ПРОБЛЕМЫ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВАВЫЩЕЛОЧЕННЫХ

УДК 631.417.2
ПРОБЛЕМЫ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА
ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ЮЖНОГО ЗАУРАЛЬЯ
Х. С. Юмашев, И. А. Захарова
ГНУ Челябинский НИИСХ Россельхозакадемии Челябинская область,
п. Тимирязевский, ул. Чайковского д.14, 456404, РФ, e-mail: chniisx2@mail.ru
Аннотация
Представлены результаты изучения гумусного состояния выщелоченных черноземов Южного Зауралья. Определены различия в
содержании общего углерода, группового состава гумуса черноземных почв в зависимости от их географического распространения, а
также выявлены приемы, способствующие восполнению запасов органического вещества. Установлена высокая положительная
взаимосвязь между урожайностью зерна яровой пшеницы и лабильной фракцией углерода почвы.
Ключе вые слова:
органическое вещество, гумус, выщелоченный чернозем, групповой и фракционный состав гумуса,
урожайность, оптическая плотность, солома, стерня, общий и лабильный углерод
Поступило в редакцию: 11.07.2014
Опубликовано: 23.07.2014
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная. Чтобы
увидеть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
1. Введение
По мнению выдающего исследователя природы органического вещества М.М. Кононовой
органическая часть почвы представляет собой сложную систему разнообразных веществ; динамичность ее
определяется поступлением в почву остатков растительного и животного происхождения и изменением их
преимущественно под воздействием различных групп микроорганизмов [Кононова, 1963]. В связи с этим,
изучение природы органического вещества в различных типах почв имеет важное значение для
почвоведения и агрохимической науки в частности.
По своей природе органическое вещество почвы определяет еѐ потенциальное плодородие, однако,
по мнению ряда авторов, нет прямой зависимости между содержанием гумуса и урожайностью культур. В
то же время другие авторы Мерзлая Г.Е., Шевцова Л.К., Лукин С.М. Шарков И.Н., считают, что для
определения зависимости между содержанием гумуса и продуктивностью культур необходимо выделить
определенную часть углерода, в частности лабильного, трансформируемого C trans , который принимает
активное участие в продукционном процессе.
В Челябинской области в связи со специфическими условиями, высокой техногенной нагрузкой на
пашню, происходят негативные процессы, вызывающие деградацию пахотных земель, которые выражаются
в снижении природных запасов гумуса [Вражнов и др., 2009].
В связи с этим, проблема восполнения запасов органического вещества почвы остается одной из
приоритетных направлений агрохимических исследований в Челябинском НИИСХ.
2. Методика
Изучение гумусного состояния зональных почв осуществляется по программе мон иторинга земель
сельскохозяйственного назначения Челябинской области на стационарных реперных площадках целины и
пашни во всех природно-сельскохозяйственных ландшафтах и в многолетнем стационарном опыте
включенном в географическую сеть опытов с удобрениями РФ по изучению влияния различных способов
утилизации соломы и пожнивных остатков на гумусное состояние и азотный режим выщелоченного
чернозема.
Схема опыта включает четыре способа утилизации соломы и стерни: 1 – солома и стерня удаляются;
2 – солома удаляется, стерня запахивается (контроль); 3 – солома и стерня запахиваются; 4 – солома и
стерня сжигаются. Помимо этого, на каждом варианте использования пожнивных остатков изучаются
четыре доза азотного удобрения: 0; 60; 120; 180 кг/га д.в.
Опыт закладывается методом расщепленных делянок, способы утилизации соломы и стерни –
делянки первого порядка, дозы азотных удобрений – делянки второго порядка.
Открытый научный бюллетень. Вып. 1. 2014
Open Scientific Bulletin. Issue 1. 2014
www.openbull.com
Почва на опытном
участке выщелоченный чернозем маломощный среднегумусный
тяжелосуглинистый, характеризуется следующими агрохимическими показателями: рН 5,6-6,0; Нг – 4,11
мг-экв/100 г, сумма поглощенных оснований 30,1–31,6 мг-экв/100 г; Р2 О5 – 3,8–6,0; К2 О – 9,0–18,0 мг/100 г;
содержание гумуса 5,17–6,03%.
Анализы почвенных образцов выполнены в аналитической лабо ратории института. Содержание
углерода общего органического определяли по методике Тюрина в модификации ЦИНАО, лабильного
гумуса – путем экстрагирования горячей водой по Шульцу, 0,1н NaOH вытяжке № 1 по схеме Тюрина в
модификации Пономаревой и Плотниковой и пирофосфатной вытяжке – по методу Дьяконовой.
3. Результаты и их обсуждение
Результаты исследований показали различия в содержании и характеристиках гумусного состояния
выщелоченных черноземах в зависимости от их географического распространения (табл. 1).
