Научтруд
Войти

ИЗМЕНЕНИЕ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ГУМУСА ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ПОД ВЛИЯНИЕМ АГРОГЕНЕЗА

Научный труд разместил:
Daris
21 августа 2020
Автор: Мамонтов Владимир Григорьевич

УДК 631.417.2:631.445.4

НАУЧНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННЫМ КОМПЛЕКСОМ

DOI: 10.24411/2587-6740-2020-14079

ИЗМЕНЕНИЕ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ГУМУСА ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ПОД ВЛИЯНИЕМ АГРОГЕНЕЗА

В.Г. Мамонтов

ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К.А. Тимирязева, г. Москва, Россия

Высокое содержание органического вещества — характерный признак черноземных почв, обусловливающий их высокий уровень плодородия. В связи с этим изучался характер изменения содержания и компонентного состава гумуса чернозема обыкновенного Воронежской области при различном сельскохозяйственном использовании. Определяли содержание и состав гумуса, содержание и состав лабильных гумусовых веществ (ЛГВ) методами Тюрина и Пономаревой-Плотниковой. При использовании чернозема обыкновенного в неорошаемом земледелии содержание и запасы гумуса уменьшились по сравнению с многолетней залежью на 3,29%% и 71 т/га соответственно. В составе гумуса заметно увеличилось количество гуминовых кислот, отношение СГК:СФК возросло с 1,85 до 2,31. Среди гуминовых кислот (ГК) наиболее устойчива к минерализации фракция ГК-2, и ее доля в составе группы ГК возросла с 65 до 89%%. Вовлечение старопахотного чернозема в орошаемое земледелие вызывает изменение его гумусового состояния, непосредственно зависящее от условий использования орошаемой пашни. В кормовом севообороте с многолетними травами содержание гумуса увеличилось с 7,31 до 7,57%%, отношение СГК:СФК возросло с 2,31 до 2,48, однако вклад фракции ГК-2 в группу ГК уменьшился и составил 74%%. При бессменном возделывании кукурузы содержание гумуса изменилось с 7,31 до 6,93-7,16%% и произошла его фульватизация, поэтому отношение СГК:СФК уменьшилось с 2,31 до 1,75-1,90. В пахотных почвах резко уменьшилось содержание лабильных гумусовых веществ (ЛГВ) и азота в их составе. По сравнению с многолетней залежью содержание углерода ЛГВ в неорошаемом черноземе снизилось с 0,911 до 0,036%%, а количество азота в ЛГВ — с 0,108 до 0,028%%. В орошаемых черноземах содержание углерода и азота ЛГВ составило, соответственно, 0,563 и 0,061%% при возделывании многолетних трав и 0,366-0,402 и 0,034-0,035%% под бессменной кукурузой.

Введение

Черноземная зона издавна является важнейшим земледельческим регионом России. Сочетание высокого потенциального плодородия почв с благоприятным гидротермическим режимов позволяет успешно возделывать здесь большинство сельскохозяйственных культур. Хотя площадь черноземных почв составляет всего 7% от территории страны, на Черноземную зону приходится более половины всех пахотных угодий и производится около двух третей всей сельскохозяйственной продукции [1]. Поэтому сохранение высокого уровня эффективного плодородия черноземов — важнейшая задача сельскохозяйственного производства. К сожалению, за длительный период интенсивного использования в сельском хозяйстве черноземы в значительной степени утратили свой изначально высокий уровень плодородия. Неблагоприятные изменения свойств и режимов затрагивают самые разные стороны состояния и функционирования черноземов. В ряде случаев эти изменения столь существенные, что заходит речь о деградации черноземов [2].

Важнейшая причина негативных изменений черноземов — замена естественной травянистой растительности культурами агроценозов. В результате этого не только уменьшилась емкость биологического круговорота веществ, но и изменился гидротермический режим почв. Так, по имеющимся оценкам, в современную эпоху уменьшилось вовлечение биофильных элементов в биологический круговорот: N — в 2,6 раза, Са — в 5,9 раза, Мд — в 6,0 раз и S — в 3,8 раза [3].

Пахотные черноземы отличаются от целинных своеобразным агропедоклиматом, для которого характерна повышенная теплообеспе-ченность при значительной континентальности. В пахотном слое черноземов периодически, а глубже 2 м регулярно возникает агрогенное переувлажнение [4]. Ежегодные обработки способствуют разрыхлению верхней части почвенного профиля и резкому усилению его аэрации. Совокупность этих факторов приводит к активизации деятельности микроорганизмов, таких как ам-монификаторы, целлюлозолитики, денитрифи-каторы, актиномицеты и микромицеты [5].

