<<
>>

Энергетическое состояние черноземов ЦЧО

  Почва, как сложная и многофазная система, обладает определенной энергоемкостью, то есть способностью связывать и прочно удерживать максимальное для данных условий количество энергии органического вещества.
Количество энергии, удерживаемое в единице объема почвы, характеризует уровень ее энергоемкости. Общее содержание энергии прочно связанного и «свободного» органического вещества называется энергосодержанием данной почвы.

Энергетические характеристики черноземов ЦЧО изучены пока недостаточно. Рядом исследователей (Ковда, 1973; Волобуев, 1974; Орлов, Гришина, 1981; Щербаков, Рудай, 1983; Деревянко, 1986; Володин, 1992) определены общие запасы энергии в некоторых почвах, а также теплота сгорания гуминовых и фульвокислот, гуминов, спиртобензольной фракции и растительных остатков почв. Предложены формулы расчета теплоты сгорания гуминовых и фулькислот по их элементному составу (Алиев, 1978; Орлов, Гришина, 1981).

Как показали исследования В.М. Володина с соавторами (1987, 1995), сельскохозяйственное использование черноземов приводит к изменению их энергетического состояния. На целине запасы энергии в органическом веществе почвы и в инертном гумусе в 1,8-3,0 раза выше, чем на пашне. В подвижных гумусовых веществах и негуми- фицированном органическом веществе они выше в 3-6 раз (в зависимости от степени эродированное™ почвы). Запасы энергии во всех категориях органического вещества в тапичном среднесмытом черноземе были на 27-42 % меньше, чем в несмытом (табл. 5.11).

Энергия активной части органического вещества пахотных почв составляет 12,5-13,7% от общего количества, заключенного в органике почвы, из них энергия подвижных гумусовых веществ - около 10 %. В целинных почвах запасы энергии активной части органического вещества в 2 раза выше, чем на пашне, и составляют 26 % общего количества энергии органического вещества. Соответственно в

Запасы энергии в органическом веществе черноземных почв в слое 0-50 см

Запасы энергии

Категории

органического

вещества

Угодье

Почва

гДж/га

% от запасов в органическом веществе

Негумифицированное

Целина1

Чернозем типичный

523,250

4,9

органическое

Пашня[16] [17]

То же

122,726

2,5

вещество

—И—

Чернозем типичный сред- несмытый

70,660

2,0

Подвижные

Целина

Чернозем типичный

2254,161

21,1

гумусовые

Пашня

То же

549,8)2

11,2

вещества

—//—

Чернозем типичный сред- несмытый

370,965

10,5

Инертный гумус

Целина

Чернозем типичный

7905,261

74,0

Пашня

То же

4236,501

86,3

—И—

Чфнозем типичный сред- несмытый

3091,375

87,5

Органическое

Целина

Чернозем типичный

10682,670

100

вещество

Пашня

То же

4909,040

100

—И—

Чернозем типичный сред- несмытый

3533,000

100

инертном гумусе на пашне заключено 86-87,5 % энергии, в целинных почвах (саморегулирующие экосистемы) - около 74 % (рис.

5.6).

Энергетические показатели чернозема типичного в зависимости от степени эродированное™ приведены в таблице 5.12. Уровень энергоемкости и энергосодержание пахотных почв были ниже, чем на целине, в 1,3-2,0 раза, а количество энергии в негумифицирован- ном органическом веществе - в 4-11 раз ниже (в зависимости от степени смытости).

Как следствие, в среднесмытых почвах, где снижение энергии в различных категориях органического вещества превышает 30 %, нарушаются все почвенные режимы. Энергоемкость и ее уровень - характеристики использования плодородия. И отношение величины общей энергии органического вещества почвы к разности между количеством энергии прочносвязанного органического вещества в целинной и пахотной почвах можно рассматривать как показатель устойчивости плодородия (Володин и др., 1989). Установлено, что в эродированных типичных черноземах по сравнению с неэродиро- ванными он резко падает (табл. 5.12).

