Комплексная характеристика почв Центральной зоны Орловской области

Комплексная характеристика почв на территории бывшего СССР, стала проводиться в 80 гг. прошедшего столетия. Подробно изучалась мозаика почвенного покрова, исследовались все свойства почв в комплексе. Например: изучение серых лесных почв лесостепной полосы начиналось с исследований генезиса этих почв и влияние на этот процесс факторов почвообразования.

Серые лесные почвы формируются под влиянием двух главных процессов — биологической аккумуляции (которая идет в форме дернового процесса) и элювиального.

Наибольшая выраженность дернового процесса связана с богатством лесного опада основаниями и с наличием обильного травянистого яруса, имеющего хорошо развитую, сильно разветвленную ризомассу, которая является источником органического вещества, поступающего непосредственно в минеральную часть почвы, что же касается опада-подстилки, то лишь часть органического вещества, сосредоточенного в нем, становится источником почвенного гумуса, так как значительная доля его минерализуется на поверхности почвы до конечных продуктов.

Тем не менее, роль подстилки в лесу очень велика. Она предохраняет почву от иссушения и промерзания. Обладая высокой водопроницаемостью и влагоемкостью, она препятствует поверхностному стоку и водной эрозии. Подстилка уменьшает колебания температуры и влажности в верхних горизонтах почвы, что благоприятно сказывается на жизнедеятельности растений, почвенной микрофлоры и мезофауны [9, 109].

Несмотря на высокое содержание оснований в лесном опаде, их недостаточно для полной нейтрализации кислых продуктов, образующихся при его минерализации.

Почвенные растворы в серых лесных почвах имеют кислую реакцию, что делает возможным процесс оподзоливания. В серых лесных почвах нет чисто элювиального (подзолистого) горизонта, в нем всегда присутствует гумус, поэтому в серых лесных почвах выделяются гумусово-элювиальный и элювиально-иллювиальный горизонты.

Исследования в области физики почв долгое время не проводились вплоть до появления генетического почвоведения. Их в первое время изучали в земледелии и мелиорации.

Элементы физики почв развивались под влиянием запросов агрономии (значение механического состава почв для их влажности и плодородия, для решения проблемы дренажа пере увлажненных почв и др.). Первоначально большинство физических свойств почв изучалось в насыпных образцах вне естественного сложения [19, 242].

Из всего разнообразия возможных физических характеристик почв первоначально наибольшее внимание было уделено механическому составу и влажности почв, меньше тепловым свойствам почв и еще меньше — почвенному воздуху.

Вспомогательное значение имело определение ряда частных физических свойств — удельного веса, «кажущегося удельного веса» (объемная масса), влагоемкости, воздухопроницаемости и т. д. В Западной Европе с середины 19 в. сложилось агрикультурфизическое направление, крупнейшими представителями которого были В. Шумахер, Ю. Вольни [16, 271].

Распределение механических частиц в серых лесных почвах имеет свою закономерность и особенность. Крупная фракция механических частиц размером 1−0,25 мм содержится в минимальном количестве (табл. 1), а в других почвах она из-за малых количеств не определялась.

Преобладающей является фракция механических частиц размером 0,05−0,01 мм.

Сумма илистых частиц размером менее 0,001 мм с глубиной увеличивается и колеблется в пределах 35,4−41,04% в почвах зоны, в светло-серой лесной почве водораздела р. Зуши и Оки — в пределах 39,4−57,5% и в темно-серой лесной почве — 33,9−59,1%. Такое увеличение ила в дальнейшем, в пределах зависимости от других условий, приводит к оглинению.

Механический состав почв тесно связан с механическим составом почвообразующих пород.

Как отмечалось выше, наши серые лесные почвы сформировались на лессовидных суглинках среднего, иногда легкого механического состава, чем и определяется гранулометрический состав исследуемых почв.

В тесной связи с механическим составом находятся водно-физические свойства, валовой химический состав и другие агрохимические показатели почв [21, с. 243].

Водно-физические свойства серых лесных почв среднесуглинистого механического состава можно считать относительно благоприятными для возделывания большинства сельскохозяйственных культур и эффективного применения удобрений.

Удельная плотность твердой фазы почвы с уменьшением по профилю гумуса увеличивается к нижним слоям. Объемная масса верхних слоев немного ниже у темно-серой почвы, что также связано с большим содержанием в них гумуса. У всех серых почв нижние горизонты имеют более высокую объемную массу (более 1,5 г/смі), что связано с их уплотнением.

