Агрохимия, 2020, № 10, стр. 15-19
Сравнительная характеристика агрохимических свойств почв в агроландшафтах с западинным микрорельефом
О. И. Сапрыкин 1, Г. А. Конарбаева 1, *, Б. А. Смоленцев 1
1 Институт почвоведения и агрохимии СО РАН
630090 Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 8/2, Россия
* E-mail: konarbaeva@issa.nsc.ru
Поступила в редакцию 30.09.2019
После доработки 11.12.2019
Принята к публикации 11.05.2020
Аннотация
В часто встречающихся микрозападинах агроландшафтов лесостепной зоны Западной Сибири формируются текстурно-дифференцированные почвы: дерново-солоди и серые поверхностно-глееватые. Эти почвы по агрохимическим свойствам контрастно отличались от фоновых почв: агросерых и агрочерноземов. Почвы микрозападин характеризовались как слабо- и малогумусированные, а фоновые почвы – средне и сильногумусированные. Запасы гумуса в гумусовом слое западинных почв на 62–200 т/га меньше, чем в фоновых. Пахотный горизонт почв западин по сравнению с подобным фоновых почв имел более кислую реакцию среды, был менее насыщен основаниями и менее обеспечен подвижным фосфором. По агрохимическим показателям почвы микрозападин относятся к низкоплодородным, а фоновые почвы – к плодородным и высокоплодородным.
ВВЕДЕНИЕ
Агроландшафты с западинным микрорельефом – обычное явление для лесостепной зоны Западной Сибири. В замкнутых микрозападинах формируются текстурно-дифференцированные почвы, такие как дерново-солоди глеевые в пределах Барабинской низменности и серые поверхностно-глееватые в Приобской лесостепи. В рассматриваемых агроландшафтах Барабинской лесостепи фоновые почвы, представлены агрочерноземами осолоделыми и агрочерноземами квазиглеевыми осолоделыми. В Приобье фон пашни образуют агрочерноземы глинисто-иллювиальные и агросерые почвы [1, 2]. В данных агроландшафтных районах значительная часть почв микрозападин вовлечена в пашню: до 25% – в Барабинской лесостепи и до 90% – в Приобской.
Ранее было показано влияние почв западин на агрономические свойства пахотных полей [3, 4]. Исследования показали, что наиболее контрастными почвами микрозападин по отношению к фоновым черноземам являются солоди Барабинской низменности. С позиции агрономической совместимости комплексы, образуемые этими почвами, относятся к несовместимым. Серые поверхностно-глееватые почвы Приобья менее контрастны по отношению к черноземам и серым почвам. Такие почвенные комбинации относятся к агрономически неоднородным совместимым. Почвы требуют небольших различий в системах агротехнических и мелиоративных мероприятий при общей их однотипности и близких сроках проведения.
Кроме агрономических свойств пашни, на рентабельное производство и урожайность сельскохозяйственных культур влияют агрохимические свойства пахотных земель, в частности, формирующих их почв. Ранее нами было показано [5], что свойства солодей Барабинской равнины изучены детально. Однако эти исследования касались солодей, формирующихся под лесными колками [6, 7]. Публикации о свойствах агропочв микрозападин лесостепной зоны Западной Сибири, их сравнительной характеристики с фоновыми почвами отсутствуют. Цель работы – сравнительная характеристика агрохимических свойств почв в агроландшафтах с западинным микрорельефом.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
В качестве объектов исследования было выбрано 2 участка, которые расположены в пределах Приобского и Барабинского центрально-лесостепных агроландшафтных районов [8]. Оба агроландшафта имеют хорошо выраженный микрорельеф.
Участок в Приобской лесостепи имеет площадь 1300.5 га, из них 213 га приходится на солоди (рис. 1а. б, в). Площадь Барабинского участка – 500 га. Почвы микрозападин занимают 43.5 га (рис. 1г, д). Площади ареалов почв получены при оцифровке бумажных носителей (почвенных карт М 1: 10 000) и снимков с космических аппаратов Sentinel-2 (с разрешением 10 м) в пакете QGIS, с последующей конвертацией данных в MsExcel.
