обеспеченность черноземных почв ПОДВИЖНЫМ фосфором в агроландшафтах Цчз

Чевердин Ю.И., Беспалов В.А., Титова Т.В.

Научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Центрально-Черноземной полосы им. В.В. Докучаева,

Россия, Воронежская область

Аннотация. Приведены результаты изменения содержания элементов минерального питания на пашне и залежи. Распашка залежных почв в начальный период приводит к резкому увеличению содержания питательных веществ с последующим снижением по мере увеличения длительности антропогенной нагрузки.

Ключевые слова: залежь, пашня, подвижный фосфор.

Естественные почвы природных биоценозов, сформировавшиеся в течение длительного времени под степными биоценозами, в условиях распашки и посева сельскохозяйственных культур начинают изменяться. Особенности процессов зависят от длительности антропогенной нагрузки на почвы и интенсивности земледелия [5].

Длительная антропогенная нагрузка на почвы в условиях интенсивного земледелия оказывает статистически достоверное влияние на изменение основных составляющих почвенного плодородия в сторону их ухудшения. В результате эволюционных процессов почвы естественных биоценозов, сформировавшиеся за длительное время, трансформируются в антропогенно преобразованные горизонты, которые коренным образом отличаются от своих целинных аналогов.

В связи с этим значительное внимание заслуживают данные об фосфорном режиме черноземов в зависимости от длительности их использования и различной антропогенной нагрузки.

Объекты. Исследования проводили в НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева в условиях стационарного опыта в течение 4 лет (2015-2018 гг.). Опытные участки были представлены разновозрастной пашней, находящейся в эксплуатации с 1892 г., 1922 г., 1952 г., 1992 г. и их заповедными аналогами – косимым участком степи и некосимая часть (рис. 1).

 

Рис. 1. Расположение объектов исследования в межполосном пространстве Каменной Степи, 2018

 

По состоянию на 2018 г. длительность использования пашни составляла соответственно 126, 96, 66 и 26 лет. Участок заповедной степи, на котором происходит ежегодное скашивание трав, находится в режиме залежи с 1882 г. Некосимая часть в настоящее время представляет собой заросший древесно-кустарниковой растительностью степной участок. Участок пашни площадью 0,5 га, являвшийся частью косимой залежи с 1882 г., в 1992 г. был распахан для проведения длительных мониторинговых исследований.

Почва опытного участка – чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый со следующей агрохимической характеристикой: гумус (по Тюрину) – 6,5-9,0 (причем большие значения характерны для пашни с более коротким сроком использования), содержание обменного Ca составляет 32-36 ммоль экв на 100 г почвы, Mg – 5-8 ммоль экв на 100 г почвы, N_общ – 0,310 %, P_общ – 0,180%, K – 1,75 %.

Методы исследований. Подвижный фосфор определяли по В.Ф. Чирикову из вытяжки. Почвенные пробы отбирали до глубины 1 м с шагом 10 см в двух повторениях. На каждой повторности формировали смешанный образец из 3 полевых скважин. Отбор почвенных проб производили в начале вегетации до посева культур и в конце после уборки.

Результаты исследований. Наличие подвижного фосфора в почве – один из основных показателей ее плодородия. По мнению О.В. Сдобниковой [4], в условиях интенсивного земледелия поступление фосфора с удобрениями должно не только возмещать вынос, но и создавать запас подвижных фосфатов в почве. Оптимальным содержанием подвижного фосфора для чернозема обыкновенного является 100-150 мг/кг почвы.

Значительное влияние на подвижность фосфора в почвах оказывают гидротермические условия, величина суммы поглощения оснований, рН, распределение коллоидной фракции по почвенному профилю [2].

Содержание и запасы валового фосфора в почвах зависят, главным образом, от их механического состава и содержания гумуса в почвенном профиле. Черноземные почвы, несмотря на высокое содержание валового фосфора, бедны усвояемыми фосфатами. Высокий урожай сельскохозяйственных культур можно получить лишь при полном и бесперебойном удовлетворении растений в элементах минерального питания.

Следовательно, для получения высоких урожаев они требуют дополнительного внесения фосфорных удобрений [1].

Проведенные исследования черноземов Каменной Степи по содержанию в них подвижного фосфора указывают на различия в зависимости от характера использования и назначения пашни и смежных с ней территорий. Лучшая обеспеченность подвижным фосфором отмечена на пахотных участках, что находится в тесной зависимости от состояния, вовлекаемого в обработку пахотного горизонта почвы.

