688

Аналогичной точки зрения придерживался Н.Я. Коротаев. Он считал, что первоначальным этапом образования подзолистых почв является распад минеральной части материнской породы и вынос из верхних слоев продуктов этого распада. А.А. Роде отмечал, что этот процесс особенно интенсивно проходит под пологом хвойных лесов.

Под действием луговой травянистой растительности, появляющейся при изреживании лесов или при полной смене их, развивается дерновый процесс, в результате которого верхняя часть подзолистого горизонта превращается в дерновый или перегнойно-аккумулятивный, и почва становится дерново-подзолистой. Н.Я. Коротаев отмечал также, что подзолистая почва может превратиться в дерново-подзолистую при освобождении еѐ изпод леса и при посеве на ней сельскохозяйственных культур с одновременным проведением агротехнических мероприятий.

Детальное изучение почв области было продолжено в шестидесятыевосьмидесятые годы прошлого столетия кафедрой почвоведения Пермской СХИ и филиалом Уралгипрозема, что позволило внести изменения на почвенной карте области, составленной Н.Я. Коротаевым (1962).

Профессор Т.В. Вологжанина и соавт. (1985) отмечают, что природноклиматические условия (промывной тип водного режима, лесной характер растительности, бескарбонатность почвообразующих пород на большей части территории Пермского края и другие факторы) способствовали в большей степени совместному проявлению подзолистого, аллювиальноглееватого и дернового процессов почвообразования и формированию на большей части территории края почв подзолистого типа. По еѐ данным эти почвы составляют основной земельный фонд области – 59,6 % от общей площади и 69,6 % от площади пашни (1981). В типе подзолистых почв преобладают дерново-подзолистые (36,8 % от общей площади и 69,9 % площади пашни) (табл. 3.2).

Серые лесные и черноземные почвы распространены в юго-Уфимской части Пермского края (Кунгурско-Красноуфимская лесостепь) и занимают 14,1 % пашни. Аллювиальные (пойменные) дерновые почвы занимают 2,0 % от общей площади области, освоенность их составляет 1,6 %.

Почвы овражно-балочного комплекса составляют 634,4 тыс. га, эродированные и эрозионноопасные – 701,5 тыс. га. Т.В. Вологжанина с соавторами (1985), О.А. Скрябина (2004) отмечают, что рациональное использование таких почв связано с применением специального комплекса почвозащитных мероприятий, направленных на повышение их плодородия и охрану от водной эрозии.

31

Таблица 3.2

Площади почв Пермского края (Вологжанина Т.В., 1981)

По гранулометрическому составу среди почв области преобладают тяжелосуглинистые, глинистые (45,1 %) и среднесуглинистые (15,1 %), легкосуглинистые (4,2%), песчаные (8,2%) и супесчаные (2,7%).

3.2.1 Морфологические признаки основных почв

Наиболее распространенные почвы в крае имеют разные морфологические признаки, которые приведем на примере описания конкретных почвенных разрезов.

Дерново-мелкоподзолистая тяжелосуглинистая почва на покровной глине. Разрез 1 заложен в колхозе «Россия» Большесосновского района на пашне, ровное плато с небольшим уклоном на северо-восток. С поверхности почва заплывает и при высыхании растрескивается.

Аn 0-22 см – Светло-серый с палевым оттенком комковатой пылеватой структуры, тяжелосуглинистый, рыхловатый с включением корней. Переход в нижележащий горизонт по вспашке. Частично смешан с нижележащим горизонтом А2, который еще в большей степени обуславливает отрицательные свойства пахотного слоя.

32

А2 22-28 см – Белесый, тяжелосуглинистый, содержит много кремневой кислоты и ортштейновых зерен, структура пластичная, уплотнен, с корнями. Переход в горизонт В1 постепенный.

В1 (28-47 см) – Светло-бурый, с обильной присыпкой кремнезема до глубины 30 см, крупноореховатой структуры, глинистый, плотный пронизан корнями. Переход В2 по структуре и по цвету.

В2 47-74 см – Бурый, ореховато-призматической структуры, глинистый, с глянцем, уплотнен, увлажнен. Переход в горизонт В2С постепенный.

