 46,4 43,2 40,0 40,0 6,4 -1,4 4,4" 0,7 4,4

- +5,1 ■ -3,2 -3,2 ■ 0.00

2003 т/га 41,6 ' 41,6 47,5 42,1 31.9 15,7 ' 6,0... -9,7 • ■5.3" . 0,7 5,3

* - - +0,3 +5,7 ■-5,4 -10,3

Залежь 2001 т/га • 36,0 . 30,5 34,5 37,6 - - - ' -

"± - -5,5 +4.0 +3,1 .

2002 т/га 39Д ' 46,5 -33,6 ■ 38,5.. 39,7 12,9 13,5 ^0,6 - - -

í - +7,4 -12,9 +4,9 +1.2

2003 т/га ■ 40,6 : 42,5 * 36,9, - 39.1. 32.3 12,4 4,1 -8.3 - -

•1 - - +1,9 ■ -5,6 +2.2 -6,8

*1 к содержанию в предыдущей месяце," за счет растительных остатков прелилушего года, ''■рмностьюыеаауэкмекияии колонии®и 11,****-неопределено. *.- • " _

•1 В пахотой почве потерн углерода гумуса в течение вегетационного сезона были больше его накопления, причем количество трансформируемого углерода гумуса в несколько раз превышало количество ежегодно поступающих растительных остатков, что указывает на наличие других источников углерода в этих почвах. Так, в пахотной почве колебания запасов Сгум на протяжении вегетационного периода составляли ат 0,3 до 10,3 т/га, при этом за сезон могло минералюоваться до 15,7 т/га, а накопление достигало до 8,7 т/га. Расчет возможного накопления Сгум под разными сельскохозяйственными культурами покатал, что клевер может обеспёч1пъ прибавку Сгум в размере 0,7 т/га,' яровая пшешша до 0,7 т/га*прн условии запашки соломы. -->

Слизкие результаты получены н для почвы залежи: размах колебаний запасов Сгум в течение вегетационного ссзона^составлял от 1,2 до 12,9 т/га, при этом в течение сезона минерализовалось ло 12,4 и 12,9 т/га и накапливалось от 4,1 до 13,5 т/га. Таким образом, в залежной почве могут преобладать как накопление, так и потери углерода гумуса. Подобные результаты получены и другими исследователями (Орлова, Ба-кнна, 2002).' . . .

2.2.' Сезонная динамики кпслотностн почпы. Сезонные колебания величины рНксь в подзолистых нслшшых'н пахотных почвах имели слабую ачтшггуду и в некоторых случаях пррсгранствснная' вариабедь-пость показателя маскировала его сезонную динамику. '

Сезонные изменения степени кислотности имели разный характер в целинных и пахотных почвах, различающийся и по горнзо1гтам. Для лесной подстилки характерно снижение кислотности опт веемы к середине лета В элювиальном горизонте сезонная динамика кислотности имела менее выраженный.характер Хрис. 5). В иллювиальном горизонте - вообще не достоверна. ;* -; .V ■ '

I Гс^иаои! Ао

■ Гор»**>*т А2+

Нт

с, . ¡Рис. Сезонная &ииа\шка величины рНка в лесной подзолистой почве

■ .,B пахотной почве при различных колебаниях в течение вегетационного сезона кислотность пахотного и элювиального горизонтов увеличивалась к осени, исключение составляет увеличение рНксь 11 пахотном горизонте в сентябре 2001 гола после запашки агавы клепера (рис. 6). В иллювиальном ropiootne.нашим сезонные 1амснсння рИксьразнородны погодам. ■ •> . •

' Гсря»*гтА2

1

!Т

п

□ ЮС!

О ЭК! ■ МО "

V

Рис. 6. Сезонная диналшка величины pHgci в пахотной подзолистой почве

В залежной почве возможен различный характер сезонной динамики степени кислотности во всех исследуемых горизонтах (рис. 7).

В целом, в различные сроки вегетационного сезона пахотую и залежную почвы можно отнести к разным категориям по степени кислот юсти — ог слабокислых до почти нсГсгральных.

