О МЕХАНИЗМЕ ИНИЦИАЛЬНОГО ГУМУСОНАКОПЛЕНИЯ В РЕКУЛЬТИВИРОВАННЫХ ПОЧВАХ НА СРЕДНЕМ УРАЛЕ
(НА МАТЕРИАЛАХ ПОЛЕВЫХ ОПЫТОВ)

А.В.Накаряков, Пермский университет

// Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации. М., МГУ, 2003. С. 235-238.

 

Исследования проводились в 1971-93 гг. на отработанном дражном полигоне р. Б.Сап в подзоне южной тайги Среднего Урала (Трофимов, Накаряков, 1979;1989). В 1973 году были заложены многофакторные полевые опыты. На спланированные дражные отвалы 10-см слоем насыпаны: 1) масса горизонта Апах дерново-луговой почвы (опыт «почва»); 2) красно-бурый суглинок, - горизонт С «почвы» (опыт «суглинок»). На каждом субстрате размещены  в 4-х кратной повторности варианты с удобрениями. Первые пять лет ежегодно учитывался урожай, вносились удобрения, потом участок использовался как пастбище. В 1986 году отобраны образцы в 3-4 кратной повторности. В настоящем сообщении обсуждаются ранее не публиковавшиеся данные по специфике накопления гумуса за 14 лет. Фракционирование ила выполнено по модернизированной методике Н.И.Горбунова. Ручное разминание (как субъективное) заменено химическим воздействием на ППК. Последовательным отмучиванием выделены четыре фракции ила: 1) "ВПИ" - водно-пептизируемый ил, отмучивается  водой сразу; 2) "КПИ" - кислотно- пептизируемый ил, после декальцирования ("Н⁺ - ил"); 3) "ЩПИ" - щелочно - пептизируемый ил, после насыщения Na⁺ при рН @ 7,0 (Na⁺- ил, "холодный"); 4) "ТПИ" - температурно - пептизируемый ил, после кипячения остатка при рН @ 8,0 (Na⁺ - ил "горячий"). Все анализы сделаны в 3-4-кратной повторности, сопровождаются статистическими критериями существенности суждений.

Углерод определен «по Тюрину». Пересчет в гумус отклонен, поскольку "почва", "суглинок", "старый гумус" и "новообразованный гумус" не могут иметь общего коэффициента пересчёта. Первый важный вывод - накопление углерода примерно одинаково (Табл.1) с удобрениями и без них, несмотря на то, что с удобрениями продуктивность, а, следовательно, поставка сырья для гумуса существенно больше. За годы учета урожая удобренные делянки были продуктивнее в 1,5 – 3,0 раза. На «почве» отмечено даже меньшее содержание гумуса в иле «ТПИ» с удобренного варианта. Гораздо отчетливее проявилась разница в содержании углерода по слоям, особенно на «суглинке», - аккумуляция гумуса активнее идет в самом поверхностном слое, что подтверждается статистически. На «почве», по-видимому, имела место активизация удобрениями процессов минерализации гумуса.

По содержанию углерода во фракциях ила получен самый наглядный результат из всего длительного и трудоемкого эксперимента – на «суглинке» резко активнее гумусируется фракция ила «ТПИ». Именно по этому показателю «суглинок» за 14 лет почти догнал «зрелую почву».

1. Углерод во фракциях ила, %
См	Углерод по Тюрину				SС,% к почве
	ВПИ	КПИ	ЩПИ	ТПИ
"Почва", 14 лет опыта, NPK - вариант
0-2	12,2	11,7	14,7	12,2	4,29
2-5	11,5	10,6	13,0	12,8	4,29
5-10	10,9	10,7	12,9	13,2	4,37
... контроль
0-2	11,9	12,1	15,0	13,1	4,62
2-5	11,4	11,1	13,7	12,9	4,63
5-10	10,7	10,5	13,0	12,3	4,33
ОСР	0,5	0,4	0,6	0,4
Суглинок,14 лет опыта, NPK - вариант
0-2	2,9	2,5	2,5	11,3	0,97
2-5 '	1,6	1,5	1,1	4,2	0,46
5-10	1,4	1,3	1,2	2,5	0,44
... контроль
0-2	3,0	2,1	2,4	9,8	0,92
2-5	1,9	1,4	1,3	3,4	0,52
5-10	1,5	1,3	1,2	2,4	0,46
ОСР	0,4	0,2	0,2	-
*ОСР – обобщенная существенная разность при вероятности 0,95

На "суглинке" также проявилась заметно большая гумусированность ВПИ. Таким образом, в илах суглинка зарегистрированы два максимума накопления гумуса, - большой в самом труднодиспергируемом, выделяемом лишь после кипячения, и заметный в самом легкодиспергируемом иле.

