ДИАГНОСТИКА АГРОТОРФЯНЫХ ПОЧВ РАЗНЫХ СТАДИЙ ЭВОЛЮЦИИ

При разработке приемов повышения эффективности земледелия на агроторфяных почвах разных стадий эволюции и способов по защите их от деградации и снижения плодородия необходимо знать четкие качественные критерии и количественные параметры свойств этих почв. Не менее актуальна и проблема идентификации и учета почв разных стадий эволюции.

Анализ литературных источников по данной проблеме, приведенный выше, показывает, что к настоящему времени имеется обширная информация по морфологическим, физическим, водно-физическим, биохимическим и химическим свойствам осушенных агроторфяных почв разных стадий эволюции. Однако, несмотря на достаточно большой перечень публикаций, до сих пор мнения разных авторов на предмет диагностики дегроторфяных почв расходятся. Особенно различаются мнения о пограничной величине содержания органического вещества в торфяных и дегроторфяных почвах и по определению критериев степени деградации органогенных почв.

Как показывает анализ зарубежных литературных источников (Великобритания, Германия, Франция, Польша, Канада, США и др.), к торфу относят органогенные отложения с содержанием органического вещества (ОВ) более 30 % и содержанием С_оргне менее 20 %. В Беларуси же, в соответствии с официально признанной классификацией [49, 70, 72, 132], которая действует до настоящего времени, к торфяным относят почвы, пахотный слой которых содержит более 50 % ОВ, следовательно, к деградированным торфяным относятся почвы, пахотный слой которых содержит менее 50 % ОВ и подстилается материнской минеральной породой. Можно предположить, что основанием для такого пограничного разделения торфяных и дегроторфяных почв белорусскими почвоведами явилось наличие государственного стандарта [136], которым руководствуются специалисты торфяной промышленности.

Академик Н. Н. Бамбалов, ссылаясь на зарубежный опыт и результаты собственных исследований [10, 12 и др.], предлагает при диагностике дегроторфяных почв пограничным уровнем содержания ОВ считать 30 %. В последнее время появились новые публикации [28, 29, 36, 37, 57, 111, 155], в которых на основании данных эволюции физических, водно-физических химических и энер гетических свойств для разделения агроторфяных и дегроторфяных почв пороговым значением содержания органического вещества предлагается считать 35 % при соответствующем учете строения почвенного профиля.

Также нет единого мнения и по количественным параметрам выделения стадий дегроторфяных почв. Например, классификация дегроторфяных почв, разработанная в РУП «Институт почвоведения и агрохимии» и БГУ [28, 29, 72, 132], которая применяется в производстве, существенно отличается от классификации, предложенной сотрудниками РУП «Институт мелиорации» и И. Н. Бамбаловым. Особенно большие различия имеются в трактовке диагностики минеральных постторфяных почв. Порогом такой стадии деградации торфяных почв, по мнению Н. Н. Бамбалова, является содержание ОВ в торфяно-минеральном горизонте 2-3 %. По мнению Н. И. Смеяна и др. [72, 132], Г С. Цытрон [145], Г. С. Цытрон и др. [36, 37] - 5 %, Л. Н. Лученок [88] - 10 %, В. И. Белковского [16], В. И. Белковского, А. С. Мееровского и др. [35] - 15 %. Вероятно, различия в критериях оценки минеральных постторфяных почв разных авторов связаны с показателями объектов, на которых проводились собственные исследования.

Для характеристики и диагностики степени деградации агроторфяных почв, по нашему мнению, необходимо руководствоваться, прежде всего, критериями, которые в результате трансформации отражают изменения генетических свойств. В связи с этим несомненный научный и практический интерес представляет установление закономерностей трансформации генетических количественных и качественных параметров основополагающих показателей почвообразовательного процесса и плодородия почв: содержания углерода гумусовых соединений, азота и их соотношений, биологической активности, энергетического потенциала, трансформации степени подвижности соединений азота и др. Анализ научных источников указывает на отсутствие таких критериев по оценке степени деградации осушенных агроторфяных почв, а по биологическому показателю имеются лишь единичные работы [141]. Цель наших исследований - предложить ряд новых критериев количественной и качественной диагностики агроторфяных почв разных стадий эволюции, которые явились результатом изучения их водно-физических, химических, биологических и энергетических свойств.

Характеристика объектов и методов, результаты наших исследований по установлению трансформации свойств и критериев диагностики агроторфяных почв разных стадий эволюции представлены выше в гл. 2-6 и в материалах опубликованных статей. Подобранные объекты исследований охватывают широкий спектр агроторфяных почв, содержание ОВ в которых колебалось от 2,5 до 88,5 %.

