<<
>>

Статистический анализ агрогенной деградации гумусового профиля основных подтипов черноземов ЦЧО

Статистический анализ большого количества данных показал, что для целинных черноземов центра Русской равнины характерны довольно мощный гумусовый профиль (в среднем 80-90 см), а также высокое и очень высокое содержание гумуса.

Количество его в верхнем слое в среднем составляет около 9.0 %, с варьированием от 7.0 до 12% (табл. 5.2). С глубиной содержание гумуса в целом равномерно снижается до 1.0 и менее процента в слое 110-120 см. В целом профильное распределение гумуса в черноземах характеризуется равномерно-аккумулятивным типом (Розанов, 1975).

Смена естественной растительности монокультурой приводит, с одной стороны, к снижению поступления органического материала в черноземы, с другой - к относительному варьированию его количества в ряду основных генетических подтипов. Смена растительности сопровождается изменением водного режима черноземов в сторону гумидизации (Большаков, 1961; Коковина, 1974; Полупан, 1981). Таким образом, снижение поступления количества растительных остатков в почву при усилении увлажнения как бы сдвигает процесс черноземообразования в рассматриваемом ряду подтипов в гумид- ную сторону (северных подтипов).

Глуби

на,

см

Количество повторностей

Среднее взвешенное по провинции

Максимальные значения

Минимальные значения

Градиент

падения

гумуса,

%/дм

0-5

18

10.7

12.9

8.1

-

5-10

96

8.5

12.1

6.8

4.4

10-20

69

7.2

11.9

5.7

1.3

20-30

92

6.5

9.4

5.4

0.7

30-40

72

5.4

6.7

4.5

1.1

40-50

89

4.7

6.0

3.3

0.7

50-60

71

4.1

5.2

3.0

0.6

60-70

82

3.5

4.8

1.3

0.6

70-80

68

2.9

4.0

1.0

0.6

80-90

82

2.2

3.3

0.7

0.7

90-100

68

1.8

2.6

0.7

0.4

100-110

63

1.2

2.2

0.5

0.6

110-120

54

1.0

2.1

0.5

0.2

120-130

57

0.8

2.1

0.6

0.2

130-140

54

0.8

2.0

0.6

0.0

140-150

56

0.7

1.8

0.5

0.1

150-160

45

0.6

1.3

0.4

0.1

160-170

46

0.6

0.9

0.3

0.0

170-180

45

0.6

0.6

0.2

0.0

180-190

43

/>0.6

0.6

0.2

0.0

190-200

42

0.6

0.6

0.2

0.0

Обыкновенные черноземы за время использования их в сельскохозяйственном производстве потеряли в среднем около 2.0 % гумуса из верхнего десятисантиметрового слоя (табл.

5.3). В настоящее время в этой части профиля они содержат в среднем 6.6 % гумуса. Мощность гумусовых горизонтов составляет 70-75 см. Запасы гумуса в метровой толще достигают 468 т/га, и в гумусовом профиле (гор. А + АВ) - 407 т/га.

Количественная оценка изменений содержания гумуса в профиле обыкновенных черноземов при их сельскохозяйственном использовании показывает, что потери гумуса в метровой толще составили в среднем 82 т/га или 18 % от запасов в целинных черноземах (табл.

5.3). При этом необходимо отметить, что потери гумуса в различных слоях гумусового профиля неодинаковы как в абсолютных, так и в относительных величинах. Наибольшие потери гумуса наблюдаются в самом верхнем 10-ти сантиметровом слое. С глубиной потери гумуса в абсолютных процентах снижаются, что обусловлено соответствующим изменением содержания гумуса.

Таблица 5.3

Изменение содержания гумуса в обыкновенных черноземах пашни (по отношению к целинным).

Глубина,

СМ

Изменение соде

ржания гумуса, %

Изменение запасов гумуса, т/га

абсолютное

относительное

0-10

-2.0

-30.3

-22.8

10-20

-1.0

-16.6

-11.5

. 20-30

-0.6

-10.0

-7.0

30-40

-0.4

-7.7

-4.7

40-50

-0.6

-13.9

-7.0

50-60

-0.6

-17.1

-1.2

60-70

-0.7

-26.9

-8.7

70-80

-0.4

-20.0

-5.0

80-90

-0.3

-20.0

-3.9

90-100

-0.3

-27.3

-4.0

100-110

+0.1

+ 11.1

+ 1.4

110-120

0

0

0

120-130

0

0

0

130-150

0

0

0

0-50

-53.0

50-100

-28.8

100-150

+ 1.4

0-150

-80.4

В этой связи более корректным и информативным показателем количественных изменений гумуса в различных частях профиля является оценка величин потерь гумуса в соответствующих слоях в относительных единицах.