Кислотность пахотной почвы, значения которой в первый месяц после посева зерновых, когда они наиболее восприимчивы к кислой реакции среды, близки ¡ к нейтральным, не оказывает на них стрессового влияния.

Г®Р*»»ТА1 ГсрДОТМ

Рис. 7, Сезонная динамика ветчины рИга в зазежпой подзатстой почве

Во всех исследуемых горизонтах лесной почвы и в нижних горизонтах пахотной и залежной почвы присутствовали' обменные ионы А). Содержание их значительно варьировало в пространстве, причем неоднородность увеличивалась в пахотных почвач (коэффициенты вариации достигали 163,6%). Часто пространственная вариабельность перекрывала

споим размахом сезонные изменения и делала их недостоверными.

Так как обменный Al в пахотной почве обнаружен в'значительных количествах лишь в ropinoirre В (до 2;76 мгокв/100г), его нельзя рассматривать как стрессовый эдафнчсский фактор: в начальный период роста и развития растений, когда они наиболее чувствительны к AI, корневая система однолетних сельскохозяйственных культур стене достигает этого горизонта.

На сезонную динамику рНксь « обменного А1 оказывала влияние динамика углерода гумуса (общего органического углерода в'Ао) н углерода лабильных гумусовых веществ. Степень этого влияния варьировала в разных горизонтах и в зависимости от степени окультуренного i почвы. Коэффициент корреляции между сезонными изменениями степени кислотности и содержания Собщ а лесной подстилке равен 0,43, в пахотном горизеигге коэффициенты корреляции между рНксь и Сгум колс<ь лютея от 0,35 до 0,57, а в гумусовом горизонте залежи до 0,81. В случае с обменным Al коэффшшенты корреляшш, даже могут менять знак: в нижних горизонтах лесной почвы при увеличении содержания углерода гумуса содержание обменных ионов AI также увеличивалось (г=0Д7-0,31), и залежной почве - наоборот (г^-0,40). Эго, вероятно, обусловлено разным качественным составом органического вещества в этих почвах. В нижнем горнзо1гте пахотной почвы, по сравнению с другими, па содержание обменного AI и степень кислотности почвы оказывало влияние содержание лабильных гумусовых веществ (г- -0,51 н 0,35 соответственно).

2.3. Сезонная дииамнка подвижного фосфора Исследуемые почвы значительно, различались по содержанию подвижного фос<}юра В лесной почве наблюдалась значительная дифференциация почвенного профиля по содержанию этого элемента: его очень много в подстилке н мало в минеральных горизонтах. Пахотная и залежная почвы облапали более равномерным профильным распределением подвижного фосфора, при этом первая содержала его гораздо больше. В залежной почве наблюдается дифференциация бывшего пахотного горизонта на горизонт подстилки, с более высоким содержанием фосфора, «'собственно гумусовый горизонт, в котором содержание фосфора меньше. Это свидетельствует о процессах детрапации бывшей пахотной почвы к отношении фосфора (рис. 8).

; Лесная полкишсгаи!. ^

П9*а

пяцитст« ■

подюгаистая лсчм

I ни.

• АГВ

}>ис. 8: Профиль»ос распределение подвирюшго фосфора « псн)золистых почвах

" ■ В целинной почве содержаниеподвиж!юга фос<}юра отличалось значитслыгой' пространстве/той варнабельттстъю (коэффтшс1Гш''вариации ¿подстилке превышали 20 %), в верхних горизонтах пахотной и1 залежной почвы она'мёньше. Вотдельных случая* пространственная*вариабельность перекрывала своим размахом сезонные изменения; ;'' Сезонные 1пменспия''дак110го> элёмагга пипинм в верхних горизонтах' целиной (Ло) п пахотной (Лпах) почвы имеют близкий характер (рнс.г9 и 10): отмечается увеличение содержания да?(ного элемента к'на-чалу 'и серсдннс лета,'1 что,' по-видимому,''объясняется оснобожденнём {¡х>с<^ратраспггсль1шх остатков при 10с интенсивном разложении.''' '*

Г»*к»«Ав' ' ''" 1 ' ГсршгтАЛ *' - ' '