Т аблица 1. Групповой и фракционный состав гумуса выщелоченных черноземов Челябинской области
Т ип почвы
Т ип
% к почве
Оптическая
Собщ.,
угодья
% к Собщ.
плотность,
%
Е
к почве
пашня
целина
пашня
целина
Чернозем выщелоченный
северной
лесостепи
предгорий
Чернозем выщелоченный
северной
лесостепи
низменности
% к почве
4,56
Сг.к.
2,07
Сф.к.
Сг.к.:Сф.к.
1,27
0,51
Т ип гумуса
гуматный
1,9
% к Собщ.
100
56,7
30,2
% к почве
5,70
3,01
1,60
% к Собщ.
100
52,8
27,9
% к почве
3,75
2,12
1,04
% к Собщ.
100
56,3
27,3
% к почве
5,20
2,77
1,08
100
52,5
21,5
0,57
1,9
0,40
2,1
0,43
чисто
гуматный
2,4
% к Собщ.
Для оценки взяты выщелоченные черноземы северной лесостепи предгорий и низменности.
Исследования выявили различия между выщелоченными черноземами лесостепи предгорий и низменности
по общему количеству, так и групповому составу гумуса. Черноземы северной лесостепи низменности более
гумусированы.
Характеристика группового состава гумуса показала различия в типе гумуса, так для черноземов
лесостепи предгорий характерен чисто гуматный тип гумусообразования, в то время, как для черноземов
низменности – гуматный. Это в свою очередь предопределило соответствующую их оптическую плотность,
которая у выщелоченных черноземов северной лесостепи низменности составляет на пашне 0,51, целине
0,57. В предгорьях черноземы сформированы с более низкой оптической плотностью с преобладанием
бурых гуминовых кислот.
Систематическое запахивание соломы и стерни в течение 44 лет в мно голетнем стационарном опыте
позволило увеличить содержание общего углерода при систематической запашке соломы по сравнению с
вариантом без внесения соломы с 3,25 до 3,38% на фоне без удобрения и с 3,18 до 3,39% при внесении 120
кг/га д.в. азотного удобрения. В то же время на фоне сжигания соломы и стерни темпы дегумификации
органического вещества возрастают как при внесении азотного удобрения, так и без него (рис. 1).
2
Открытый научный бюллетень. Вып. 1. 2014
3,38
3,4
Содержание углерода общего, %
Open Scientific Bulletin. Issue 1. 2014
www.openbull.com
3,39
3,35
3,3
3,25
3,25
3,18
3,2
3,12
3,15
3,14
N0
3,1
N120
3,05
3
2,95
Без соломы
Запашка
соломы и
стерни
Сжигание
соломы и
стерни
Способы использования соломы
Рис. 1 Изменение содержания углерода общего в зависимости от способа использования соломы
Рис. 1. Изменение содержания углерода общего в зависимости от способа использования соломы
Известно, что не все органическое вещество почвы напрямую влияет на продуктивность растений, а
только еѐ легко трансформируемая часть, которая участвует в биологическом круговороте питательных
веществ. В связи с этим, по рекомендации лаборатории Геосети ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова нами
проведено определение легко трансформируемого органического вещества по чвы различными методами.
Первые исследования показали, что больше всего лабильного (трансформируемого) органического
вещества, связанного кальцием и подвижными полуторными окислами, извлекается 0,1 н раствором
гидроокиси и пирофосфата натрия (табл. 2).
Т аблица 2. Количество лабильного углерода в зависимости от способа утилизации соломы и стерни
Способ использования
Доза
Собщ.,
соломы
азота,
%
кг/га
Методы экстрагирования
горячей водой
в%к
0,1 н NaOH
Na4 P 2 O7
% к Собщ.
в % к почве
% к Собщ.
в % к почве
почве
Без соломы
Запашка соломы
Сжигание соломы и стерни
%к
Собщ.
0
3,25
0,07
2,2
0,59
18,2
0,50
15,4
120
3,18
0,07
2,2
0,60
18,9
0,55
17,3
0
3,38
0,08
2,4
0,59
17,4
0,63
18,6
120
3,39
0,07
2,1
0,67
19,8
0,54
15,9
0
3,12
0,05
1,6
0,49
15,7
0,44
14,1
120
3,14
0,06
1,9
0,51
16,2
0,41
13,1
Что касается извлечения лабильного углерода посредством вытяжки с использованием горячей воды
(метод Шульца), то этим способом извлекалось небольшое количество углерода.
Считаем, что данный метод определения лабильного углерода не приемлем для определения углерода
в черноземных почвах.
Способы использования соломы также оказывали влияние на содержание в почве легко
трансформируемого углерода. Так, при запашке соломы и стерни содержание углерода Сtrans было выше, чем
в вариантах с удалением и сжиганием органических остатков.