Именно эти данные показывают, что в гумусовом профиле обыкновенных черноземов при их сельскохозяйственном использовании выделяются две зоны наибольших потерь гумуса в верхней и нижней частях профиля. Абсолютный минимум потерь приурочен к самой верхней части подпахотной толщи.

Черноземы типичные. Использование типичных черноземов под пашню привело к неадекватному изменению содержания гумуса в профиле этих почв по сравнению с обыкновенными черноземами. В типичных черноземах, с одной стороны, происходит значительное снижение его количества в самой верхней части гумусовой толщи, с другой, увеличение содержания гумуса в результате его перераспределения в средней части профиля по сравнению с целинными аналогами (табл. 5.4). Все это приводит к появлению ряда особенностей в профильном распределении гумуса в этом подтипе по сравнению с другими исследованными пахотными черноземами.

Типичные черноземы пашни содержат в верхнем горизонте больше гумуса (7.2%). Гумусовый профиль более растянут, нижняя граница его залегает в среднем на 15-20 см ниже, чем у обыкновенных черноземов. В целом, профиль охватывает примерно метровую толщу. Запасы органического вещества здесь составляют gt; 500 т/га, что превосходит примерно на 60 т/га запасы в обыкновенных черноземах.

Изменения содержания гумуса в типичных черноземах пашни по сравнению с таковыми в обыкновенных менее существенны и неоднозначны по профилю (табл. 5.4). Потери гумуса в типичных черноземах примерно в 5 раз меньше, чем в обыкновенных и составили за период их сельскохозяйственного использования около 23 т/га.

Наибольшие потери, причем близкие к таковым в обыкновенных черноземах, отмечаются в верхней части профиля (около 30 т/га в слое 0-30 см). При этом, абсолютный максимум потерь отмечается в слое 0-10 см. С глубиной абсолютные и относительные потери уменьшаются до нуля в нижней приграничной части горизонта А1. Исключением в этом горизонте является слой плужной «подошвы», где наблюдается положительное изменение (т.е.

накопление) гумуса.

В горизонте А1В почти во всей его толще наблюдается накопление гумуса с выраженным абсолютным максимумом аккумуляции в его центральной части. В нижележащих слоях (горизонты В и ВС), как и в верхней части, вновь наблюдаются потери гумуса, причем величина их нарастает с глубиной, достигая максимума на глубине 140-150 см.

Такой характер изменения содержания гумуса в типичных черноземах по отношению к целинным свидетельствует: 1) о значительном уменьшении содержания гумуса в пахотном слое; 2) об увеличении его содержания в слое плужной «подошвы» и горизонте А1В с выраженным максимумом в его центральной части; 3) о вновь на-

Таблица 5.4

Изменение содержания гумуса в типичных черноземах пашни (по отношению к целинным)

Глубина,

СМ

Изменение содержания гумуса, %

Изменение запасов гумуса, т/га

абсолютное

относительное

0-10

-2.0

-27.8

-20.8

10-20

-0.5

-7.1

-5.4

20-30

-0.1

-1.5

-1.1

30-40

+0.2

+3.4

+2.2

40-50

+0.1

+2.0

+ 1.1

50-60

+0.2

+4.5

+2.3

60-70

+0.4

+ 10.2

+4.7

70-80

+0.2

+6.2

+2.4

80-90

+0.1

+3.8

+ 1.3

90-100

-0.2

-10.0

-2.6

100-110

0

0

0

110-120

-0.1

-7.7

-1.3

120-130

-0.2

-22.2

-2.6

130-140

-0.1

-11.1

-1.4

140-150

-0.1

-12.5

-1.3

0-50

-24.0

50-100

+8.1

100-150

-6.6

0-150

-22.5

Вышеперечисленное дает основание заключить, что сельскохозяйственное использование типичных черноземов приводит к существенным потерям гумуса в верхней и нижней частях профиля и накоплению его в горизонте А1В. Последнее со всей очевидностью свидетельствует, что процессы перераспределения гумуса в профиле типичных черноземов играют более значимую роль, чем в целинных аналогах и в пахотных обыкновенных черноземах.