Сравнение агрохимических свойств почв проводили по следующим показателям: содержание и запасы гумуса в гумусовом слое, рН среды, содержание поглощенных оснований и степень насыщенности ими почв, содержание подвижных форм фосфора и калия в пахотном горизонте.
Названия почв даны в соответствии с “Классификацией и диагностикой почв России” 2004 г. и “Полевого определителя почв” 2008 г. [1, 2].
Содержание подвижных форм фосфора и калия определяли в вытяжках по Чирикову.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
По содержанию и запасам гумуса в почвах агроландшафтов с западинным микрорельефом выявили определенную закономерность. Во всех фоновых почвах содержание и запасы гумуса стабильно больше, чем в почвах микрозападин. В Приобском районе почвы западин по содержанию гумуса (<2.5%) в агрогумусовом горизонте относятся к мало гумусированным [1]. В фоновых почвах содержание гумуса в пахотном горизонте меняется от 2.7 до 5.4%, что определяет их принадлежность к градациям мало-, средне- и сильногумусированных почв (рис. 1б).
Средние запасы гумуса в фоновых агросерых почвах составляли 78 т/га, в сопутствующих агросерых поверхностно-глееватых почвах микрозападин – 73 т/га. Разница в запасах составила 5 т/га. В фоновых агрочерноземах средние запасы гумуса – 182 т/га, у сопутствующих почв микрозападин – 120 т/га (рис. 1в). Соответственно, разница в запасах составила 62 т/га. Данную разницу между запасами гумуса фоновых почв и почв микрозападин назвали термином “гипотетические потери гумуса”. Для ландшафта в целом гипотетические потери гумуса рассчитывали путем умножения данной величины на площадь почв микрозападин.
В Барабинском агроландшафтном районе контраст по содержанию и запасам гумуса в фоновых агрочерноземах и агросолодях микрозападин выражен еще резче. Содержание гумуса в агрочерноземах стабильно было больше 5.5% (5.7–6.2%) при мощности гумусового слоя от 36 до 44 см. Средние запасы гумуса в этих почвах равны 240 т/га (рис. 1д). В агросолодях гумуса содержалось от 1.1 до 2.0%. Средняя мощность агрогумусового горизонта составляла 22 см. Запасы гумуса менялись от 33 до 59 т/га. Гипотетические потери гумуса в среднем составляли ≈200 т/га площади солодей.
Таким образом, чем выше контрастность (классификационная неоднородность) почв микрозападин по сравнению с фоновыми почвами, тем больше гипотетические потери гумуса в соответствующем агроландшафте.
Показано, что верхняя часть профиля почв микрозападин, включая пахотный горизонт, в обоих районах характеризовалась слабо кислой реакцией среды (табл. 1). Солоди Барабинской лесостепи имели менее кислую реакцию по сравнению с агросерыми поверхностно-глееватыми почвами Приобской лесостепи. Это связано с количеством поглощенного натрия: в солодях его содержание на порядок было больше, чем в агросерых поверхностно-глееватых почвах. Кроме того, отмечено повышенное содержание поглощенного натрия в профиле солодей по сравнению с фоновыми черноземами. Причина этому видится в транспортировке обменного натрия из фоновых черноземов осолоделых в почвы западин. В пахотном горизонте фоновых агрочерноземов реакция среды нейтральная. Насыщенность основаниями агрогумусового горизонта почв микрозападин была средней из-за средних величин суммы поглощенных оснований и высокой гидролитической кислотности. Вниз по профилю показатели степени насыщенности основаниями росли. Вся верхняя часть профиля черноземов, в т.ч. агротемногумусовый горизонт, имела высокую степень насыщенности основаниями. Сумма поглощенных оснований в этих почвах была высокой и очень высокой, а величина гидролитической кислотности – низкой.
Таблица 1.