В2С 74-105 см – Бурый, с мелко выраженной призматической структурой, глинистый, увлажненный, легко рассыпающийся на структурные агрегаты, с единичными корнями.

С с глубины 105 см Бесструктурная желтая покровная глина, вязкая, бескарбонатная.

Дерново-мелкоподзолистые почвы имеют значительную оподзоленность и ясно выраженный иллювиальный горизонт В2, наличие присыпки кремнезема на поверхности структурных агрегатов в переходном горизонте В1. Зерна ортштейна мелкие или совсем отсутствуют.

Дерново-неглубокоподзолистые почвы имеют маломощный гумусовый горизонт (6-12 см), подзолистый горизонт мощностью 18-21 см с наличием зерен ортштейна. При распашке таких почв в пахотный слой вовлекается значительная часть подзолистого горизонта, что требует проведения мероприятий по окультуриванию пахотного слоя.

Светло-серая лесная почва на покровной глине. Разрез 2 заложен в колхозе «Горд - Кужим» Куединского района. Равнина с очень пологим уклоном на северо-восток.

Аn 0-21 см – Светло-серый тяжелый суглинок, пылеватый, слегка уплотнен, бесструктурный. Переход в нижележащий горизонт постепенный, но ясно выраженный по окраске и цвету, наличию большого количества корней.

А2В1 26-39 см – Светло-серый с коричневатым оттенком, с обильной присыпкой кремнезема, тяжелосуглинистый, структура плитчатоореховатая. Переход в иллювиальный горизонт постепенный по окраске и структуре.

Иллювиальные горизонты В2 и ВС – типичные для местных опод-

золенных почв. Они характеризуются крупноореховатой и призматической структурой с глянцем, тяжелым механическим составом.

Светло-серые лесные почвы морфологически отличаются от дерновоподзолистых более мощным гумусовым горизонтом и более высоким содержанием в нем гумуса, отсутствием собственного подзолистого горизон-

33

та А2,имеют ясно выраженный более мощный профиль, чем дерновоподзолистые.

Серая, темно-серая и чернозем оподзоленный отличаются от светлосерых более мощным гумусовым горизонтом (от 25 до 38-40 см) и высоким содержанием гумуса (5-10,5 %).

Материнскими почвообразующими породами являются лессовидная глина и суглинки, подстилаемые известковыми породами. Главная роль в образовании таких почв принадлежит карбонатной почвообразующей породе (Вологжанина Т.В., 2005).

Провинциальными особенностями зональных почв (подзолистые, дерново-подзолистые), а также серых лесных почв и черноземов, по сравнению с их западными европейскими аналогами являются меньшая мощность гумусового горизонта и его резкий переход в элювиальную толщу, более высокое содержание гумуса и обменных оснований в верхнем горизонте, четкая дифференциация почвенного профиля по морфологии, содержанию обменных оснований, ила, окислов алюминия и железа.

Дерново-карбонатная, типичная, сформировавшаяся на элювии мергеля. Разрез 35. Пригородная зона Краснокамска. Отлогий склон, пашня. (Коротаев Н.Я., 1962).

Аn 0-19 см – Серовато-коричневый, плотноватый, глинистый, структура мелкозернистая прочная. Имеются включения кусочков мергеля. Сама почва с соляной кислотой не вскипает.

А1 19-25 см – Буровато-коричневый, плотный, глинистый, структура комковатая, содержит кусочки мергеля диаметром до 5 см. Переход в горизонт В постепенный.

В (25-50 см) – Переходный, красновато-коричневый, плотный, глинистый, комковатый, содержит кусочки мергеля беловатого цвета. Вскипание с соляной кислотой сплошное.

ВС 50-60 см – Переходный к материнской породе, светлокоричневый, глинистый, комковатый, содержит кусочки мергеля, плотный.

Ссоляной кислотой вскипает вся масса почвы.

Сс глубины 60 см и глубже – содержит кусочки мергеля, материнская почвообразующая порода: светло-коричневатая масса рыхлого мергеля.