Как было отмечено выше, что не вся часть органического вещества почвы тесно коррелирует с
урожайностью культур. Многие авторы утверждают, что только подвижные гуминовые кислоты тесно
взаимосвязаны с продуктивностью культур. Например, Овчинникова М.Ф. [2010] отмечала довольно тесную
взаимосвязь между содержанием отдельных фракций органического вещества с продуктивностью
выращиваемых культур, в частности кукурузы, выявлена тесная положительная взаимосвязь между
урожайностью зеленой массы кукурузы и гуминовыми кислотами (фракция 1).
3
Открытый научный бюллетень. Вып. 1. 2014
Open Scientific Bulletin. Issue 1. 2014
www.openbull.com
Т аблица 3. Зависимость между урожайностью зерна яровой пшеницы и содержанием общего и лабильного углерода в почве при
различных способах утилизации ежегодно вносимых в почву органических остатков (1971 –2013 гг.)
Способ утилизации соломы и пожнивных остатков
Урожай зерна,
ц/га
Солома удаляется, стерня запахивается (контроль)
Систематическое запахивание соломы и стерни
Систематическое сжигание соломы и стерни
Систематическое удаление соломы и стерни
Коэффициент корреляции
21,9
23,0
24,0
21,0
Содержание
лабильного
углерода,
%
0,50
0,63
0,44
0,49
Содержание
общего
углерода,
%
5,08
5,15
4,75
4,33
-
0,93
0,85
В многолетнем стационарном опыте нами проведен регрессионный анализ зависимости урожая зерна
яровой пшеницы с содержанием общего и лабильного углерода. Была установлена тесная корреляционная
связь между урожайностью яровой пшеницы и содержанием легко трансформируемого органического
вещества (фракция 1), которая соответствовала 0,93 (табл. 3).
Таким образом, гумусное состояние почв главным образом зависит от их географического
распространения, а также хозяйственного использования почв, при этом, оставление соломы на полях после
уборки зерновых культур может стать надежным средством восполнения запасов органического вещества
почв.
Литература
Кононова М.М. Органическое вещество почвы, его природа, свойства и методы изучения. М.: АН СССР, 1963. 314 с.
Вражнов А.В., Кушниренко Ю.Д., Брагин В.Н., Юмашев Х.С., Захарова И.А. Сравнительная оценка основных подтипов зональных
почв Челябинской области // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2009. №5. С. 27 –29.
Овчинникова М.Ф. Специфика агрогенной трансформации гумусовых веществ // Влияние длительного применения удобрений на
органическое вещество почв. М.: ВНИИА, 2010. С. 51–79.
PROBLEMS OF ORGANIC SUBSTANCES LEACHED
CHERNOZEMS OF THE SOUTHERN TRANS-URALS
H. S. Yumashev, I. A. Zakharova
GNU Chelyabinsk agricultural research Institute of the Russian Academy of Chelyabinsk region,
Timirjazevsky , Tchaikovsky street,14, 456404, the Russian Federation, e-mail: chniisx2@mail.ru
Abstract
T he results of study of humus condition of leached chernozems of the southern Trans-Urals are presented. The differences in the content of total
carbon, group composition of humus Chernozem soils are depending on their geographical distribution. Techniques that contribute to replenish
stocks of organic matter are identified. High positive correlation between spring wheat grain and labile fraction of soil carbon is established.
Ke ywords:
organic matter, humus, leached Chernozem, group and fractional composition of humus, yield, optical density, straw,
and stubble, General and labile carbon.
Submitted: 11.07.2014
Published: 23.07.2014
This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International License. To view a copy of this
license, visit http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Re fe rences
Kononova M.M. (1963) Organicheskoe veshhestvo pochvy, ego priroda, svojstva i metody izuchenija [Soil Organic Matter, its Nature, Properties
and Methods of Study]. Moscow.: AN SSSR. 314 p.
Vrazhnov A.V., Kushnirenko Ju.D., Bragin V.N., Jumashev H.S., Zaharova I.A. (2009) Sravnitel'naja ocenka osnovnyh podtipov zonal'nyh
pochv Cheljabinskoj oblasti [Comparative assessment of the major subtypes of zonal soils Chelyabinsk region] // Vestnik Rossi jskoj
akademii sel'skohozjajstvennyh nauk. 2009. N. 5. pp. 27–29.
Ovchinnikova M.F. (2010) Specifika agrogennoj transformacii gumusovyh veshhestv [Specificity of agrogenic transformation of humic
substances] // Vlijanie dlitel'nogo primenenija udobrenij na organicheskoe veshhestvo pochv. Moscow: VNIIA, 2010. pp. 51–79.
4