Оценка степени выпахивания черноземов паровых полей в условиях Красноярского края

Введение. Каждой почве присуще свое природное (естественное) плодородие, которое определяется потенциальными запасами элементов питания, содержанием и составом гумуса, водно-физическими свойствами, реакцией почвенной среды, обеспеченностью элементами питания и другими показателями. При использовании почв в сельскохозяйственном производстве естественное плодородие переходит в эффективное, или экономическое, которое во многом зависит от уровня интенсификации земледелия.

Цель исследования. Определить потенциальное и эффективное плодородие почв паровых полей в ряде хозяйств Красноярского края и на этой основе оценить их степень выпахивания.

Объекты и методы исследования. Объектами изучения стали агрочерноземы глинистоиллювиальные типичные паровых полей нескольких хозяйств, расположенных в земледельческой части Красноярского края: ОПХ «Минино» Емельяновского района; СХПК «Причулымский» Ачинского района; ЗАО «Провинция+» Боготольского района. Отбор почвенных образцов проводился осенью 2011 года при помощи агрохимического бура на глубину 0–20 см. Каждый участок был представлен 19–20 объединенными образцами, состоящими из 20 единичных проб.

Содержание общего гумуса почвы определяли по методу И.В. Тюрина. Для извлечения подвижной части гумусовых веществ (С0,1н.NаОН) использовали 0,1н гидрооксид натрия при соотношении почвы и растворителя 1:20, а для легкоразлагаемого органического вещества (Слов) – тяжелую жидкость (Р=1,9–2,0 г/см3). Содержа- ние органического вещества (Совп) почвы рассчитывали через содержание общего гумуса и легкоразлагае-мого органического вещества. Гуминовые кислоты (гк) в составе подвижных гумусовых веществ осаждали серной кислотой, а содержание фульвокислот (фк) рассчитывали по разности между общим содержанием извлекаемых щелочью гумусовых веществ и содержанием гуминовых кислот. По количеству гумусовых кислот определяли отношение Сгк:Сфк подвижных гумусовых веществ. Нитратный азот определяли ионоселективным методом на приборе НМ-002, а подвижный фосфор – по Чирикову. Потенциальное плодородие почв оценивали через общий гумус, а эффективное – посредством подвижных гумусовых веществ, легкоразлага-емого органического вещества и элементов питания растений.

Результаты исследования. Гумусовые вещества являются источником элементов питания высших растений, источником СО 2 , необходимого для процесса фотосинтеза. Гумус ускоряет микробиологическую деградацию пестицидов. Содержание общего гумуса варьировало по объектам следующим образом. В почве ОПХ «Минино» оно изменялось от 2,6 до 5,9%, при среднем значении, равном 4,0%, что соответствует, согласно градации, предложенной Л.А.Гришиной и Д.С. Орловым [5], среднему уровню (табл. 1). В почве ЗАО «Провинция +» и СХПК «Причулымский» содержание общего гумуса было гораздо выше (от 5,8 до 10,2%), при среднем значении соответственно 8,3 и 7,7%. Данные значения соответствуют высокому уровню содержания гумуса. Почвы всех паровых полей по содержанию гумуса имеют значительную пестроту. Показатель изменяется в 1,6–2,3 раза. Если оценивать потенциальное плодородие почв паровых полей разных объектов, то можно утверждать, что оно существенно различалось.

Легкоразлагаемое органическое вещество формируется за счет растительного опада, детрита, останков почвенных животных, органических удобрений. Низкий уровень содержания С ЛОВ может служить критерием выпахивания почв. Дефицит С ЛОВ в почвах определяет ухудшение питательного режима и физического состояния почв. По этой причине оптимизация количества легкоминерализуемого органического вещества в почве имеет для земледелия практическое значение.

Содержание С ЛОВ в пахотном слое почв изменялось по объектам в несколько раз. В почве ОПХ «Минино» оно колебалось от 0,10 до 0,40, при среднем значении 0,24%, что соответствует, по нашему мнению, очень низкому уровню. В почве ЗАО «Провинция +» лабильной органики оказалось больше всего. На данном объекте оно варьировало в пределах от 0,45 до 0,90, при среднем значении, равном 0,70%, что соответствует среднему содержанию. В почве СХПК «Причулымский» данное значение изменялось от 0,25 до 0,50, при среднем низком показателе, равном 0,37%. Таким образом, содержание легкоминерализуемого органического вещества подвержено сильным изменениям, что обусловлено, по-видимому, как условиями почвообразования, так и различным хозяйственным использованием почв.