Отличительной особенностью дерново-карбонатных почв является отсутствие подзолистого горизонта. Горизонт В не имеет признаков иллювиирования, играет роль переходного. Материнскими почвообразующими породами, являются элювий мергелей и известняки. Содержание гумуса колеблется от 2 до 8,7 %, содержат много обменных кальция и магния.

Дерново-глееватые и аллювиальные дерновые глеевые имеют высокое содержание гумуса, нейтральные, обладают высоким естественным плодородием.

34

3.2.2 Химический состав почв

Разнообразие химического состава горных пород и факторов образования способствовали появлению всевозможных типов, подтипов и разновидностей почв со сложным составом, однако различают две основные его слагающие: органическую и минеральную части.

Органическая часть почв. Органическая часть почв представлена гумусом (перегноем) и неразложившимися растительными остатками.

Гумус представляет собой биогенное образование сложного химического состава, которое образуется в результате длительного превращения растительных остатков под воздействием микроорганизмов. В формировании почвенного плодородия ведущая роль принадлежит гумусу, запасы и свойства которого практически определяют все агрохимические свойства и продуктивность почв. С количеством и качеством гумуса тесно связаны основные морфологические признаки почв, их водный, воздушный и тепловой режимы, важнейшие физические и физико-химические свойства. Он является источником элементов питания для растений и микроорганизмов. В нем сосредоточено 98-99 % азота, 30-40 % фосфора, 90 % серы от общего содержания их в почве. Гумус состоит из двух групп гумусовых кислот (гуминовые и фульвокислоты) и гуминов (соли гуминовых и фульвокислот).

Гуминовые кислоты имеют темную, почти черную окраску, в среднем содержат углерода 52-62 %, водорода – 2,8-5,8 %, кислорода – 1,3-39 %, азота – 3,1-5,1 %, 1-10 % зольных элементов. Богаты гуминовыми кислотами черноземы оподзоленные, выщелоченные, обыкновенные, дерново-луговые, торфянистые и некоторые другие почвы. Отношение гуминовых кислот к фульвокислотам в таких почвах равно 1,0-1,5 и выше. Фульвокислоты окрашены в желтый или бурый цвет, и они более подвижны, чем гуминовые кислоты. В составе их содержится углерода 40-52 %, водорода 4-6 %, азота 1,5- 3,0 %. В дерново-подзолистых, серых лесных почвах преобладают фульвокислоты и меньше гуминовых кислот, отношение гуминовых кислот к фульвокислотам в их гумусе равно 0,4-0,6.

Гуматы гумуса представляют собой органоминеральные соединения, образовавшиеся в результате химических и коллоидно-химических взаимодействий гуминовых и фульвокислот с кальцием, магнием, натрием, алюминием, железом и другими элементами. Гуматы кальция, магния нерастворимы в воде, обуславливают комковато-зернистую структуру почвы, фульваты этих катионов растворимы в воде и обуславливают распыленность почв, их бесструктурность.

В почве постоянно проходят два процесса: образование и разрушение гумуса. Образование гумуса процесс длительный. Снижение количества гумуса в почвах сопровождается ухудшением его качества, что выражается в уменьшении доли активного гумуса и относительном увеличении инерт-

35

ной его части. Биологически инертный гумус слабо участвует в энергетическом обмене почвы, медленно освобождает содержащие в нем питательные вещества, поэтому слабо влияет на эффективное плодородие почв. По обобщенным отечественным и зарубежным данным, уменьшение содержания гумуса на 1 % ниже оптимального снижает урожайность зерновых в среднем на 5-6 ц/га, а увеличение на 1 % повышает продуктивность севооборота не менее чем на одну тысячу к. ед. в среднем за год, или более чем на

25 %.

Потери гумуса, вовлеченного в сельскохозяйственное производство, обусловлены:

–уменьшением количества растительных остатков, поступивших в почву при смене естественного биоценоза агроценозом;

–усилением минерализации органического вещества в результате интенсивной обработки и повышения степени аэрации;

–разложением и биодеградацией гумуса под влиянием физиологически кислых удобрений и активизации микрофлоры за счѐт вносимых удобрений;

–усилением минерализации в результате проведения осушительных или оросительных мероприятий;

–развитием водной и ветровой эрозии почв.

