Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологические последствия загрязнения чернозема антибиотиками. Монография
.pdf
41
В процессе генезиса, естественного и антропогенного, каждая почва
и все ее свойства стремятся к устойчивому равновесию с окружающей
средой. В климаксных целинных почвах стабильно равновесие: поступ-
ление органических остатков – гумификация – минерализация гумуса.
Это устоявшееся веками равновесие сохранялось до распашки чернозе-
мов. Резкое нарушение равновесия связано с сокращением притока ор-
ганических веществ с почвенными и корневыми остатками культурной
растительности. Это неизбежно вызывает процессы дегумификации. В
силу нелинейности условий почвообразования и свойств почв в началь-
ные периоды антропогенного развития почвообразовательного процесса
наблюдается резкое снижение запасов гумуса в черноземах. Затем тем-
пы дегумификации ослабевают до установления равновесия: поступле-
ние пожнивных и корневых остатков в почву – гумификация – дегуми-
фикация. Чем выше урожайность сельскохозяйственных растений, чем
больше органического вещества, в том числе соломы, оставленной на
почвах, тем скорее наступает устойчивое равновесие: гумификация – де-
гумификация. Внесение органических удобрений и посев трав ускоряют
этот процесс.
Ретроспективный анализ урожайности производства зерна в России
показывает: несмотря на явные факты дегумификации черноземов, ис-
торически рост урожайности и эффективного плодородия почв неизбе-
жен. Главным же является прогрессивная оптимизация развития произ-
водительных сил и производственных отношений в условиях благопри-
ятных погодных характеристик каждого года.
42
Горизонт
С
общ
, %
% от С
общ.
почвы
Сгк/Сфк
Гумусовые кислоты
Фульвокислоты
Гм
1 2 3
Сумма
1а 1 2 3 Сумма
Чернозем предкавказский, Целинский район
А
пах
2,74
3,3
26,6
6,2
36,1
1,4
3,4
11,2
7,8
22,4
41,5
1,6
А
2,13
4,0
27,5
6,1
37,6
1,8
5,2
6,8
10,7
22,7
39,7
1,7
В1
1,65
1,7
17,8
7,0
26,5
2,1
6,3
15,9
7,4
29,6
43,9
0,9
В2
1,16
1,5
14,9
6,2
22,6
2,4
6,5
20,2
7,9
34,6
42,8
0,7
ВС
0,79
0,4
14,4
6,0
20,8
3,4
8,3
24,8
7,3
40,4
38,8
0,5
С
0,42
–
12,2
3,4
15,6
5,2
11,6
27,2
9,2
48,0
36,4
0,3
Чернозем североприазовский, Аксайский район
А
пах
2,45
1,2
31,8
11,4
44,0
2,3
1,6
7,8
9,4
18,8
36,8
2,4
А
2,00
0,5
26,0
12,0
38,5
3,0
2,5
7,0
10,0
19,5
42,0
2,0
В1
1,47
1,3
13,5
17,6
32,4
4,0
3,9
10,8
14,2
29,9
37,7
1,1
ВС
1,01
0,9
10,9
11,4
23,2
4,3
4,5
9,4
14,7
28,6
48,2
0,8
С
0,55
0,1
8,2
10,0
18,3
3,1
4,7
8,4
17,6
30,7
51,0
0,6
Таблица 7 – Фракционный состав гумуса черноземов предкавказских
и североприазовских (Безуглова, 2001)
Фракционный состав (табл.7) характеризует качественную особен-
ность гумусообразования. Черноземы южно–европейской фации имеют
повышенное количество фульвокислот (ФК), а в нижних горизонтах поч-
вы фульвокислоты преобладают над гуминовыми (ГК). Повышенное ко-
43
личество фульвокислот не означает, что они преобладают над гумино-
выми: просто в верхней части профиля отношение ГК:ФК около 1,5–1,7,
тогда как это отношение в других фациях черноземов всегда более 2,0.