В результате проведенных исследований установлено, что под влиянием антропогенного воздействия и процессов трансформации изменяются количественные и качественные показатели свойств торфяных почв. Эти почвы с повышением степени деградации снижают содержание (%) и запасы (т/га) ОВ и увеличивают плотность (г/см³) и вес соответствующего слоя (т/га). Как было показано выше, зависимость увеличения плотности почв от снижения содержания в них ОВ носит криволинейный характер и описывается уравнением регрессии следующего вида:

у = - 3828 Ln (х) + 1,9;

где х _{(2 5}__{88 5)} - содержание ОВ, %; R² = 0,98. Также установлена тесная связь (У?² = 0,90) плотности с запасом (т/га) ОВ в почвах. При оценке зависимости изменения показателей свойств почв разных стадий эволюции от содержания в них ОВ целесообразно использовать абсолютные величины (запас ОВ, т/га).

Важнейшей характеристикой почвообразовательного процесса торфяных почв является изменение соотношения содержания в них углерода и азота при проявлении процессов деградации. В наших исследованиях было установлено, что с увеличением степени деградации торфяных почв содержание азота в гумусовых соединениях снижается, а соотношение C:N возрастает. В зависимости от содержания в торфяных почвах ОВ соотношение C:N изменяется от 10-12 (торфяные) до 29 и более (постторфяные), приближаясь к уровню, характерному для зональных дерново-подзолистых песчаных почв. Зависимость изменения соотношения C:N от содержания ОВ в почвах носит криволинейный характер и описывается соответствующим уравнением регрессии:

y_t = 37,965 х °’³⁰,

где х _{(2 5}__{88 5)} - содержание ОВ, %; R² = 0,93.

Этот показатель характеризует трансформацию генетического типа торфяной почвы и может служить одним из критериев ее диагностики.

Еще одним из диагностических показателей трансформации агроторфяных почв, отражающий качественные изменения органического вещества, может быть коэффициент подвижности азотного фонда - «УС». Этот показатель отражает соотношение подвижных (сумма гидролизуемых и минеральных) и негидролизуемых соединений. Установлено, что с увеличением степени деградации агроторфяных почв, снижения содержания в них ОВ, соотношение этих соединений и подвижность азотного фонда увеличивается от 12 до 40 и более. Считаем, что при этом доля органических, склонных к гидролизу соединений азота, в азотном фонде стремительно повышается. Изменения этого показателя также находятся в тесной связи с содержанием ОВ в почве (для слоя 0-20 см): у = 84,672 х-°’⁴⁴⁶³,

где х_{(2 5}__{88 5)} - содержание ОВ, %; R² = 0,95.

Биологическая активность почвы характеризует интенсивность биологических процессов, протекающих в ней, является важным показателем ее плодородия. Одними из показателей биологической активности почвы являются интенсивность процессов аммонификации и нитрификации. Степень биологической деградации торфяных почв определяется по результатам суммарной деятельности бактерий аммонификаторов и нитрификаторов. Приведенные в нашей работе [96] и в гл. 4 (см. рис. 4.2) результаты исследований показывают, что антропогенно-преобразованные торфяные почвы разных стадий эволюции существенно различаются по биологической активности, результатом которой является азотминерализующая способность почв (количество минерализованного минерального азота). Более высокой биологической активностью обладают агроторфяные почвы с содержанием ОВ в пахотном слое более 35 % — 300-400, а наиболее низкой - 118 N_MIIH мг/кг при ОВ почвы менее 5 %. Между содержанием ОВ и уровнем азотминерализуюгцей способности агроторфяных почв установлена тесная связь, описываемая уравнением регрессии следующего вида:

у = - 0,0317х² + 5,97х + 108,56; R² = 0,89;

где х - содержания ОВ, %.

Пограничное значение торфяных и дегроторфяных почв следует ограничить уровнем содержания органического вещества в пахотном слое почв, равным 35 %, и целесообразно внести соответствующие изменения в действующую ныне классификацию почв.

