Гумус и азот окультуренных почв

Основными факторами, под влиянием которых происходит формирование пахотного горизонта окультуренных почв, являются следующие: 1) удаление естественной растительности и значительной части подстилки или торфянистого горизонта, в которых сосредоточена основная масса органического вещества; 2) интенсивные обработки и перемешивание минеральных горизонтов (подзолистого и верхней части иллювиального) с остатками лесной подстилки; 3) ежегодное внесение больших количеств органических удобрений (до 50-60 т/га) способствующих обогащению пахотного слоя почвы гумусом; 4) поступление в почву при возделывании сельскохозяйственных культур большой массы растительных остатков (корневых и пожнивных) иного состава, чем в естественных почвах; 5) существенное изменение теплового и водно-воздушного режимов.

В результате длительного и интенсивного воздействия этих факторов толща освоенных почв подразделяется .на два четко обособленных горизонта - пахотный и подпахотный. Пахотный горизонт окультуренных почв обладает достаточно благоприятными физикохимическими и водно-воздушными свойствами; он хорошо гумусирован, рыхлый по сложению. Подпахотные горизонты сохраняют свойства, присущие аналогичным горизонтам естественных почв.

В окультуренных почвах подпахотными горизонтами обычно становятся горизонты В и ВС.

Гумусовый профиль окультуренных почв отражает их строение — своеобразную двучленность, обусловленную влиянием окультуривающих факторов на пахотный слой. Благодаря внесению органических удобрений и поступлению в почву корневых и пожнивных остатков сельскохозяйственных растений пахотный горизонт обогащается органическим веществом, содержание которого здесь может достигать довольно больших величин. Следует отметить, что значительная часть органического вещества в освоенных почвах, особенно в старопахотных, хорошо унавоженных, представлена остатками органических удобрений, отмершими корнями и стеблями растений, которые в недостаточно благоприятных для развития минерализационных процессов условиях слабо разлагаются и в результате этого накапливаются в почве. Этому способствует ежегодное внесение высоких доз навоза и других органических материалов.

Для изучения гумусового профиля и состава органического вещества окультуренных подзолистых почв были проанализированы образцы, взятые из нескольких разрезов, заложенных в некоторых крупных хозяйствах Мурманской области: в северной части - в совхозах „Тулома" (разрез 36) и „Мурманск" (разрезы 32, 34), в центральной части области - в подсобном хозяйстве „Индустрия" (разрезы 20, 22, 26), в южной части - в совхозе „Нивский" (разрез 30)# Эти разрезы характеризуют освоенные подзолистые почвы разной степени окультуреиноети. Следует отметить, что разделение освоенных подзолистых почв в Мурманской области по степени окультуреиноети довольно условно, поскольку общепринятые рекомендации в этом отношении (Система ведения сельского хозяйства..., 1968, и др.) мало пригодны для условий Кольского Севера.

Распределение гумуса по профилю пахотных почв (рис. 10) резко отличается от распределения его в целинных почвах. Под влиянием окультуривающих факторов, главным образом внесения больших количеств органических удобрений, в окультуренных почвах формируется пахотный горизонт, содержащий довольно большое количество гумуса (в хорошо окультуренных почвах 7-8%). Благодаря периодическим обработкам пахотный горизонт довольно однороден, о чем свидетельствуют данные по содержанию гумуса и азота в разных его слоях. В подпахотных горизонтах количество гумуса может быть различным в зависимости от их генетических особенностей.

В большинстве случаев под пахотным слоем залегают переходные горизонты ВС, содержащие сравнительно немного гумуса. В таких почвах гумусовый профиль имеет ступенчатый характер - хорошо гумусированный пахотный слой сменяется подпахотным слоем, резко обедненным органическим веществом.

Отношение С:М, характеризующее степень обогащенности органического вещества азотом, в почвах разной степени окультуренности мало различается и составляет в пахотных горизонтах 21-23, в отдельных случаях уменьшаясь до 17 или, наоборот, увеличиваясь до 32. Окультуренные почвы в целом характеризуются органическим веществом, которое содержит значительное количество азота. Особенно это заметно при сравнении показателей С*.Ы, полученных для органогенных горизонтов целинных почв и пахотных горизонтов освоенных почв. Минеральные же горизонты целинных почв также несколько уступают по этому показателю окультуренным почвам. Следовательно, при освоении происходит некоторое обогащение органического вещества почв азотом.

Групповой состав органического вещества окультуренных почв определяется степенью их окультуренности и изменяется под влиянием агротехнических мероприятий, в частности внесения органических удобрений (рис. 11). В пахотных горизонтах этих почв соотношение гуминовых и фульвокислот близко к единице, а в хорошо окультуренных почвах гуминовые кислоты преобладают над фу ль вокис лота-

alt="" />

Хорошоокультуренные почвы р- 20              р.

Рис. 10. Гумусовые профили пахотных почв, 1 - гумус, 2 — отношение С : N .

ми. Если учесть, что пахотные горизонты окультуренных почв состоят преимущественно из минеральной массы иллювиальных горизонтов, гумус которых отличается крайне неблагопрятным соотношением гумусовых кислот, то становится очевидным, какое большое влияние оказывает внесение органических удобрений на гумусовое состояние окультуренных почв. Окультуривание не затрагивает подпахотных горизонтов: состав гумуса в них сохраняет черты, свойственные составу органического вещества иллювиальных горизонтов целинных почв. Для него характерно резкое преобладание фульвокис— лот над гу ми новыми кислотами.

Рис. 11. Состав органического вещества окультуренных почв (углерод фракций, % от общего углерода).

1 - гуминовые кислоты, 2 - фракция 1а фульвокислот, 3 - фракции 1—3 фульвокислот, 4 — остаток.

