Уровень плодородия пахотных дерново-подзолистых почв

Дерново-подзолистые почвы формируются в южной тайге под хвойно-широколиственными, хвойно-мелколиственными, сосново-лиственничными, мохово-травянистыми и травянистыми лесами на породах различного состава. Признаки и свойства этих почв отражают результат воздействия подзолистого и дерно­вого процессов.

Профиль почв имеет следующее морфологическое строение:

А₀ — лесная подстилка бурых или коричневых тонов мощностью 3—5 см, состоящая из растительных остатков различной степени разложения, при мощности более 7 см разделяется на два-три подгоризонта;

A₀A₁ — переходный органоминеральный горизонт, содержащий значительное количество как минеральных частиц, так и полуразложившихся органических остатков;

А₁ — гумусово-элювиальный (дерновый) горизонт мощностью от 3 до 20 см и более, серый или белесо-темно-серый, комковато-порошистой или порошистой структуры, рыхлый;

А₁А₂ — переходный, неравномерно окрашенный горизонт: участки с серым и белесо-серым окрашиванием чередуются с участками, окрашенными в буроватые и палевые тона; структура комковато-порошистая, заметна горизонтальная делимость;

А₂ — элювиальный подзолистый горизонт, белесовато-светло-серый, иногда с легким палевым оттенком; структура плитчатая с заметной тонкой чешуйчатостью или листоватостью, в песчаных почвах часто бесструктурен;

А₂В — переходный горизонт мощностью 10-20 см, буровато-белесый, непрочной комковато-мелкоореховатой структуры, содержит обильную белесую присыпку, встречаются языки горизонта А₂;

В — иллювиальный горизонт, самый плотный в профиле, бурый, коричнево-бурый или красно-бурый, ореховатой, ореховато-призматической структуры, может подразделяться на подгоризонты (B_l, В₂, В₃), в каждом из которых становится менее интенсивным окрашивание, более грубой и крупной структура, меньшей плотность;

ВС — переходный, светло-бурых, светло-коричневых тонов, глыбистой или глыбисто-призматической структуры, постепенно переходит в не измененную почвообразованием породу — горизонт С.

В пахотных дерново-подзолистых почвах в верхней части профиля выделяется пахотный горизонт (А_п).

В пахотных дерново-подзолистых почвах гумусово-элювиальный горизонт (А₁) формировался не только под влиянием природного дернового процесса, но и в результате сельскохозяйственного использования этих почв и их окультуривания. И это сказывается не только на мощности дернового горизонта и содержании в нем гумуса, но и на других особенностях, в частности на содержании Р₂О₅, SiO₃, составе обменных оснований.

Дерново-подзолистые почвы имеют кислую реакцию по всему профилю, высокую (20-70%) ненасыщенность основаниями. Содержание гумуса может достигать 7-9%, но падение его содержания с глубиной очень резкое, а в составе гумуса преобладают фульвокислоты. Верхние горизонты дерново-подзолистых почв обеднены полуторными окислами и обогащены кремнеземом.

Дерново-подзолистые почвы подразделяются на виды по степе­ни проявления дернового и подзолистого процессов. По содержанию гумуса в горизонте A₁ делятся на слабогумусо­вые — в целинных почвах до 3%, в пахотных < 2%; среднегумусовые — в целинных 3—5%, в пахотных 2—4% и высокогумусовые — в целинных >5%, на пашне >4%.

Почвообразующими породами являются преимущественно четвертичные отложения. Наибольшее распространение из них имеют покровные суглинки, покровные лесовидные суглинки, моренные суглинки, водно-ледниковые, озерные и древнеаллювиальные отложения.

Дерново-подзолистые почвы на моренных отложениях менее плодородны по сравнению с почвами этого же подтипа на покровных суглинках. Большая неоднородность их по гранулометрическому составу оказывает влияние на широкий размах колебаний и таких важных агрофизических свойств почв, как влагоемкость, водопроницаемость, вязкость, плотность. Сильно отличаются они и по степени завалуненности. Более однородными являются почвы, сформировавшиеся на покровных суглинках.

