Бурые лесные почвы распространены в основном на территории третьей террасы Зейско-Буреинской равнины, а также отдельными массивами по вершинам увалов и склонам к падям на второй террасе Амуро-Зейской равнины и отдельными участками по речным поймам. В этой связи следует отметить, что юг Дальнего Востока - это единственный регион, где бурые лесные почвы встречаются в условиях равнин и занимают около 90 % территории региона [2, 3]. Более одной трети пашни Амурской области приходится на бурые лесные почвы.
Агрохимические и агрофизические свойства бурых лесных почв изменяются в широких пределах и зависят от гранулометрического состава пахотного и подпахотного слоя. Невысокое актуальное плодородие бурых лесных почв обусловлено не только дефицитом в них азота, но и фосфора.
Агрохимическое обследование пахотных почв области выявило, что 70 % пашни относится к низко, 9 % - к средне и только 5 % - к повышенно обеспеченным по содержанию Р2О5 [5].
Для оптимизации фосфорного питания растений и сохранения плодородия бурых лесных пахотных почв необходимо понимать, как изменяются их свойства и сорбционная способность в отношении фосфора.
Цель работы - выявить и оценить трансформацию фосфатного режима бурой лесной почвы Зейско-Буреинской почвенной провинции. В задачи исследований входило: изучить изменения агрохимических свойств бурой лесной почвы; установить направленность изменений фосфатного режима бурых лесных почв в процессе сельскохозяйственного использования; продолжить проведенные ранее научные исследования почв данного региона с целью формирования научной базы для включения их в сельскохозяйственную деятельность.
Материалы и методы исследования
Объект исследования - бурые лесные почвы: целина (лес), пашня.
На бурых лесных целинных почвах было заложено 22 разреза, на бурых лесных пахотных почвах 23 разреза. Почвенные разрезы заложены через 1,5 км на сельскохозяйственных землях и через 5 км на землях Гослесфонда. В почвенных разрезах изучены морфологические, физико-химические и агрохимические свойства данных почв.
В почвенных образцах выполнены следующие исследования:
-
подвижность фосфора (фактор интенсивности) по Карпинскому-Замятиной и групповой состав фосфатов по методу Чанга-Джексона вариант Аскинази, Гинзбург, Лебедевой [1].
-
гранулометрического состава методом отмучивания физической глины с предварительной обработкой почвы натрия пирофосфатом [1];
-
гумус методом И.В. Тюрина [4];
-
рН солевой суспензии потенциометрически (ГОСТ 26483-85);
-
сумма обменных оснований по методу ЦИНАО (ГОСТ 26487-85); нитратный азот ионселективным методом (ГОСТ 26951-86);
-
аммонийный азот (ГОСТ 26489-85);
-
подвижный фосфор и обменный калий методом А.Т.Кирсанова (ГОСТ 26207-91).
Результаты исследований и их обсуждение
Бурые лесные почвы в зависимости от длительности и характера сельскохозяйственного использования различаются по морфологическим признакам. В бурых лесных пахотных почвах горизонт Апах. формируется из горизонтов целинной почвы А0; А0А1; А1 и верхнего слоя горизонта В1. При этом нижние границы метаморфических горизонтов В1 и В2 опускаются на 8 см (рис. 1).
Рис. 1. Схема строения морфологического профиля бурых лесных целинных и пахотных почв
В бурых лесных целинных почвах максимальное содержание физической глины наблюдается на глубине 15-30 см, что свидетельствует о повышенном оглинивании на этой глубине и соответствует данным других авторов [2, 3]. В пахотных бурых лесных почвах горизонт Апах обеднен глинистыми частицами, а максимум их наблюдается на глубине 30-70 см.
Содержание гумуса в верхнем горизонте бурой лесной целинной почвы было в слое 0-5 см очень высокое 22,8 %, а в слое 5-10 см высокое 10,6 %. При вовлечении в пашню для возделывания зерновых культур и сои содержание гумуса в верхнем горизонте резко снизилось до 2,5 %. Вниз по профилю почвы содержание гумуса постепенно уменьшалось с глубиной, что обусловлено ее генетическими особенностями.
Использование бурой лесной почвы как пашни в течение 50 лет привело к заметному подкислению ее пахотного слоя и незначительному - подпахатного и глубже лежащих слоев почвы. Величина обменной кислотности в верхнем слое 0-5 см - рНсол 5,1. Но уже с глубины 10 см кислотность целинной почвы несколько выше, чем в пахотных бурых лесных почвах.
Сумма поглощенных оснований в поверхностном горизонте бурой лесной целинной почвы составила 25,8 мг-экв/100 г почвы, в то время как в пахотных почвах 13,3 мг-экв/100 г почвы. С глубины 10 см до почвообразующей породы сумма поглощенных оснований в целинных почвах ниже, чем в пахотных на 3-5 мг-экв/100 г. Распашка бурых лесных почв не влияет на их обменную кислотность, но значительно снижает сумму поглощенных оснований по сравнению с гумусовыми горизонтами целинных почв. В нижней части профиля пахотных почв проявляется тенденция повышения суммы по сравнению с целинными.
Содержание минерального азота в гумусовых горизонтах целинных почв в слое 0-5 см составляет 24,3 мг/кг, а в слое 5-10 см - 20,5 мг/кг почвы. В пахотном слое освоенных почв содержание минерального азота составляет только 9,7 мг/кг почвы.
