Поиск

Изменения гумусового состояния и питательного режима почв
17.08.2015

Гумусовое состояние почв сравнительно динамично и зависит от изменений биологического круговорота и условий среды. Распашка целинных земель и интенсификация земледелия стали причиной появления нового типа биологического круговорот, та в экосистеме и условий для отрицательного баланса гумуса в пахотных землях по сравнению с целинными. О потерях гумусу в пахотных почвах после распашки целины, а также после длительного сельскохозяйственного использования земель свидетельствуют многочисленные данные. Так, по сведениям Б.С. Носко и др., в Украине только за счет минерализации потери гумуса достигают 18 млн тонн в год.
Замечено, что наибольшие потери гумуса из почв происходят в первые годы после распашки целинных земель. По мере стабилизации биологического круговорота стабилизируется и содержание гумуса в почве, но уже на новом, отличном от предыдущего уровне. Закономерности изменений содержания гумуса показаны Г.Я. Чесняком на примере черноземов Украины. По его данным, в первые 5—12 лет после распашки целины среднегодовые потери гумуса в пахотном слое составляют 2—3 т/га. Затем в течение 15—25 лет сохраняются на уровне 0,6—1,1 т/га, а в последующие 15 лет снижаются до 0,9 т/га.
Характерным примером относительной стабилизации гумуса в неменяющихся длительное время агрофитоценозах могут служить и почвы степной зоны Крыма. В конце прошлого и в начале нынешнего столетия содержание гумуса в черноземных почвах на целине составило 4,0—4,3 %, на пашне — 3,10—3,77 %. В настоящее время количество гумуса на целине составляет 4,4—4,6 %, на пашне — 3,2—3,8 %, т. е. близко к первоначальному.
Об изменениях содержания гумуса в почвах под садами сведения противоречивы, так как основаны на отражении влияния отдельных агротехнических мероприятий: системы удобрения, содержания почвы в саду, орошения и т. д. Эти факторы достаточно хорошо изучены. Бесспорно, что снижению содержания гумуса в почвах может способствовать орошение, а повышению — внесение органических удобрений и посев сидератов. Первый процесс заметнее на изначально более плодородных, второй — на изначально менее плодородных почвах. На относительно плодородных почвах было замечено уменьшение содержания гумуса как после размещения сада на целинных землях, так и после длительного использования их в садоводстве (сад по саду). Так, на коричневых почвах Северо-Западного Кавказа потери гумуса после 15—20 лет использования под виноградником составили 0,44—0,59 % общего количества, а в предгорном Дагестане под той же культурой на богаре за 8 лет — 17,7—65,9 т/га по сравнению с содержанием гумуса в целинных землях.
На серых лесных почвах при одинаковой органо-минеральной системе удобрений потери гумуса и азота за 42 года в саду под яблоней составили 80,5 т/га и 4,33 т/га; под полевыми культурами — 14,8 т/га и 1,19 т/га соответственно по отношению к залежи.
Наибольшие потери гумуса происходят в почвах под садами при содержании междурядий по типу бессменного черного пара. Так, после 29-летнего раздельного использования земли в садоводстве и в полеводстве содержание гумуса в почве под садом с содержанием междурядий под черным паром составило 1,59 %, под черным паром и сидератами — 1,96 %, а в полевом севообороте и на целине соответственно 2,27 и 2,90 %.
Известно, что баланс гумуса в почвах зависит от выращиваемых растений. Потери гумуса из черноземных почв под яровыми зерновыми культурами в 3 раза меньше, чем под сахарной свеклой. В садоводстве влияние косточковых пород на вынос питательных веществ из почвы признано более сильным, чем семечковых. В то же время слабо изучено влияние культур одной породы, но на разных подвоях, количества растений на единице площади и т.д. Практически не вскрыты закономерности изменений содержания гумуса в почвах под садами в зависимости от зональных природных условий, генезиса и свойств почв.
Предпосадочная обработка, особенно глубокая плантажная вспашка с оборотом пласта, орошение, содержание междурядий по типу бессменного черного пара, борьба с сорняками и другие агротехнические мероприятия способствуют активизации почвенных процессов и более быстрой минерализации гумуса, чем в почвах полевых агрофитоценозов.