На энергетические характеристики подвижных гумусовых веществ чернозема типичного оказывают влияние севообороты и обработки почвы. Наибольшие запасы энергии в подвижных гумусовых веществах чернозема типичного (слой 10-30 см) отмечены в агроэкосистеме с зернотравяным севооборотом. В лабильных гумино- вых кислотах и биомассе микроорганизмов они были больше соответственно на 34-44 % и 26-31 %, чем в зернопропашном (табл. 5.13).

Запасы энергии в лабильной части гумусовых веществ с глубиной снижаются. Только в агроэкосистеме с зернопропашным севооборотом, при отвальной обработке, они равномерно распределились в слоях 0-10 см и 10-20 см.

В агроэкосистеме с зернопропашным севооборотом наибольшие запасы энергии в лабильной части гумусовых веществ чернозема типичного при нулевой обработке накапливались в основном за счет увеличения энергии, заключенной в микробной массе.

В лабильных гуминовых кислотах, в зависимости от севооборота и обработки почвы, сосредоточено от 32 до 46 %, в фульвокис- лотах - от 35 до 51 % и в микробной массе - от 14 до 21 % энергии.

В агроэкосистеме с зернотравяным севооборотом в составе энергии подвижных гумусовых веществ почвы преобладает энергия гуминовых кислот, с зернопаропропашным - энергия фульвокислот. Следует отметить, что в агроэкосистеме с зернотравяным севооборотом, а


Рисунок 5.6. Распределение энергии в различных категориях

органического вещества типичных черноземов основных элементов

агроландшафта (в слое 0-50 см).

Энергетические показатели чернозема типичного в слое 0-30 см

Почва, угодье

Запасы, г/см3

Энергоемкость в целинной почве(Е)

Количество энергии в негумифи- цированном органическом веществе (Ен)

Уровень

энерго

емкости

(Еу)

Энерго

содер

жание

(Ес)

Показатель

устойчивости

плодородия

Пу=Ес/(Еп-Еу)

гумуса

негумифи- цированного органического вещества

Дж/см3

Чернозем типичный мощный, целина

0,082

0,0210

1716

117,0

1686,0

1803,0

60.1

Чернозем

типичный

несмытый,

пашня

0,062

0,0019

1716

29,0-

1288,1

1317,1

3,08

Чеднозем

типичный

слабосмытый,

пашня

0,054

0,0008

1716

15,2

1126,0

1141,2

1,93

Чернозем

типичный

среднесмытый,

пашня

0,042

0,0006

1716

10,6

879,0

889,6

1,06

Энергетические характеристики подвижных гумусовых веществ чернозема типичного

Таблица 5.13

Обработка

Глубина,

СМ

Количество

энергии, гДж/га

в подвижных гумусовых веществах

в биомассе микроорганизмов

всего в подвижных гумусовых веществах

лабильных

гуминовых

кислотах

фульвокислотах

Зернопаропропашной севооборот

Отвальная

0-10

51,7

59,7

17,5

128,9

10-20

49,0

55,9

20,0

124,9

20-30

32,4

44,7

16,9

94,0

/>

0-30

133,1

160,3

54,4

347,8

Безотвальная

0-10

47,4

67,2

18,3

132,9

10-20

38,9

50,1

22,5

111,5

20-30

31,6

50,4

17,8

99,8

0-30

117,9

167,7

58,6

344,2

Нулевая

0-10

54,9

60,0

21,0

135,9

10-20

49,4

47,0

24,9

121,3

20-30

31,6

50,9

17,0

99,5

0-30

135,9

157,9

62,9

356,7

Зернотравяной севооборот

Отвальная

0-10

72,1

62,7

25,3

160,1

10-20

63,7

49,6

25,6

138,9

20-30

55,6

49,0

20,6

125,2

0-30

191,4

161,3

71,5

424,2

Безотвальная

0-10

67,1

54.4

26,6

148,1

10-20

54,6

50,2

26,9

131,7

20-30

36,4

51,1

20,6

108,1

0-30

158,1

155,7

74,1

387,9

также при почвозащитных обработках, в изучаемых агроэкосистемах в составе подвижных гумусовых веществ увеличивается доля энергии биомассы микроорганизмов.

