Влияние способов использования на трансформацию агрофизических свойств маломощной торфяной почвы

При ведении земледелия на агроторфяных почвах важнейшая проблема -продлить их эффективное функционирование, снизить интенсивность минерализации органического вещества и сохранить плодородие на более длительный срок. В научной литературе и рекомендациях по использованию этих почв много внимания уделяется поиску подбора сельскохозяйственных культур, обеспечивающих наиболее высокую продуктивность и сохранение торфяника [16, 35, 56, 65-68, 71, 86, 87, 125-127, 130, 137, 144, 147, 148, 151, 152 и др.]. В связи с чем осушенные торфяные почвы рекомендуется использовать в основном под травы или в севооборотах с наличием в структуре посевных площадей трав не менее 50 %. В то же время в производственных условиях, особенно при наличии в структуре почвенного покрова значительных площадей агроторфяных почв, посевы зерновых достигает 50 % и более. На этих почвах высеваются пропашные культуры (кукуруза, картофель, корнеплоды), под которыми минерализация органического вещества торфа происходит более интенсивно.

С целью разработки для маломощных агроторфяных почв Полесья оптимальной системы почвозащитного земледелия, способной обеспечить максимально возможную продуктивность с минимальными потерями органического вещества почвы, под руководством академика С. Г. Скоропанова в 1961 г. на землях Полесской опытной станции по мелиоративному земледелию и луговодству был заложен многофункциональный стационар «Севообороты». Как отмечалось выше, на разных этапах длительности ведения этого опыта II. II. Камбаловым, А. И. Барсуковым, Н. К. Вахониным, А. П. Лихацевичем и др., А. С. Мее-ровским и др., С. Г. Скоропановым [8, 15, 35, 39, 54, 56, 67, 68, 125, 129, 130, 151, 152] и др. в печати приводились результаты исследования влияния способов использования маломощной агроторфяной почвы на трансформацию ее водно-физических свойств, органического вещества, производительную способность и др. В 2011 г. стационар «Севообороты» прекратил функционирование. Ознакомившись с исходными данными по стационару, получеными сотрудниками ПОСМЗиЛ, автор монографии счел целесообразным представить обобщенный вариант информации по трансформации физических свойств агроторфяной почвы за 50-летний период. Исследованию подвержено 3 контрастных типа способов использования агроторфяной почвы: 1) бессменная культура трав - 100 %; 2) севооборот - 50 % травы, 33 % зерновые, 17% пропашные; 3) бессменная культура пропашных - 100 %.

Приведенные на рис. 2.9 данные показывают, что мощность органогенного слоя агроторфяной почвы уже через 20 лет после освоения снизилась по сравнению с исходным состоянием под травами на 40 %, культурами севооборота -45 % и пропашными - 52 %. За последующие 20 лет (40 лет использования) мощность органогенного слоя еще снизилась на 12, 17 и 15 % соответственно. В сумме за 40 лет мощность органогенного слоя снизилась в почве под травами

—?— Севооборот (травы - 50%, зерновые - 33 %. пропашные -17 %)

Пропашные (100%)

Рис. 2.9. Динамика трансформации физических свойств агроторфяной почвы под влиянием разных способов длительного использования: а — мощность органогенного слоя, см; б - плотность почвы (слой 0-30 см), г/см³

на 52 %, культурами севооборота - 62 % и пропашными - 67 %. За последние 10 лет мощность органогенного слоя снизилась несущественно, изменения составили лишь 1-3 %. Исходя из приведенных данных, можно констатировать, что мощность органогенного слоя агроторфяной почвы в основном трансформируется в первые 20 лет после введения в культуру, особенно при возделывании пропашных.

Еще более интенсивно в зависимости от возделываемых культур изменяется плотность агроторфяной почвы. В первые 20 лет после начала использования торфяника плотность почвы под травами увеличилась в 2 раза, культурами севооборота - 3 раза и пропашными - в 3,4 раза. За последующие 20 лет плотность почвы по сравнению с предыдущим периодом под травами еще увеличилась в 1,7 раза; культурами севооборота и пропашными - в 2 раза.

В целом за 40 лет плотность агроторфяной почвы увеличилась по сравнению с исходным состоянием: под травами - в 3,7 раза; культурами севооборота в 5 раз и пропашных - в 5,4 раза. В последующие 10 лет темпы повышения плотности почвы снизились: под травами прирост составил 31 %, а под культурами севооборота и пропашными - 8 %. Конечный уровень плотности почвы (слой 0-30 см) под травами составил 0,657 г/см³, культурами севооборота -0,961 и пропашными - 1,135 г/см³. Таким образом, наиболее интенсивно трансформация физических свойств органогенного слоя агроторфяной почвы происходит в первые 20 лет после введения ее в культуру. В последующие 20 лет интенсивность снижения мощности и увеличения плотности почвы уменьшаются, а в период 40-50 лет стабилизируются. Эти данные показывают, что за 30-40-летний период маломощные агроторфяиые почвы трансформировались, в зависимости от способа использования, в агроторфяно-мииеральиые разных стадий эволюции.