к

'1'ис. 9. Сезонная дииашка подвгйюжо фосфора ёлеаУай подзолистой почве •' *'

. г .Причины,.влияющие надиначнку подогжного фос(]юра в нижних горизонтах лесной почвы, достоверно выяпкть не.удалось. В горизонте . Аг -этой ,причиной можетбыть,различная, интенсивность поступления фосфатов, из лесной подстилки в (¡юрме мннерально^гумусовых соединений. В,пользу этого вы ступает, корреляция, сезонных изменений содер-; жання фосфатов в горизонте Аг с сезонными изменениями содержания Сл (г = 0,57 при Р = 0,99). В то же время эта корреляция может указывать на мобилизационную способность Сл в отношении <[юс<|юрл.

Гфиэонг Лпл*

Гсрлвм! А2

Рис. 10. Сезонная динамика подвижного фосфора а пахотной подзолистой почве

В верхнем горизонте пахотной почвы увеличение содержания подвижного фосфора в начале и середине лета (рис. 10) возможно также связано с мобилизацией его из трудно растворимых соединений, очевидно под воздействием корневых систем растений. Важную роль в мобилизации фосфора может играть Сл, с которым в 2002-2003 г.г. быка выявлена достоверная корреляция (г = 0,48 и 0,57 соотвстсгвснно при Р = 0,99). В 2001 году такой связи не было. В нижних горизонтах пашни данная закономерность не прослеживалась. В этих горизонтах выявлена более высокая, чем в горизонте Апах (г=0,30), корреляция сезонной динамики подвижного фосфора с динамикой Сгум (г = 0,45 и-0,46 соответственно при Р = 0,99). Других достоверных'функциональных связей обнаружено не было.

В залежной почве характер сезонных изменений содержания подвижного фосфора различался по голам исследования (рис. 11).

___Горизонт At -' • Горипнг А2

то---------(ео

Рис. 11 Сезонная динамика подвижного фосфора в залежной по()затстой почве

■ч V • . ■ "-■ 1

В гумусовом горизонте А[ залежи какие-либо корреляционные связи с другими свойствами почв не выявлены. В горизонте Д2 содержание подвижного фосфора достоверно зависело от содержания Сд (г=0,5б, при Р=0,99).

По причине сезонного варьирования подвижного фосфора пахотную и залежную почву в разные периоды вегетационного сезона можно

отнести к разным группам по обеспеченности этим элементом ннтания.

2.4. Сезонная динамика обменного калия. Исапедуемые в опытах почвы различались по количеству обменного калия. Наибольшее его содержат!« выявлено-в лес ной подсп ш ке, а' также ко всех обследованных горнзо!ГП1Х пахотной почвы. В залежной почве» как и в случае с подвижным' фосфором, наблюдается дифференциация;*бывшего иахошого горшо1гга по содержанию обменного калия, что также свидетельствует о процессах ее деградации (рис. 12).

Содержание элемента в лесной подстилке характеризовалось высокой пространственной вариабельностью (до 36,8 %). В пахотной и залежной почвах коэффициенты пространственной вариации редко превышен 20%., ,. . ;, . , ■ ч' Проста! 1(лвенн^ париабельностъ содержания обменного калия в лесной и залежной поч&ах затрудняет выявление в них его сезонной динамики. ' ' \ . . '.

км9«*етая , г Панлчяпадипгкпет - Здгвжн«я

Рис. 12. Профильносраспредеяение о&итного калия в подзолистых почвах

Для лесной поч вы ,-в подстилке, характер но повышение содержания элемента в начале - середине сезона. Для верхнего ■ горизонта пашни ч&тких закономерностей не^выявлено. Для гумусового горизонта залежи отмечается снижение содержания обменного калия к концу сезона (рис. 13), " , .. . . .