Это, в свою очередь, снижает потери органического вещества в результате сельскохозяйственного использования и создает эффект большей устойчивости этих почв к антропогенным нагрузкам.

Черноземы выщелоченные. Сельскохозяйственное использование выщелоченных черноземов приводит, как и у обыкновенных, с одной стороны, к снижению гумуса по всему профилю, хотя в мень-

шей степени, с другой, к усилению проявления аккумулятивных процессов в средней части гумусовой толщи в результате усиления ил- лювиирования. При этом воздействии иллювиальный горизонт В выступает в качестве «геохимического барьера». Необходимо также отметить возрастание интенсивности снижения запасов гумуса в нижней части гумусовой и подгумусовой толщ почвенного профиля по сравнению с типичными и обыкновенными черноземами.

Выщелоченные черноземы пашни по сравнению с типичными характеризуются меньшим содержанием органического вещества. В верхнем горизонте количество гумуса составляет в среднем 6.9 %. Запасы его в метровой толще достигают около 500 т/га.

Данные таблицы 5.5 показывают, что уменьшение содержания гумуса в выщелоченных черноземах пашни по сравнению с целинными аналогами наблюдаются по всему профилю. Потери гумуса из полуметровой толщи более чем в 2.5 раза превосходят таковые в типичных черноземах (около 60 т/га). Снижение количества органического вещества по профилю выщелоченных черноземов происходит неравномерно.

Как и у других подтипов, относительно высокие потери характерны для самого верхнего слоя (0-10 см). Вниз по профилю, примерно до середины горизонта А1В, потери гумуса по отношению к черноземам залежи уменьшаются, достигая минимума на глубине 60-70 см. Ниже этого горизонта потери гумуса резко возрастают и составляют в относительных единицах значительно большие величины, чем в верхней гумусовой толще. Максимальный относительный процент снижения органического вещества отмечается на глубине 70-80 см (37.5 %), далее потери гумуса снижаются и примерно достигают уровня величин, характерных для верхнего горизонта гумусовой толщи.

Потери гумуса из верхней полуметровой толщи составляет 30 т/га, а из слоя 50-100 см - 20 т/га. Профильная дифференциация этих потерь в выщелоченных черноземах, по-видимому, обусловлена различием почвенных процессов в отдельных частях профиля, приводящих к дегумификации пахотных черноземов.

Таким образом, распашка и длительное сельскохозяйственное использование выщелоченных черноземов усиливает процессы выщелачивания почвенного профиля, приводит к заметному проявлению признаков элювиально-иллювиального перераспределения гумуса и выносу органического вещества из нижней части почвенного профиля. Все это в целом свидетельствует о меньшей устойчивости

Таблица 5.5

Изменение содержания гумуса в выщелоченных черноземах пашни (по отношению к целинным)

Глубина,

СМ

Изменение содержания гумуса, %

Изменение запасов гумуса, т/га

абсолютное

относительное

0-10

-1.5

-22.1

-1.9

10-20

-0.5

-7.4

-5.5

20-30

-0.2

-3.2

-2.3

30-40

-0.1

-1.9

-1.2

40-50

-0.4

-9.3

-4.7

50-60

-0.1

-2.4

-1.2

60-70

0

0

0

70-80

-0.9

-37.5

+ 11.1

80-90

-0.3

-14.3

-3.8

90-100

-0.3

-18.7

-3.8

100-110

-0.2

-18.2

-2.7

110-120

-0.3

-33.3

-4.1

120-130

-0.1

-12.5

-1.4

130-140

0

0

0

140-150

-0.1

-16.7

-1.4

0-50

-29.6

50-100

-20.0

100-150

-9.6

0-150

-59.2

Черноземы оподзоленные. Оподзоленные черноземы в результате вовлечения их в сельскохозяйственное производство претерпевают наибольшие изменения. В гумусовом профиле данного подтипа отмечаются максимальные потери гумуса по всей гумусовой толще, поэтому происходит наиболее существенное изменение в профильном распределении гумуса (табл. 5.6).