Для предотвращения потерь гумуса в садах рекомендуются дозы удобрений, нередко значительно превышающие дозы в полевых агрофитоценозах. Однако на практике для расширенного воспроизводства гумуса не всегда есть возможности полностью обеспечить почвы под садами необходимым количеством органических удобрений. В результате в садах, где листовой опад плодовых деревьев и дозы удобрений меньше объема органического вещества предыдущего фитоценоза, содержание гумуса в почвах уменьшается. Это особенно замелю в почвах степного типа почвообразования, сформировавшихся под влиянием степной растительности и длительное время используемых под плодовые культуры.
В соответствии с потребностями плодовых растений оптимальными условиями обладают такие почвы, у которых мощность почвенного профиля достаточна для нормального развития корневой системы деревьев, и в его пределах они не имеют отрицательных свойств. К последним, как отмечалось, можно отнести высокую плотность сложения, повышенную карбонатность, засоленность, солонцеватость, переувлажненность, скелетность, близкое залегание к поверхности плотных пород или тяжелых глин и т. д.
Для нормального роста и продуктивного плодоношения деревьев гумусированность почвенного профиля может быть средней или слабой, но гумусность сравнительно высокой. Запасы гумуса для оптимального роста растений составляют около 200—250 т/га. Как правило, деревья на таких почвах более долговечны и урожайны, чем на почвах хорошо гумусированных, но с небольшой величиной почвенного профиля. Примером могут быть слабо- и среднегумусированные лугово-черноземные почвы на аллювиально-делювиальных отложениях с гумусовым горизонтом более метра. В противоположность им карбонатные южные черноземы более гумусированные, но менее гумусные, с гумусовым горизонтом вдвое короче.
Глубокая предпосадочная обработка по-разному влияет на дифференциацию гумуса. В почвах с мощным гумусовым горизонтом и слабой дифференциацией гумуса по профилю она вносит меньше изменений, чем на таковых с коротким гумусовым горизонтом.
После распашки все почвы становятся беднее гумусом в результате усиления аэробных процессов и минерализации органического вещества. С отведением земель под сады содержание и дифференциация гумуса в почвенном профиле могут сильно меняться под воздействием механических глубоких обработок, содержания междурядий по типу черного пара и нового биологического круговорота. В связи с разным бонитетом плодовых насаждений биологический круговорот в садовых агрофитоценозах неодинаков. Как отмечалось, косточковые плодовые растения относят к культурам более интенсивного выноса элементов минерального питания из почвы, чем семечковые. После многолетнего раздельного использования черноземных почв Крымского полуострова в плантажированных почвах под косточковыми (персик, черешня, абрикос, слива) культурами гумуса оказалось меньше; под яблоней на средне- и сильнорослых подвоях больше, на слаборослых (пальметта) столько же, сколько и в пахотных почвах под полевыми агрофитоценозами (табл. 82). Установленные изменения содержания гумуса в почвах, освоенных под сады, свидетельствуют об относительном равенстве круговорота органического вещества в садах интенсивного типа и в полевом севообороте. В садах яблони на сильнорослых подвоях круговорот органического вещества, по-видимому, превышает, а в косточковых садах — уступает по объему круговорота органического вещества полевому севообороту. Отсутствие достоверных сведений о содержании гумуса в почвах до посадки садов не дает возможности точно определить направленность изменения гумусового состояния на всех видах почв. В то же время косвенные факты позволяют констатировать, что после 20—30 лет использования под косточковыми культурами плантажированные черноземы южные на легких глинах в условиях нерегулярного орошения в настоящее время содержат гумуса на 24 т/га, а в регулярно орошаемых — на 50 т/га меньше, чем те же почвы в полевых агрофитоценозах. Отмеченные различия, которые можно рассматривать как потери на фоне запасов гумуса в пахотных почвах, относятся в основном к почвам под косточковыми садами.