Содержание нитратного азота в почве чистого пара достаточно сильно изменяется по объектам. В почве ОПХ «Минино» содержание N-NO 3 оказалось самое низкое по сравнению с почвой других паров – от 5,6 до 7,9 и среднем значении, равном 7,1мг/кг, что соответствует низкому классу обеспеченности. В почве ЗАО «Провинция+» и СХПК «Причулымский» показатели содержания нитратов оказались гораздо выше – от 13,6 до 53,1 – и средних значениях, равных соответственно 33,2 и 19,2мг/кг, что соответствует очень высокому и высокому содержанию нитратного азота в почве. Это указывает на разное эффективное плодородие почв изучаемых объектов.

Таблица 1

Содержание органического вещества, нитратного азота и подвижного фосфора в почве паровых полей

Объект исследования	Гумус, %			Слов, %			N-NO 3 , мг/кг			P 2 O 5 , мг/100г
	min	max	x	min	max	x	min	max	x	min	max	x
ОПХ «Ми-	2,60	5,98	4,03	0,10	0,40	0,24	5,6	7,9	7,1	13,4	25,3	20,1
нино»
ЗАО «Провинция +»	6,31	10,20	8,33	0,45	0,90	0,70	21,6	53,1	33,2	5,3	13,4	7,2
СХПК «Причу-лымский»	5,79	9,29	7,70	0,25	0,50	0,37	13,6	25,4	19,2	7,3	13,1	10,2

Содержание подвижного фосфора в почве паровых полей колеблется по объектам в значительных пределах. В почве ОПХ «Минино» количество фосфора изменялось от 13,4 до 25,3 при среднем значении, равном 20,1 мг/100г. Средний показатель относится к высокому классу обеспеченности. В почве ЗАО «Провинция +» содержание элемента было самое низкое, при колебаниях от 5,3 до 13,4 и среднем значении 7,2 мг/100г, что соответствует среднему классу обеспеченности. В почве СХПК «Причулымский» данное значение изменялось от 7,3 до 13,1 при среднем значении 10,2мг/100г, что соответствует повышенному содержанию фосфора в почве. Различия в содержании подвижного фосфора обусловлены в первую очередь разными почвообразующими породами, на которых формируются черноземы, и во вторую – разным содержанием органического вещества в почвах хозяйств. Содержание Р2О5 зависит от состава почвообразующих пород, поэтому в данной работе невозможно проследить зависимость между количествами органического вещества и элемента питания.

Наиболее информативным показателем для характеристики эффективного плодородия почв является содержание подвижных гумусовых веществ, извлекаемых 0,1 н NaOH вытяжкой [6, 8]. Подвижные гумусовые вещества находятся в почве либо в свободном состоянии, либо в форме непрочных соединений с полуторными окислами [7]. В связи с этим правомерно отнести данную фракцию гумусовых соединений к подвижным гумусовым веществам. Содержание экстрагируемых щелочью веществ в почвах в значительной мере определяет их питательный режим и структурное состояние. Полагаем, что накопление нитратного азота в парующихся черноземах было связано с количеством и качеством подвижных гумусовых веществ в почвах.

Содержание подвижных гумусовых веществ в почве паровых полей колеблется по объектам очень сильно. В почве ОПХ «Минино» содержание подвижного гумуса самое низкое, оно изменялось от 43 до 153 мгС/100г. Среднее значение составляло 81мгС/100г. Согласно разработанной градации [10], это очень низкий уровень содержания. При этом отношение углерода гуминовых кислот и фульвокислот первой фракции гумусовых веществ было узким, всего 0,66, что указывает на достаточно высокую доступность гумусовых веществ к минерализации. Данное количество и качество подвижных гумусовых веществ в почве обеспечили низкое содержание нитратного азота в результате парования. В почве ЗАО «Провинция +» количество извлекаемых щелочью гумусовых веществ колебалось от 361 до 553 при среднем значении, равном 452 мгС/100г, что соответствует очень высокому содержанию гумусовых веществ в почве. Отношение Сгк:Сфк также являлось узким, что говорит о высокой подвижности извлекаемых щелочью гумусовых веществ. В почве данного хозяйства больше всего накопилось нитратного азота в результате парования. В почве СХПК «Причулымский» содержание подвижного гумуса изменялось от 252 до 648 мгС/100г. Среднее значение составляло 382 мгС/100г, что соответствует высокому уровню содержания. Отношение Сгк:Сфк было очень широким, что позволяет говорить о слабой доступности гумусовых веществ к минерализации. В почве данного хозяйства накопилось достаточно много нитратов, но все же их количество было значительно меньше, чем в почве пара ЗАО «Провинция+».