Таблица № 1 Водно-физические свойства почв (обобщенные данные Орловского филиала института ЦЧО ГИПРОЗЕМ)

Общая порозность и полная влагоемкость верхних пахотных слоев составляет 47−49%, что определяет их агрономическую пригодность (табл. 1).

Характеристика агрохимических показателей любой почвы — это начало и ход ее производственного освоения. Для серых лесных почв это имеет особое значение, т. к. они занимают промежуточное положение, приближаясь, с одной стороны, к почвам черноземного ряда (темно-серые), а с другой — к почвам дерново-подзолистым (светло-серые).

Одним из показателей плодородия почв являются запасы азота в них, которые тесно связаны с гумусированностью почв. Среди почв северной лесостепи наиболее бедны азотом дерново-подзолистые (6−8 т/га в метровой толще почвы). Около половины его запасов (3−4 т/га) сосредоточено в слое 0−20 см. В светло-серых почвах запас общего азота составляет 8,5−10,5 т/га, в серых лесных— 10−13 и в темно-серых — 11−14 т/га. Отношения С: N, характеризующие относительное богатство гумуса азотом, в серых лесных почвах лежат в пределах 9,8−11,9 для гумусовых горизонтов и сужаются до 9−7 в горизонтах В и С.

Повышение подвижности азота и гумуса с глубиной является характерной чертой серых лесных почв и свидетельствует о значительной миграции, органического вещества по вертикальному профилю почв. В северной лесостепи светло-серые и серые лесные почвы имеют близкий по составу гумус и еще не слишком сильно отличаются от дерново-подзолистых почв. Закономерности профильного распределения двух основных групп гумусовых веществ (гуминовых и фульвокислот) в них одинаковы При значительном увлажнении и кислой реакции в этих почвах образуется много фульвокислот, по содержанию преобладающих над гуминовыми кислотами.

Таблица № 2 Агрохимические показатели серых лесных почв Центральной зоны (обобщенные данные Орловского филиала института ЦЧО Гипрозем)

Отношение С_г: Сф во всех почвах <1. Однако в переходном оподзоленном гор. А₁А₂ содержание суммы гуминовых кислот резко возрастает за счет второй фракции гуминовых кислот я отношение С_г: Сф >1. Глубже, в гор. В₁ и В₂ наблюдается последовательное резкое сужение интервала этого отношения от 0,8−0,6 до 0,4−0,2. Таким образом, слой с повышенным содержанием гуминовых кислот в светло-серых и серых лесных почвах расположен в нижней части гумусового горизонта и имеет мощность около 15 см.

Таблица № 3 Физико-химические показатели почв Орловской области в пахотном слое (обобщенные данные Орловского филиала института ЦЧО Гипрозем)

Гидролитическая кислотность темно-серых лесных почв в верхних слоях достигла 5−6 мг/экв. на 100 г почвы, у светло-серых — в 2 раза ниже. У почв в процессе с.-х. использования многие показатели изменяются. Это более всего касается рН почвенной среды, гидролитической кислотности, суммы поглощенных оснований (табл. 2).

Величина гидролитической кислотности у светло-серой лесной почвы в пахотном слое 1,23−1,78 мг/экв. на 100 г почвы, у серой — 0,67 и 2,57 мг/экв., а у темно-серой — 2,46−2,74 мг/экв. на 100 г почвы.

В среднем по почвам центральной зоны области показатели выше (табл. 2).

Сумма поглощенных оснований в почвах среднесуглинистого механического состава характеризовалась величинами: 22,04−26,2 мг/экв. на 100 г почвы у темно-серой лесной почвы, 15,2−20,8 мг/экв. на 100 г почвы у серой лесной почвы и 17,6−11,2 мг/экв. на 100 г почвы у светло-серой лесной почвы. Невысоки показатели и емкости поглощения.

В следствии оподзоленности, малого содержания коллоидов и гумуса в пахотном слое серые лесные почвы, особенно светло-серые, характеризуются очень плохими физическими свойствами, отсутствием прочной структуры в пахотном горизонте.

В результате почва быстро заплывает и образует корку. По той же причине состояние спелости весной у серых и светло-серых лесных почв наступает часто несколько позднее, чем у черноземов того же района в аналогичных условиях рельефа [22, с. 251].

Таблица № 4 Обеспеченность серых лесных почв подвижными Р₂О₅ и К₂О (пахотный слой).

