Физические фракции серой лесной почвы Владимирского Ополья и их связь с урожайностью сельскохозяйственных культур

Физическое гранулоденсиметрическое фракционирование позволяет разделить группы соединений органо-минеральной системы почв на ассоциированные в органо-глинистые комплексы (илистые) и не связанные с глинистой матрицей (легкие). Выделяемые фракции различаются содержанием и составом органического вещества и важнейших элементов калия и фосфора. Количество фракций, их соотношение и состав в почвах зависят от характера землепользования и технологии обработки почвы (Артемьева, 2015; Ванюшина, Травникова, 2003; Когут, Травникова и др., 2002; Когут, Щульц и др., 2010; Травникова и др., 1992, 2012; Шаймуха-метов и др., 1972, 1984). Изучение зависимости урожайности выращиваемых культур от количества таких фракций и их состава и содержания в длительном полевом опыте дает возможность оценить изменение органо-минеральной системы серых лесных почв под действием применения разных доз минеральных и органо-минеральных удобрений и позволяет расширить представление такой трансформации, оказывающей влияние на продуктивность культур севооборота.

Установлено, что в пахотных почвах по сравнению с целинными, концентрация органического углерода уменьшается во всех гранулоденсиметрических фракциях. При этом доля органического углерода илистой фракции возрастает. Механическая обработка почвы способствует разрушению агрегатов и, как следствие, снижению содержания органического углерода в почве. Удобрение сильнее всего затрагивает легкую фракцию ( ЛФ ) плотностью <2 и <1.8 г/см³. Потеря углерода в них в 2–11 раз выше, чем во фракции ˃ 2 г/см³ (Ванюшина, Травникова, 2003) .

По данным Б.М. Когута и др. (2010), потеря органического углерода в почвах пара по сравнению с целиной составила 48%. Существенно проявлялись различия по выходу легких фракций – от 2% на целине, до 1.3% в почве севооборота, и до 0.7–0.8% в бессменном пару. По сравнению с целиной содержание ЛФ в почвах севооборота уменьшилось до 50%, в почвах пара – на 60% и более. Органические удобрения в отличие от минеральных вызывают достоверное увеличение содержания Слф и соотношения Слф/Сил по отношению к неудобренному контролю (Когут, Травникова и др., 2002). При возрастании общего содержания органического углерода в почвах под влиянием удобрений величины коэффициентов обогащения илистых фракций уменьшаются (Schulz et al., 2002).

Легкая фракция играет большую роль в круговороте углерода в почвах, поскольку является легкоразлагаемым субстратом для микроорганизмов и краткосрочным резервуаром питательных элементов для растений (Ванюшина, Травникова, 2003) . Повышение содержания ЛФ относительно илистой фракции способствует накоплению в почве органического вещества, увеличению количества микробных популяций, снижению плотности почв (Травникова, 2002) .

В первые годы после распашки целинных почв, особенно при нарушении агротехнологий, теряется наиболее лабильная часть их органического вещества, входящая в состав ЛФ. Далее интенсивно минерализуются гумусовые вещества, связанные с илистыми частицами, а затем металлогуминовые комплексы. Этот процесс определяет необходимость описания динамики углерода этих фракций при мониторинга гумусового состояния пахотных почв. Чувствительным индикатором описываемых явлений является отношение во фракциях содержания углерода или азота, в частности показатели С лф /С ил или N лф /N ил . Травниковой и др. (1992) была обнаружена обратная зависимость доли углерода легких фракций от содержания ила. Обнаружено, что при вовлечении в агропроизводство серых лесных почв, помимо уменьшения общего содержания органического вещества, изменяется соотношение гранулоденси-метрических фракций. Агросерые почвы содержат почти в 2 раза меньше углерода легких фракций по сравнению с нативными аналогами, а основная масса углерода в этих почвах содержится в иле.

