Начало формы УДК 631.445.4.631.45 К 50

УДК 631.445.4.631.45
К 50-летию целины
БИЛЬДЕБАЕВА Р.М.
ОХРАНА ГУМУСНОГО СОСТОЯНИЯ ПАХОТНЫХ ПОЧВ КАЗАХСТАНА
(Казахский Национальный Университет имени аль-Фараби)
В статье приводятся материалы многолетних исследований автора по гумусному
состоянию пахотных почв Казахстана. Показано изменение содержания, качественного
состава гумуса в процессе длительного использования почв, его современное состояние,
пути его регулирования и охраны.
Освоение целинных и залежных земель Казахстана, несомненно, сыграла, громадную роль в
экономике нашей республики. Благодаря целине Казахстан стал одной из главных житниц на
востоке страны. Но, массовая распашка целинных земель сильно повлияла на экологичес-кую
обстановку региона. Институтом почвоведения АН РК в течение многих лет проводи-лись и
проводятся комплексные стационарные исследования по изучению плодородия це-линных и
освоенных почв, которые позволили проследить динамику изменения почвенных процессов и
плодородия этих почв на протяжении всего периода их использования.
Одним из главных разделов этих исследований было изучение органического вещества почв,
как главного фактора почвенного плодородия. Под органическим веществом почвы понимают
все органические соединения, находящиеся в почвенной толще и утратившие связь с живыми
организмами. Сюда входят специфические гумусовые вещества, неспецифи-ческие
органические соединения, органические вещества, входящие в ткани и органы отмер-ших, но
не разложившихся частей растений и животных. Основную и наиболее важную часть
органического вещества составляет почвенный гумус. Гумус – это совокупность орга-нических
веществ полностью утративших черты анатомического строения организмов. В состав гумуса
входят две большие группы веществ: неспецифические органические соедине-ния, которые
могут быть выделены из почвы, идентифицированы и количественно определе-ны (сахара,
аминокислоты, белки, дубильные вещества и т.д., составляющие единицы про-центов общего
содержания органического вещества); и специфические (гумусовые) вещества составляющая
80-90% общего содержания органического вещества. Гумусовые вещества предста-вляют
собой смесь различных по составу и свойствам высокомолекулярных азотсодержащих
органи-ческих соединений, объединенных общностью происхождения, некоторых свойств и
чертами строе-ния. Гумусовые вещества по их свойствам делят на гуминовые кислоты,
фульвокислоты, гумин [1].
В связи с тем, что гумус является одним из главных источников элементов питания растений,
от его содержания зависит плодородие почвы. Гумусовые вещества влияют на химические,
биологические, физические свойства почвы, способствуют созданию благо-приятного водновоздушного режима. Вместе с тем гумусовые вещества довольно быстро изменяются под
влиянием окультуривания. В настоящее время самой большой экологичес-кой проблемой
пахотных почв является проблема дегумификации – уменьшение содержания гумуса в
пахотных горизонтах. Процесс снижения содержания и запаса гумуса при введении целинных
почв в культуру можно сказать известен, и общие закономерности этого процесса были
освещены в монографиях И.В.Тюрина, М.М.Кононовой [2, 3]. Этому вопросу были посвя-щены
работы казахстанских авторов [4, 5, 6]. Несмотря на это, проблема гумуса продолжает
оставаться в поле зрения исследователей до настоящего времени, т.к. почвенное
плодородие, как интегральный показатель свойств почв, обусловлено гумусным состоянием
почв. Эта проблема актуальна и в связи с усилением техногенной нагрузки на почвенный
покров.
Нами были проведены стационарные исследования по изучению гумусного состояния
черноземов и темно-каштановых почв Кустанайской и Акмолинской областей, составляю-щих
основной земельный фонд Казахстана. В качестве исходных данных для рассмотрения
состояния гумуса в освоенных почвах взяты показатели гумусированности целинного
варианта, как на черноземах, так и темно-каштановых почвах. Для чего на исследуемых
целинных участках и пашнях разного срока использования и вида обработки были заложены
почвенные разрезы. Образцы почв отбирались через каждые 10 см до глубины 1,5 м в 8-10
кратной повторностях. Кроме того, в связи с тем, что почвы характеризуются большой
пестротой, были отобраны на целине и пахотных черноземах 400 образцов для специальных
статистических обработок. Анализы почвы проводили общепринятыми методами [7]. При
обработке экспериментального материала использованы методы вариационной статистики.