В пахотные черноземы ежегодно поступает в 2-8 раз меньше растительных остатков по сравнению с их целинными аналогами [6, 7]. В результате усиления микробиологической и ферментативной активности и уменьшения масштабов ежегодного растительного опада усиливается минерализация гумуса и его содержание в пахотных черноземах снижается [8, 9, 10]. В большинстве своем потери гумуса в пахотных черноземах по сравнению с целинными аналогами составляют 20-40% [8, 11]. Однако в ряде случаев потери гумуса могут достигать 40-60% [12].

Снижение содержания гумуса в пахотных черноземах сопровождается негативными изменениями в почвенном поглощающем комплексе, что проявляется в уменьшении емкости обмена и содержания обменного кальция, изменении реакции среды [8, 10].

Дегумификация черноземов, потеря обменного кальция и частые механические обработки вызывают разрушение почвенной структуры, что приводит к ухудшению физических свойств и водно-воздушного режима. В частности, в пахотных почвах возрастают плотность сложения и распыленность почвенной массы, уменьшаются предельная полевая влагоемкость и запасы доступной влаги [2, 6].

Весьма эффективным приемом оптимизации водного режима почв засушливых регионов, в том числе и черноземов, является орошение. Однако при интенсивном орошении уровень антропогенной нагрузки на почву существенно возрастает, что может приводить к негативным последствиям [2, 13].

Поэтому изучение свойств черноземов при различных вариантах сельскохозяйственного

использования имеет большое значение для оценки характера происходящих с ними изменений и обоснования мероприятий по сохранению и повышению их плодородия.

Материалы и методика

Объектом проводимых нами исследований служил чернозем обыкновенный территории землепользования НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева, расположенного в Таловском районе Воронежской области. Почвенные образцы отбирались из слоя мощностью 0-20 см гумусово-аккумулятивного горизонта А чернозема в 3-кратной повторности. Образцы неорошаемого чернозема были отобраны на делянке с ячменем 10-польного зернопаропропашного севооборота, площадь делянки 311 м2. Образцы орошаемого чернозема отбирали на делянке с многолетними травами третьего года пользования 7-польного орошаемого кормового севооборота и на делянках, где в течение 10 лет возделывалась бессменная кукуруза на зерно; в одном варианте удобрения не применялись, в другом — вносились дозой ^^Р^^. Площадь делянок 250 м2.

Для орошения использовалась вода из местных прудов-накопителей. Она характеризовалась низкой минерализацией — 0,5-0,7 г/л и имела гидрокарбонатно-кальциевый состав. Полив осуществлялся дождеванием, оросительная норма, в зависимости от погодных условий, колебалась от 900 до 2000 м3/га за сезон. Глубина промачивания варьировала от 50 до 70 см. Образцы чернозема с естественным процессом гумусообразования были отобраны на участке некосимой залежи с природной степной растительностью, существующей с 1882 г.

В индивидуальных почвенных образцах определяли: содержание органического углерода почвы, содержание и состав лабильных гумусовых веществ по методам Тюрина, состав гумуса по методу Пономаревой-Плотниковой [14, 15].

© Мамонтов В.Г., 2020 Международный сельскохозяйственный журнал, 2020, том 63, № 4 (376), с. 83-86.

Результаты исследований

Длительное сельскохозяйственное использование оказало заметное влияние на органическую часть чернозема обыкновенного. Данные, характеризующие изменение содержания и запасов гумуса в обыкновенном черноземе при переходе от залежи к пашне и смене неорошаемого земледелия орошаемым, представлены в таблице 1.

Самые высокие показатели содержания и запасов гумуса свойственны чернозему залежи, в пахотных черноземах они заметно меньше (рис. 1).

Содержание гумуса в верхнем 20-сантиметровом слое горизонта А, за период активного использования чернозема в неорошаемом земледелии, снизилось с 10,60 до 7,31%, запасы гумуса уменьшились с 225 до 154 т/га.

Экстенсивное использование чернозема в орошаемом земледелии, что имеет место в варианте с бессменной кукурузой без удобрений, сопровождается уменьшением содержания и запасов гумуса по сравнению с неорошаемой почвой. Содержание гумуса в пахотном слое снизилось с 7,31 до 6,83%, запасы гумуса уменьшились на 9 т/га. В варианте, где возделывалась бессменная кукуруза с применением высоких доз минеральных удобрений, содержание и запасы гумуса по сравнению с неорошаемым черноземом существенно не изменились. В случае севооборота с многолетними травами содержание гумуса в пахотном слое орошаемого чернозема возросло с 7,31 до 7,57%, а запасы — с 154 до 163 т/га.