Основными путями компенсации минерализованного гумуса в почве являются:

–использование органических удобрений, а также сочетание их с минеральными удобрениями;

–запашка зелѐных удобрений и пожнивно-корневых остатков;

–включение в севооборот бобовых и бобово-злаковых травосмесей с преобладанием бобового компонента;

–использование измельчѐнной соломы на удобрение с добавлением азотных удобрений;

–использование на удобрение различных отходов органического происхождения.

Для оценки гумусового состояния почв применяются различные расчетные методы. Баланс гумуса представляет собой разность между статьями прихода (новообразования в почве) и расхода (минерализации), и может быть бездефицитный, положительный и отрицательный.

1. Бездефицитный баланс гумуса, когда приход в почву свежего органического вещества полностью уравновешивает его расход за определенное время.

2. Положительный, когда приход свежего органического вещества превышает его расход из почвы.

36

3. Отрицательный, когда приход органического вещества не компенсирует его убыль из почвы.

Баланс гумуса составляют как для пахотного слоя, так и для всего профиля почв. В практических целях обычно ограничиваются составлением баланса для пахотного слоя почв, в котором процессы минерализации и новообразования гумуса протекают наиболее интенсивно и в большей степени поддаются регулированию.

Баланс гумуса можно рассчитать при использовании средних данных, полученных на основании обобщения результатов исследований в длительных стационарных опытах. Многочисленными исследованиями установлено, что при внесении в почву свежего органического вещества 70-80 % его массы минерализуется в течение двух лет. Остальные 20-30 % подвергаются гумификации. В свою очередь, гумус также минерализуется, теряя в среднем 1,5-2,0 % исходных запасов в год. Интенсивность минерализации гумуса зависит от его запасов в почве, типа, гранулометрического состава почвы и вносимых удобрений. Так, в среднем в суглинистых почвах за год минерализуется 1,5-1,6 % от общих запасов гумуса в пахотном слое, супесчаных – 1,7-1,8 % и песчаных – 1,9-2,0 %. Интенсивность минерализации гумуса под различными культурами также неодинакова: под пропашными – 1,2-1,5 т/га; яровыми и озимыми зерновыми – 0,6-1,0; травами – 0,3; в чистом пару – 1,5-2 т/га в год.

Новообразование гумуса рассчитывают, исходя из выхода пожнивнокорневых остатков растений, внесения органических удобрений и коэффициентов гумификации.

На дерново-подзолистых почвах Предуралья примерный выход пожнив- но-корневых остатков следующий: зерновые культуры – 2-4 т/га; пропашные – 2- 5 т/га; многолетние бобовые, включая отаву – 4-9 т/га; многолетние злаковые – 3-

8 т/га.

Примерные коэффициенты гумификации сухой массы пожнивнокорневых остатков сельскохозяйственных культур и органических удобрений в дерново-подзолистых почвах следующие: многолетние бобовые травы – 0,25; многолетние злаковые травы – 0,20; зернобобовые, однолетние травы на сено – 0,18-0,20; озимые и яровые зерновые– 0,15; однолетние травы, зеленое удобрение, солома зерновых – 0,12-0,15; кормовые, силосные – 0,10; картофель, корнеплоды, овощи,– 0,05-0,08; навоз крупного рогатого скота – 0,20-0,25; торфокомпосты – 0,25 и торф – 0,30. В качестве примера приводим расчет баланса гумуса в полевом севообороте СПК колхоза «Новый путь» Куединского района Пермского края (табл. 3.3).

Для обеспечения бездефицитного баланса гумуса за ротацию севооборота требуется внести 13687 т (602,2 ÷ 0,044) органических удобрений или насыщенность 1 га пашни должна быть 6,5 т/га. В расчѐтах взят примерный выход гумуса из 1 т навоза 44 кг.