Распашка почв приводит к минерализации фосфора органического вещества и повышению содержания минеральных форм (Гинзбург, 1981; Глазунова и др., 1976; Касицкий и др., 1985; Ми неев, Гомонова, 2009; Mejias et al., 2013; McDowell et al., 2016; Blake et al., 2000; Sharpley, 1986) . Известно также, что фракции плотностью ˂2 г/см³ характеризуются слабой прочностью связывания фосфат-иона, в противоположность илистым органо-глинистым комплексам, прочность связи с фосфат-ионом которых выше

(Травникова, Петрова, 1988, Артемьева, 2008) . При этом в ряде случаев внесение органических удобрений не приводит к замедлению процесса минерализации, а внесение фосфора в виде минеральных удобрений способствует его аккумуляции (Макаров, 2009) . Уменьшение содержания фосфора органических соединений в почвах не является необратимым процессом и может регулироваться внесением азота в количестве 150–300 кг/га в год в качестве стимулятора биологической активности и увеличения биомассы (Dodd et al., 2014) .

По данным В.В. Окоркова (2010) , при внесении навоза крупного рогатого скота в дозе 100 т/га урожайность зерновых культур на серых лесных почвах Владимирского ополья повышается на 30– 47%, что примерно равно действию одинарной дозы NPK, наибольший урожай получен при внесении двойной нормы. Окупаемость органических удобрений по сравнению с минеральными была в несколько раз ниже. Он же рекомендует для более эффективного использования органических удобрений применять их совместно с азотными. При совместном использовании органических удобрений с полным минеральным удобрением коэффициенты использования всех элементов питания существенно возрастают (Окорков, Окоркова, 2010) . При этом авторы подчеркивают, что даже двойная доза минеральных удобрений не всегда обеспечивает положительный баланса азота.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Исследовали пахотный (0–20 см) и подпахотный (20–40 см) горизонты агросерых тяжелосуглинистых почв длительного полевого опыта, заложенного в 1991 г. на территории землепользования Владимирского НИИСХ во Владимирском ополье. Повторность трехкратная. Участок, на котором находится опыт, занимает очень пологий склон южной экспозиции с уклоном 2^о–3^о. Опыт заложен в трех несмежных повторностях, размещение делянок рандомизированное, площадь делянки 100 м². Общая агрохимическая характеристика почв, полученная с использованием оборудования Центра коллективного пользования Почвенного института, приведена ранее (Рогова и др., 2018) .

Длительно используется (21 год) 7-польный севооборот: однолетние травы (викоовсяная смесь), озимая пшеница, овес с подсевом трав, травы первого года, травы второго года, озимая пшеница, ячмень. Схема опыта: контроль (без удобрений, без известкования), фон (известь, без удобрений), фон + NPK, фон + 2NPK, фон + навоз, фон + навоз + NPK, фон + навоз + 2NPK. За ротацию вносится: навоз крупного рогатого скота (60 т/га), двойной суперфосфат (одинарная доза P 2 O 5 – 340 кг/га), калийная соль (360 кг/га), аммиачная селитра (340 кг/га). В начале первой ротации провели известкование по полной гидролитической кислотности. Подстилочный навоз заделывали под озимую рожь после парозанимающей культуры.

Гранулоденсиметрическое фракционирование осуществляли по методике Шаймухаметова и др. (1984) в два этапа: выделение илистых частиц (<1 мкм) путем обработки образца почвы ультразвуком (Branson digital sonifier 250) при 70% от максимальной мощности в течение 20 мин с дальнейшим центрифугированием. Далее проводили обработку остатка почвы бромоформ-этанольной смесью с плотностью 2 г/см³ для выделения легкой фракции плотностью <2 г/см³ и остатка. Определение органического углерода осуществляли методом Тюрина, органических и минеральных фосфатов – по Стеварду, Оадису. Статистическую обработку полученных результатов и регрессионный анализ их связи с урожаем сельскохозяйственных культур проводили с использованием стандартного пакета Statistica.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Содержание физических гранулоденсиметрических фракций и органического вещества. В состав легких фракций почв входят остатки растительного и животного происхождения, микробной биомассы и собственно гумусовые вещества, представленные коагулятами комплексно-гетерополярных солей наиболее высокомолекулярных гуминовых кислот с выраженной ароматической структурой. Более тяжелые фракции включают полимине-ральную полидисперсную систему устойчивых адсорбционных комплексов глинистых минералов и гидратов оксидов с гумусовыми веществами (Травникова и др., 1992; Травникова, 2012; Артемьева, 2010; Семенов и др., 2015).