Таким образом, при экстенсивном использовании орошаемой пашни, с одной стороны, в летний период создаются благоприятные гидротермические условия для функционирования разнообразных групп микроорганизмов, с другой — дефицит элементов минерального питания является причиной минерализации гумусовых соединений почвы, служащих, наряду с растительными остатками, основным источником питательных веществ и энергии для микрофлоры. Следствием этого является развитие де-гумификации, наиболее активно протекающей в верхней части почвенного профиля.

Оптимизация условий минерального питания позволяет нивелировать негативные последствия орошаемой бессменной культуры, а включение в севооборот многолетних трав создает условия для накопления в почве гумуса. Однако прирост содержания гумуса в орошаемом черноземе идет довольно медленно, со скоростью примерно 0,03% в год, что необходимо учитывать при разработке моделей плодородия и регулировании гумусового содержания почв.

В целом, согласно полученным данным, в результате длительного сельскохозяйственного использования в неорошаемом земледелии чернозем обыкновенный потерял около 31% гумуса, в орошаемых условиях потери гумуса составили 29-36% по сравнению с его содержанием в черноземе залежи.

Под влиянием агрогенного воздействия изменяется и состав гумуса. В верхней части гумусового слоя чернозема залежи состав гумуса судя по величине отношения СГК:СфК равному 1,85 относится к фульватно-^матному типу. В неорошаемой почве величина отношения СГК:СфК возросла до 2,31 и тип гумуса стал гу-матным. (Обусловлено это интенсификацией ми-нерализационных процессов. В первую очередь

минерализации подвергаются неспецифические органические соединения и фульвокисло-ты вследствие их более упрощенного по сравнению с гуминовыми кислотами (ГК) строения, что и ведет к расширению отношения СГК:СфК.

Вовлечение старопахотного чернозема в орошаемое земледелие вызывает изменение группового состава гумуса, при этом характер его трансформации во многом зависит от особенностей использования орошаемой пашни. Бессменное возделывание кукурузы без внесения удобрений способствует отчетливой фуль-ватизации гумуса. Тип гумуса изменяется из гуматного в фульватно-гуматный, о чем свидетельствует уменьшение величины отношения СГК:СфК с 2,31 до 1,75. Высокие дозы минеральных удГКобфрКений ослабляют негативное влияние бессменной кукурузы на состав гумуса чернозема. При более благоприятных условиях минерального питания растений увеличивается количество растительных остатков, ежегодно поступающих в почву, что отражается на процессе гумусообразования. Состав гумуса чернозема при бессменном возделывании кукурузы на фоне высоких минеральных удобрений, судя по величине отношения СГК:СфК равному 1,90, приближается к составу гумуса чернозема залежи и соответствует фульватно-гуматному типу. По-видимому, в таких условиях не только активизируется новообразование гумусовых кислот, но и усиливаются деструктивные процессы, затрагивающие как гуминовые кислоты, так и гумин, что способствует большему по сравнению с неорошаемыми условиями образованию фульвокис-лот. Более благоприятные условия для гумусо-образования присущи орошаемому чернозему при возделывании многолетних трав. По сравнению с неорошаемым черноземом и вариантами с бессменным возделыванием кукурузы здесь отмечается самая высокая величина отношения СГК:СфК равная 2,48 и тип гумуса оценивается как п/матный.

Важнейшей составной частью гумуса черноземов являются гуминовые кислоты, среди которых особое значение имеет фракция гу-миновых кислот, связанных преимущественно с обменным кальцием, или фракция ГК-2. Характерная особенность гуминовых кислот этой фракции — высокая чувствительность к кальцию [15]. Подчеркивая значение этой фракции, некоторые ученые предлагают использовать

Таблица 1

Влияние различного сельскохозяйственного использования на органическое вещество чернозема обыкновенного

Вариант Общий гумус, % Запас С Фракция ГК-2, %

гумуса, т/га сфк от С , общ от суммы СГК

Залежь 10,60 225 1,85 27,8 65

Неорошаемая почва 7,31 154 2,31 36,3 89

Орошение, многолетние травы 7,57 163 2,48 36,7 74

Орошение, бессменная кукуруза + М200Р100К100 7,16 152 1,90 34,4 77

Орошение, бессменная кукуруза без удобрений 6,83 145 1,75 29,1 75

НСР05 0,31 - 0,12 2,2 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

27,8
36,3
36,7
34,4
89
77
75
74
65

% от Собщ почвы % от суммы ГК

Рис. 1. Влияние агрогенного воздействия на содержание и запас гумуса в черноземе обыкновенном: 1 — залежь; 2 — неорошаемая почва; 3 — орошение, многолетние травы; 4 — бессменная кукуруза с удобрениями; 5 — бессменная кукуруза без удобрений