Изменения гумусового состояния и питательного режима почв

Использование лугово-черноземных, лугово-аллювиальных, черноземно-луговых почв под яблоней на сильнорослых подвоях в зоне орошения водами Северо-Крымского канала способствовало сохранению запасов гумуса. Так, в совхозе "Большевик" (Крым) после 33 лет роста яблони запасы гумуса в лугово-черноземной почве были такими же, как и под лесополосой.
Садовый агрофитоценоз оказывает сильное влияние на дифференциацию гумуса по почвенному профилю. Глубокая плантажная вспашка формирует сравнительно однородный по содержанию гумуса верхний почвенный слой, а глубокое рыхление особенно орошение, способствуют перемещению органического вещества из верхних горизонтов в нижние. В результате гумусовый профиль трансформируется и вследствие перемешивания неоднородных по содержанию гумуса слоев происходит относительное обеднение верхних и обогащение нижних слоев !шантажированного горизонта. Примером глубоких изменений под влиянием садового агрофитоценоза могут служить черноземы южные карбонатные. Поскольку плантажная вспашка часто затрагивает большую часть гумусового горизонта, происходит распределение гумуса в почвенном профиле таким образом, что, если до подготовки почвы под сад его содержание в пахотном горизонте составляло 3,4—3,5 %, то после нее снижалось до 3 %. В то же время в расположенных на нижней границе плантажа слоях содержание гумуса увеличилось с 3,0 до 3,3 % (табл. 83). Гумусовый профиль таких почв, как черноземы южные, в процессе многолетнего использования в садоводстве, многочисленных механических обработок и глубоких рыхлений при смене ротаций становится похожим на профиль лугово-черноземных почв (табл. 84).
Изменения гумусового состояния и питательного режима почв

На степных почвах (черноземы южные, темно-каштановые почвы) рост плодовых деревьев менее продолжителен, чем на почвах речных долин и понижений. За период, равный на лугово-черноземных почвах одной ротации сада, на черноземах южных карбонатных их проходит две, а иногда и три. Для черноземов южных, используемых в садоводстве не менее двух десятилетий, характерно снижение пространственного варьирования содержания гумуса. Так, запасы гумуса в южном карбонатном черноземе (Симферопольский район) до посадки садов колебались от 167 до 296 т/га, а через два десятилетия диапазон варьирования сузился и составил 193—236 т/га. По сравнению с первоначальными запасы гумуса уменьшились на 20,0—37,1 % т/га, что свидетельствует о среднеежегодных потерях в 1—2 т/га. На одной и той же разновидности южного чернозема, сформировавшегося на красно-бурых плиоценовых глинах, через 20 лет раздельного использования в садоводстве и полеводстве, содержание гумуса в верхнем 100-сантиметровом слое почвы под полевыми культурами составило 274,7 т/га, под миндалем — 217,3 т/га, под персиком, посаженным после черешни, — 200,2 т/га.
Изменения гумусового состояния и питательного режима почв

Орошение оказывает сильное влияние на дифференциацию гумуса в почвенном профиле. Характер изменений зависит от физических свойств почв, а глубина изменений — от продолжительности орошения. В почвах степного типа почвообразования, например, в черноземах южных, вымывание гумуса из плантажированного слоя при ограниченном орошении садов слабое. Потери гумуса больше связаны с минерализацией, обусловленной глубоким рыхлением и содержанием междурядий под черным паром на фоне недостаточного для воспроизводства гумуса внесения навоза.
Изменения гумусового состояния и питательного режима почв

В лугово-черноземный почвах влияние садового агрофитоценоза на распределение гумуса в почвенном профиле соответствует естественному, характерному для данного почвенного вида. He выявлено влияния садового агрофитоценоза на гумусовый профиль лугово-черноземных почв по сравнению с влиянием полевого агрофитоценоза. Изменения в распределении гумуса по профилю больше зависят от интенсивности и продолжительности орошения. При продолжительном раздельном использовании лугово-черноземных почв в садоводстве и в полеводстве гумусовый профиль почв под садом сохраняется таким же, как и под полевыми культурами (рис. 57б). Гумусовый горизонт почвы в полевом севообороте при интенсивном орошении (напуском) был меньше, чем в саду (рис. 57а) и наоборот (рис. 58а). Одинаковый режим орошения описываемого почвенного вида как в садовом, так и в полевом агрофитоценозах не вызывает различия между ними в распределении гумуса по почвенному профилю (рис. 58б).
Изменения гумусового профиля черноземно-луговых почв после 60 лет раздельного использования в садоводстве и полеводстве под влиянием орошения такие же, как и в лугово-черноземных почвах (рис. 57 в,г).
Oт орошения зависит содержание и распределение в почвенном профиле нитратного азота. В степной и особенно в сухостепной зонах на почвах с непромывным водным режимом при ограниченном орошении и непродолжительном (20—30 лет) использовании почв в садоводстве содержание нитратного азота с глубиной резко снижается. Основные и относительно небольшие запасы нитратного азота в черноземах южных и лугово-черноземных почвах сосредоточены в верхнем 40-сантиметровом слое.
Изменения гумусового состояния и питательного режима почв