В пахотной почвесодержанне обменного калия в верхнем горизонте достоверно зависело от содержания Сл (г=0,36-0,41), в нижних горизонтах — от Сгум (гК>,29-0,31). В'целом,' в разные периоды вёгетани-ошюго сезона пахотную почву можно отнести к разным группам обеспеченности этим элементом, от повышенной до очень высокой. : '

Гфдооиг Ал

Горлют Ап>*

Рис. ¡3. Сезонная динамика с<х)ерлсв' ним обменного катя а органогенных горизонтах подзолистых почв

2.5. Сезонная динамика микроэлементов* Полученные нами данные о сезонной динамике подвижных форм микроэлементов свидетельствуют о том, что в разных почвах она резко отличается: В гумусовом горизонте пахотной почвы (рис. 14) такие металлы как Си, N1, Мо имеют относительные максимумы содержания весной и осенью, а'летом их содержание минимально/ • ' '

г«—»—гл -*—ои —<—м-д>-са—♦—мэ —&

Рис 14. Содержание микроэлементов в гумусовой горизонте пахотной подзолистой почвы (мг/кг).

Поскольку все эти элементы относятся к бнофилам, то такое их поведение закономерно, так как именно на этот период приходится наиболее интенсивный рост растений и поглощение микроэлементов. С<1, Сг

н Ре были в минимуме весной, а к осени их количество постепенно возрастало. Возможно, увеличение подвижности этих металлов связано с усилением кислотности почвы к копну сезона, так для разных металлов ' коэффициенты корреляции с рН меняются от -0,72 до:-0,89. Эти металлы имели высокие положительные коэффициенты корреляции между собой, что свидетельствует об их сходном поведении в почвенных процессах.

Максимум подвижности 2п наблюдался в июне и сентябре, минимум - в мае и июле. Для него отмечены высокие коэффициенты корреляции с содержанием лабильного органического вещества, а также долей Сл в Собщ (г^0,82 и 0,89). Содержание подвижною Мц имело относительно небольшие колебания в течение сезона, постепенно снижаясь к сентябрю. ....

Подстилка лесной подзолистой почвы содержала примерно соизмеримые с пахотным , горизонтом количества подвижных металлов." Но динамика,их в течение сезона, по сравнению с пахотной почвой,- была другой (рис. 15).

Минимум содержания подвижных фракций Мп, Ре, N1 приходился на июнь-июль, относ1ггелы1Ые максимумы-наблюдались весной и осенью. Содержание всех этах элементов в зиашггелыюй степени определят ется влажностью подстилки. Коэффициенты корреляции с влажностью, для Ре и Мп равны 0,57; 0,96; 0,71 соответственно. . ■

., В определённой мере синхронно изменялось содержание в подстилке подвижных РЬ, Сг. Мо. Между этими металлами.отмечены коэффициенты корреляции колеблются от 0,52 до 0,98. Относительный максимум содержания наблюдался в июне-июле. В остальной период содержание минимально.

■Иис ¡5. Содержание лткроолсментов в подстилкс лесной псиЪолистой почвы ■ .. ' ' ' . ; ■■"• " (мг/кс).. ' . ■

Кроме того, их величина в большой степени определялась относительной одолей лабильного углерода в общем. Также высокие положительные корреляционные связи отмечались с содержанием подвижных форм фос<|юра, калия и отрицательные с влажностью подстилки. Вероятно, что эти металлы, в результате процессов преобразования подстилки, включаются в состав подвижных органических веществ.

Еще одна группа обьединяег Сс], Си, '¿.п. Коэффициент корреляции между ними колеблется от 0,59 до 0,75. В течение сезона относительный максимум их содержания отмечен в августе, в остальные периоды содержание минимально с различными амплитудами.

Динамика содержания элементов в залежной почве отличалась от лесной и пахотной почв. Однако абсолютные величины содержания были близки. Характер динамики Сг, Мо и № в течение сезона близок (рис.16).

Рис 16. Содержание микроэлементов в гумусовый горизонте пахотной залежной.

почвы (мл'кг). •

Максимальные величины содержания для них отмечены в начале вегетационного сезона, минимальные - в конце лета, а для Мо, Сг еще и в сентябре. Прн этом содержание N1 достоверно коррелирует с содержанием общего и лабильного органического вещества Для молибдена и хрома никаких корреляционных связей не обнаружено.