Содержание подвижных гумусовых веществ в почве паровых полей

Таблица 2

Объект исследования	С 0,1Н. NaOH , мг/100г
	сумма			гк			фк			гк:фк
	min	max	x	min	max	x	min	max	x	x
ОПХ «Минино»	43	153	81	23	82	40	20	91	61	0,66
ЗАО «Провинция +»	361	553	452	152	206	184	198	380	268	0,69
СХПК «Причулымский»	252	648	382	140	470	259	89	186	123	2,11

Выпахивание – это процесс, при котором происходит снижение уровня плодородия пахотных почв, ухудшение их агрономических свойств (снижение содержания гумуса, обесструктуривание, переуплотнение) в результате использования их при низком уровне поступления в почву источников гумуса – органических удобрений и послеуборочных остатков. Выпаханными могут стать как высокоокультуренные, так и неокультуренные почвы, имеющие высокое и низкое содержание гумуса. Выпахивание является начальной стадией деградации почвенного плодородия. Данный процесс обратим, поскольку после оптимизации режима органического вещества выпаханных почв их эффективное плодородие относительно быстро восстанавливается.

Для характеристики степени выпахивания почв предложена 25-балльная шкала [1]. Согласно этой шкале, к невыпаханным почвам относятся те, в которых содержание Слов составляет 25% и более к содержанию общего Совп. Такие почвы имеют нулевой балл степени выпахивания. При расчете баллов степени выпахивания для почв, в которых относительное содержание Слов в составе общего Совп менее 25%, полу- ченное отношение вычитается из 25. Таким образом, чем выше балл, тем больше степень выпахивания почв. Изучение количества Слов в залежных почвах показало несовершенство единой 25-балльной шкалы для разных типов почв, поэтому в настоящее время используются различные шкалы для разных типов почв. Так, для дерново-подзолистых, светло-серых и серых лесных почв применяется 25-балльная шкала, для темно-серых лесных и черноземов лесостепной и степной зон 15-балльная и для каштановых почв 20балльная шкала.

В соответствии с данным подходом рассчитана степень выпахивания почв паровых полей (табл. 3). Так, почва ЗАО «Провинция+» имеет слабую степень выпахивания, всего 2,3 балла (15-(0,70*100:5,51)=2,3). Почвы ОПХ «Минино» и СХПК «Причулымский» оцениваются степенью выпахивания около шести и около семи баллов соответственно. Полагаем, что для оценки степени выпахивания почв паровых полей предложенный подход не всегда будет достаточно объективен. Так, почва СХПК «Причулымский» считается выпаханной, но в результате парования в ней накопилось достаточно много нитратного азота, поэтому считать данную почву выпаханной нельзя. Необходимо также учитывать еще одно обстоятельство. Под влиянием парования в почве резко уменьшается количество растительного материала, составляющего большую часть легкоминерализуемого органического вещества. В земледельческой части Красноярского края в почве за период парования запасы растительного материала уменьшаются примерно на 50% [4, 9]. Из этого следует, что на начало парования содержание Слов в почвах было в два раза выше, и они не являлись выпаханными.

Степень выпахивания почв паровых полей

Таблица 3

Объект исследования	Совп, %	Слов, %	Степень выпахивания почв, балл
ОПХ «Минино»	2,58	0,24	5,7
ЗАО «Провинция +»	5,51	0,70	2,3
СХПК «Причулымский»	4,84	0,37	7,4

Полагаем, что более надежным и информативным критерием, который может использоваться для оценки степени выпахивания почв, является содержание подвижных гумусовых веществ. Абсолютное содержание данной формы гумусовых веществ в почве хорошо соотносится с накоплением нитратов в условиях парования. Важно учитывать не только количество экстрагируемых щелочью гумусовых веществ, но и оценивать их качество. Для этого можно использовать соотношение С гк :С фк подвижных гумусовых веществ. Чем уже данное соотношение, тем доступнее извлекаемые щелочью вещества к минерализации, и в их составе больше неспецифических соединений. Известно, что основным источником пополнения минерального азота в почве служат мобильные азотсодержащие органические вещества неспецифической природы и наиболее подвижные фракции гумусовых кислот [2, 3].

Выводы

• 1.    Для комплексной оценки почвенного плодородия и установления степени выпахивания почв сельскохозяйственных земель можно использовать показатель содержания в почве подвижных гумусовых веществ. При этом абсолютное значение показателя должно дополняться качественной характеристикой Сп<:С фк .

• 2.    Содержание подвижных гумусовых веществ порядка 43-153 мгС/100г почвы и содержание легко-разлагаемого органического вещества порядка 0,1-0,40%С можно считать низкими.

• 3.    Парование черноземов с низким содержанием подвижных гумусовых веществ и легкоразлагаемого органического вещества не обеспечивает накопления сколько-нибудь заметных количеств нитратного азота в почве.