В почвах с выпотным и десуктивно-выпотным водным режимом (лугово-аллювиальные, черноземно-луговые), а также в предгорных карбонатных черноземах нитратный азот в значительных количествах можно обнаружить по всему почвенному профилю и даже в почвообразующей породе на глубине 100—140 см (табл. 85). Так, в черноземно-луговой почве, которая с 1957 находилась под вишней, а с 1970 г. под яблоней, содержание нитратного азота на глубине 50—100 см было в 2—4 раза больше, чем в пахотном и подпахотном горизонтах (рис. 59). Такое распределение азота свидетельствует о вымывании его за пределы почвенного профиля.
Изменения гумусового состояния и питательного режима почв

В большинстве почвенных видов Крымского полуострова фосфор малоподвижен. Основные запасы его сосредоточены в верхнем 20—40-сантиметровом слое. Однако в зоне древнего садоводства фосфор можно обнаружить и на значительной глубине от поверхности, как, например, в дерново-карбонатной среднескелетной почве под садом яблони (третья ротация) в колхозе "Рассвет" (см. табл. 85).
Почвы южных регионов, отводимые под сады, обычно хорошо обеспечены калием, поэтому калийные удобрения вносятся значительно реже, чем азотные и фосфорные. Кроме того, ограничивающим фактором внесения калийных удобрений является наличие в некоторых их видах токсичного для плодовых растений иона хлора. Содержание обменного калия в плантажированных почвах под садами сильно варьирует в зависимости от времени введения земель в садовый оборот. В почвах центральной степной зоны Крыма, которые в садоводстве стали использоваться сравнительно недавно, заметных изменений в обеспеченности почв калием не наблюдается. В зоне древнего садоводства, каким является, например, Белогорский район, в садах по долинам рек обнаружены чрезмерно большие количества обменного калия, достигающие 100—150 мг/кг (см. табл. 85). В водной вытяжке таких почв найдены соли калия, характерные для калийных удобрений: в садах в основном KCl, в поле — KCl и K2SO4.
На почвах с высоким содержанием обменного калия у плодовых деревьев отмечен хлороз листьев, который не является следствием влияния CaCO3 в связи с относительно низким его содержанием. Так, в саду яблони с сильным хлорозом листьев содержание CaCO3 в метровом слое почвы колебалось от 16 до 20 %, а обменного калия — от 105 мг/100 г в нижних до 152 мг в верхних горизонтах. На подобном почвенном виде в саду яблони без хлороза листьев содержание CaCO3 было в пределах от 21 до 30 %, а содержание обменного калия от 14 мг/100 г в нижних горизонтах до 41 мг в верхних горизонтах метровой толщи. Обнаруженные в почве под хлорозящими деревьями щелочные соли натрия, несомненно, являются основной причиной, вызвавшей хлороз листьев. Однако проявление его, по всей вероятности, усилено большим содержанием и обменного калия, во много раз превышающее содержание подвижного азота и нарушающего оптимальное для плодовых растений соотношение N : К.
Вымывание нитратного азота за пределы почвенного профиля и чрезмерно высокое содержание обменного калия в почвах речных долин являются наиболее сильными изменениями.
Воздействие садовых агрофитоценозов на содержание микроэлементов в почвах осуществляется путем биогенного накопления, привнесения с удобрениями, фунгицидами и создания условий для миграции вглубь почвенного профиля.
Поглощение плодовыми растениями микроэлементов зависит от биологических особенностей культуры и содержания их в почве. Большинство почв южных регионов промышленного садоводства содержит достаточное количество микроэлементов для обеспечения нормального роста, развития и продуктивного плодоношения деревьев. Наиболее полный состав всех необходимых плодовым растениям микроэлементов содержат почвы, сформировавшиеся на лессах, лессовидных тяжелых суглинках и легких глинах. Бедны микроэлементами пески, супеси, известняки, мергели, а также грубый элювий горных пород.
На юге Украины наиболее оптимальное для плодовых растений содержание и соотношение микроэлементов имеют черноземы южные, темно-каштановые, лугово-черноземные и некоторые другие виды почв, сформировавшиеся на лессовидных тяжелых суглинках и легких глинах. Среднее содержание микроэлементов в них изменяется от почвообразующей породы к почве в следующих величинах: титан (Ti) от 2000—3000 до 3000—4000 мг/кг, марганец (Mn) от 600—800 до 900—1200 мг/кг, цинк (Zn) от 60 до 120 мг/кг, хром (Cr) от 80 до 120 мг/кг (редко до 200 мг/кг), медь (Cu) от 20—30 до 80—100 мг/кг (последние величины содержания меди — следствие использования в садах медьсодержащих фунгицидов).
Среди почв Крымского полуострова есть разновидности, которые содержат избыток или недостаток микроэлементов, обеспечивающих нормальный рост плодовых растений. К первым относятся почвы солонцового комплекса, в частности, темнокаштановые глубокозасоленные, каштаново-луговые глубокосолончаковатые, ко вторым — предгорные высококарбонатные черноземы на известняках и мергелях. По сравнению с черноземами южными предгорные высококарбонатные черноземы содержат железа в 10, титана и марганца в 2, цинка в 6 раз меньше и т. д. В противоположность им почвы солонцового комплекса могут содержать повышенное количество некоторых микроэлементов, например, молибдена. При наличии молибдена над солевым (гипсоносным) горизонтом корни деревьев через него в нижележащие слои не проходят.
Изменения гумусового состояния и питательного режима почв