В данных почвах преобладает фракция остатка (ост), содержащая частицы размером ˃1 мкм и плотностью ˃ 2 г/см³ (табл. 1). Фракция характеризуется как включающая, помимо собственно минеральных частиц, микроагрегаты, состоящие из специфических органо-глинистых комплексов, устойчивых к непродолжительному воздействию ультразвуком (труднодиспергируемый ил), содержащие новообразованное или образующееся органическое вещество (Артемьева, 2010, Травникова, 2012) . Количество органического вещества в этой фракции дает возможность косвенной оценки содержания труднодиспергируемого ила в исследованных вариантах и тем самым оценить интенсивность процесса возобновления образования органического вещества. Обнаружено, что для всех вариантов опыта во фракции остатка пахотного горизонта содержится почти в 1.5 раза больше органического вещества, чем в подпахотном. Содержание органического вещества в этой фракции максимально в вариантах с внесением минеральных удобрений. При этом содержание самой фракции остатка пахотного горизонта лишь на 4–5% выше (для вариантов без внесения органических удобрений), либо равно содержанию таковой горизонта, лежащего ниже (варианты с внесением навоза и в сочетании с навозом).

Доля илистой фракции, представленной органо-глинными комплексами, образованными с участием старого, сформированного органического вещества, преимущественно входящего в эту фракцию, составляет 17–19% от массы почвы в пахотных и 20–26% в подпахотных горизонтах. Увеличение содержания этой фракции в подпахотном слое 20–40 см не согласуется с данными исследований минералогического состава почв смежной территории, но расположенных в плакорных условиях (Карпова, Чижикова, 2009) . По данным этих авторов, в названном слое наблюдается обеднение почвенного материала илистой фракцией, а в нижележащем слое 40–60 см – еще и резкое, до трехкратного, накопление ила. Можно предположить, что эта картина связана с постепенным выносом материала верхнего горизонта и припахиванием нижележащих. Таким образом, обозначенная граница эллювиирования и

05 m У о С	о О U с	ГЧ 40 Ш 40 Ш Ш 40 Г- 40 Ш ОО О1 Г- О1 0 0 0 0 ^^0 0 0^ 0 0 0 ^ о о о о о о о о о о о о о о -н -н -н -н -н -н -н -н -н -н -н -н -н -н 1—। Г- Ш Г- СО 04 О 04 Г- 1—1 СО Г- 04 40 1/4 О Г; ОО ОО ^ ОО 04 ОО СО О! О] 04 О1 ^ Р1 ^ ^ ^ Р1 ^Н О ^ ^ ^ ^ ^ ^
о н О	о s U ^	СП 1—1 ХГ СП ХГ СП ХГ СП ^-1 СП ХГ СП СП 40 о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о -н -н -н -н -н -н -н -н -н -н -н -н -н -н Ш 04 1П О СО 04 ОО ОО ОО СО ХГ СО 1—1 40 Р1 ^ О] СО О] ^ ^ ^^^^^^^ о о о о о о о о о о о о о о
		^  ОО  04  О!  1С4  40  04      о  СО  04  г^  04  1С4  СО -н    -н   -н   -н   -н   -н   -н         -н   -н   -н   -н   -н   -н   -н 04  ОО  <О1  1/4  О  хГ  хГ       <О1  <О1  Г^  04  о  1/4  хГ 40  40  40  40  40  40  Ю>      О1  СО  СО  ^  40  СО  Ю>
^ V у Д' 05 А У СО	о s ° д ^ Ы ■f Рч U ^	О  . хГ ^ О со ^    О со О О СЧ % и О ° О О О О О   О О О О О ^ ° -Н   "Н   -н   -н   -н   -н   -н        -н   -н   -н   -н   -н   -и   "Н 04      ХГ 40 СО О1 СО      04 04 40 СО ХГ Г-    .  40  Г-  оо  хГ  со      О  хГ  1—1  со  оо s2^^d222 s^^^^^o;S
		^ О1  СО  СО  СО  О]  СО  СО I О]  хГ  СО  СО  О]  СО  О] о О ОООООООООООООО -н    -н   -н   -н   -н   -н   -н         -н   -н   -н   -н   -н   -н   -н Р1  со  СО  О  Г^  Г^  СО      */4  04  СО  ОО  40  1—ч  <О1 ХГ  40  1р  40  Ip  in  1р      1-^  СО  О!  О!  СО  СО  СО
г 2 V у К	° Д хО р-°Х ^ - со К Рч и ^	in  СО  1Г)  40  Xf-  ОО       40  ОО  СО  ХГ  04  1—<  1П о] о о о ^ о]    ^ о о] о] ^ ^ о ° о о о о о о   о о о о о о о ■Н    -н   -н   -н   -н   -н   -н         -н   -н   -н   -н   -н   -н   -н со  ^ ^ ^ 04 О О1     О1 ХГ 1—1 О1  Ш О1 со • ^ ^ ^ ^ ^ ^   ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^
		XT СО XT in СО ХГ ХГ 40 in in in 40 40 in о о о о о о о о о о о о о о -н -н -н -н -н -н -н -н -н -н -н -н -н -н 04 04 40 in СО 04 СО СО О О XT in XT in ОО 40 ОО 0^ ОО 0^ 04 40 СО Xh 1П О СО ^
д со Рч m		о н           + +     ° н           + + Рч о        к/ ео ео ео        Рч о        к/ со со со д  m ^ Рч  m  m  m     д  m * Рч  m  m  m О    co  Рч  V   05   05   05        О   co  Рч  V   05   05   05 У S Z м К К К   « S Z м К К К