По материалам Орловской станции химизации в районах наибольшего распространения серых лесных почв подвижного фосфора содержалось: в 1976;1983 гг. — 6,7−10,6 мг на 100 г почвы, в 1983;1988 гг. — 7,4−15,2 мг Р₂О₅ на 100 грамм почвы. Обеспеченность средняя или повышенная. Отмечено увеличение количества подвижного фосфора в почве. Содержание подвижного калия было: в 1976 — 1983 гг. — 6,5−8,4 мг К₂О на 100 г почвы, т. е. обеспеченность серых лесных почв подвижным калием низкая и средняя. Наблюдаются изменения в сторону увеличения количества этого элемента.

Таблица № 5 Агрохимические показатели пахотного слоя (0−20 см) серых лесных почв Нарышкинского ПОП (2010).

В серых лесных почвах Орловского района обеспеченность почв этими питательными веществами разная, что объясняется применением минеральных удобрений и удобрений в виде птичьего помета. Полученные данные говорят о том, что при возделывании сельскохозяйственных культур нужно тщательно учитывать созданную пестроту пахотных участков по обеспеченности питательными веществами.

На участках где удобрений внесено в большом количестве, наблюдалось повышенное и высокое содержание подвижных форм фосфора и калия (табл. 4, 5).

Валовой химический состав серых лесных почв Орловской области в пределах пахотного слоя был охарактеризован в работах раннего периода исследований этих земель. В профильном разрезе эти почвы были изучены позднее [33, с. 79].

В количественном содержании валового химического состава элювиальной части серых лесных почв «преобладает SiO₂ (84%) и R₂O₃ (10−12%), много калия (2,4%) и натрия (1%). Иллювиальный горизонт очерчен неясно и почти одинаков с материнской породой по своему составу. Он содержит 36−38% физической глины и 25−27% ила. Количество SiО₂ составляет 80−81%, R₂O₃— 14%. Содержание калия и натрия такое же, как в элювиальных горизонтах» [6, с. 259].

Значительный интерес представляет более близкая к нашему времени работа, посвященная серым лесным почвам Центральной России, куда вошли и почвы Орловской области (Ахтырцев, 1981). По химической характеристике они подтверждают свое подразделение на подтипы светло-серых, серых и темно-серых лесных почв. Это хорошо иллюстрируется и данными их валового химического состава (табл. 5.). В верхних слоях светло-серой лесной почвы имеется резкое преобладание кремнезема и обеднение окислами алюминия и железа. В то же время в более нижних иллювиальных горизонтах их количественное содержание повышается.

У серой и темно-серой лесной почвы закономерность накопления сохраняется, но количественное содержание названных соединений снижается. Для большинства окислов характерен вынос из верхних горизонтов, кроме марганца, фосфора. Они биологически аккумулируются. Равномерно распределены по профилю окислы титана и калия [30, 141].

Преобладание же кремнезема (более 80%) является характерным признаком серых лесных почв, отражающим их генезис и влияющим на их потенциальное плодородие.

Основной отличительной чертой питательного режима серых лесных почв по сравнению с черноземами является недостаток усвояемых растениями форм азота. Благодаря сравнительно малому содержанию гумуса серые лесные почвы, главным образом серые и светло-серые, отличаются резко пониженным по сравнению с черноземами содержанием валового азота и пониженной способностью к накоплению нитратов. По содержанию подвижного фосфора серые лесные почвы характеризуются большим разнообразием.

В районах лесостепи Средне-Русской возвышенности, где почвенный покров развивается на покровных суглинках, сравнительно бедных карбонатами, большое распространение имеют темно-серые почвы, для которых характерно очень малое содержание подвижного фосфора как в пахотном слое, так и в более глубоких горизонтах профиля. Пахотный горизонт серых и светло-серых лесных почв также сравнительно беден подвижным фосфором, но с глубиной часто, уже начиная с подпахотного горизонта, содержание подвижного фосфора быстро возрастает. Такие серые и светло-серые лесные почвы существенно отличаются по своему фосфатному режиму от темно-серых почв данного района, которые в этом отношении близки к оподзоленным черноземам этого же района [10, с. 123].

Необходимо отметить, что в лесостепи Средне-Русской возвышенности, особенно в северной части, граничащей с зоной дерново-подзолистых почв, иногда встречаются также серые и светло-серые почвы, бедные подвижным фосфором по всему профилю или, во всяком случае, на значительную глубину. Эти почвы в отличие от рассмотренных выше могут быть отнесены к почвам средней кислотности.

Серые лесные почвы в Орловской области занимают одно из ведущих мест по степени сельскохозяйственного использования на них успешно выращиваются все сельскохозяйственные культуры, возделываемые в области. Продуктивность серых лесных почв может быть высокой. Почвы Центральной зоны Орловской о…