Гумусное состояние почв – это совокупность морфологических признаков, общих запасов,
свойств органического вещества и процессов его создания, трансформации и миграции в
почвенном профиля. Система показателей, оценивающих гумусное состояние почв, включая
уровни содержания и запасов органического вещества почв, его профильное распределение,
обогащенность азотом, степень гумификации, типы гумусовых кислот и их особые признаки,
была предложена Л.А.Гришиной и Д.С.Орловым [7]. По совокупности этих показателей можно
судить о направлениях и темпах гумификации, а также характеризовать гумусное состояние
конкретной почвы.
Основным источником образования гумуса являются органические остатки. Существует
взаимосвязь между содержанием растительной биомассы и содержанием гумуса. По нашим
исследованиям на целине запасы растительных остатков в метровом слое в черноземах
составляют 25-30, темно-каштановых почвах 20-25 т/га. Главная масса корней сосредоточена
в верхнем 0-20 см слое почв. Распашка целины привело к усиленному разрушению корневых
остатков. В старопахотных почвах даже за 10 лет освоения запасы корней значительно
снизились и составили в черноземах 8-10т/га, темно-каштановых почвах 5-8 т/га. С
изменением общих запасов корней связана динамика гумуса. Содержание гумуса в целинной
темно-каштановой почве и в почвах первого года освоения различаются незначительно, в
верхнем горизонте оно составило 4,48; 4,19% соответственно, старопахотные почвы – 3,45%.
Соответственно содержанию гумуса изменяется и содержание азота по вариантам: на целине
- 0,29%; под пшеницей по пласту - 0,26%; на старопахотных почвах - 0,20%. Почвы более
длительного срока освоения характеризуются более широким отношением С:N. Черноземные
почвы Северного Казахстана после освоения целины за 40-45 лет утратили из пахотного слоя
0-20 см 30-35% гумуса от исходного его содержания.
Специальные исследования показали, что снижение гумуса не ограничивается пахотным
слоем. Выше приводятся данные по пашне 35-40 лет освоения. За эти годы содержание
гумуса снижалось и в глубоких слоях, незатронутых обработкой, так в слое 20-50 см оно
снизилось на 24%, а в слое 50-100 см на 16% (табл. 1).
Такая же закономерность обнаружена и в почвах других вариантов и также почвах еще более
длительного времени использования. Наиболее интенсивно процесс распада гумуса идет в
пахотных горизонтах и уменьшается с глубиной. На глубине 2-30 см гумус наименее
подвержен изменениям. Это справедливо как для почв 20 лет и 50 лет освоения. Начиная, с
глубины 30 см и до глубины 60 см идет постепенное снижение гумуса, с глубиной.
Подсчет запасов гумуса показал, что в верхнем 0-30 см слое целинной почвы запасы гумуса
составляют в черноземах –195-200, темно-каштановых почвах – 100-105 т/га. Общий расход
гумуса под культурой пшеницы за период 30-40 лет составил 29,9 т/га, а ежегодный расход
0,55 т/га. Причем снижается не только общее количество гумуса, а теряется наиболее
активные и ценные для плодородия его части: подвижные гумусовые вещества. Происходит
изменение и подвижных гумусовых веществ – наиболее молодых форм гумуса, которые
непрочно связаны с минеральной частью почвы, содержат повышенное количество
гидролизуемого азота, обладающего способностью быстро трансформироваться и
высвобождать азот для растений (табл. 2).
По сравнению с целинной почвой количество подвижных гумусовых веществ на пашне как в
черноземах, так и темно-каштановых почвах снизилось на 30-35%.
Установлены следующие параметры содержания гумуса – минимальный уровень
стабилизации гумуса в черноземах 4,55%, в темно-каштановых почвах – 3,55. Оптимальные
уровни содержания гумуса в почвах черноземах 5,5-6,0%, темно-каштановых 3,5-4,0%, что
подтверждается исследованиями и других авторов [6].
Наряду с изменением количества гумуса происходит изменение его качественного состава. В
составе гумуса черноземов и темно-каштановых почв преобладают гуминовые кислоты, а
среди них связанные с кальцием (табл. 3).