■ 0-20 см

■ 20-40 см

Рис. 1. Содержание органического углерода в легкой фракции агросерой тяжелосуглинистой почвы (% от массы фракции). Варианты: 1 – контроль, 2 – известь, 3 – NPK, 4 – 2NPK, 5 – навоз, 6 – навоз + NPK, 7 – навоз + 2NPK.

иллювиирования постепенно смещается вверх по профилю и сглаживается вспашкой.

В пахотных горизонтах содержание ила в почвах разных вариантов опыта варьирует, от минимального в варианте извести до максимального в наиболее удобренном (навоз+2NPK). Для подпахотного слоя можно отметить относительно повышенное содержание (на 7–10%) этой фракции в вариантах без внесения органических удобрений по сравнению с вариантами с навозом. Содержание органического вещества илистых фракций пахотного горизонта выше такового подпахотного соответствующих вариантов опытов в 1.2(вариант с внесением навоза) –2 (контроль) раза.

Содержание ЛФ невысоко, в пахотных горизонтах ее содержится в 2 раза больше, чем в подпахотных. Оно минимально в контрольном варианте опыта, незначительно варьирует в других. Общее содержание углерода ЛФ пахотных и подпахотных горизонтов практически одинаково (рис. 1).

Содержание углерода и долевое участие углерода фракций в общем пуле. В целом содержание органического углерода во всех удобряемых вариантах опыта больше, чем в контрольном. Оно варьирует от 1.5 до 2.2%, причем в варианте с внесением одной только извести почти достигает максимального значения (рис. 2).

Рис. 2. Содержание органического углерода в агросерой тяжелосуглинистой почве. Варианты: 1 – контроль, 2 – известь, 3 – NPK, 4 – 2NPK, 5 – навоз, 6 – навоз + NPK, 7 – навоз + 2NPK.

Внесение извести, минеральных и органических удобрений способствовало повышению содержания органического углерода в почве. В подповерхностном горизонте содержание органического углерода было в среднем ниже на 0.7% по сравнению с поверхностным горизонтом и изменялось аналогичным образом. Повышенное содержание органического углерода в варианте известкованного фона мы связываем с неоднородностью почвенного покрова, которую трудно учесть при закладке опыта и отборе образцов, в частности, с возможным наличием фрагментов второго гумусового горизонта в этих вариантах опыта.

Исследованиями В.В. Окоркова и др. (2010, 2013) показано, что на серых лесных почвах ополья снижение содержания гумуса по сравнению с исходным проявляется при дефицитном азотном режиме (менее 80 кг/га азотных удобрений в год). При положительном балансе азота гумусированность серых лесных почв повышается. В ходе нашего исследования не выявлено уменьшения содержания органического вещества ни в одном из вариантов по сравнению с контрольным, что может служить показателем хорошего баланса азота во всех вариантах применения удобрений. Посев злаковых и бобовых трав, обладающих мощной корневой системой и богатых азотсодержащими веществами (43% в севообороте, применяемом на исследуемом поле), способствуют увеличению интенсивности процесса гумусообразования, а вносимые фосфорные

Рис. 3. Содержание органического углерода во фракциях агросерой тяжелосуглинистой почвы (горизонт 0–20 см), % от общего содержания углерода в почве.