Таким образом, в составе гумуса гуминовых кислот содержится 34–45%
от общего гумуса, фульвокислот – около 20, нерастворимого остатка
(гумина) 35–50%. В составе гуминовых кислот основное количество при-
ходится на фракцию, связанную с кальцием в сложных формах соедине-
ний, значительно меньшее – на фракцию, связанную с глинистыми ми-
нералами и устойчивыми полуторными окислами.
Необходимо отметить также значительное участие в составе гумуса
негидролизуемого остатка или гумина, почти 50% от общего количества
органического вещества. Гумус в целом – это потенциальная кладовая
азота и многих других биофильных элементов. Их доступность после
ферментативной минерализации располагается по гумусовым фракциям
в следующем порядке: водорастворимый гумус, фульвокислоты, гумино-
вые кислоты и гу–мин. В аналогичном возрастающем порядке располага-
ется и средний возраст гуминовых веществ: от десятков лет у фульво-
кислот до сотен лет у гумина. Процессы его минерализации протекают
весьма медленно, вследствие чего огромная часть валового азота и био-
логически активных веществ, входящих в состав гумуса, бывает недос-
тупна растениями и является длительным хранилищем, обеспечивающим
регулярность поступления элементов питания в почвенные растворы.
В черноземах южно–европейской фации мало содержится мине-
ральной (0,7 – 10,6 мг/100 г) и легкогидролизуемой (13,3–17,6 мг/100 г)
44
фракций азота, больше – трудногидролизуемой (29,6–37,2 мг/100 г). Ос-
новная часть азотного фонда представлена негидролизуемой фракцией
(145,3–193,2 мг/100 г), которая практически не участвует в питании
сельскохозяйственных культур (Новиков, 2001).
Карбонатность, обилие свободного СаСО
– отличительные черты
3
строения черноземов Приазовья и Предкавказья. Прежде всего, профиль
почвы обнаруживает вскипание от НСl с поверхности, а это значит, что
уже здесь количество СаСО3 составляет 0,8–1,0% от веса почвы. В сред-
ней части профиля, на срезе высыхающей почвы появляются выцветы
карбонатов, называемые псевдомицелием, или карбонатной плесенью.
Ниже гумусового горизонта, в материнской породе, наблюдаются кон-
креции карбонатов в виде мучнистой белоглазки, а также карбонатов.
При раскопках почв этот горизонт всегда привлекает внимание своей
внешней необычностью. Количество извести в нем достигает 12–14%
Черноземы южно–европейской фации выщелочены от водораство-
римых солей: их сумма не превышает 0,1%, причем в их составе преоб-
ладают гидрокарбонаты кальция.
Степень промытости естественно отражается на реакции среды от-
дельных подтипов. Карбонатные черноземы в пахотном слое имеют сла-
бощелочную реакцию среды. С глубиной щелочность увеличивается.
Сильнощелочные условия (рН более 8,7) могут возникать в глубоких
горизонтах черноземов, которые располагаются на южных склонах и,
особенно, на участках приречных и прилиманных равнин. Здесь содер-
жание щелочных солей (NаНСО3, Мg(НСО3)2, К2СО3) достигает 1,8 м.–экв.
45
на 100 г почвы и связано с геохимическим подтоком веществ от грунто-
вых вод. Однако гумусовый профиль не содержит вредных концентраций
легкорастворимых щелочных и нейтральных солей.
Вынос солей и их миграция, образование иллювиальных солевых го-
ризонтов включаются в число основных процессов, определяющих вы-
деление генетических типов и подтипов почв. Очень часто выщелочен-
ность от карбонатов в классификационных подразделениях становится
диагностическим родовым или видовым признаком. Степень развития
выщелачивания связана с вертикальными циклами токов почвенных рас-
творов и во многом определяется физическим состоянием почв, их
фильтрационной способностью.
Для черноземов южно–европейской фации выщелачивание и мигра-
ция карбонатов настолько своеобразны, что приобретают черты фаци-
альности, одного из признаков, отличающих эти черноземы от почв дру-
гих фаций.