На основании дисперсионного анализа материалов исследований оценено влияние способов обработки почвы, севооборота и их сочетаний на энергетические показатели органического вещества почвы в зависимости от глубины отбора образца.

Степень влияния севооборота в слое 0-30 см на содержание энергии в биомассе микроорганизмов составила 94,7 %, в лабильных гуминовых кислотах - %, фульвокислотах - 36,8 %. Результат достоверен с вероятностью 0,95. Степень влияния севооборота на энергетические показатели органического вещества почвы снижается вниз по профилю.

Существенное влияние способов обработки почвы на все рассматриваемые энергетические характеристики подвижных гумусовых веществ проявлялось в слое 10-30 см, причем в большей степени на количество энергии в фульвокислотах, где оно составляло 20-60 %; в лабильных гуминовых кислотах - 26,0-28,5 %, в биомассе микроорганизмов (в слое 10-20 см) - 12,3 %. В слое 0-10 см способы обработки максимально влияли только на запасы энергии в лабильных гуминовых кислотах и биомассе микроорганизмов.

Совместное влияние севооборота (А) и способов обработок (В) на энергетические показатели органического вещества почвы проявлялось незначительно. Незначительным оно было в слое 0-10 см, 20- 30 см в биомассе микроорганизмов, существенным - на содержание энергии в фульвокислотах в слое 0-20 см (33,3-71,4%, FTeop.=5,12lt; 54,28=F(j)aKT ав). Влияние указанных факторов на запасы энергии в биомассе микроорганизмов в этом слое было наименьшим (0,23- 1,23 %, Ртеор- = 5,1 2gt;3,19=F факт Ав).

Таким образом, вовлечение почв в сельскохозяйственное использование приводит не только к снижению запасов энергии органического вещества, но и к изменению соотношения содержания энергии в различных его категориях. В условиях проявления эрозионных процессов уменьшается уровень энергоемкости и энергосодержание. В среднеэродированных типичных черноземах, по сравнению с неэродированными, устойчивость плодородия резко падает. Севооборот и способы обработки почвы влияют на трансформацию энергии в активной части органического вещества в почве.

<< | >>
Источник: Щербаков А.П., Васенёв И.И. (ред.). Агроэкологическое состояние чернозёмов ЦЧО. 1996

Еще по теме Энергетическое состояние черноземов ЦЧО:

  1. ПРИРОДНЫЕ БИОГЕОЦЕНОЗЫ
  2. ИЗМЕНЕНИЕ АГРАРНЫХ ЛАНДШАФТОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ АНТРОПОГЕОЦЕНОЗОВ
  3. Рекомбинация компетенций сообщества как ресурс экономического развития
  4. Глава 1 Географическое положение, ТЕРРИТОРИЯ И ГРАНИЦЫ РОССИИ
  5. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ. ИСТОЩЕНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
  6. Глава 13 Географические основы ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИОНАЛЬНОЙ ПОЛИТИКИ
  7. Нарушение человеком биогеохимического круговорота азота 
  8. Гл а в а 12 РЕГИОН: РЕАЛЬНЫЙ КОНСТРУКТ ИЛИ «МУСОРНЫЙ ящик»?
  9. Глава 4. Структурное состояние и физическаяхарактеристика черноземов
  10. 4.4. Физическая характеристика типичных черноземов с разной степенью агрогенной нагрузки
  11. 4.5.1. Сравнительная характеристика кривых водоудерживае- мости и коэффициент влагопроводности типичных черноземов
  12. Дифференциальная порозность типичных черноземов
  13. Энергетическое состояние черноземов ЦЧО
  14. Функционально-диагностические параметры мониторинга и алгоритмы агроэкологической оценки
  15. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  16. 6.3. Влияние зональных и региональных особенностей на градостроительную политику
  17. 3.2.3 Биоиндикация на разных уровнях организации живого
  18. Природные условия и ресурсы.