Максимум содержания подвижных 7х\, С(1, РЬ, Мл и Си приходился на середину вегетационного сезона, при минимуме в начале и в конце вегетации. Прн этом для 2п, Мп, С<1 и РЬ получены высокие положительные коррелящюнные связи с содержанием лабильного органического вещества (г=0,54...0,95). Кроме того, на содержание свинца, марганца и меди существенно влияла величина обменной кислотности (г= 0,81;

0,91; -0,85соответственно)..: '

• ■ л Изучение динамики1 содержания металлов-микроэлементов пока-1 зало, что их количество в течение вегетационного сезона может измс-' пяться от 1,5 до 10 раз, особенно в органогенных горизо1ггах. ■ \ *■;. Таким образом, на размеры и поведение подвижных форм микроэлементов знач1ггельное влияние оказывало^оргапическое вещество почв, особенно его лабильная часть. В зависимости от процессов трансформации органического всщсства в'.течение сезона менялось и содержание подвижных фракций большинства микроэлементов:.

.выводы >

1. В результате исследований подзолистых почв среди стаежной подзоны северо-востока европейской России установлено, что в верх и ихор галогенных горизонтах содержание углерода гумуса и общего органического углерода, углерода лабильных гумусовых веществ, содержание

- подвижного фосфора и обменного калия, кислотности и содержание микро- и ультрамнкроэлсмситов достоверно варьирует в течение вегс-" тационного сезона.

2. В лесной подстилке содержание общего органического углерода увеличивается к концу вегетационного сезона при одновременном снижении в его составе лабильных компонентов. В пахотном горшок к концу вегетационного сезона снижается содержание и углерода гумуса и его лабильных компонентов; Для'гумусового горизонта залежи отмечено снижение" содержания углерода гумуса » середине, а углерода лабильных гумусовых веществ - к концу сезона.

- ЗГ Для лесной иодепшки характерен положительный баланс запасов об- щего органического углерода в течение вегетационного сезона. По-'ступлеписн гумификация органических'остатков в верхних горизон-* тах пашни не восполняет потери углерода'гумуса в течение сезона и"' * '•'баланс углерода гумуса отрицательный,'на залежи возможен как по-'* ' лож1Гтельный, так и отрицательный баланс углерода гумуса. ; ■

4. Сезонные изменения степени кислотности в верхних-горизонтах лес-; ной,-пахотной й залежной.иочвимеют разный характер; В лесной под- 'стигже снижение кислотности наблюдается в начале или середине ле- • 'та. В пахотном горизонте под зерновыми культурами при существен-'. ^" ных'колсбаниях п течение вегета! тонного сезона нронеходт- подкис^ ; ление почвы к осени. Под клевером нодкнслснис почвы наблюдается до момента заделки отавы, после: чего'происходит подщелачивание •

почвы. В гумусовом горизонте залежной почвы характер сезонной динамики не имеет определенных закономерностей.

5. В верхних горизонтах лесной и пахотной почвы сезонная' динамика подвижного фосфора имеет близкий характер: его содержание увсли-

■ чивается в начале и середине вегетационного сезона. В верхнем горизонте залежной почвы возможны различные, не совпадающие по го-

■ дам, колебания содержания этого элемента.

6. В верхнем горизонте пахотной почвы сезонная динамика обменного калия имссг разный характер, в зависимости огг вида возделываемой культуры и внесения минеральных удобрений. В верхних ropmoirrax лесной к залежной ночвы сезонные изменения содержания калия не выявлены из-за высокой пространстве!шой вариабельности показателя.

7. В разные сроки вегетационного периода пахотную почву можно отпе-стн к разным категориям по степени кислотности - от слабо кислой; до близкой к нейтральной, по обеспеченносш подвижным фосфором — от средне до высокообсспеченной, а обменным калием - от повышенной до очень высокой. Кислотность и содержание обменного калия в данном случае не являются факторами, лнм1гтнрующнми плодородие данной подзолистой почвы, в отличие от подвижного фосфора.

8. Изучение динамики содержания микроэлементов показало, что колебания содержания их в течение вегетационного сезона могут достигать до 1,5..: 10 раз, особенно в органогенных горизонтах. На содержание и поведение подвижных форм микроэлементов значительное влияние оказывает органическое вещество и кислотность почв, а также характер и степень их хозяйственного использования.