По содержанию гумуса в илах «почвы» суждения затруднены сложностью соотношения образования нового и минерализации старого гумуса. Все-таки преимущество «ЩПИ» достаточно наглядно и убедительно, разности в несколько раз превосходят ОСР. Это объясняется фракционным составом «по Пономаревой». Таблица, к сожалению, не вмещается. Приводятся только выводы – за 14 лет опыта соотношение Сг/Сф в «почве» выросло с 2,3 до 2,9 в слое 0-2 см и до 5,4 в слое 5-10 см. Автор это объясняет тем, что положенная 10-сантиметровым слоем на каменисто-песчаный субстрат «почва» сильно просушивалась в сухие и жаркие лета 1973,1975, 1976, 1980, 1981, 1982, 1985 годов. Другое важное обстоятельство из данных анализа фракционного состава гумуса инициальных почв – за 14 лет уже проявилась тенденция формирования А2 в слое 2-5 см и на контроле и на «NPK», там резко меньше Сг и уже Сг/Сф,

Существенное обстоятельство, характеризующее инициальную гумификацию при рекультивации,  автором обнаружено также в результатах определения углерода в механических фракциях крупнее ила. Эти фракции выделены из навесок, в которых выполнялся механический анализ «по Качинскому». Углерод по Тюрину определен во всех фракциях (ил здесь – одна, общая фракция) с вычислением обобщенной существенной разности (табл.2).

Наибольшее теоретическое значение имеют скромные цифры содержания углерода 1,13% и 1,01% в слое 0-2 см "суглинка", во фракции 0,01-0,25 мм.. Можно сделать вывод, что накопление гумуса в рекультивированных инициальных почвах начинается с формирования гумусовых плёнок вокруг пылеватых и песчаных частиц. Углерод этих плёнок не переходит в слабощелочной раствор при кипячении. Накопление в иле ТПИ до уровня «почвы», до ~10% углерода за 14 лет, впечатляет, но немаловажно, что самого ТПИ в «суглинке еще мало, до 1,5-2,0%. Быстрое выравнивание гумусированности пылевато-песчаной фракции «почвы» и «суглинка», которой по весу более трети, не содержит сомнений, вывод убедителен.

2. Углерод и азот в общей массе и в механических фракциях,%
Слой, см	Общая масса			<0,001 мм		0,001- 0,01 мм		0,01- 0,25 мм
	Со	Nо	C/N	С	%Со	С	%Со	С	%Со
Исходная почва
0-10	5,9	0,33	18
...через 14 лет опыта, вариант NPK
0-2	7,8	0,43	18	16,1	59,0	5,3	15,8	1,9	4,9
2-5	6,8	0,31	22	15,4	67,5	3,9	13,8	1,1	5,6
5-10	6,4	0,34	19	15,5	72,9	3,9	14,9	1,1	6,0
...вариант контроль
0-2	8,0	0,47	17	16,2	57,9	4,4	15,1	1,4	5,8
2-5	6,6	0,30	22	15,5	70,5	3,8	16,6	1,2	5,7
5-10	6,4	0,29	20	15,4	74,8	4,0	16,8	1,1	5,5
ОСР	0,9	0,4	0,08	0,9		0,5		0,4
Исходный суглинок
0-10	0,23	0,06	5
... через 14 лет опыта, вариант NPK
0-2	2,30	0,14	17	3,3	49,6	1,7	16,2	1,13	17,8
2-5	0,84	0,07	12	1,4	61,0	0,68	17,6	0,37	15,5
5-10	0,68	0,06	12	1,3	68,6	0,64	20,7	0,30	15,3
... контроль
0-2	2,00	0,10	21	2,7	43,7	1,5	17,9	1,01	17,9
2-5	0,87	0,05	18	1,5	62,6	0,61	16,3	0,43	16,7
5-10	0,71	0,04	17	1,3	65,2	0,63	19,9	0,32	16,1
ОСР	0,2	0,02		0,38		0,18		0,18
*%Со - % углерода во фракции от общего С «по Тюрину»

Похожее опережение накопления гумуса во фракциях крупнее илистой отмечено при интенсивном окультуривании зональной почвы (Титова с соавт.,1989). Также для А₁ оглееных поддубиц отмечается нахождение в илистой фракции лишь 29% общего углерода,. остальной же гумус находится в более крупных фракциях (Гагарина с соавт.,1989).

Относительно более активное гумусирование тонкопесчаных частиц по сравнению с илистыми можно объяснить:

- способностью более крупных частиц "краситься" более толстыми гумусовыми плёнками, чем илистые частицы;

- доступностью большей части поверхности песчаных частиц для "про­краски" гумусом;

- лучшим просыханием пылевато-песчаных частиц; агрегаты из илистых частиц (или с большим их содержанием) энергично удерживают воду, поэтому гумус «не приклеивается» и минерализуется.

 

 

Библ.: Накаряков А.В. // Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации.М., МГУ, 2003. С. 235-238.  nakaryakov@psu.ru; nakaryakov@mail.ru