Физико-химические свойства агрочерноземов типичных (HAPLIC CHERNOZEMS) Приднестровского Подолья
Лисовский Андрей Сергеевич,
аспирант Львовского национального университета им. Ивана Франко.
Введение
Роль почвы в глобальных процессах, происходящих в биосфере, в значительной степени определяется режимом формирования и обновления различных групп органического вещества. Характер и направление химических и физико-химических почвенных процессов позволяет установить закономерности почвообразования, а также выяснить генезис почв. В случае преобразования природных фитоценозов на агроценозы важно изучать изменения физико-химических процессов и свойств, происходящих при культурном почвообразовании.
Анализ последних исследований и публикаций
Большой объем материала о черноземных почвах обобщенно в многотомном издании «Черноземы СССР» (1974-1985), в частности «Черноземы СССР. Украина «(1981) [7; 9; 10]. Изучением агрочерноземов Приднестровского Подолья занимался также австрийский ученый Л. Бубер, который исследовал так называемый «Хотинский остров» черноземов и продолжил исследования на север вдоль долины р. Днестр. В Берлине 1910 г. Л. Бубер издал на немецком языке достаточно объемную книгу «Галицко-подольские черноземы, их образование и природные свойства» [11]. Физико-химические свойства агрочерноземов типичных Приднестровского Подолья кратко описаны в монографиях «Почвы Черновицкой области» (1969), «Почвы Тернопольской области» (1969), «Почвы Хмельницкой области» (1969), «Почвы Ивано-Франковской области» (1969), которые были выданы на основе крупномасштабных почвенных съемок 1957–1961 годам [3; 4; 5]. Основной целью публикации является изучение физико-химических свойств агрочерноземов типичных Приднестровского Подолья.
Объекты исследований
Исследуемые агрочерноземы образовались в условиях влажной атлантической фации лесостепной зоны Украины. В геоморфологическом отношении территория Приднестровского Подолья структурно расположена в пределах Волыно-Подольской части Восточно-Европейской равнины. Северная граница проходит по линии, ниже которой начинаются каньоноподобные участки долин рек Стрипы, Джурина, Серета, Ничлавы, Рудки, Збруча, Жванчика, Жвана, Ушицы, Калюса, Карайца, Лядовой, Немии. Южная граница Приднестровского Подолья проходит по правому берегу Днестра от долины реки Тысменица вдоль линии Тлумач – Герасимов – Городенка – Залещики и далее в обход с юга Хотинской гряды на г. Могилев-Подольский [8].
Результаты исследований и их обсуждения
В процессе изучения физико-химических свойств агрочерноземов типичных Приднестровского Подолья выявлены их фациальные особенности. Исследования проводились в течение 2012-2013 годов в научно-исследовательской лаборатории «Физико-химических анализов почв» географического факультета ЛНУ имени Ивана Франко. Данные физико-химических свойств агрочерноземов типичных Приднестровского Подолья представлены в таблице 1.
Среди почв лесостепной зоны Украины агрочерноземы типичные отмечаются высокой емкостью катионного обмена (ЕКО), что составляет 15-45 мг-экв с наиболее оптимальным соотношением впитанных катионов [2]. Катионообменная способность исследуемых агрочерноземов составляет 22-33 мг-экв. / 100 г почвы. Величина ЕКО четко коррелирует с изменениями содержания гумуса. В составе поглощённых оснований преобладают катионы кальция и магния.
Таблица 1.
Физико-химические свойства агрочерноземов типичных на лессовидных суглинках Приднестровского Подолья.