Анализ фракционного состава гумуса черноземов и темно-каштановых почв интенсивно
используемых в земледелии по нашим данным и материалам других исследователей показал
общее относительное увеличение содержания гумусовых веществ в средней части
гумусового горизонта, что определяется значительным возрастанием гуминовых кислот
второй фракции [5, 6]. Содержание гуминовых кислот первой фракции невелико и приурочено
в основном к верхней части профиля. Содержание гуминовых кислот третьей фракции,
связанных с глинистой фракцией, не очень значительно и слабо дифференцировано в
профиле почв. Наиболее существенную и определяющую роль в составе гумуса изученных
почв играют гуминовые кислоты второй фракции. Общее содержание фульвокислот
составляет 20-25%, вниз- почвенного профиля несколько увеличивается. Значительную часть
гумуса (30-45%) прочно связана с гумином – нерастворимым остатком и не извлекается при
обработке щелочами и кислотами.
В темно-каштановых почвах качественный состав гумуса изменился следующим образом, в
старопахотной почве сумма гуминовых кислот в слое 0-10 см составляет 32,51% к общему
углероду, сумма фульвокислот 23,38%, а в целинной почве в том же слое 29,90 и 24,11%
соответственно. Преобладающая часть гумуса представлена также специфическими
гумусовыми веществами, связанными с поглощенным кальцием.
Как в черноземах, так и темно-каштановых почвах снижение содержания гумуса
сопровождается уменьшением всех групп гумусовых веществ, отнесенных к массе почвы.
Таким образом, длительное использование почв в земледелии привело к изменению
гумусного состояния пахотных почв. Это обусловлено рядом причин. Снижение содержания
гумуса в пахотном слое почв примерно на 1/3 его количества является естественным
природно-экологическим следствием распашки целинных почв. Этому способствуют многие
факторы: сокращение количества поступающих в почву растительных остатков, изменение
количественного и качественного состава зольного обмена в системе почва-растительность,
изменение процессов трансформации растительных остатков в связи с изменение
экологической обстановки, применение севооборота без травяного клина. Одним из главных
причин считают эрозию почв. Если бы не было эрозии, то содержание гумуса в черноземе как
в агроэкосистеме стабилизируется на определенном уровне через 15-20 лет и оно не
представляло бы угрожающего явления.
Поэтому охрана гумусного состояния распаханных почв должна преследовать цель
стабилизации содержания органического вещества, в связи с чем необходимо:
1. Ввести научно-обоснованный севооборот для создания условий бездефицитного и
положительного баланса гумуса, что может быть достигнуто введением травяного клина,
особенно бобовых, внесением органо-минеральных удобрений.
2. В качестве органических удобрений следует применять всю незерновую часть урожая,
сапропели высохших озер, различные травяные компосты и навоз, которые с сокращением
зернового клина и развитием животноводства в целинном крае будут увеличиваться с каждым
годом.
3. Организовать почвенно-мониторинговые исследования за гумусным состоянием пахотных
почв.
ЛИТЕРАТУРА
1. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М., Изд. МГУ. 1990,
325с.
2. Тюрин И.В. Органическое вещество почв. М-Л. Сельхозгиз. Лнингр. Отделение, 1937, 288с.
3. Кононован М.М. Органическое вещество почвы. М. Изд. АН СССР, 1963, 314с.
4. Емельянов И.И. Состав и свойства органического вещества Казахстана Тр. Ин-та
почвоведения АН КазССР, т.6, 1956, С.180-195.
5. Вишневская Б.Н. Состав и свойства органического вещества южных черноземов Северного
Казахстана. Автореферат канд. дисс., Алма-Ата, 1973, 26с.
6. Куришбаев А.К. Органическое вещество пахотных почв Казахстана. Алматы, 1996, 196с.
7. Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. М., 1981, 267с.
***
Ìàºàëàäà ²àçàºñòàííû” æûðòûë¹àí òîïûðàºòàðûíû” ãóìóñ æà¹äàéëàðû òóðàëû ì¸ëiìåòòåð êåëòiðiëãåí.
ʼï æûëäàð áîéû èãåðiëãåí òîïûðàºòàðäà¹û ãóìóñ ì¼ëøåðiíi”, îíû” ñàïàñûíû” ¼çãåðói, ºàçiðãi
æà¹äàéû, ðåòòåó æ¸íå ºîð¹àó æîëäàðû ê¼ðñåòiëãåí.
***
In clause the materials of long-term researches of the author on humus to a condition arable soils of
Kazakhstan are resulted. The change of the contents, qualitative structure humus is shown during
long use soils, its modern condition, ways of its regulation and protection.