84 INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 4 (376) / 2020

Рис. 2. Влияние различного сельскохозяйственного использования чернозема обыкновенного на содержание фракции ГК-2: 1 — залежь; 2 — неорошаемая почва; 3 — орошение. многолетние травы; 4 — орошение, бессменная кукуруза с удобрениями; 5 — орошение, бессменна

www.mshj.ru

НАУЧНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННЫМ КОМПЛЕКСОМ

Таблица 2

Влияние агрогенного воздействия на содержание и состав лабильных гумусовых веществ чернозема обыкновенного

Вариант С лгв N лгв C/N

% % от С б общ

Залежь 0,911 14,8 0,108 8,4

Неорошаемая почва 0,336 7,9 0,028 12,0

Орошение, многолетние травы 0,563 12,8 0,061 9,2

Орошение, бессменная кукуруза + М200Р100К100 0,402 9,7 0,035 11,5

Орошение, бессменная кукуруза без удобрений 0,366 9,3 0,034 10,8

НСР05 0,03 - 0,01 ее содержание в почвах для оценки экологической устойчивости гумуса [16]. Однако надежные количественные критерии для этого пока не разработаны. Тем не менее характеристика фракции ГК-2, учитывая ее значение для гумуса черноземов, представляет большой интерес для оценки особенностей трансформации органического вещества черноземов при различном агрогенном воздействии.

В черноземе залежи на долю фракции ГК-2 приходится около 1/3 от содержания общего углерода почвы и 65% от общего количества гуминовых кислот (рис. 2). В пахотных почвах вклад фракции ГК-2 в общий гумус увеличился, особенно в неорошаемой почве и в варианте с орошением и возделыванием многолетних трав, где он достигает 36-37%.

Особенно заметно значение фракции ГК-2 возросло в группе ГК. Так, в неорошаемом черноземе их содержание достигло 89% от общего количества ГК. В орошаемых черноземах их содержание находится на уровне 74-77%. Гумусовое состояние почв определяется соотношением процессов минерализации и гумификации. В черноземе залежи они находятся в динамическом равновесии: количество минерализованного гумуса восполняется новообразованными в результате гумификации органическими соединениями. При этом продукты гумификации включаются во все фракции почвенного гумуса в количествах приблизительно пропорциональных содержанию этих фракций.

То есть сформированный почвенный гумус как бы регулирует свое количественное и качественное воспроизводство [17]. В пахотном неорошаемом черноземе равновесие резко сдвигается в сторону минерализации. Подвергаются минерализации в первую очередь лабильные органические соединения, в том числе и фракции ГК, отличающиеся от фракции ГК-2 меньшей «кон-денсированностью» молекул. Этим, по-видимому, и обусловлено существенное доминирование фракции ГК-2 в составе гумуса пахотного неорошаемого чернозема. В орошаемых черноземах вследствие оптимизации водного режима улучшаются условия произрастания сельскохозяйственных культур, в результате чего увеличивается количество растительных остатков, ежегодно поступающих в почву [18]. Это создает более благоприятные условия для процесса гумификации и новообразования различных фракций гумусовых кислот, в связи с чем вклад фракции ГК-2 в общий гумус и группу ГК несколько снижается по сравнению с неорошаемой почвой.

Важной составной частью гумуса являются лабильные гумусовые вещества (ЛГВ). ЛГВ представляет собой комплекс относительно легко трансформируемых органических соединений, образующихся при разложении и гумификации органических остатков, корневых выделений,

продуктов автолиза и метаболизма почвенной биоты. Они включают новообразованные гумусовые кислоты, неспецифические органические соединения, в той или иной мере зрелые гумино-вые и фульвокислоты, непрочно связанные с минеральной частью почвы. Эти вещества принимают непосредственное участие в динамичных почвенных процессах — участвуют в агрегировании почвенной массы, проявляют физиологическую активность по отношению к корневым системам растений и микроорганизмам, одними из первых подвергаются минерализации и др. и непосредственно участвуют в формирование эффективного плодородия почвы [19].

Исследуемые почвы заметно различаются содержанием и составом ЛГВ (табл. 2).