Уровень потенциального плодородия агроторфяиых почв обусловлен, прежде всего, количественными запасами ОВ, которые определяют наличие в них азота и воды - ведущих факторов продуктивности растений. Рядом исследователей [1, 8, 11, 16, 35, 56, 64-68, 113, 128, 130, 173 и др.] установлено, что интенсивность снижения мощности торфяного слоя агроторфяиых почв определяют в основном усадка, минерализация органического вещества и эрозия. Одними из существенных факторов, оказывающих влияние на скорость этих процессов, является интенсивность осушения, способы использования и механической обработки почвы, внесение удобрений, поступление растительных остатков и др. Имеется значительное число данных о влиянии многолетнего возделывания культур и способов использования агроторфяиых почв на потери ОВ. Как было приведено выше и показано другими исследователями [2, 39, 71, 76, 87, 113, 126, 127, 147, 148 и др.], ежегодный дефицит баланса органического вещества на агроторфяиых почвах под пропашными культурами составляет 9,8-11,4; под зерновыми - 6,0-7,5; под многолетними травами -3,6-4,3 т/га. Экспериментально доказано, что при возделывании многолетних трав без перезалужения в течение 5 лет и более темпы минерализации замедляются и дефицит баланса ОВ не превышает 2 т/га. Таким образом, если под пропашными культурами потери органического вещества достигают 10-12 т/га за год, то под многолетними травами в 3-4 раза меньше. Поэтому наиболее емким показателем влияния антропогенного воздействия на трансформацию генетического состояния и плодородие агроторфяной почвы является динамика изменения в ней запаса органического вещества во времени под разными культурами.

Приведенные на рис. 2.10, 2.11 данные показывают, что снижение запаса ОВ в почве происходит при разных способах ее использования. Однако общие потери ОВ и их интенсивность в зависимости от способа использования значительно различаются. Так, за 50-летний период после осушения и сельскохозяйственного использования запасы ОВ в агроторфяной почве под травами снизились на 27 %, культурами севооборота - 46 % и под пропашными - на 69 % (рис. 2.11). В среднем за 50 лет интенсивность потерь ОВ под бессменной куль-

• —?—Севооборот: травы-50, зерновые 33, пропашные 17%
• — л- - Г1ропашные(100 %)

Рис. 2.10. Динамика изменений запаса ОВ в почве во времени в зависимости от возделываемых культур

Ф Травы (100%)

—?— Севооборот: травы-50, зерновые-33, пропашные-17% Пропашные (100%)

Рис. 2.11. Интенсивность снижения содержания ОВ в зависимости от способа использования агроторфяной почвы

турой трав составляет 4,2 т/га; культурами севооборота - 7,7 т/га и бессменной культурой пропашных — 11,3 т/га в год. В течение периода наблюдений выявлено, что интенсивность потерь ОВ при всех способах использования почвы со временем возрастает. Это связано с тем, что на стадии торфяно-минеральных почв, за счет улучшения теплового и водно-воздушного режимов для развития микроорганизмов, процессы минерализации ОВ идут более интенсивно по сравнению с осушенными агроторфяными. Однако представленные на рис. 2.12 средние за каждые прошедшие 10 лет результаты показывают, что интенсивность потерь ОВ в зависимости от способа использования почвы в течение 50 лет существенно различается.

Прежде всего следует отметить, что уже через 10 лет после осушения и начала использования агроторфяной почвы произошла ее дифференциация по среднегодовым потерям ОВ: под бессменной культурой трав они составили

Годы по еле о сушения

_ф_ Травы (100 %)

• —?— Севооборот травы—50 %. зерновые — 33 %. пропашные—17 %
• —Пропашные (100%)

Рис. 2.12. Сравнительная интенсивность динамики потерь ОВ почв под разными культурами

3,7 т/га; культурами севооборота - 6,2 т/га и бессменной культурой пропашных - 9,5 т/га в год. В почве под травами в последующие 20 лет интенсивность потерь ОВ снизилась до 2,8-3,0, а в последующие 10 лет повысилась до 4,0 т/га в год. В связи с чем средние потери ОВ почвы за 40 лет под травами составили около 3 т/га и только за последние 10 лет увеличились до 7,8 т/га в год.

Под культурами севооборота близкие потери ОВ (в среднем 5,7 т/га в год) выявлены в течение первых 40 лет после начала использования торфяника, а в последующие 10 лет их интенсивность увеличивается до 11,9 т/га в год. В почве под пропашными близкие потери ОВ (в среднем 9,2 т/га в год) установлены в первые 20 лет освоения. В последующие 30 лет они увеличиваются и находятся примерно на одном уровне - 12,1-12,7 т/га в год. Можно предположить, что почвы под пропашными культурами достигают максимального уровня потерь ОВ через 30 лет, а под культурами севооборота - 40 лет после осушения и дальше находятся в биологическом равновесии в системе «почва -растение». Агроторфяная почва под травами такого состояния может достигнуть спустя 20-30 лет, т. е. через 60-70 лет после вовлечения в культуру.