Послойное определение карбонатов в черноземе предкавказском до
10 м обнаружило несколько максимумов, обусловленных, вероятно,
прошлыми стадиями почвообразования (реликты иллювиальных гори-
зонтов). Среди карбонатов преобладает CaCO3, содержание магниевых
карбонатов не превышает 20% от суммы (рис.2.). Общие запасы CaCO3 в
профиле черноземов предкавказских и североприазовских определяются
величинами около 1800–2000 т/га.
46
Рис. 2 Карбонатный профиль черноземов Предкавказья в 10 м слое
(Вальков, Стокозов, 1970)
При оценке карбонатности почв различают общее (валовое) содер-
жание карбонатов и содержание активных или подвижных их форм. Ва-
ловые карбонаты определяются воздействием на почву раствора соля-
ной кислоты.
Динамика содержания «активных» форм карбонатов почти полно-
стью идентична динамике содержания их валовых форм за весь период
наблюдений для всех исследованных агроценозов. Четкие максимумы
содержания «активных» карбонатов приходится на середину лета (табл.
8).
47
Сроки отбора
почвенных об-
разцов
Глубина взя-
тия образца,
см
«Активные»
карбонаты, %
Отношение: «ак-
тивные» СаСО3/
«валовые» СаСО3
Запасы в
слое 0–55
см, т/ га
7.05.87
0–25
25–40
40–55
1,32
1,49
2,28
0,5
0,5
0,5
97,69
16.06.87
0–25
25–40
40–55
1,80
1,58
2,46
0,6
0,5
0,5
116,16
22.09.87
0–25
25–40
40–55
1,31
1,34
2,09
0,5
0,5
0,5
92,63
10.05.88
0–25
25–40
40–55
1,67
2,06
2,10
0,6
0,6
0,5
114,57
4.07.88
0–25
25–40
40–55
2,04
2,19
2,41
0,7
0,6
0,5
132,01
12.09.88
0–25
25–40
40–55
1,40
1,24
1,72
0,5
0,4
0,4
87,34
19.05.89
0–25
25–40
40–55
1,69
1,39
2,20
0,6
0,4
0,5
105,72
5.06.89
0–25
25–40
40–55
2,25
1,66
2,35
0,7
0,5
0,5
128,05
6.09.89
0–25
25–40
40–55
1,50
1,59
1,82
0,5
0,5
0,4
97,52
Таблица 8 – Содержание и запасы «активных» карбонатов в черноземе
североприазовском (Мясниковский район, Вальков, Рыбянец)
Изменения содержания валовых и «активных» карбонатов от одного
срока отбора образцов к последующему статистически достоверны. Ме-
жду значениями этих величин в одни и те же сроки отбора образцов в
различные годы исследований отмечены существенные различия.
Опытов анализа влияния карбонатности почв на уровень плодоро-
дия известно немного. За небольшим исключением, проводится не коли-
чественная оценка связи карбонатности и плодородия почв, а качест-
48
венная. Отмечается, что на карбонатных почвах может проявляться хло-
роз растений. Повышенное содержание СаСО3 создает условия в почве,
способствующие переходу ряда важных элементов питания, например
фосфора и железа, в труднорастворимое состояние. Присутствие к пита-
тельной среде большого количества кальция вследствие антагонизма ка-
тионов затрудняет усвоение ряда элементов питания, создавая их недос-
таток для растений.
2.4. Физические и воднофизические свойства
Все подтипы черноземов хорошо впитывают влагу выпадающих
осадков. Это связано с хорошей оструктуренностью и оптимальными фи-
зическими свойствами, обусловливающими легкую фильтрацию гравита-
ционной влаги. Механические элементы скоагулированы в прочные мик-
роагрегаты, преобладающая часть которых по размеру относится к пес-
чаной и крупнопылеватой фракциям, составляющим в сумме 65–80% от
веса. Характеризуемые почвы имеют зернистую (горизонт А) и зернисто–
комковатую (горизонт АВ) структуры. Однако выраженность структурных
агрегатов неодинакова. Она более четка у выщелоченных и типичных
черноземов. Водопрочность структуры высокая.
