На объекте «Люботинка» наблюдается четкое накопление кобальта в окарбоначеных горизонтах темно-серой оподзоленной почвы как верхней, так и нижней части склона. Содержание подвижной меди, напротив, значительно уменьшается в горизонтах проявления карбонатности. Подвижные цинк и кобальт больше содержались в верхнем слое почвы, а железо - в нижней части профиля. Сравнивая параметры содержания подвижных форм микроэлементов в склоновых темно-серых почвах по шкале обеспеченности И.Г. Важенина, следует отметить, что средняя и нижняя части склона, где наблюдается приближение карбонатов к поверхности, имеют значительно худшие условия питания растений такими физиологически важными элементами, как цинк и медь. Обеспеченность почвы подвижным цинком соответствует низкому, а подвижной медью - среднему уровню даже для культур невысокого выноса.
Общность условий склонового почвообразования обуславливает тесную взаимосвязь микроэлементного и минералогического состава почв. Дифференциация содержания микроэлементов между генетическими горизонтами уменьшается в ряду от светло-серых до темно-серых оподзоленных почв и зависит от распределения отдельных глинистых минералов, на которые, в свою очередь, влияют такие факторы, как влагообеспеченность, экспозиция склона, интенсивность выщелачивания и т. д. Поэтому, учитывая профильное распределение определенных групп глинистых минералов и условия их образования, можно прогнозировать распределение микроэлементов как в профиле почв, так и в ландшафте.
Распределение глинистых минералов на территории объекта «Роганская балка» (табл. 3) подчеркивает своеобразные условия почвообразования на «сложных» по форме склонах. Особенностью такого распределения является то, что количество гидрослюды во всех горизонтах коррелирует с количеством монтмориллонита. Если вниз по профилю уменьшается процентное содержание гидрослюд, то доля монтмориллонита соответственно увеличивается. Равномерное распределение минералов монтмориллонитовой группы наблюдается только в верхней части склона. По-видимому, это свидетельство того, что количество влаги по профилю распределяется более равномерно на плато, чем на склоне. Увеличение вниз по профилю содержания смешаннослойных образований также говорит о том, что увеличивается содержание влаги внутри профиля за счет тяжелого гранулометрического состава, что приводит к трансформационным явлениям гидрослюд с появлением иллитов.
На территории полигона «Люботинский» распределение глинистых минералов представляет собой пример закономерного изменения ксероморфности на склонах южной и юго-восточной экспозиции, а именно: равномерное распределение гидрослюды и монтмориллонита на плато и своеобразное их распределение на склоне. В таком распределении одновременно принимают участие несколько факторов: первостепенно это форма склона и соответственно этому количество влаги, в микропонижениях может накапливаться небольшое количество влаги, что ускоряет ход почвообразовательных процессов и приводит к трансформационным изменениям гидрослюд и их образованию in situ. Эти процессы могут «затормаживаться» за счет экспозиции склона и количества солнечной энергии. Поэтому можно сделать вывод, что образование глинистого материала происходит на месте и все трансформационные процессы протекают как стадийно, так и одновременно.