Агрогенная эволюция почв наложила свой отпечаток на миграцию и профильное распределение фосфатов. В распределении подвижного фосфора отмечена определенная закономерность. На степных (заповедных) участках происходит увеличение его количества с глубиной, на пахотных, наоборот – снижение (рис. 2). Так, на залежи косимой в начале вегетации содержание подвижного фосфора изменялось от 4,1 мг/100г в верхнем 0-20 см слое до 6,9 мг/100г почвы в нижнем 50-100 см слое. В то время как на пахотных участках наблюдался обратный процесс профильного снижения содержания фосфора с 15,6 до 9,3мг/100г на пашне 1952 г. и с 16,5 до 8,2 мг/100г на пашне 1922 г. Такая же закономерность сохранялась до конца вегетации.

 

Рис. 2. Содержание подвижного фосфора в черноземах водоразделов

(среднее за 2015-2018 гг., июль): 1 – лесополоса №40; 2 – косимая залежь;

3 – пашня 1992 г. распашки; 4 – пашня 1952 г. распашки;

5 – пашня 1922 г. распашки; 6 – пашня 1892 г. распашки.

 

Данные наших исследований свидетельствуют, что в первые годы после распашки и вовлечения в сельскохозяйственное производство почв естественных угодий происходит резкое увеличение в обеспеченности их подвижным фосфором (рис. 2).

При распашке увеличивается общее содержание подвижного фосфора по всему профилю почвы. Максимальные его значения приурочены к верхним горизонтам (рис. 2). В результате лучшая обеспеченность подвижным фосфором почв Каменной Степи отмечена на пахотных участках. Распашка почвы, очевидно, способствует изменению интенсивности микробиологических процессов и их направленности, активизации перехода фосфатов в подвижные формы.

Почвы молодой пашни (1992 г.) и наиболее старой (1892 г.) характеризовались самой низкой обеспеченностью подвижным фосфором из всех пахотных почв и занимали промежуточное положение между почвами залежей и средневозрастных пашен.

По группам обеспеченности все обследуемые угодья варьировали в довольно широких пределах – от низкой до высокой. Характер профильного распределения подвижного фосфора на молодой пашне был аналогичен залежным участкам, т.е. увеличение его количества с глубиной.

Во второй половине вегетации содержание подвижного фосфора на всех вариантах в основном было выше по отношению к началу вегетации.

Различная ландшафтная принадлежность пахотных участков отразилась на их обеспеченности фосфором. На склонах его количество было значительно ниже, чем на водораздельном плато. Так, на пашне 1952 г. на водоразделе в начале вегетации содержание P₂O₅ изменялось по профилю от 15,6 мг/100г в слое 0-20 см до 9,3 мг/100г в слое 50-100 см, на склоне с аналогичным сроком антропогенной нагрузки с 7,9 до 3,5 мг/100г. На пашне 1892 г. соответственно от 9,2 до 7,9 мг/100г и с 8,2 до 5,4 мг/100г почвы. При этом градиент профильного изменения содержания подвижного фосфора на пашнях с более длительным использованием намного ниже в сравнении с «молодыми» пашнями. Это связано с общей низкой обеспеченностью данных почв доступными для растений формами фосфатов.

Черноземные почвы лесных полос отличались низким содержание подвижных фосфатов. Особенно это отчетливо прослеживается весной - 3,7-3,8мг/100 г почвы. В дальнейшем с усилением микробиологической деятельности происходит высвобождение фосфатов и к концу вегетации их содержание повышается до 14,6 мг/100 г (слой 0-20см) - 5,1 мг/100 г почвы (слой 50-100 см).

Доступность для растений усваиваемого фосфора может зависеть от складывающихся в почве кислотно-щелочных условий. На взаимосвязь количества доступного фосфора и рН водной вытяжки указывает А.Х. Кольцов и др. [3].

Рассчитанные нами коэффициенты корреляции между содержанием подвижного фосфора и рН водной и солевой вытяжки, Нг показали на существование зависимости между ними. Парные коэффициенты корреляции составляли для P₂O₅ и рНвод r= - 0,263 – 0,811; P₂O₅ и рНсол r = - 0,61 – 0,94 и между P₂O₅ и Нг r = 0,48-(+0,84). Множественные коэффициенты корреляции равнялись R= 0,304 –0,97 между подвижным фосфором с одной стороны и рН вод, рНсол с другой стороны; R= 0,342 - 0,987 между подвижным фосфором и рНвод, Нг; R = 0,297-0,973 между подвижным фосфором и рНсол, Нг. Значимость коэффициентов множественной корреляции достоверна в большинстве случаев на 5% уровне – Fрасч>Fтеор=7,74.

Отрицательный знак коэффициента парной корреляции указывает на повышение подвижности фосфатов при сдвиге реакции среды в кислую сторону. В связи с этим, отмечаемый в последнее время сдвиг реакции почвенной среды черноземов обыкновенных в щелочную сторону, может привести к снижению подвижности фосфатов и их доступности для растений, что потребует разработки дополнительных агрохимических мероприятий, направленных на повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий Центрального Черноземья.