Черноземы оподзоленные, завершая зональный подтиповой ряд, характеризуются и граничными показателями гумусированности. Относительно других подтипов они имеют наименьшее содержание гумуса в верхнем слое, в среднем около 5.7 %, а также относительно меньшие его запасы в метровой толще (400 т/га) и в гумусовом про-

Таблица 5.6

Изменение содержания гумуса в оподзоленных черноземах пашни (по отношению к целинным)

Глубина,

СМ

Изменение содержания гумуса, %

Изменение запасов гумуса, т/га

абсолютное

относительное

0-10

+ 1.8

-24.0

-20.3

10-20

+ 1.5

-21.7

-17.3

20-30

+ 1.0

-16.4

-11.8

30-40

+0.6

-12.8

-7.3

40-50

+0.6

-15.4

-7.5

50-60

+0.6

-17.1

-7.6

60-70

+0.8

-26.7

-10.2

70-80

+0.4

-18.2

-5.2

80-90

+0.2

+ 15.4

+2.6

90-100

+0.3

+30.0

+4.0

100-110

+0.1

+12.5

+ 1.3

110-120

+0.3

+50.0

/>+4.1

120-130

-0.1

+ 12.5

+ 1.4

130-140

+0.3

+60.0

+4.1

140-150

0

0

0

0-50

-64.2

50-100

-16.4

100-150

+ 10.9

0-150

-69.7

Данные по изменению содержания гумуса в оподзоленных черноземах пашни по отношению к целинным аналогам показывают (табл. 5.6), что, как и в других подтипах, значительные потери гумуса при распашке наблюдаются в самом верхнем слое (0-10 см). Последнее обусловлено уничтожением дернины и минерализацией детрита, большое количество которого характерно для этого слоя.

Ниже по профилю убыль гумуса заметно снижается и достигает минимальных относительных величин в горизонте «плужной подошвы» на глубине 30-40 см. Затем, в подпахотной толще и горизонте А1 В, потери гумуса однозначно нарастают, достигая максимальной величины (26.7 %) в нижней части гумусового профиля.

Снижение гумуса в этой части в относительных процентах выше, чем в самом верхнем слое (0-10 см), где потери гумуса были максимальными во всех других подтипах. За время сельскохозяйственного использования оподзоленные черноземы потеряли из верхнего полуметрового слоя около 65 т/га, а из метрового - 80 т/га гумуса, что значительно больше, чем в типичных и выщелоченных и несколько ниже, чем в обыкновенных черноземах.

Все вышеперечисленное свидетельствует о том, что изменение водного режима и процессов гумусообразования и гумусонакопле- ния в черноземах при окультуривании приводит в оподзоленных черноземах к усилению вымывания за пределы почвенного профиля водорастворимых гумусовых веществ. В результате этого происходит укорачивание гумусового профиля, размыв в нижней части гумусовой толщи «аккумулятивного эффекта», характерного для целинных черноземов данного подтипа, и незначительная аккумуляция гумусовых веществ в нижней части почвенного профиля.

Анализируя в целом изменение гумусового профиля пахотных черноземов можно констатировать, что интенсивность деградаци- онных процессов различных подтипов в результате их использования в сельском хозяйстве неодинакова. Наименьшими изменениями характеризуются типичные черноземы, к северу и к югу от которых интенсивность изменений в результате агрогенных воздействий нарастает.

Последнее указывает, что наибольшей устойчивостью к внешним воздействиям по сравнению с другими подтипами обладают типичные черноземы. Причиной этого является исходная большая сбалансированность факторов почвообразования в данном подтипе по сравнению с другими, для которых характерен некоторый «дисбаланс» в экологии почвообразования (Щеглов, 1995). Дополнительное антропогенное воздействие на имеющиеся элементы природной «несбалансированности» факторов почвообразования приводит к усилению эволюционных процессов. 

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

Еще по теме Статистический анализ агрогенной деградации гумусового профиля основных подтипов черноземов ЦЧО:

  1. Изменения гумусного состояния черноземов ЦЧО за последние сто лет
  2. Статистический анализ агрогенной деградации гумусового профиля основных подтипов черноземов ЦЧО
  3. Оценка изменений гумусного состояния черноземов ЦЧО по материалам экспедиции “Русский Чернозем’’
  4. Физико-химические свойства черноземов ЦЧО и их изменение в процессе сельскохозяйственного использования
  5. Оценка изменений состава поглощаюшего комплекса черноземов по материалам экспедиции «Русский Чернозем»
  6. Глава 7. Агрохимическое состояние почв