Агро-ландшафтный район | Горизонт | Глубина взятия образца | ${\text{р}}{{{\text{Н}}}_{{{{{\text{Н}}}_{{\text{2}}}}{\text{О}}}}}$ | Поглощенные | Нг | V, % | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Са2+ | Mg2+ | Na+ | K+ | Сумма | ||||||
мг-экв/100 г почвы | ||||||||||
Приобский центрально-лесостепной | Агросерая поверхностно-глееватая (микрозападина на пашне) | |||||||||
PU | 0–24 | 6.1 | 12.8 | 1.8 | 0.1 | 0.6 | 15.3 | 7.1 | 68 | |
AELg | 30–40 | 6.1 | 4.6 | 0.8 | 0.1 | 0.4 | 5.9 | 3.3 | 64 | |
BT1g | 52–62 | 6.0 | 7.8 | 1.9 | 0.1 | 0.7 | 10.5 | 3.9 | 73 | |
Агрочернозем глинисто-иллювиальный | ||||||||||
PU | 0–27 | 6.7 | 20.6 | 1.9 | 0.1 | 0.6 | 23.1 | 1.4 | 94 | |
AB | 28–38 | 6.8 | 20.0 | 1.7 | 0.1 | 0.4 | 22.2 | 1.1 | 95 | |
BI | 41–51 | 7.2 | 17.0 | 1.5 | 0.1 | 0.4 | 19.0 | 0.7 | 96 | |
Барабинский центрально-лесостепной | Агросолодь поверхностно-глееватая (микрозападина на пашне) | |||||||||
P | 0–22 | 6.5 | 11.5 | 1.8 | 0.8 | 0.2 | 14.3 | 6.3 | 69 | |
BELg | 22–32 | 6.3 | 6.0 | 2.1 | 0.6 | 0.2 | 8.9 | 4.9 | 65 | |
BTg | 36–46 | 6.7 | 7.4 | 3.7 | 0.9 | 0.3 | 12.3 | 2.1 | 85 | |
Агрочернозем осолоделый | ||||||||||
PU | 0–24 | 6.8 | 36.2 | 4.6 | 0.5 | 0.6 | 41.9 | 0.8 | 98 | |
ABеl | 26–36 | 6.7 | 22.0 | 5.2 | 0.5 | 0.4 | 28.1 | 1.1 | 96 | |
ВМ | 45–55 | 7.5 | 26.9 | 1.3 | 0.7 | 0.7 | 29.6 | 0.6 | 98 |
В пахотных горизонтах фоновых почв обоих агроландшафтных районов содержание подвижных форм фосфора было больше, чем в почвах микрозападин (табл. 2). В почвах распаханных западин Приобского агроландшафтного района подвижного фосфора содержалось почти в 3 раза больше, чем в нераспаханных почвах под лесом. Это связано с внесением фосфорных удобрений в почвы пашни. Обеспеченность всех распаханных почв (фоновых и микрозападин) подвижным фосфором в этом районе очень высокая. В естественных почвах западин под лесом обеспеченность менялась от низкой до повышенной. В фоновых почвах Барабинского агроландшафтного района содержание подвижного фосфора намного меньше (в 2 и более раза), чем в почвах Приобского района. Такая закономерность обусловлена общим повышенным содержанием валового фосфора в черноземах Приобского плато [9, 10]. В агросолодях западин отмечено самое низкое содержание подвижных форм фосфора. Обеспеченность фоновых пахотных почв Барабинского агроландшафтного района подвижным фосфором была повышенной и высокой, а почв распаханных западин – низкой.
Таблица 2.