Физические и водно–физические свойства черноземов представлены
в табл. 9. и 10. Плотность у карбонатных черноземов в пахотном гори-
зонте 1,27 г/см3. С глубиной плотность несколько увеличивается: в гори-
зонте АВ и В – 1,38–1,46 г/см3.
49
Физические
свойства
Генетические горизонты
Апах
А
АВ
АВ2
ВС
С
Обыкновенные (карбонатные)
Плотность
1,27
1,30
1,38
1,38
1,39
1,46
Удельный вес
2,68
2,70
2,71
2,71
2,69
2,69
Скважность
52,7
51,9
49,1
49,1
48,4
46,8
Типичные
Плотность
1,24
1,32
1,35
1,40
1,48
1,51
Удельный вес
2,62
2,64
2,66
2,68
2,68
2,69
Скважность
52,7
50,0
49,3
47,8
44,8
43,9
Горизонты и
их глубина,
см
Полная
влаго-
емкость
Наимень-
шая влаго-
емкость
Максимальная
гигроскопич-
ность
Влаж-
ность за-
вядания
Диапазон активной
влаги
Запас воды
при наи-
меньшей
влагоемко-
сти, мм
Типичные
Ап
0–25
42,5
29,5
9,8
14,7
14,8
46
А
25–57
37,8
29,8
10,4
15,6
14,2
60
АВ1 57–83
36,5
28,0
9,8
14,7
13,3
45
АВ2
83–143
34,1
27,7
10,6
15,0
12,7
107
В
143–183
30,0
26,4
9,5
14,2
12,2
73
С
183–224
27,6
25,6
8,4
12,6
13,0
83
Обыкновенные карбонатные
Ап
0–27
39,6
30,6
9,8
14,7
15,9
55
А
27–62
41,3
30,3
10,3
15,5
14,8
66
АВ1
62–95
38,0
28,0
10,0
15,0
13,0
57
АВ2
95–138
36,5
27,5
9,5
14,2
13,0
69
В
153–178
27,8
25,0
9,3
14,0
11,0
42
С
178–220
26,5
24,7
8,8
13,2
11,5
76
Таблица 9 – Плотность (г/см3), удельный вес (г/см3), скважность (%)
черноземов Предкавказья (по Редькину)
Максимальные величины плотности не превышают 1,50. Удельный
вес у всех черноземов мало изменяется как в географическом плане, так
и с глубиной. В верхних слоях величины – 2,64–2,70, в нижних – 2,68–
2,74 г/см3 – являются типичными. Скважность пахотных горизонтов
обычно в пределах 51–52%, с глубиной она снижается до 45% .
Таблица 10 – Водно–физические свойства черноземов, % (Редькин)
50
Черноземы обладают высокой влагоемкостью, но характеризуются
низким диапазоном активной влаги. Из общего количества почвенной
влаги (750 мм), которую они способны удерживать в двухметровом слое
почвы, только менее 50% относятся к категории активной или продук-
тивной влаги. Но и этого ее количества оказывается вполне достаточно
для получения высоких урожаев сельскохозяйственных растений. Одна-
ко следует иметь в виду, что указанный запас почвенной влаги в черно-
земах может находиться только при условии насыщения их до наимень-
шей влагоемкости на глубину не менее двух метров. Черноземы не все-
гда содержат в своем профиле такое количество влаги. Поэтому главной
задачей земледелия является применение такой агротехники, которая
направлена на максимальное накопление и рациональное использование
осенне–зимних осадков.
2.5. Общее заключение о черноземах южно–европейской
фации
Основные почвообразовательные процессы заключаются в следую-
щем:
Образование и накопление фульватно–гуматного насыщенного каль-
цием гумуса (Сгк:Сфк 1,5–2,4) в горизонтах А+АВ под воздействием в
прошлом лугово–степной растительности и сельскохозяйственных
растений современности. Высокая культура земледелия определяет
квазиравновесное гумусовое состояние при низком его содержании.
Выщелачивание легкорастворимых солей за пределы профиля почвы
до грунтовых вод. Миграция карбонатов в почвенном профиле с не-
полной декарбонизацией гумусовых горизонтов, образованием мице-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]