Содержание микроэлементов в листьях плодовых деревьев определяется- биологическими особенностями культуры, в меньшей степени содержанием их в почве (табл. 86 и 87).
Плодовые культуры поглощают из почвы, а с листопадом возвращают на поверхность ее больше всего Mn, В, Zn и Cu. Поэтому биогенное накопление их в почвах под садами преобладает над остальными Микроэлементами. Однако по сравнению с валовыми запасами их в почве количество микроэлементов, участвующих в круговороте почва — плодовое растение, сравнительно невелико.
Как отмечалось, за период существования сада может сформироваться в среднем 50—60 т/га сухого вещества. С листовым опадом на поверхность почвы поступит 10—12 кг/га железа, 3—6 кг/га марганца, около 1,5-2,0 кг/га бора и т. д. Примерно столько же выносится урожаем плодов и удерживается древесиной.
Изменения гумусового состояния и питательного режима почв

При применении в садах фунгицидов влияние входящих в их состав микроэлементов на накопление в почвах может быть доминирующим. Так, через два десятилетия использования чернозема южного в почве под яблоней, которую обрабатывали манебом обнаружено более высокое содержание марганца, чем в почве под персиком и абрикосом, где его не применяли. В то же время в почве под персиком, опрыскиваемом цинебом, содержание цинка было больше, чем в почве под другими плодовыми культурами, которые цинебом не обрабатываются, как, например, черешня (см. табл. 86).
Кроме железа, марганца, цинка и других микроэлементов-металлов плодовые растения поглощают из почвы в значительных количествах бор, имеющий большое значение в делении меристематических клеток, оплодотворении, тем самым обеспечивая нормальное плодоношение. Наибольшее содержание бора было обнаружено в листьях черешни, груши, яблони и персика (в июле от 30 до 50 мг/кг), наименьшее — в листьях айвы.
Бор не входит в состав применяемых в садах фунгицидов и минеральных удобрений. В отличие от микроэлементов — металлов он более подвижен и сравнительно легко мигрирует с водой. Круговорот бора в садовом агрофитоценозе ограничивается двумя факторами: биогенным (поглощение, вынос с плодовой продукцией и возвращение на поверхность почвы с опадом) и механическим (миграция с водой). Часто в почве под старыми садами обнаруживается более высокое содержание бора, чем в пахотной под полевыми агрофитоценозами. Особенно заметно повышенное содержание бора в почве после раскорчевки и сжигания остатков древесины на месте сада (рис. 60).
Изменения гумусового состояния и питательного режима почв

В противоположность бору хром один из малоизученных элементов, которого плодовые растения поглощают немного и влияние их на его геохимический круговорот незначителен. В почвах под садами содержание хрома сильно варьирует и часто без связи с содержанием его в почвообразующих породах. Одним из источников накопления хрома в почвах являются органические удобрения: навоз, компосты, сточные воды и др. Замечена связь содержания в почвах хрома с содержанием гумуса и дозами органических удобрений.