|
Генети-ческий горизонт |
Глубина отбора образцов, см |
Содер-жание гумуса,% |
Запасы гумуса, т / га
|
pH водное
|
Содер-жание карбо-натов т/га |
Запасы карбо-натов, т/га |
Поглощенные основания |
Сума погло-щенных осно-ваний мг-екв |
Ca2+ Mg2+ |
|||||||||||||
|
мг-екв./100г почвы |
% от сумы |
|||||||||||||||||||||
|
Ca2+ |
Mg2+ |
Na+ |
Ca2+ |
Mg2+ |
Na+ |
|||||||||||||||||
|
Агрочернозем глубокий малогумусный глубинно-глееватый среднесуглинистый на лессовидных суглинках (Разрез КЦ-1, с. Боровцы, Кицманский р-н Черновицкая обл.). |
||||||||||||||||||||||
|
AU |
0–10 |
3,92 |
47,82 |
5,87 |
– |
– |
20,1 |
4,2 |
0,4 |
81,38 |
17,00 |
1,62 |
24,7 |
4,79 |
||||||||
|
AU |
20–30 |
3,66 |
52,34 |
5,93 |
– |
– |
22,2 |
3,2 |
0,3 |
86,38 |
12,45 |
1,17 |
25,7 |
6,94 |
||||||||
|
AU |
40–50 |
2,68 |
35,11 |
6,12 |
0,00 |
0,00 |
24,5 |
3,1 |
0,3 |
87,81 |
11,11 |
1,08 |
27,9 |
7,90 |
||||||||
|
BCAca |
70–80 |
2,05 |
27,06 |
6,40 |
1,56 |
20,59 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
BCAca |
120–130 |
1,29 |
16,64 |
7,43 |
5,73 |
73,92 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
CAca(g) |
138–150 |
1,14 |
15,39 |
7,58 |
8,60 |
116,10 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
CAca(g) |
160–170 |
0,98 |
15,19 |
7,56 |
8,32 |
128,96 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
Cca(g) |
200–210 |
0,68 |
10,74 |
7,59 |
6,02 |
95,12 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
Агрочернозем глубокий малогумусный среднисуглинистый на лессовидных суглинках (Разрез СН-4, с. Синьков, Залещицкий р-н Тернопольская обл.). |
||||||||||||||||||||||
|
AU |
0–15 |
2,78 |
36,42 |
6,28 |
– |
– |
22,1 |
2,8 |
0,3 |
87,70 |
11,11 |
1,19 |
25,2 |
7,89 |
||||||||
|
AU |
25–35 |
2,59 |
40,92 |
6,39 |
– |
– |
22,9 |
2,6 |
0,3 |
88,76 |
10,08 |
1,16 |
25,8 |
8,81 |
||||||||
|
BCA |
35–50 |
2,11 |
31,02 |
6,43 |
0,00 |
0,00 |
23,7 |
2,4 |
0,3 |
89,77 |
9,09 |
1,14 |
26,4 |
9,88 |
||||||||
|
BCAca |
70–80 |
1,59 |
21,78 |
7,41 |
3,45 |
47,27 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
CAca |
120–130 |
0,99 |
12,57 |
7,55 |
7,22 |
91,69 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
Cca |
140–150 |
0,69 |
9,87 |
7,52 |
6,98 |
99,81 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
Агрочернозем глубокий малогумусный среднисуглинистый на оглеенных лессовидных суглинках. (Разрез ОЛ-1, с. Олексинцы, Борщевский р-н Тернопольская обл) |
||||||||||||||||||||||
|
AU |
0–12 |
3,32 |
40,50 |
6,52 |
– |
– |
19,5 |
2,9 |
0,3 |
85,90 |
12,78 |
1,32 |
22,7 |
6,72 |
||||||||
|
AU |
20–30 |
2,50 |
33,75 |
6,76 |
– |
– |
22,0 |
2,5 |
0,3 |
88,71 |
10,08 |
1,21 |
24,8 |
8,80 |
||||||||
|
BCA |
40–50 |
1,89 |
24,57 |
6,81 |
– |
– |
23,7 |
2,4 |
0,3 |
89,77 |
9,09 |
1,14 |
26,4 |
9,88 |
||||||||
|
BCA |
70–80 |
1,55 |
18,29 |
6,96 |
0,00 |
0,00 |
24,9 |
2,1 |
0,3 |
91,21 |
7,69 |
1,10 |
27,3 |
11,86 |
||||||||
|
BCAca |
100–110 |
1,17 |
15,33 |
7,73 |
4,09 |
53,58 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
CAca |
140–150 |
0,65 |
9,56 |
7,69 |
7,37 |
108,34 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
Cca(g) |
170–180 |
0,47 |
7,33 |
7,65 |
8,60 |
134,16 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
Агрочернозем глубокий малогумусный тяжелосуглинистый на лессовидных суглинках (Разрез ВЗ-1, с. Великозалесье, Каменец-Подольский р-н Хмельницкая обл) |
||||||||||||||||||||||
|
AU |
0–10 |
3,90 |
51,48 |
6,20 |
– |
– |
24,1 |
5,2 |
0,3 |
81,42 |
17,57 |
1,01 |
29,6 |
4,63 |
||||||||
|
AU |
20–35 |
3,45 |
51,41 |
6,88 |
0,00 |
0,00 |
27,0 |
3,9 |
0,3 |
86,54 |
12,50 |
0,96 |
31,2 |
6,92 |
||||||||
|
BCAca |
45–55 |
2,95 |
38,35 |
8,05 |
7,57 |
98,41 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
BCAca |
67–80 |
2,20 |
27,72 |
8,11 |
12,97 |
163,42 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
BCAca |
100–110 |
1,65 |
20,79 |
8,14 |
16,03 |
201,98 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
CAca |
140–150 |
1,27 |
16,38 |
7,99 |
15,32 |
197,63 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
Cca |
160–170 |
1,01 |
13,23 |
7,85 |
14,06 |
184,19 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
Агрочернозем глубокий малогумусный тяжелосуглинистый на лессовидных суглинках (Разрез ВС-1, с. Великая Слобидка, Каменец-Подольский р-н Хмельницкая обл) |
