Содержание гумуса в почвах Ленкоранской низменности

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 631.46                                         

В северной части Ленкоранской области наиболее интенсивно протекают эрозионные процессы в сельскохозяйственной зоне, которая охватывает предгорье, низкогорные и частично высоко горные части территории [3, 5].

Обращаясь к вопросу о роли органического вещества в плодородии почвы, надо отметить что, органическое вещество служит резервом питательных веществ для растений, постепенное высвобождение которых при разложении следует рассматривать как один из важных факторов устойчивости плодородия почвы. Без внесения в почву минеральных и органических удобрений снабжение растений питательными веществами может происходить лишь за счет разложения гумуса, который в разных почвенно-климатических условиях степи протекает с различной интенсивности [1, 2].

Гумус служит основным источником энергии и является хранителем основных питательных веществ для растений и микроорганизмов. Гумус участвует во всех почвообразовательных процессах и благоприятно действует на водно-физические свойства почвы [4, 7].

По мнению Мулдера значительная часть органических составляющих почвы состояла из нескольких тел определенного химического состава, которым приписывалась следующая формула: гуминовая кислота, C 40 H 24 O 12 ; гейевая кислота, C 40 H 24 O 14 ; апокреновая кислота, C 48 H 24 O 24 , креновая кислота, C 24 H 24 O 16 и ульминовая кислота C 40 H 28 O 12 [6].

Поскольку аминокислоты принимают участие в биохимических процессах гумусобразования, являются биологически активными веществами, источниками азота для растений и микроорганизмов. Изучение аминокислотного состава почв влажных субтропиков Ленкоранской зоны представляет определенный интерес и является актуальной в современных почвенно-экологических исследованиях. Различия в составе отдельных аминокислот обусловлены условиями образования гумуса и свидетельствуют о единстве строения гидролизованных частей гуминовых кислот независимо от типа почвы. В кислых гидролизатах (гуминовых кислот) почв обнаружено 16 аминокислот, среди которых преобладают аспарагиновая кислота, аргинин, треонин, гистидин и другие [9, 10].

Содержание аминокислот в гуминовых кислотах определяется характером гумификации органического вещества в отдельных типах почв. Математическая обработка данных диагностики основных типов и подтипов почв массива и многолетней урожайности основных сельскохозяйственных культур — цитрусовых садов, чайных плантаций и зерновых культур показала тесную взаимосвязь между ними [8].

В пределах региона исследования экологические условия гумусообразования в различных ландшафтах последовательно меняются от более гумидных к менее гумидным почвам. Аллювиальные серо-коричневые почвы резко отличаются от других типов по запасам гумуса и азота. Рельеф территорий распространения подтипов почв, сезонные речные паводки, поверхностные и подземные воды, формирование генетического профиля почв и, в частности, развитие растительности оказывают существенное влияние на количество гумуса. Существующие благоприятные условия рельефа и увлажнения приводят к интенсивному развитию на участке луговых растений, поверхностной и густой каймированной корневой массы различных злаков и образованию мощного (35–45 см) аккумулятивного слоя гнили с проросшей зернистой структурой.

Почва является ключевым элементом глобального углеродного цикла. Запасы органического углерода в почве являются крупнейшим хранилищем углерода экосистемы в мире. Это необходимо для улучшения качества почвы, поддержания и улучшения производства продуктов питания, экономии чистой воды и снижения содержания CO 2 в атмосфере [11].

Почвы являются важным компонентом глобального углеродного цикла, могут быть либо нетто-источниками, либо нетто-поглотителями атмосферного диоксида углерода. В данном исследовании были определены запасы органического углерода в почве Лeнкoранского района.

Запасы углерода рассчитываются для глубины почвы от 0 до 100 см. Согласно исследованиям количество его в серо-коричневой — 4,36, бурой — 4,36, бурой без известняка — 6,54, делювиальной — 7,55, аллювиальной — 7,80, аллювиальной береговой

— 8,00, гидроморфной — 12,00 и каштановой почве — 14,90 кг/м2 соответственно. Количество почвенного органического углерода было выше в каштановых и гидроморфных почвах. Каштановые почвы имеют наибольшее количество органического углерода и запасы органического углерода, в то время как углекислый газ был ниже в серо-коричневых и коричневых почвах. В целом видно, что уровень содержания углекислого газа низкий в районах, где используется интенсивная сельскохозяйственная техника, и высокий уровень в лесных районах, расположенных в высокогорных районах.

Методы исследования. Общая площадь пашни составляет 80544.5 га или 33.5% исследуемой территории, где выращиваются виноград, чай, зерновые и овощные культуры. Современные исследования количества органического вещества и фракций гумуса в серобурых почвах, сформировавшихся в субтропической климатической зоне Ленкоранского района Азербайджана — Ленкоранский, Масаллинский, Ярдымлинский, Лерикский, Джалилабадский районы. Определены запасы, фракции и групповой состав гумуса в аллювиально-гидроморфных типах и подтипах почв Ленкоранской низменности. Развитие почвенного профиля изменяется от 0 до 100 см в слое 123–596 т/га. Метод И. В. Тюрина применен для определения фракционного состава гумуса. Среднее количество органического углерода в почве (кг/м2) рассчитывали по каждому горизонту, взятому из 11 GSG и на глубине почвы от 0 до 100 см. Органический углерод почвы был рассчитан [4] из органического вещества почвы, и в настоящем исследовании был использован коэффициент преобразования 0,58.