Содержание подвижного фосфора в пахотном горизонте бурых лесных почв низкое - 43 мг/кг почвы, в то время как в гумусовых горизонтах целинных почв высокое в слое 0-5 см и среднее в слое 5-10 см (195 и 89 мг соответственно) (рис. 2).
Ранее проведенные нами лабораторные исследования на бурой лесой почве с применением минеральных удобрений в дозе 120 кг/га показали, что при взаимодействии почвы с удобрениями содержание подвижного фосфора увеличилось на 107 мг/кг по сравнению с контролем [8].
Содержание подвижного фосфора, определенного методом А.Т. Кирсанова, не отражает степень доступности растениям этого элемента на почвах. Более тесно коррелирует с потреблением фосфора фактор интенсивности - переход фосфатов из почвы в водную вытяжку или вытяжку слабых солевых растворов.
Рис. 2. Изменение содержания подвижного Р2О5 в бурой лесной почве в зависимости от глубины
Определение степени подвижности фосфора позволяет с большей уверенностью охарактеризовать обеспеченность почв усвояемым фосфором и судить о потребности их в фосфорных удобрениях. При сельскохозяйственном использовании бурых лесных почв в пахотном горизонте подвижность фосфора очень низкая - 0,016 мг/л, в то время как в гумусовых горизонтах целинных почв среднее - 0,059 мг/л в слое 0-10 см. Вниз по профилю, как в пахотных, так и в целинных почвах, подвижность фосфора снижается. Резкое снижение подвижности фосфора в пахотном горизонте происходит из-за выноса элемента питания с основной и побочной продукцией.
По результатам лабораторных исследований с минеральными удобрениями в бурой лесной почве подвижность Р2О5 увеличилось на 39 мг/л по сравнению с контролем, что достоверно на 5 %-м уровне значимости [7, 8].
Для более глубокой оценки изменения состояния фосфатного режима бурых лесных почв при распашке и сельскохозяйственном использовании был исследован состав минеральных фосфатов. Показано, что 50-летнее использование бурой лесной почвы как пашни, снизило минерализацию органического вещества в верхнем слое, существенно уменьшило содержание рыхлосвязанных фосфатов на 0,5 % по сравнению с целинной почвой. С глубиной, в связи с резким уменьшением гумуса, количество минеральных фосфатов всех фракций возрастало на 30-50 % в основном за счет труднодоступных форм фосфатов железа и кальция.
При проведении нами вегетационно-полевого опыта [7] по изучению форм фосфорных удобрений на фосфатный фонд почвы было получено, что при внесении в почву фосфорных удобрений не только доля рыхлосвязанных фосфатов увеличилась на 0,8 %, алюминий фосфатов на 1,26 мг/100 г почвы, железо фосфатов на 3,19 мг/100 г почвы, но и содержание кальций фосфатов на увеличилось 1,84 мг по сравнению с контролем без удобрения (рис. 3).
Рис. 3. Состав минеральных фосфатов при внесении двойного суперфосфата
Наши исследования показали, что применительно к почвам Зейско-Буреинской равнины такое перераспределение имеет место, а качественные и количественные показатели этого процесса зависят от генетических особенностей почв. Количественные зависимости поглощения и растворения фосфатов, трансформация фосфорной кислоты суперфосфата в почвах Зейско-Буреинской почвенной провинции показаны в ряде других работ [7, 8, 9].
Выводы
-
В пахотных бурых лесных почвах горизонт Апах формируется из горизонтов А0А1,А1 и верхнего слоя горизонта В1. При этом нижняя граница горизонтов В1 и В2 опускается на 8 см по сравнению с целинными почвами.
-
При сельскохозяйственном использовании бурых лесных почв происходят изменения физико-химических и химических показателей. Глинистые частицы в пахотных почвах вымываются вниз по профилю в слой 30-70 см. При освоении бурых лесных почв происходит значительная дегумификация. Содержание гумуса в слое 5-10 см снижается на 8 %, и в слое 10-15 см на 2 %, по сравнению с целинными почвами. Кислотность бурых лесных почв не зависит от их использования. Сумма поглощенных оснований в пахотном слое ниже, чем в горизонте А1 целинных почв на 1,6-12,5 мг-экв/100 г почвы. В пахотном слое освоенных почв содержание азота минерального ниже на 10 мг/кг, по сравнению с гумусовыми горизонтами целинных почв.
-
Наблюдается трансформация фосфора в бурых лесных почвах при сельскохозяйственном использовании. В пахотных почвах содержание подвижного фосфора снижается на 45 мг/кг, по сравнению с целинными почвами.
-
Происходят изменения и в составе минеральных форм фосфатов. Снижается содержание рыхлосвязанных фосфатов и увеличивается доля труднодоступных форм железо- и кальций фосфатов. При внесении фосфорных удобрений минеральный состав фосфатов улучшается, увеличивается доля доступных фосфатов на 0,8 % по сравнению с контролем без удобрения.
-
На бурых лесных почвах для оптимального фосфатного режима необходимо использовать минеральные удобрения, что будет способствовать эффективному использованию данных почв в зерно-соевых севооборотах.
Рецензенты:
-
Верхотуров А.Д., д.т.н., профессор, главный научный сотрудник института водных и экологических проблем ДВО РАН, г. Хабаровск;
-
Литвинцев В.С., д.т.н., профессор, зам. директора по научным вопросам института горного дела ДВО РАН, г. Хабаровск.
Работа поступила в редакцию 04.08.2011.