аспирант Хвоина В.В.; к.с.-х. наук Федотов И.А.; к.с.-х. наук Хвоина Т.Ю.

Алтайский государственный аграрный университет, Россия

Изменение качественного состава гумуса в результате антропогенного воздействия в условиях Алтайского края

На сегодняшний день существует множество методов определения качественного состава органического вещества и гумуса. Некоторые из них базируются на определении соотношения гуминовых и фульвокислот. Большинство методов основаны на экстрагировании различных фракций органического вещества кислыми или щелочными растворами без обоснования природы выделяемых, так называемых активных [2], подвижных [3], лабильных [6] и инертных фракций гумуса [4].

Как считает Michele Wander современные исследования в меньшей степени сфокусированы на классических гумусовых фракциях, которые получают путем экстрагирования, т. К. они (фракции) доказали свою несостоятельность для функции управления и незначительно продвигают нас в понимании природы гумуса и гумусового состояния почв. Стратегия фракционирования не раскрывает природы и не позволяет выделить критерий оценки качества гумуса, а лишь приписывает определенные свойства уже экстрагированным фракциям. Так же он предлагает выделить фракции, которые определяли бы почвенную продуктивность, ее физические свойства и способность почв к трансформации вещества и энергии. Одной из задач работы являлось изучение изменения качественного состава гумуса в результате антропогенного воздействия.

Длительное использование почв в сельскохозяйственном производстве влияет на изменение содержания в них органического вещества, его состава и природы и в конечном счете может изменять направленность почвообра-зовательного процесса.

Вовлечение в сельскохозяйственный оборот целинных почв приводит к уменьшению содержания гумуса, по данным С.С.Трофимова [1975], в черноземах оподзоленных и выщелоченных на 8-9%, в подпахотном горизонте содержание гумуса, наоборот, увеличивается примерно на 5%. Эти изменения связаны с усилением степени минерализации гумуса и с перемещением его по профилю вследствие распахивания первоначального подгумусового горизонта

Исследования проводились на многолетнем опыте, заложенном более 20 лет назад в Алтайском НИИСХ на черноземе обыкновенном маломощном среднегумусном по схеме: 1) бессменный пар, 2) кормовые севообороты и 3) многолетние травы. Образцы были отобраны в 3-9 кратной повторности из слоя 0-20 см.

Для решения этой проблемы нами был выбран метод хемодеструкционного фракционирования [6], Предлагаемый метод основан на разной устойчивости компонентов органического вещества почвы и различных частях органических макромолекул к действию окислителей.

Содержание общего гумуса почвы определяли по методу И.В.Тюрина, который основан на окислении органического вещества почвы хромовой кислотой до образования углекислоты. Количество кислорода, израсходованного на окисление органического углерода, определяют по разности между количеством хромовой кислоты, взятой для окисления, и количеством ее, оставшимся неизрасходованным после окисления. В качестве окислителя применяют 0,4 п раствор К₂Сг₂О₇ в серной кислоте, предварительно разбавленной водой в соотношении 1:1.

Остаток хромовой кислоты, не израсходованной на окисление, оттитровывают 0,1 п раствором соли Мора с индикатором (фенилантрониловой кислотой)[2].

Сильному варьированию подвержены легкоразлагаемые фракции, т.е. фракции, экстрагируемые 10% и 20% раствором (V=34,28 – 68,59 %). В бессменном пару такая тенденция наблюдается с не только легко-, но и с трудно окисляемыми фракциями. Снижение варьирования наблюдается в почвах под многолетними травами и под кормовыми севооборотами. Это можно объяснить тем, что количественная оценка изменений почв по отдельным почвенным профилям не является достоверной, так как различия между ними могут отражать лишь локальные различия (или локальную динамику) и быть следствием вариабельности.

Оценка изменений почв по средним значениям признаков также не дает полной картины, так как они могут иметь место и без существенного сдвига центральных значений, хотя при этом возможно изменение вариабельности. Наиболее точную и достоверную количественную оценку можно сделать только по всей вариабельности признаков.

Под вариабельность понимается количественное разнообразие проявления свойств почвы в относительно выровненных условиях. Вариабельность складывается из колебаний свойств, вследствие микроколебаний факторов (микрорельефа, гранулометрического состава, растительности, деятельности животных, локальных воздействий человека и пр.), не выходящих за рамки единицы генетической классификации. Вариабельность закономерно выражена в пространстве, при этом, очевидно, что количественное ее проявление определяется уровнем факторов почвообразования и балансом почвообразовательных процессов, ведущих как к возрастанию, так и убыванию почвенного свойства.