удобрения и известь способствуют процессу аккумуляции гумуса. Это подтверждается балансовыми расчетами (Окорков и др., 2010) . Отрицательный баланс гумуса и основных элементов питания (N, P, K) отмечен только в контрольном варианте четырехпольного севооборота. При этом вынос выращиваемыми культурами этих питательных элементов в контрольном варианте минимален. Вероятно, высокие урожаи трав, наблюдаемые на контрольных и известкованных делянках, связаны с биологическими особенностями трав к извлечению необходимого количества питательных веществ из минералов.

С учетом массы фракций рассчитали вклад углерода каждой фракции в общее содержание органического углерода в почве (рис. 3). В поверхностном горизонте органическое вещество большей частью содержится в илистой фракции.

Рис. 4. Содержание органического углерода во фракциях агросерой тяжелосуглинистой почвы (горизонт 20–40 см) (% от общего содержания углерода в почве).

Доля органического вещества илистой фракции составляет 44–52%. Также велика доля органического вещества легкой фракции (37–44%), причем внесение органических и минеральных удобрений увеличивает долю органического вещества легкой фракции. На долю остатка приходится 8–13% органического вещества почв.

В подпахотном горизонте органическое вещество в большей степени сосредоточено в илистой фракции (рис. 4). Доля органического вещества илистой фракции составляет 59–70%. При внесении извести, органических и минеральных удобрений, несмотря на повышенное содержание углерода в илистой фракции по сравнению с контролем наблюдается снижение доли органического углерода илистой фракции за счет уменьшения содержания самой фракции в почве. При этом Л.С. Травниковой и др. (1992) доказано, что органо-глинистые комплексы являются главным источником лабильного гумуса и питательных элементов, т.е. именно они обусловливают почвенное плодородие. Вдвое ниже доля органического вещества ЛФ (23–33%), а внесение навоза с минеральными удобрениями и в чистом виде увеличивает долю органического вещества ЛФ. На долю остатка приходится 7–11%. Это согласуется с ранее полученными данными (Травникова и др., 2012).

Расчет показателя С ил /С лф (табл. 2) показал, что внесение минеральных и органических удобрений приводит к повышению содержания углерода в легких фракциях по сравнению с илистыми. Минимальным данный показатель был в варианте контроль. Аналогичные результаты ранее получены на дерново-подзолистых и черноземных почвах (Травникова и др., 1992) . По другим данным, на черноземных почвах органические удобрения в отличие от минеральных вызывают достоверное увеличение содержания С лф и соотношения С лф /С ил по отношению к неудобренному контролю, однако в данном исследовании изучалась только одинарная доза минеральных удобрений (Когут и др., 2002) . Этот показатель более адекватно, чем С общ , отражает уровень плодородия почвы, давая представление не только о качественном, но и о количественном составе органического вещества почв, и может использоваться для определения степени обеспеченности почв гумусом (Травникова и др., 1992) .

Таблица 2. Соотношение содержания органического углерода в илистой и легкой фракциях

Вариант	С лф /С ил
	0–20 см	20–40 см
Контроль	0.72	0.33
Известь	0.89	0.56
NPK	0.80	0.39
2NPK	0.98	0.45
Навоз	0.85	0.52
Навоз + NPK	0.90	0.51
Навоз + 2NPK	0.85	0.50

А

% 100

1        2        3        4        5        6        7

Рис. 5. Соотношение долей минерального (1) и органического (2) фосфора в пахотном (А) и подпахотном (Б) горизонтах. Варианты: 1 – контроль, 2 – известь, 3 – NPK, 4 – 2NPK, 5 – навоз, 6 – навоз + NPK, 7 – навоз + 2NPK.

Определение содержания органических и минеральных фосфатов показало, что в пахотном горизонте при внесении минеральных удобрений доля минерального фосфора повышается по сравнению с контролем от 18.9 до 43.7% (рис. 5). Внесение навоза приводит к уравниванию долей минерального и органического фосфора – 48.4 и 51.6% соответственно. Внесение органо-минеральных удобрений не изменяет соотношения органического и минерального фосфора по сравнению с контрольным вариантом.