Введение в сельскохозяйственное производство залежных почв, вследствие ежегодного оборота пласта, приводит в первые годы после распашки к резкому увеличению активизации почвенных процессов. Приведенные исследования показали, что характерный скачок активизации почвенных процессов в первые годы сменяется в дальнейшем постепенным снижением по всем горизонтам почвы.

Выводы. Длительное сельскохозяйственное использование черноземных почв приводит к изменению питательного режима. В пахотных почвах складывается отличительный от целинных почв питательный режим, заключающийся в различной степени их обеспеченности и профильном распределении основных элементов минерального питания. Содержание подвижного фосфора при сельскохозяйственном использовании в начальный период после распашки (до 50 лет) увеличивается, а затем происходит постепенное снижение.

Изменение условий функционирования естественных биоценозов и переход их в агроценозы приводят к переходу почвенных фосфатов из недоступного состояния в подвижные формы в верхних горизонтах почвы. В связи с этим изменяется характер профильного распределения фосфатов в черноземах: на залежах отмечается изменение от минимальных значений в верхних горизонтах к максимальным в нижних, а в пахотных почвах, наоборот, от максимальных в верхних к минимальным в нижних горизонтах. Это может быть связано как с изменением течения микробиологических процессов, так и с разрушением почвенных минералов и высвобождением фосфатов из кристаллической решетки.

Для всех исследованных почв отмечается общая закономерность более низкой обеспеченности элементами питания склоновых участков по отношению к их аналогам, расположенным на водоразделе.

Список использованной литературы:

1.       Адерихин П.Г. Фосфор в почвах и в земледелии Центрально-Черноземной полосы / П.Г. Адерихин. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 1970. – 248 с.

2.       Гинзбург К.Е. Фосфор основных типов почв СССР / К.Е. Гинзбург. – М.: Наука, 1981. – С. 24-48.

3.       Кольцов А.Х. Зависимость содержания подвижных фосфатов в дерново-подзолистых и серых лесных почвах Чувашской АССР от их кислотности / А.Х. Кольцов, Ф.Я. Михайлов // Агрохимия. – 1969. – №1. – С. 121 – 122.

4.       Сдобникова О.В. Фосфорные удобрения и урожай / О.В. Сдобникова. – М.: Агропромиздат, 1985. – 111 с.

5.       Чевердин Ю.И. Показатели эффективного плодородия черноземных почв в зависимости от длительности антропогенной нагрузки / Ю.И. Чевердин, И.Н. Дорохин // Разнообразие почв Каменной степи / Науч. тр. – М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 2009. – С. 362-378.

Сведения об авторах:

Чевердин Юрий Иванович – главный научный сотрудник отдела агропочвоведения и агролесомелиорации НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева, доктор биологических наук; e-mail: cheverdin62@mail.ru

Беспалов Владимир Алексеевич – старший научный сотрудник отдела агропочвоведения и агролесомелиорации НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева, кандидат биологических наук; e-mail: vabespalov@bk.ru

Титова Татьяна Витальевна – старший научный сотрудник отдела агропочвоведения и агролесомелиорации НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева, кандидат биологических наук; e-mail: tvtit@mail.ru

 

SECURITY OF CHERNOZEM SOILS MOBILE PHOSPHORUS IN AGROLANDSCAPES OF CCZ

Cheverdin Yu.I., Bespalov V.A., Titova T.V.

Abstract. Results of change of the content of elements of a mineral nutrition on a ploughland and deposits are given. The ploughing of idle lands in an incipient period results in sharp augmentation of the content of nutrients with the subsequent drop in process of augmentation of duration of an anthropogenic load.

Keywords: deposit, ploughland, mobile phosphorus.

References:

1.                Aderihin P.G. Phosphorus in soils and in agriculture of the Central Black Earth strip / P.G. Aderihin. - Voronezh: Publishing house VGU, 1970. - 248 p.

2.                Ginzburg K.E. Phosphorus of the basic types of soils USSR / K.E. Ginzburg. - М: the Science, 1981. - P. 24-48.

3.                Koltsov A.H. Dependence of the maintenance of mobile phosphates in dernovo-podsolic and grey wood soils Chuvash ASSR  from their acidity / A.H. Koltsov, F.J. Mihajlov //Agrochemistry. - 1969. - №1. - P. 121 - 122.

4.                Sdobnikova of the Island of Century Phosphoric fertilizers and a crop / O.V.Sdobnikova. - М:  Agriculture publishing house, 1985. - 111 p.

5.                Cheverdin JU.I. Indicator of effective fertility of chernozem soils depending on duration of anthropogenous loading / JU.I. Cheverdin, I.N. Dorohin//a Variety of soils of  Stone steppe  / Proceedings - М: Soils institute of V.V. Dokuchayev, 2009. – P. 362-378.