||||||||||||||||||||||
|
AU |
0–10 |
3,98 |
44,58 |
6,55 |
– |
– |
26,2 |
4,3 |
0,3 |
85,06 |
13,96 |
0,97 |
30,8 |
6,09 |
||||||||
|
AU |
20–30 |
3,66 |
52,34 |
6,59 |
– |
– |
26,6 |
4,3 |
0,3 |
85,26 |
13,78 |
0,96 |
31,2 |
6,19 |
||||||||
|
AU |
40–50 |
2,65 |
35,25 |
6,71 |
0,00 |
0,00 |
27,6 |
4,4 |
0,3 |
85,45 |
13,62 |
0,93 |
32,3 |
6,27 |
||||||||
|
BCAca |
70–80 |
2,05 |
24,60 |
7,47 |
3,98 |
47,76 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
CAca |
100–110 |
1,55 |
18,91 |
7,56 |
8,86 |
108,09 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
CAca |
120–130 |
1,38 |
16,28 |
7,58 |
13,56 |
160,01 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
CAca |
140–150 |
1,30 |
16,51 |
7,54 |
14,75 |
187,33 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
CAca |
160–170 |
1,12 |
14,90 |
7,52 |
14,10 |
187,53 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
CAca |
180–190 |
0,98 |
12,74 |
7,55 |
13,07 |
169,91 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
|
Cca |
220–230 |
0,66 |
9,17 |
7,54 |
12,63 |
175,56 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
||||||||
Насыщенность поглотительного комплекса обменным кальцием высокая и в пределах гумусово-аккумулятивного горизонта колеблется в пределах 81–91%. Процент магния значительно ниже и составляет 10–17%.
Несмотря на накопление магния, агрочерноземы типичные не солонцеватые, так как доля впитанного натрия незначительная и не превышает 0,4 мг.-экв. или 1,6% от суммы поглощенных оснований.
Вследствие длительного сельскохозяйственного использования агрочерноземы типичные потеряли значительное количество гумуса. По содержанию гумуса агрочерноземы типичные территории исследования является малогумусными. Показатели гумуса в пахотном слое составляют 3–4%. На глубине 100 см эти показатели варьируют в пределах 1,42–1,79%. Наибольшие запасы гумуса во всех исследуемых разрезах наблюдается в подпахотной подошве, что объясняется высокой плотностью данного слоя. Вниз по профилю содержание гумуса уменьшается на 0,2% на каждые 10 см, где наблюдается постепенное снижение гумусности почвенной толщи в направлении материнской породы.
По И. И. Лебедевой, кроме гумусового характерным для агрочерноземов типичных является карбонатный профиль. Содержание в нем солей угольной кислоты превышает таковой у выше- и нижележащих слоях где есть видимые скопления карбонатов, выраженные в той или иной форме [10]. Формирование карбонатного профиля агрочерноземов проходит в результате тесного взаимодействия современных водно-теплового и газового режима почв. По данным Е. В. Афанасьевой, при длительном сельскохозяйственном использовании агрочерноземов типичных углекислый кальций перемещается ближе к поверхности, и закипания от соляной кислоты чаще всего начинается на глубине 40–70 см [1]. Характерной особенностью агрочерноземов типичных под пашней является значительная пространственная пестрота глубина залегания карбонатов, что по мнению Н. М. Бреус обусловлено реликтовым сурчинним и западинним микрорельефом [2].
Карбонатный профиль исследуемых агрочерноземов типичных очень выразительный. В нем преобладают миграционные формы карбонатных новообразований – плесень, карбонатный налет, прожилки. В нижней части почвенного профиля характерны сегрегационные карбонатные новообразования в форме друз и журавчиков. Карбонатный профиль характеризуется элювиально-иллювиальным типом распределения карбонатов. Запасы карбонатов в агрочерноземах типичных на территории Приднестровского Подолья увеличиваются с запада на восток, что объясняется уменьшением влажности и усилением континентальности климата.
Интегральным показателем почвенных режимов агрочерноземов типичных является величина рН водной суспензии, которая связана определенным образом со степенью выщелочности почвы от карбонатов. Высокая кислотность и щелочность не способствуют развитию культурных растений. Существенное снижение кислотности способствует процессам выщелачивания агрочерноземов типичных, а соответствующее повышение щелочности – их осолонцеванию. От величины рН зависит подвижность и доступность растениям практически всех элементов питания растений. Оптимальный интервал рН зависит не только от растворимости почвенных компонентов, но и от физиологических особенностей самих растений [2].