При оценке агроэкологического состояния, разработке приемов рационального использования агроторфяных почв различных стадий эволюции возрастает актуальность использования нового показателя их свойств - энергетического потенциала. Многие исследователи-почвоведы - В. А. Ковда [43], И. В. Тюрин [139 и др.], С. А. Ваксман [18], В. Р. Волобуев [22, 80], Г. С. Цитрон [82, 146], Н. Н. Семененко [113] и др. - отмечали важность определения запасов энергии в почве как показателя их плодородия. Представленные в гл. 5 (табл. 5.1) результаты исследований показывают, что запасы энергии, накопленной в гумусовых соединениях агроторфяной и торфяно-минеральной с содержанием органического вещества в слое 0-20 см почвы 35,2-83,7 %, различаются несущественно, поэтому границей разделения торфяных и дегроторфяных почв является содержание в почвах ОВ более 35 %. По мере снижения содержания органического вещества в почве их энергетический потенциал также снижается, достигая наиболее низкого уровня при ОВ менее 5 %. Однако более объективным показателем прогноза состояния биоэнергетического потенциала агроторфяных почв разных стадий эволюции являются запасы С в слое 0-40 см. Между запасом в почвах С и биоэнергетическим потенциалом установлена тесная связь, описываемая уравнением регрессии:

Vj = 0,0375х - 0,08;

где х (7з_7оо) ~ содержание С , т/га; R² = 0,99.

Между запасом в почвах (т/га) ОВ и состоянием биоэнергетического потенциала почвы также существует тесная связь:

У₂ = 0,0187х + 1,2; где х _{(150 i200)} - содержание ОВ, т/га; R² = 0,97.

По запасам ОВ или С_орг можно прогнозировать величину энергетического потенциала торфяных почв разных стадий эволюции. На основании полученных результатов исследований разработаны соответствующие критерии диагностики агроторфяных почв разных стадий эволюции по энергетическому потенциалу.

Принимая во внимание установленные в исследованиях закономерности изменения важнейших показателей почвообразовательного процесса (плотности, соотношения C:N, коэффициента подвижности азотного фонда, биологической активности и энергетического потенциала) от трансформации органического вещества считаем целесообразным пограничное значение агроторфяных и органо-минеральных почв ограничить уровнем содержания органического вещества в пахотном слое равным 35 %. Исходя из полученных результатов исследований предлагаются новые ориентировочные критерии диагностики антропогенно-преобразованных торфяных почв разных стадий эволюции (табл. 7.1).

Таблица 7.1. Ориентировочные критерии диагностики агроторфяных почв разных стадий эволюции

• *К-коэффициент подвижности азотного фонда.
• *Биологичсская активность почвы.

Кроме представленных результатов велись также исследования по определению других критериев диагностики дегроторфяных почв. Установлено, что показатели урожайности и содержания подвижных соединений фосфора и калия - не надежные критерии диагностики этих почв. Урожайность - слагаемое многих факторов. Уровень ее зависит, прежде всего, от технологии возделывания и погодных условий, а содержание фосфора и калия - от уровня применения удобрений.

В связи с изложенным нельзя не обратить внимание на сложившуюся тер-миналогию и классификацию агроторфяных почв с содержанием ОВ менее 50 %. Одни авторы эти почвы называют «сработанными» торфяными, антропогенно-преобразованными торфяными, а другие - деградированными, дегроторфяными. Имеют место быть термины «деградация земель» и «деградированные земли». По нашему мнению эти термины имеют разные значения. Термин «деградация земель» означает процесс снижения плодородия и продуктивности пахотных земель в результате землепользования. В то же время, согласно энциклопедии, «деградированные земли - это земли, потерявшие свои исходные полезные свойства до состояния, исключающего возможность их эффективного использования по целевому назначению». Исходя из этого можно сделать вывод, что официально принятое по классификации Республики Беларусь название почв «дегродированные торфяные» не согласуется со значением «деградированные земли». Под влиянием антропогенного воздействия изменилось морфологическое строение торфяных почв, в большей или меньшей степени разрушился торф, снизилось содержание ОВ и плодородие, но их продуктивность остается достаточно высокой. Как можно считать «дегродированными» почвы с содержанием ОВ около 20 %, которые в наших исследованиях при оптимальных условиях агротехники и применения удобрений обеспечивают рентабельное возделывание зерновых колосовых культур на уровне 5-6 т/га и более? Нами установлено, что деградированные торфяные с содержанием ОВ 3-5 % почвы по своему потенциалу продуктивности выше, чем зональные дерново-подзолистые песчаные. По нашему мнению в названии агроторфяных почв разных стадий эволюции должно быть отражены, прежде всего, степень трансформации торфа и потенциал их продуктивности, например, антропогенно-преобразованные агроторфяные, торфяно-минеральные, минеральные остаточно-торфяные, минеральные постторфяиые.