37

Таблица 3.3

Расчет баланса гумуса в полевом севообороте СПК колхоза «Новый путь» Куединского района Пермского края

Насыщенность органическими удобрениями на 1 га составляет 6,5 т/га, доза 45,5 т/га

Примерный расход гумуса можно рассчитать по методу, предложенному И.В. Тюриным (1956), в основу которого положен вынос азота почвы биологическим урожаем. Коэффициент использования минерального азота почвы (включая азот текущей минерализации) растениями составляет примерно 60-70 %. Учитывая, что доля азота в гумусе около 5 % (1/20), то есть на каждый килограмм органического азота отчуждѐнного с урожаем культур (кроме бобовых) минерализуется 20 кг гумуса. Умножением показателя расхода почвенного азота на 20 рассчитывают минерализацию гумуса.

Минерализации гумуса в серых лесных и дерново-подзолистых почвах Предуралья можно определить по формуле (Гм):

Гм = (Уосн. × В + Уосн. × Кр × КNост) ×0,7 × 20,

где Уосн – урожайность основной продукции, т/га; В – вынос азота 1т основной и побочной продукцией;

Кр – коэффициент выхода растительных остатков по отношению к основной продукции (в зависимости от культуры он равен 0,3-0,8);

КNост. – вынос азота 1 т растительных остатков;

0,6 – усреднѐнный коэффициент выноса почвенного азота ко всему вынесенному азоту растениями;

20 – условный коэффициент перехода азота в гумус.

38

Пример. Урожайность (Уосн.) яровой пшеницы составила 3,5 т/га; вынос азота (В) 1т основной и побочной продукцией 28 кг азота; коэффициент выхода растительных остатков (Кр) по отношению к основной продукции принят за 0,4; вынос азота (КNост.) 1 т растительных остатков (корни + пожнивные остатки) составляет 10 кг. Исходя из принятых показателей, количество минерализованного гумуса составит:

Гм = (3,5 × 28 + 3,5 × 0,4 × 10) × 0,6 × 20 = 1568 кг/га =1,34 т/га В настоящее время предлагается примерный расход гумуса рассчи-

тывать по выносу азота почвы основной и побочной продукцией, то есть учитывать хозяйственный вынос азота с использованием следующей формулы:

R=У×Nв×Км×Пкм×Кф×20×0,6/1000,

где R – минерализация гумуса в год, т/га; У – урожайность культур, т/га; Nв – вынос азота с 1 т основной и с соответствующим количеством по-

бочной продукции, кг; Км – коэффициент минерализации гумуса под различными культурами (чистый пар – 1,0; пропашные культуры – 0,8; яровые и озимые зерновые – 0,6; зернобобовые – 0,5; травы – 0,2); П км – поправочный коэффициент на минерализацию гумуса в зависимости от гранулометрического состава почвы (суглинистые почвы – 1; супесчаные – 1,4; песчаные – 1,8); Кф – поправочный коэффициент на фиксацию атмосферного азота (для бобовых культур 0,3 и зернобобовых - 0,5); 20 – коэффициент перерасчѐта азота в гумус (в составе гумуса содержится в среднем 5 % азота); 0,6 – усреднѐнный коэффициент, учитывающий использование азота из почвы. Пример расчѐта приведѐн в таблице 3.4.

Для обеспечения бездефицитного баланса гумуса за ротацию севооборота при данном расчѐте требуется внести 14334 т (630,7 ÷ 0,044) органических удобрений или насыщенность 1 га пашни должна быть 6,8 т/га.

Как мы видим, что независимо от метода расчѐта получены близкие результаты (см. табл. 3.3, 3.4), поэтому для определения доз органических удобрений для бездефицитного баланса гумуса можно использовать любой из предложенных методов.

Ожидаемый запас гумуса (St) в почве за ротацию севооборота можно определить по формуле предложенной профессором Н.Ф. Ганжара:

St = (So + Kр × А×t) × (1 – Kм),

где – Sо – исходные запасы гумуса, т/га;

Кр – коэффициент гумификации свежих органических веществ в долях единицы (за единицу принимается А);

Аt – количество поступивших в почву свежих органических веществ, т/га в год;

t – время, для которого рассчитывают запас гумуса, лет;

Км – коэффициент минерализации гумуса в долях единицы (за единицу принимается величина А).

39

Таблица 3.4

Минерализация гумуса в полевом севообороте СПК колхоза «Новый путь» Куединского района Пермского края