В подпахотном горизонте доля фосфора минеральных соединений высока в вариантах с внесением минеральных удобрений (рис. 5Б), максимальна в варианте с двойной дозой фосфора (58.4%). Внесение навоза не изменяло соотношение минерального и органического фосфора по сравнению с контролем. В вариантах с внесением органо-минеральных удобрений доля минеральных фосфатов повышается до 54.6%.

Наибольшая прибавка урожая озимой пшеницы (рис. 6А) получена при внесении двойной дозы NPK в сочетании с органическими удобрениями (59.7 ц/га) и без (55.6 ц/га). Одинарная доза NPK повысила урожай озимой пшеницы на 8.6 ц/га по сравнению с контрольным вариантом. От дальнейшего повышения дозы минеральных удобрений возрастание прибавки замедлилось примерно в 2 раза.

Сочетание 60 т/га навоза КРС с одинарной дозой NPK не повышало урожайности пшеницы по сравнению с действием одних минеральных удобрений. Действие 60 т/га навоза приводило даже к небольшому снижению урожая по сравнению с контрольным вариантом. По данным Окоркова и др. (2010) , эффективность одних органических удобрений на серых лесных почвах может быть в 2 раза более низкой, чем эквивалентных доз минеральных удобрений ^∗ .

Урожайность овса обыкновенного (рис. 6Б) также была максимальной в вариантах навоз + 2NPK и 2NPK (76.0 и 76.6 ц/га соответственно). Одинарная доза минеральных удобрений повышала урожайность овса на 14 ц/га, примерно такую же прибавку давало внесение органических удобрений по сравнению с контролем (56.5 и 43.7 ц/га соответственно). В варианте навоз + NPK урожайность была на 23.3 ц/га выше, чем в контрольном варианте. Внесение двойной дозы минеральных удобрений по сравнению с одинарной дозой не приводило к замедлению прироста урожайности. Коэффициент корреляции урожайностей пшеницы и овса – 0.85. Урожайность ярового ячменя варьировала аналогичным образом с урожайностью пшеницы и овса (рис. 6В): коэффициент корреляции урожайностей ячменя и овса – 0.96, ячменя и пшеницы – 0.94. Максимальная урожайность наблюдалась в варианте навоз + 2NPK и 2NPK (34.8 и 34.4 ц/га соответственно). Внесение одинарной дозы

^∗ Урожайности культур с 2009 по 2013 гг. любезно предоставлены сотрудниками Владимирского НИИСХ В.В. Окорковым, О.А. Феновой, Л.А. Окорковой.

Рис. 6. Урожайность пшеницы озимой (А), овса обыкновенного (Б), ячменя ярового (В), сена многолетних трав (Г) . Планками погрешностей на графике показано стандартное отклонение. Варианты: 1 – контроль, 2 – известь, 3 – NPK, 4 – 2NPK, 5 – навоз, 6 – навоз + NPK, 7 – навоз + 2NPK.

минеральных удобрений повышало урожайность на 8 ц/га. При внесении 2NPK прирост урожайности замедлялся в 2 раза по сравнению с внесением одинарной дозы минеральных удобрений. Внесение навоза слабо повлияло на урожайность ячменя по сравнению с контрольным вариантом (25.4 и 23.0 ц/га соответственно). В варианте навоз + NPK урожайность повышалась на 8 ц/га – также, как и в варианте NPK.

Урожайность сена многолетних трав распределялась в зависимости от вариантов опыта иначе, нежели урожайность зерновых культур (рис. 6Г). Урожай клевера и тимофеевки первого года пользования был выше на вариантах без удобрений, что связано с высоким урожаем покровной культуры (овса обыкновенного) в вариантах с внесением удобрений. Кроме того, в вариантах с удобрениями наблюдаются худшие условия для развития многолетних трав в год их посева из-за угнетения покровной культурой. Максимальный урожай многолетних трав наблюдался в варианте контроль (70.9 ц/га). Внесение минеральных удобрений в одинарной и двойной дозе, а также навоза, позволило получить урожай 61–61.5 ц/га. Органо-минеральные системы удобрений обеспечивали урожайность 66.6–67.4 ц/га. При внесении извести урожайность была примерно такой же, как и при внесении органо-минеральных удобрений (65.3 ц/га). Аналогичные данные получены на дерново-подзолистых почвах (Прохорова, Титова, 1986) .