Специфические условия формирования дерново-подзолистых почв при промывном типе водного режима, а также недостаточное применение на пашне органических удобрений обусловили низкое содержание в перегнойном слое гумуса. Его количество в песчаных и супесчаных разновидностях данных почв опускается до 1 %, в суглинистых – до 1,3%, а в среднем оценивается в 1,7-1,8%. Для получения эффекта от используемых в земледелии приемов повышения продуктивности дерново-подзолистых почв минимальное количество гумуса в пахотном слое должно быть 1,5% в песчаных и 2,2 – 2,5% в легкосуглинистых.

Аналогично гумусу находится и обеспеченность почв азотом, основная масса которого сосредоточена в маломощном перегнойном слое, резко снижаясь в элювиальном горизонте А₂. Азот содержится преимущественно в органическом веществе, при минерализации которого образуются нитраты и аммиачные формы, доступные растениям. Некоторая часть азота постоянно находится в форме поглощенного аммония. Валовое содержание азота – от сотых долей до 0,2% [24].

Агрохимическая характеристика пахотных почв свидетельствует о необходимости проведения работ по повышению их плодородия. Например, в Центральном районе пахотных почв с очень низкой и низкой обеспеченностью подвижными формами фосфора от 2 до 22%. Несмотря на минимальное внесение в почву фосфорных удобрений резкого снижения фосфора в почвах не наблюдается, поскольку для данного элемента характерна минимальная миграция из перегнойного горизонта, убыль же связана с потреблением растениями для формирования урожая. Фосфор содержится преимущественно в минеральных соединениях, валовое содержание его в пахотных песчаных и супесчаных почвах – от 0,05 до 0,07%, в суглинистых – 0,10 – 0,16%. Значительная часть фосфатов прочно связана с несиликатными аморфными полутораокисями и глинистыми минералами, в следствие чего их доступность растениям ограничена. Подвижных форм фосфатов содержится обычно от 0 до 5 (реже 5-10) мг на 100 г почвы, и лишь в окультуренных почвах – 15-20 мг и более [2].

Гораздо хуже, по сравнению с фосфором, выглядит обеспеченность почв обменным калием. Например, в ряде областей Центрального района площадь почв с низким и очень низким содержанием калия составляет свыше 30%. В этих регионах на почвы с высоким и очень высоким содержанием калия приходится 7-18%. Из этого следует, что в настоящее время в отдельных сельскохозяйственных образованиях в земледелии основным лимитирующим элементом получения высоких урожаев выступает калий. Исходя из этого, важно при составлении системы применения удобрений особое внимание обращать на полное удовлетворение потребности возделываемых культур именно в калии. Валовое содержание калия в пахотном горизонте колеблется от 1 до 2,5 %, много его в тяжелых почвах, богатых калийными минералами (слюды, гидрослюды). Содержание подвижного (обменного) калия составляет 7-15 мг К₂О/100 г почвы.

Содержание микроэлементов в дерново-подзолистых почвах может колебаться в очень широких пределах. Поэтому в одних случаях возможен недостаток, а в других – избыток любого микроэлемента.

Плотность твердой фазы дерново-подзолистых почв мало изменяется по профилю почвы, плотность же существенно увеличивается при переходе от верхних горизонтов к нижним. Общая пористость в пахотном слое довольно высокая (54-56%), затем постепенно убывает, снижаясь в иллювиальном горизонте и породе до 40 – 43%.

Максимальная гигроскопичность и влажность завядания довольно низкие в пахотном горизонте, существенно увеличиваются в иллювиальном горизонте и породе, что связано с различным содержанием в этих горизонтах илистой фракции. Наименьшая влагоемкость варьирует по профилю в пределах 30-37%. Доступная влага в пахотном слое при влажности, равной наименьшей влагоемкости, составляет 23-25% объема, а в иллювиальном горизонте и породе – 15-17%.