9. В элювиальных и иллювиальных горизонтах исследованных почв пс выявлено четких закономерностей сезонной динамики юучаемых показателей.' Пространственная вариабельность показателей п этих горн-зонтах: во м нопIX случаях превышает размах сезонных колебаний, что не позволяет достоверно оценитыюследннс. -;■

10. В результате исследований не удалось выявить стабильных для разных почв корреляционных связей между изучаемыми показателями. Очевидно/причина этого в разлнчной 'интенсивности динамики самих показателей и в их пространственной неоднородности.

, РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

. 1. На подзолистых почвах среди етаСжн ой нодзонм Северо-Востока России, занятых зсрнотравяными севооборотами и не получающих, высоких доз удобрений, оптимальным сроком отбора почвенных проб является нюнь месяц. Содержание элементов питания, определенное в этот срок, наиболее объективно отражает количество элементов питания в почве непосредственно перед периодом нх ншеисивного потребления сельскохозяйственными культурами.

2. Для сохранения.и повышешштьюдородпя подзолнстих пахотных почв необходим-постоянный контроль за .содержанием и составом органического вещества По нашим данным в почве пшини складывался отрицательный баланс углерода гумуса. Действенным приемом поддержания баланса органического вещества является выращивание многолетних бобовых трав ,на сидераг и ежегодная запашка не только корневых и пожнивных остатков, но и соломы зерновых культур.

.. 3. При выведении малоплодородных земель из сельскохозяйственного оборота необходимо ;обязагельное нх залужение, предотвращающее деградацию почвы н усиление зонального подзолистого процесса .

■ . г " СПИСОК РАБОТ, ."■,'.. •

;. . ОПУБЛ ИКОВАННЫХ:ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ . с..

. ..1. Палддич O.A. Динамика содержания органического .вещества в дер-ново-подзолнетой пахотной и залежной; почве средней тайги / Тез. , докл. 3-й науч. конф, аспирантов и соискателей Г Науке нового века , знания молодых", Вятская ГСХА, Киров, 2003, С.26-27. • .

2.- Палаоич O.A. Сезонная: динамика, некоторых показателей^ химических свойспгподюлистых почв среднетаежной подзоны /.Тез. докл.

Всероссийской конференцци;"УН докучаевскис чтения". "Человек,и почва в XXI веке", — Санкт-Петербург.—2004.-С.87. ■:

3. Пападич O.A. Режим органического вещества почвы, выведенной из сельскохозяйственного оборота / Сб.: "Материалы научной сессии" -Кировский филиал РАЕ, Кировское областное отделение РАЕН. -Киров, 2004. - СЛ97Г ~ ..... ■ -

4. Паладич O.A.* Сезонная динамика органического углерода и кислотности в пахотаых подзолистых почвах средпетаежпой подзоны / Почвы - национальное достояние России: Материалы IV съезда Докучаев-

ского общества почвоведов: В 2-х кн. — Новосибирск: Наука-Центр, 2004.-Кн. 1. — С.545.

5. Паладич O.A., Шихова Л.Н. Сезонная динамика кислотности, содержания подвижного фосфора и обменного калия в подзолистых почвах, испытывающих разную степень антропогенной нагрузки / 60 лет высшему аграрному образованию Северо-Востока Нечерноземья. Материалы I Всероссийской научно-практической конф.: ВятскаяХСХА, 2004. - С.204-207.

6. Паладич О.А;, Шихова Л.Н. Сезонная динамика органического вещества подзолистых целинных и пахотных почв / Актуальные проблемы регионального экологического мониторинга: теория, методика, практика. - Киров, 2004. - С.207-208.

7. Шихова Л.Н;, Паладич O.A. Динамика подвижных тяжелых металлов в подзолистых почвах таежной зоны европейской части России / Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - 2004. - №5. - С.57-62.

Подписано в печать24 декабря 2004| Формат 60x84 1/16, Ьумага офсетная Усл. п. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 166

Отпечатано с оригинал макета Типографии ГУ Зональный НИИСХ Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого 210007 г. Киров, ул. Ленина 166-а, т. 67-43-34