Таблица 3 Содержание глинистых минералов в илистой части склоновых почв на объектах исследований
|
Объект исследований |
Часть склона/форма |
Глубина, см |
Содержание глинистых минералов в иле, % |
||||||
|
монтмориллонит |
смешаннослойные |
гидрослюды |
каолинит |
иллит |
кварц |
||||
|
Роганская балка |
верхняя часть/ выпуклая |
0-34 |
23,5 |
11,0 |
40,0 |
15,6 |
9,0 |
1,5 |
|
|
34-59 |
16,0 |
21,0 |
35,3 |
16,0 |
10,5 |
1,2 |
|||
|
59-79 |
15,4 |
31,0 |
29,0 |
15,4 |
8,2 |
1,0 |
|||
|
79-105 |
17,4 |
29,0 |
25,9 |
17,4 |
9,0 |
1,3 |
|||
|
средняя часть/ прямая |
0-31 |
27,4 |
31,5 |
15,3 |
13,6 |
11,4 |
0,7 |
||
|
31-50 |
20,6 |
12,3 |
31,0 |
9,0 |
26,0 |
1,2 |
|||
|
50-79 |
42,4 |
10,1 |
17,1 |
13,3 |
17,1 |
следы |
|||
|
79-105 |
49,0 |
8,1 |
13,0 |
15,1 |
15,0 |
следы |
|||
|
нижняя часть/ вогнутая |
0-26 |
42,3 |
19,5 |
22,0 |
11,11 |
4,0 |
1,2 |
||
|
26-46 |
33,5 |
22,0 |
29,0 |
14,3 |
следы |
1,6 |
|||
|
46-80 |
32,0 |
22,0 |
13,6 |
25,0 |
6,6 |
1,3 |
|||
|
Полигон «Люботинский» |
верхняя часть/ выпуклая |
0-30 |
34,0 |
15,4 |
38,4 |
10,8 |
следы |
1,3 |
|
|
30-50 |
48,5 |
10,7 |
25,8 |
15,0 |
следы |
следы |
|||
|
50-72 |
27,7 |
24,3 |
31,1 |
12,4 |
4,0 |
0,6 |
|||
|
72-100 |
37,3 |
33,2 |
16,0 |
13,0 |
следы |
0,5 |
|||
|
средняя часть/ прямая |
0-30 |
41,0 |
12,8 |
28,3 |
7,8 |
9,4 |
следы |
||
|
30-60 |
20,0 |
58,3 |
14,3 |
6,8 |
1,0 |
следы |
|||
|
60-90 |
37,0 |
25,2 |
14,0 |
24,0 |
следы |
следы |
|||
|
нижняя часть/ вогнутая |
0-30 |
25,0 |
21,1 |
26,3 |
15,7 |
10,5 |
1,4 |
||
|
30-50 |
32,3 |
16,5 |
21,0 |
19,8 |
8,9 |
1,6 |
|||
|
50-85 |
41,4 |
22,6 |
16,0 |
10,6 |
8,2 |
1,0 |
Изучение латеральной составляющей пространственной неоднородности почв на объекте «Балка Яблочная» также выявило тесную взаимосвязь содержания подвижных форм микроэлементов и геоморфологии поверхности. В частности, ареал пониженного (менее 0,35 мг/кг) содержания подвижного цинка приурочен к эродированным почвам нижней части склона и направлению движения водных потоков, переходящих в вершины балки (рис. 1).
Рис. 1. Пространственное распределение содержания подвижного цинка (мг/кг) в пахотном слое почв объекта «Балка Яблочная» (горизонтали проведены через 1 м, знак «+» соответствует месту расположения пробных площадок)
Содержание в почве подвижного цинка наряду с обеспеченностью почвы азотом оказались наиболее значимыми факторами неоднородности качества зерна, в совокупности определяя около 28 % вариабельности белковости:
Белок = 8,62 + 0,013 N + 1,37 Zn;
R = 0,58; R2 = 0,28; F(2, 41) = 8,18; вN = 0,37; вZn = 0,23.
В значительной мере такая взаимосвязь обусловлена также наличием на поле общих очагов накопления соединений азота и цинка в микропонижениях с улучшенной влагообеспеченностью (рис. 2). Возможно, что обеднение/обогащение отдельных участков поля элементами, которые находятся в минимуме и непосредственно связаны с процессами биосинтеза, является одной из причин пестроты качества зерна. Следовательно, дифференцированное внесение удобрений в соответствии с принципами точного земледелия может быть средством повышения не только урожайности, но и качества продукции.
Генерализация пространственной информации до уровня принятых градаций позволяет выделить в пределах исследуемого поля участки с низкой обеспеченностью микроэлементами, где необходимо их первоочередное применение (рис. 3). Известно, что вследствие различной природы возникновения неоднородности почв зачастую наблюдается несовпадение пространственных ареалов обеспеченности элементами питания. Следовательно, в тех случаях, когда причиной пространственной неоднородности почв по микроэлементному составу являются подтягивание карбонатов или эрозионные процессы, можно ожидать совпадения таких ареалов и целесообразно их выделение на местности.