Анализ данных урожайности культур, содержания гра-нулоденсиметрических фракций, содержания органического вещества и фосфатов позволил выявить некоторые закономерности (рис. 7). Урожайность и зерновых культур, и многолетних трав слабо коррелировала с содержанием органического углерода в почве (коэффициенты корреляции 0.2). Также слабой была взаимосвязь урожайностей зерновых культур и содержания илистой фракции и ЛФ в почве (коэффициенты корреляции 0.36 и ниже).

Урожайность зерновых культур была слабо связана с содержанием илистой фракции (коэффициент корреляции 0.37) и обратно пропорциональна содержанию ЛФ в почве (коэффициент корреляции –0.6), что может объясняться той границей плотности, которую мы брали для выделения легких фракций (˂2 г/см3). Вероятно, что в данном случае эта объединенная фракция содержит значительное количество вещества и плотностью 1.8-2 г/см3, устойчивого и пассивного. Кроме того, урожайность зерновых культур была обратно пропорциональна содержанию остатка в почве (коэффициенты корреляции –0.63, –0.65 и –0.65). Наблюдалась обратная связь урожайности зерновых культур и содержания углерода в ЛФ подпахотного горизонта (коэффициенты корреляции –0.69, –0.72 и –0.78). Урожайность многолетних трав, напротив, положительно коррелировала с содержанием углерода в ЛФ (коэффициент корреляции 0.63), и обратной – с содержанием углерода в остатке (коэффициент корреляции –0.65).

Изучение взаимосвязи урожайности культур и содержания органического и минерального фосфора в почве показало, что урожайность зерновых культур прямо пропорциональна доле минеральных фосфатов и обратно пропорциональна доле органических (коэффициенты корреляции 0.61 и –0.61) в подпахотном горизонте. Урожайность сена трав, напротив, связана прямой связью с долей органических фосфатов (коэффициент корреляции 0.86) и обратной – с долей минеральных фосфатов (коэффициент корреляции –0.86) поверхностного горизонта. Также обнаружена прямая зависимость между содержанием в почве легкой фракции и долей органических фосфатов (коэффициент корреляции 0.57).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Внесение извести, органических и минеральных удобрений повышает содержание углерода и легкой фракции в серой лесной почве. Внесение навоза наилучшим образом повышало содержание легкой фракции и содержание в ней органического углерода, а минеральные удобрения снижали содержание органического углерода в ЛФ.

_^и_

Рис. 7. Множественная регрессия зависимостей. Обозначения: урожай – урожайность овса обыкновенного, С почв – общее содержание углерода в почве, С ил – общее содержание углерода в илистой фракции, С лф – общее содержание углерода в легкой фракции, С ост – общее содержание углерода во фракции остатка; Р орг – доля органических фосфатов, Р мин – доля минеральных фосфатов.

Известь и навоз способствовали уменьшению содержание илистой фракции, при этом повышая содержание углерода в ней.

Минеральные удобрения повышали количество доли участия минерального фосфора в общем пуле в 2–3 раза в пахотном и нижележащем горизонте. Внесение навоза уравнивало соотношение минерального и органического фосфора в пахотном горизонте.

Изучение взаимосвязи урожайности культур и содержания гранулоденсиметрических фракций, органического углерода и фосфора в почве и во фракциях показало, что урожайность зерновых культур слабо пропорциональна содержанию органического углерода в почве, содержанию илистой и легкой фракции, но при этом обратно пропорциональна содержанию остатка и содержанию углерода в легкой фракции. Урожайность сена многолетних трав слабо коррелировала с содержанием углерода в почве и количеством илистой фракции, при этом была обратно пропорциональна содержанию легкой фракции и содержанию углерода в остатке, но прямо пропорциональна содержанию углерода в легкой фракции. Урожайность зерновых культур прямо пропорциональна доле минеральных фосфатов и обратно пропорциональна доле органических фосфатов в подпахотном горизонте. Урожайность сена трав, напротив, связана прямой связью с долей органических фосфатов и обратной – с долей минеральных фосфатов поверхностного горизонта. Обнаружена прямая зависимость между содержанием в почве легкой фракции и доли органических фосфатов.