Очень резко изменяется по профилю пористость аэрации при наименьшей влагоемкости. В пахотном слое она равна 24%, а в иллювиальном горизонте и породе падает до 3-10%. При такой пористости аэрации в пахотном горизонте будет обеспечен нормальный газообмен, а нижних горизонтах он будет затруднен, что может привести к уменьшению содержания кислорода и увеличению углекислого газа в почвенном воздухе.

Дерново-подзолистые почвы характеризуются непрочной структурой. В пахотном горизонте обычно содержится 20-40% водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм.

Генетическим признаком дерново-подзолистых почв служит их повышенная кислотность, которая зависит от соотношения в почвенном растворе ионов водорода (Н⁺) и гидроксила (ОН^-). Концентрация ионов водорода в растворе выражается символом рН, который выражает отрицательный логарифм концентрации водородных ионов.

Дерново-подзолистые почвы нормального увлажнения имеют в основном слабо-кислую реакцию, а по мере усиления их гидроморфизма возрастает и величина кислотности, которая оказывает как прямое, так и косвенное воздействие на растения. Прямое действие заключается в нарушении коллоидно-химических свойств протоплазмы растительных клеток, неблагоприятном изменении концентрации органических кислот в клеточном соке, изменении белкового обмена и торможения синтеза белков. Косвенное – проявляется в изменении подвижности и усвояемости растениями элементов питания из почвы и удобрений.

Почвенно-поглощающий комплекс дерново-подзолистых почв не насыщен основаниями, в поглощенном состоянии содержатся вредные для растений ионы алюминия, железа, марганца. Корнеобитаемый слой обеднен доступными для питания растений элементами зольной и азотной пищи. Обычно в природных условиях реакция почвенного раствора дерново-подзолистых почв колеблется от рН 4 до 5, и только при их формировании на карбонатных материнских породах она повышается в перегнойном слое до рН 5,5. От ее выраженности зависит развитие почвенной микрофлоры, скорость и направленность происходящих в почве химических и биохимических процессов, усвоение растениями питательных веществ. Она оказывает влияние на эффективность вносимых в почву удобрений, которые в свою очередь могут изменять саму реакцию почвенного раствора, подкислять либо подщелачивать ее.

Особое значение для почв подзолистого типа имеет содержание в них гумуса, от которого зависит выраженность их основных показателей, определяющих уровень плодородия. За последние годы его количество сократилось, о чем свидетельствуют многочисленные научные данные, равно как и результаты проводимого агрохимического обследования почв земель сельскохозяйственного назначения.

Прямой коррекции убыли гумуса в пахотных почвах со снижением доз вносимых органических удобрений не наблюдается. Если применение удобрений за последние годы уменьшилось в 5-7 раз, то содержание гумуса снизилось на 0,1-0,2%, или на 5-10%, а на отдельных полях в почве вообще никакого падения гумуса не выявлено. Это связано с тем, что в структуре бывших полевых севооборотов в настоящее время в основном возделываются многолетние травы, которые и обеспечивают стабилизацию гумуса [2].

На состояние современного уровня плодородия пахотных дерново-подзолистых почв помимо почвообразующих пород, гранулометрического состава, агрохимических показателей и наличия органического вещества большое значение оказывает интенсивность воздействия антропогенного фактора. Многие хозяйства стремятся проводить постоянную работу по поддержанию и воспроизводству повышенного плодородия посредством известкования, внесения органических удобрений, регулирования водно-воздушного режима, грамотного применения минеральных удобрений и агротехники. К сожалению, дозы вносимых удобрений за последнее время резко сократились, минеральных – по причине их очень высокой стоимости, а основного вида органических – навоза, из-за обвального сокращения численности поголовья скота.