Обсуждение результатов. Гуминовые кислоты коричневых почв менее дисперсны по сравнению с бурыми почвами. Коагуляция началась сразу при прибавлении электролита и полностью завершилась через 4 часа. Способность гуминовых кислот к коагуляции, характеризующая степень их дисперсности, имеет большое значение в миграции гумусовых веществ в почвенных процессах. Основная масса гумусовых веществ извлекается из верхних горизонтов А 1 , что связано со слабым закреплением их минеральной частью почвы. С увеличением рН реагента увеличивается общий выход гумусовых веществ. Следует отметить значение в жизни почвы реакции органических и минеральных компонентов. Результаты многочисленных исследований показывают, что степень обуглероженности и дегидрированности зависит от продолжительности гумификации. Содержание азота обусловлено составом растительных остатков и наличием микрофлоры. Серо-коричневые почвы мезофильных лесов отличаются слабой степенью обуглероженности — 52,1–51,6%, высоким содержанием водорода — 5,59–5,39%. Содержание кислорода сравнительно меньше чем в бурых горнолесных почвах. Общее количество аминокислот в исследованных почвах изменяется в пределах 62,38–82,07 мг/г препарата гуминовых кислот. Когда количество аминокислот повышается, степень конденсированности молекул гуминовых кислот снижается. Надо отметить, что общее количество аминокислот хорошо коррелирует со степенью конденсированности молекул ароматического ядра гуминовых кислот. Гумус в почве представлена фракциями 1 мм. Фракция диаметром от 0,5–0,25 мм характеризуются повышенным содержанием гумуса 1,52 при 1,43% в почвах. Илистая фракция полученная не осаждением кислотой, а с помощью центрифугирования содержала меньше гумуса, чем почва 0,13–0,28%.

Как видно из Таблицы 1, рН водного раствора в слое почвы 0–25 см составил 7,8, а в слое 50–100 см с увеличением глубины — 7,4. Определение отношения Cг:Cф также является ценным диагностическим показателем типов почв и имеет большое значение при палеогеографическом изучении почв. Суммарное содержание гумуса в иле и растворе составляло 1,47%, а в верхнем горизонте почвы 2,87%.

ПОКАЗАТЕЛИ ОСНОВНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В СЛОЯХ ПОЧВЫ

Таблица 1

Слои почвы, глубина, см	рН (в водном растворе)	Общий гумус %	Гуминовые кислоты % (высушенные 50– 60 °С)	Фульвокислоты %	C г :С ф
A 1 0–25	7,8	2,87	28,17	29,72	0,94
A''25–50	7,9	1,90	29,6	24,17	0,87
B 50–100	7,4	0,85	30,9	22,19	0,95

Состав гумуса по структурным фракциям по мере уменьшения диаметра фракций имеет тенденцию к уменьшению подвижности. Содержание гумина (негидролизуемого состава) возрастает по мере уменьшения диаметра фракций от 52% в почве до 69,8% в илистой фракции. Основная масса гуминовых кислот представлена гуматами кальция во всех фракциях. Сумма гуминовых кислот в илистой фракции составляет — 4,3%, при неизменном содержании фульвкислот. По мере уменьшения содержания гумуса, сокращается содержание гумусовых веществ, по всем фракциям агрегатов. Одновременно возрастает содержание в составе гумуса негидролизуемого остатка.

ОСНОВНЫЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ФРАКЦИИ СЕРО-БУРЫХ ПОЧВ (АЛЛЮВИАЛЬНО-ГИДРОМОРФНЫХ) ЛЕНКОРАНСКОЙ НИЗМЕННОСТИ

Таблица 2

Генетические слои, см	рН (в водном растворе)	Декалцинат	Азот
			общий %	поглощенный N/NH 3 мкв/кг	нитратный азот, N/NO 3 мкв/кг
AUv 0–15	7,8	1,52	0,16	17,01	9,4
AUg 15–35	7,9	2,27	0,09	11,6	5,3
A/Bg 35–70	7,4	1,81	0,05	5,0	2,4

Количество кальцинатов меняется на верхних слоях от 1,52 до 1,81 (Таблица 2). Как известно из предварительных результатов наших исследований, в верхних слоях промытых серо-бурых почв относительно высоко содержание гуминовых кислот, а в нижних — фульвокислот.

В процессе накопления и разложения мертвых органических веществ количество гумуса составляет 65%.

Таблица 3 ОСНОВНЫЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ГУМУСА

В ХАРАКТЕРНЫХ ПОЧВАХ РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Генетические слои, см	Фосфор                   Кальций         Плотность общий, %    переменный, мг/кг   общий,    обменный,       г/см3 %        мг/кг
AUv 0–15	0,14               15,9            2,45         275,5            1,20
AUg 15–35	0,11                 9,1              1,87          176,0            1,29
A/Bg 35–70	0,09                4,5             1,55         106,4            1,33

Количество общего азота меняется на верхних слоях от 0,16 до 0,05% (Таблица 2). Как известно из предварительных результатов наших исследований, в верхних слоях промытых серо-бурых почв относительно высоко содержание гуминовых кислот, а в нижних — фульвокислот. Аллювиально-гидроморфные почвы с полным генетическим профилем располагаются на равнинах и слабых микропонижениях бассейна реки Ленкорань, образовавшиеся в результате оптимального воздействия поверхностных и слабоминерализованных (1,6–2,0 г/л) грунтовых вод (1–1,5 м). Количество кальцинатов меняется на верхних слоях от 1,52 до 1,81. Широкое изучение биологических показателей этих земель в последние годы является важным вопросом для создания тематических почвенных карт с использованием ГИС-технологий. Уровень содержания углекислого газа низкий в районах, где используется интенсивная сельскохозяйственная техника, и высокий уровень в лесных районах, расположенных в высокогорных районах. Настоящие данные показали, что осадки, содержание глины и структура землепользования повлияли на количество и запасы органического углерода. Интенсивная технология земледелия без надлежащего управления на участках явилась причиной быстрого разложения по сравнению с почвами нулевой обработки.