Строгий количественный уровень оценки показывает, что все свойства почвы проявляются в виде вариабельности, а их зависимость от факторов и процессов носит статистический характер.[5]

Все это позволяет объединить некоторые фракции в одну. Так суммируя 1 и 2 фракции, можно предположить, что она представлена неспецифическим органическим веществом почвы (т. е. это свежие и полуразложившиеся органические остатки, детрит, микробная биомасса) и наименее устойчивыми к окислению молодыми гумусовыми органическими веществами. Эта фракция мы условно назвали как активную, т. К. наиболее легко разлагается, пополняет другие фракции гумуса, участвует в процессах минерализации и питания растений. Предположительно, что составляющими этой фракцией являются ГК и ФК. Объединение 3 и 4 фракций свидетельствует о ее относительном постоянстве при различной антропогенной нагрузке. Поскольку эта фракция легкоразлагаемая, можно предположить, что она представлена гумусовыми веществами, которые постоянно расходуются и регулярно обновляются. Постоянство содержания этой фракции может быть обусловлено гранулометрическим составом почв и их общей поверхности адсорбции. Данную фракцию можно считать условно стабильной. Сумма 5, 6, 7 и 8 фракций гумуса возрастает линейно, с увеличением концентрации окислителя. В свою очередь эта фракция (третья) трудноразлагаемая – т.е. пассивная. Фракции 9 и 10, объединенные в четвертую, представлены инертным гумусом, т. К. их содержание при сельскохозяйственном использовании довольно устойчиво.

Объединение данных фракций позволяет упростить анализ полученных результатов и выявить определенные закономерности (табл. 1). Как видно из таблицы наименьшее содержание гумуса отмечается в почве под многолетним паром – 2,8%, а в почвах под многолетними травами и кормовым севооборотом содержание гумуса примерно равно и составляет 4,3% и 4,4 % соответственно. Это объясняется тем, что при вовлечении почв в сельскохозяйственный оборот происходит значительное снижение содержания органического вещества.

Содержание активной фракции на варианте с многолетним паром составляет 0,91% и существенно отличается от содержания этой фракции на кормовом севообороте (1,37%) и многолетних травах (1,32%). Это можно объяснить тем, что в почвах под кормовым севооборотом и многолетними травами осуществляется поступление свежих органических остатков.

Содержание стабильной фракции на всех вариантах изменяется не существенно: в бессменном пару -0,35%, кормовых севооборота – 0,47%, многолетних травах – 0,39%. Поэтому ее нельзя использовать как индикатор изменения экологического состояния почвы в результате антропогенного воздействия.

Таблица 1

Влияние антропогенного фактора на изменение относительного и абсолютно содержания различных фракций гумуса

Вариант	Абсолютное содержание гумуса, %				Гобщ, %	Содержание фракции по отношению к общему гумусу, %
	Фракции					Фракции
	Актив	Стабил	Пассив	Инер		Актив	Стабил	Пассив	Инер
Пар	0,91	0,35	0,78	0,76	2,8	32,5	12,5	28,0	27,0	3,6
Севооборот	1,37	0,47	1,73	0,77	4,3	31,6	10,8	39,8	17,8	5,6
Многолетние травы	1,32	0,39	2,04	0,68	4,4	30,2	8,80	46,0	15,0	6,5

Значительное снижение содержания трудноразлагаемой (пассивной) фракции наблюдается в почвах под бессменным паром – 0,78%, по сравнению с почвой под кормовым севооборотом – 1,73% и под многолетними травами – 2,04%. Эта фракция, также как и активная, отражает интенсивность изменения качественного состава гумуса в результате антропогенного воздействия. Инертная фракция на всех вариантах изменяется несущественно (в пределах ошибки): в пару – 0,76%, севообороте – 0,77%, многолетних травах – 0,68%.

По относительному содержания фракций (к общему содержанию гумуса) можно сделать выводы о качественном составе гумуса в почве на разных вариантах опыта. В почве под паром и кормовым севооборотом отмечается тенденция повышения содержания активной и стабильной фракций, по сравнению с многолетними травами. Это значит, что в почвах сельскохозяйственного использования гумус представлен менее устойчивыми (более подвижными) гумусовыми веществами. В почве под многолетними травами отмечается высокое содержание трудноразлагаемых гумусовых веществ, которые отвечают за физические свойства почвы.

Литература

1. Анализ физико-химических и химических свойств почв: Лабораторный практикум по почвоведению. Часть 2 / Е.Г. Пивоварова, Г.Г. Морковкин; Под общ. ред. Л.М. Бурлаковой. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2005. 45 с.

2. Ахундова В.А., Морозова ЗА., Мурашёв ВВ., Седова Е.А., Туркова, Е.В. Морфогенез и продуктивность растений. / Под ред. Е.А. Седовой. - М.: ИзД-во МГУ, 1994. - 160 с.

3. Ганжара Н.Ф. Баланс гумуса в почве и пути его регулирования// Земледелие. - 1986. - №10 -с. 1-9.

4. Коновалов Ю.Б.Формирование продуктивности колоса яровой пшеницы и ячменя. – М.: Колос, 1981г. – 174с.

5. Савченко М.П. Налив и созревание зерна пшеницы в Южной части Западной Сибири. Лекция для студентов II курса агрофака. Омск: 1973 (ОмСХИ).

6. Яшутин Н. В., Дробышев А. П. Земледелие в Сибири. – Барнаул: АГАУ, 2004. – 414с.