Агроландшафтный район | Глубина взятия образца, см | Р2О5 | K2О |
---|---|---|---|
мг/кг | |||
Приобский центрально-лесостепной | Серые поверхностно-глееватые под лесом (n = 7) | ||
0–10 (±2) | 71 ± 52 | 202 ± 48 | |
10–20 (±3) | 32 ± 25 | 83 ± 26 | |
Агросерые поверхностно-глееватые в микрозападине (n = 18) | |||
0–21 (±6) | 247 ± 37 | 205 ± 97 | |
Агросерые (n = 5) | |||
0–22 (±5) | 284 ± 53 | 124 ± 51 | |
Агрочерноземы глинисто-иллювиальные (n = 17) | |||
0–24 (±3) | 383 ± 75 | 152 ± 32 | |
Барабинский центрально-лесостепной | Агросолоди поверхностно-глееватые в микрозападине (n = 3) | ||
0–22 | 37 ± 12 | 156 ± 34 | |
Агрочерноземы осолоделые (n = 18) | |||
0–24 (±4) | 153 ± 49 | 217 ± 51 |
В содержании подвижного калия исследованных почв выявлены следующие закономерности. Фоновые черноземы и серые почвы Приобского района характеризовались самым низким содержанием элемента, почвы западин – наоборот высоким. Такое распределение подвижного калия в микрозападинном агроландшафте обусловлено миграцией калийных удобрений с поверхностным стоком к центру микрозападин. Подобные наблюдения описаны в работе [11] по данным опыта с нитратным азотом удобрений.
В Барабинских микрозападинных агроландшафтах наблюдали обратную закономерность в распределении подвижного калия: в фоновых агрочерноземах – максимальное его содержание, в агросолодях – минимальное.
В целом, несмотря на неравномерное распределение подвижных форм калия по элементам рельефа, обеспеченность почв подвижным калием обоих районов была высокой и очень высокой.
ВЫВОДЫ
1. В лесостепных агроландшафтах с микрозападинным рельефом фоновые почвы контрастно отличались от почв западин по основным агрохимическим показателям: содержанию и запасам гумуса, реакцией среды, степенью насыщенности основаниями, содержанием подвижных форм фосфора и калия.
2. По агрохимическим показателям агропочвы западин намного беднее фоновых почв. Содержание гумуса в почвах микрозападин в 2–4 раза меньше, чем в фоновых почвах, разница в запасах гумуса составляет 62–200 т/га. Пахотный горизонт почв западин по сравнению с подобным фоновых почв имел более кислую реакцию среды, был менее насыщен основаниями и менее обеспечен подвижным фосфором.
3. По агрохимическим показателям почвы микрозападин относятся к низкоплодородным, а фоновые почвы – к плодородным и высоко плодородным.
Список литературы
Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
Полевой определитель почв. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, 2008. 182 с.
Смоленцев Б.А., Сапрыкин О.И., Соколова Н.А., Елизаров Н.В. Влияние почв микрозападин на структуру агроландшафтов лесостепной зоны Западной Сибири // Сибир. вестн. сел.-хоз. наук. 2017. № 6 (48). С. 11–18.
Капустянчик С.Ю., Добротворская Н.И. Микроклимат почв и урожайность яровой пшеницы в плакорном микрозападинном агроландшафте // Вестн. АлтайГАУ. 2012. № 2 (88). С. 32–35.
Конарбаева Г.А., Смоленцев Б.А., Сапрыкин О.И. Влияние физико-химических свойств солодей Кулундинской равнины на содержание в них йода // Агрохимия. 2015. № 3. С. 72–80.
Конарбаева Г.А., Смоленцев Б.А. Пространственно-генетические особенности распределения йода в почвах Западной Сибири // Агрохимия. 2018. № 7. С. 94–105.
Зайдельман Ф.Р., Устинов М.Т., Пахомова Е.Ю. Солоди Барабинской низменности и Приобского плато: свойства, генезис, методы диагностики // Почвоведение. 2010. № 10. С. 1155–1170.
Кирюшин В.И. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Новосибирской области. Новосибирск: СО РАСХН, СибНИИЗХим, 2002. 388 с.
Степанов М.И., Ефимова Г.И. Оценка плодородия пахотных почв Новосибирской области // Сибир. вестн. сел.-хоз. наук. 2011. № 5–6(220). С. 13–18.
Хмелев В.А., Танасиенко А.А. Земельные ресурсы Новосибирской области и пути их рационального использования. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. 348 с.
Капустянчик С.Ю., Добротворская Н.И. Влияние микрорельефа на распределения нитратного азота удобрений и продуктивность яровой пшеницы в лесостепи Приобья // Вестн. НГАУ. 2012. Т. 2. № 23. С. 12–16.
Дополнительные материалы отсутствуют.