почва химический гумусовый карбонатный
Выводы
1. В пахотных почвах оподзоленного ряда Левобережной Лесостепи Украины на пологих склонах в летний период наблюдается наличие «подвешенного» карбонатного слоя, глубина залегания и мощность которого может быть различной. Этот карбонатный слой значительно ухудшает микроэлементное питание растений на склонах, на порядок снижая содержание подвижных форм Zn, Mn, Co, Cu в почве. Факторами, обуславливающими дифференциацию микроэлементного состава склоновых почв, являются также их минералогическая неоднородность и эрозионные процессы.
2. Выделение пространственных ареалов различной обеспеченности склоновых почв микроэлементами, обусловленных подтягиванием карбонатов, эрозионными процессами или накоплением элементов в микропонижениях, требует корректировки методики агрохимического обследования в сторону большего соответствия принципам точного земледелия.
Список литературы
1. Природний механізм захисту схилових ґрунтів від водної ерозії / М.І. Полупан [та інш.]; за ред. М.І. Полупана. - К.: Фенікс, 2011. - 144 с.
2. Чижова, С.Л. Формирование урожая и качества растений на разных агрохимических фонах в склоновых ландшафтах: автореф. дис. канд. биол. наук / С.Л. Чижова. - М.: МГУ. 2002. - 24 с.
3. Chun-Chih Tsuia Relationships between soil properties and slope position in a lowland rain forest of southern Taiwan / Chun-Chih Tsuia, Zueng-Sang Chen, ChangFu Hsieh // Geoderma. - 2004. - Vol. 123. - № 1-2. - P. 131-142.
4. Leah, T. Humus and trace elements as an indicators of material eroded from carbonatic chernozems surface / T. Leah // Scientific papers, UASVM Bucharest. - Series A. - Vol. LIII. - 2010. - P 22-28.
5. Алексеенко, В.А. Эколого-геохимические изменения в биосфере: развитие, оценка. - М.: Логос, 2006. - 520 с.
6. Ачасова, А.О. Почвенно-экологические условия формирования пространственной неоднородности тяжелых металлов в почвах Левобережной Лесостепи Украины / А.О. Ачасова. - Харьков, 2003. - С. 71-77.
7. Караваева, Н.А. Постагрогенные миграционно-мицелярные черноземы разновозрастных залежей южной лесостепи ЕТР / Н.А. Караваева, Е.А. Денисенко // Почвоведение. - 2009. - № 10. - С. 1165-1176.
8. Кухарук, Н.С. Микроморфологические особенности органического вещества при агрогенной трансформации почв Лесостепной зоны / Н.С. Кухарук, Ю.Г. Чендев, А.Н. Петин // Научные ведомости Белгородского гос. ун-та. Сер. естественных наук. - 2011. - Т. 16, № 15. - С. 168-179.
9. Гаськевич, В.Г. Морфологічні особливості сірих лісових ґрунтів Горохівської височини / В.Г. Гаськевич, М.І. Пшевлоцький, І.М. Дроган // Агрохімія і ґрунтознавство: міжвідомчий темат. наук. зб. - Вип. № 75. - Харків: ННЦ «ІГА імені О.Н. Соколовського», 2011.
10. Бурлакова, Л.М. Строение почвенного профиля агрочерноземов в системе расчлененного рельефа высокого Алтайского Приобья / Л.М. Бурлакова, Е.В. Кононцева, О.Н. Шторм // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2009. - № 8 (58). - С. 14-18.
11. Тертишна, А.В. Профільний розподіл мікроелементів та глинистих мінералів грунтів опідзоленого ряду / А.В. Тертишна // Агрохімія і ґрунтознавство: міжвідомчий тематичний науковий збірник. -2010. - № 74. - С. 112-115.
12. Мірошниченко, М.М. Агрогеохімія мікроелементів в ґрунтах України / М.М. Мірошниченко, А.І. Фатєєв // Агрохімія і ґрунтознавство: спецвипуск до VIII зїзду УТГА. - Кн. 1. - С. 98-107.