Фракционный состав органического вещества под влиянием окультуривания почти не изменился. Как и в целинных почвах, преобладающими фракциями гуминовых кислот в освоенных почвах являются первая и третья. Несмотря на периодическое внесение извести в процессе освоения почв, фракция 2 гуминовых кислот, которая связана преимущественно с кальцием, в окультуренных почвах составляет незначительную величину или совсем отсутствует. Это связано,

с одной стороны, с недостаточно интенсивным известкованием почв, вследствие чего в большинстве случаев окультуренные почвы остаются довольно кислыми (рНсол 4.5-5.О) и не насыщенными основаниями. С другой стороны, промывной водный режим и большое количество осадков, выпадающих в теплое время года, способствуют интенсивному выносу оснований из пахотного слоя почв (Переверзев, Кислых, 1978). В условиях холодного гумидного климата гуматы кальция обладают достаточно высокой подвижностью и могут выноситься из пахотного слоя. Этому способствуют высокая гидрофильность гуминовых кислот и устойчивость гих к коагулирующему действию электролитов, о чем более подробно будет сказано ниже.

Распределение отдельных фракций гуминовых кислот по профилю окультуренных почв подчиняется той же закономерности, что и распределение общего углерода: максимум их приурочен к пахотному слою, а подпахотные горизонты содержат чрезвычайно мало гуминовых кислот. Суммарное количество гуминовых кислот в пахотном слое составляет примерно одну треть от общего содержания в них органического вещества. Большая часть их представлена фракцией 1 (20—25% от общего содержания углерода). В пахотных горизонтах количество фульвокислот фракций 1а и 1 примерно равное и составляет в сумме 20—25% от общего содержания углерода. Две другие фракции находятся в значительно меньших количествах. В подпахот- тах горизонтах во всех почвах преобладающей фракцией фульвокислот является фракция 1а. Это также подчеркивает иллювиальный характер гумуса в этих горизонтах. Суммарное количество фульвокислот здесь превышает 50%, а в некоторых случаях достигает 75-80% от общего содержания углерода.

Таким образом, данные фракционно-группового состава органического вещества окультуренных почв свидетельствуют о резком сдвиге гумусового состояния почв, который происходит под влиянием окультуривания. Внесение значительных количеств органических удобрений способствует изменению соотношения гуминовых и фульвокислот (преобладают гуминовые кислоты), благодаря чему в окультуренных почвах в отличие от целинных гумус характеризуется фуль- ватно-гуматным составом (по Александровой, 1980), а в хорошо окультуренных - даже гуматным (Сгк:Сфк более 1.2). По системе показателей гумусового состояния почв, предложенной Л.А. Гришиной и Д.С. Орловым (1977), гумус всех изучавшихся нами окультуренных почв может быть охарактеризован как фульватно-гуматный (Сгк:Сфк=1-2). Гумус подпахотных горизонтов остается фульватным (Сгк:Сфк менее 0.5).

Следовательно, окультуривание подзолистых почв приводит к качественной перестройке их гумусового профиля: изменяется распределение органического вещества по профилю и соотношение отдельных групп и фракций гумусовых веществ. Пахотный горизонт, образовавшийся в результате агротехнического и мелиоративного воздействия на почву в процессе ее освоения и окультуривания, отличается довольно высокой аккумуляцией органического вещества.

Фракционный состав азотистых веществ также отражает влияние окультуривания на гумусовое состояние почвы (табл. 20)# Пахотные горизонты являются горизонтами аккумуляции азота, которая может достигать довольно больших величин (0#20-0#38%). Значительная часть органических соединений. азота (до 10-11% от общего содержания) представлена легкогидролизуемыми фракциями. Такая высокая, по сравнению с другими почвами, подвижность обусловлена как генетическими особенностями почв, так и условиями их сельскохозяйственного использования. Даже в хорошо окультуренных почвах доля фульвокислот в составе органического вещества довольно существенна, поэтому азотистые компоненты этой части гумуса, отличающейся наибольшей среди других групп подвижностью, также составляет довольно значительную величину. С другой стороны, органическое вещество окультуренных почв постоянно обновляется за счет внесения органических удобрений, существенная часть которых представлена легкоподвижными азотистыми веществами. Все эти причины приводят к обогащению почв азотом, в первую очередь теми его фракциями, которые переходят в раствор при воздействии на почву разбавленной кислотой.

В подпахотных горизонтах содержание легкогидролизуемого азота еще более возрастает, причем наиболее важное значение здесь приобретает фульватный характер органического вещества, с которым и связана высокая подвижность азотистых веществ. Количество трудногидролизуемого азота во всех почвах обычно меньшее, чем содержание лэгкогидролизуемой фракции. Это характерно как для пахотных, так и для подпахотных горизонтов. Доля его по отношению к общему содержанию азота несколько возрастает с глубиной, но в меньшей степени, чем это характерно для легкогидролизуемой фракции. Исключение составляет разрез 20, где наряду с увеличением доли легкогидролизуемого азота резко возрастает в подпахотных горизонтах количество трудногидролизуемого азота (в пересчете на общий азот). Общей для всех почв закономерностью является заметное увеличение гидролизуемости азотистых веществ с глубиной и уменьшение количества веществ, не подвергающихся гидролизу.

Изучение состава органического вещества окультуренных почв показало, что под влиянием освоения происходит коренное преобразование почвенного профиля: формируется пахотный горизонт, отличающийся достаточна высокой аккумуляцией органических, в том числе азотистых веществ, изменяется состав гумуса в более благоприятную сторону (возрастает доля гуминовых кислот), становится более узким отношение углерода к азоту.