В пахотном слое агрочерноземов типичных всех исследуемых разрезов реакция почвенного раствора слабокислая (pH 5,8–6,5). С глубиной показатели pH постепенно растут и уже на грани карбонатного и гумусового профилей реакция почвенного раствора становится слабощелочной (рН 7,10–7,30). В карбонатном профиле тенденция к очень постепенному увеличению щелочности почв с глубиной сохраняется, а реакция почвенного раствора становится щелочной (pH 7,5–8,3).
Полученные результаты исследования показали, что для улучшения физико-химических свойств агрочерноземов типичных, может быть применен комплекс мер, в который входят: обеспечение поступления органических веществ; внесения минеральных удобрений; минимизация обработки; создание оптимальных соотношений культур в севооборотах для пополнения почвы органическими веществами и усиления процесса гумификации; применения мелиорантов, вызывающих закрепление гумуса на поверхности минеральной части почвы.
Заключение
В условиях чрезмерного применения сельскохозяйственной техники, длительное использование агрочерноземов типичных под пашней, неправильный возделывание способствует деградации почв и ухудшения их физико-химических свойств.
Характерно значительное колебание глубины закипания от HCl в пределах исследуемой территории. Глубина закипания карбонатов в основном зависит от климатических условий, поэтому ее показатели изменяются в модальных подтипах с запада на восток. Преимущественно линия закипания находится в переходном за гумусом горизонте. Основными формами карбонатных выделений является карбонатная плесень, псевдомицелий, журавчики. При промывном режиме карбонаты интенсивно выщелачиваются на значительную глубину (более 100 см).
Реакция почвенного раствора агрочерноземов типичных обусловлена в первую очередь характеристиками их твердой фазы, поэтому изменения биоклиматических условий не отразились на их кислотно-основных свойствах. рН водной вытяжки агрочерноземов типичных территории исследования увеличивается с глубиной от слабокислой в пахотном слое, до щелочной в пределах карбонатного профиля. Причины таких изменений в увеличении концентраций гидролитически щелочных солей, что при их диссоциации приводит к росту количества гидроксильного иона и повышение щелочности почвы.
Агрочерноземы типичные территории исследования характеризуется относительно высокими показателями емкости катионного обмена с преобладанием в почвенно-поглощающем комплексе катионов кальция и магния. В направлении усиления континентальности климата повышается емкость катионного обмена агрочерноземов типичных и увеличивается относительное содержание в почвенно-поглощающем комплексе поглощённых оснований. Количество поглощённого натрия при этом не увеличивается. Все это свидетельствует об увеличении устойчивости поглотительного комплекса агрочерноземов типичных в направлении усиления континентальности, что особенно проявляется в повышении качества почвенной структуры.
Литература
1. Афанасьева Е. А. Образование и режим мощных черноземов / Е. А. Афанасьева // черноземы ЦЧО и их плодородие. – М.: Наука, 1964. - С. 37-69.
2. Бреус Н.М. Черноземы типичные / Н. М. Бреус // Почвы Украины и повышение их плодородия. т. 1 Экология, режимы и процессы, классификация и генетико-производственные аспекты. - К.: Урожай, 1988 – С. 178–192.
3. Почвы Ивано-Франковской области. – Ужгород: Карпаты, 1969 - 77 с.
4. Почвы Тернопольской области. – Львов: Каменяр, 1969 – 52 с.
5. Почвы Хмельницкой области. – Львов: Каменяр, 1969 – 70 с.
6. Полупан Н. И., Чесняк Г. Я. Влияние сельскохозяйственной культуры на физико-химические свойства почв при различного характере их использования / Н. И. Полупан, Г. Я. Чесняк // Почвы Украины и повышение их плодородия. т. 1 Экология, режимы и процессы, классифиациы и генетико-производственные аспекты. – К.: Урожай, 1988 – С. 74–79.
7. Русский чернозем – 100 лет после Докучаева. – М.: Наука, 1983. – 303 с.
8. Цись П. М. Геоморфология УССР / П. М. Цись // – Львов: Изд-во Львов. ун-та, 1962 – 223 с.
9. Черноземы СССР. (Украина) – М.: Колос, 1981. – 256 с.
10. Черноземы СССР. – Т. I. – М.: Колос, 1974. – 559 с.
11. Buber L. Die galizisch-podolische Schwarzerde, ihre Entstehung und naturliche Beschaffenheit und die gegenwartigen landwirtschaftichen Betriebsverhaltnisse des Nordostens dieser Bodenzone Galiziens / Leopold Buber. - Berlin, 1910 / – 205 s.
Поступила в редакцию 09.09.2014 г.