В черноземе залежи содержание Слгв равно 0,911%, что составляет 14,8% от общего углерода почвы. В старопахотном неорошаемом черноземе в связи с активным протеканием процесса минерализации содержание Слгв резко снижается и достигает 0,336%, что соответствует только 7,8% от общего углерода почвы. В орошаемых черноземах содержание ЛГВ непосредственно зависит от характера использования орошаемой пашни. В варианте с многолетними травами содержание Слгв увеличилось до 0,563%, что составляет 12,8% от общего углерода почвы. Черноземы, где бессменно возделывалась кукуруза, содержат меньше ЛГВ — 0,402% при применении удобрений и 0,366% в варианте без удобрений, что составляет 9,3-9,7% от общего углерода почвы.

Одним из основных элементов минерального питания растений является азот. В течение вегетационного сезона значительное количество азота поступает в почвенный раствор в результате минерализации органического вещества, в том числе и ЛГВ. Поэтому обогащенность ЛГВ азотом имеет важное агрономическое значение.

Больше всего азота (0,108%) содержат ЛГВ чернозема залежи. Судя по величине отношения С/И равной 8,4 и существующим критериям [20], обогащенность ЛГВ азотом средняя. В пахотном неорошаемом черноземе, благодаря активно протекающей минерализации, содержание азота в ЛГВ уменьшилось до 0,028%, тогда как величина отношения С/И наоборот возросла и достигла 12,0, что свидетельствует о низком уровне обогащенности ЛГВ азотом. При вовлечении неорошаемого чернозема в орошаемое земледелие содержание азота в ЛГВ также как и их содержание, и степень обогащенности ЛГВ азотом зависят от характера использования орошаемой пашни. При возделывании многолетних трав содержание азота в ЛГВ увеличилось до 0,061%, а обогащенность азотом ЛГВ, судя по величине отношения С/И равной 9,2, возросла до средней. При бессменном возделывании кукурузы с удобрениями содержание азота в ЛГВ составило 0,035%, величина отношения C/N — 11,5, обогащенность ЛГВ азотом, как и в неорошаемом черноземе, низкая. В ЛГВ чернозема при бессменном возделывании кукурузы без удобрений содержание азота равно 0,034%, величина отношения C/N составила 10,8 и соответствует средней обогащенности ЛГВ азотом. Следовательно, минеральные удобрения усиливают утилизацию азота из ЛГВ.

Выводы

По сравнению с черноземом с естественным процессом гумусообразования пахотные почвы содержат на 29-36% меньше гумуса. При этом в пахотных почвах увеличился вклад гуминовых кислот 2-й фракции в общий углерод почвы с 27,8 до 29,1-36,7%, а в группу гуминовых кислот — с 65 до 75-89%.

Под влиянием агрогенеза происходит активная минерализация лабильных гумусовых веществ. Меньше всего ЛГВ содержится в неорошаемом черноземе и при бессменном возделывании орошаемой бессменной кукурузы без удобрений, где количество углерода ЛГВ уменьшилось по сравнению с черноземом залежи с 0,911% до 0,336 и 0,366%, а азота ЛГВ — с 0,108% до 0,028 и 0,034% соответственно. Под влиянием многолетних трав в орошаемых условиях содержание углерода ЛГВ увеличилось до 0,563%, а азота — до 0,061%. При этом минеральные удобрения активизируют минерализацию азота ЛГВ.

Литература

1. Щеглов Д.И. Черноземы центра Русской равнины и их эволюция под влиянием естественных и антропогенных факторов. М.: Наука, 1999. 214 с.
2. Крупеников И.А. Черноземы. Возникновение, совершенство, трагедия деградации, пути охраны и возрождения. Кишинев: Pontos, 2008. 288 с.
3. Евдокимова Т.И., Быстрицкая Т.Л., Васильевская ВД., Гришина Л.А., Самойлова Е.М. Биогеохимические циклы элементов в природных зонах Европейской части СССР // Биогеохимические циклы в биосфере. М., 1976. С. 154-182
4. Караваева Н.А., Лебедева И.И., Герасимова М.И., Жариков С.Н. Опыт генетической интерпретации данных по водно-тепловому режиму естественных и агрогенных почв // Почвоведение. 1998. № 9. С. 1038-1048.
5. Кутовая О.В., Тхакахова А.К., Семенов М.В., Чернов Т.И., Ксенофонтова Н.А., Железова А.Д., Гаджиума-ров Р.Г., Стукалов Р.С., Иванова Е.А., Никитин Д.А. Сравнительная оценка влияния нулевой и традиционной обработки на биологическую активность агрочерно-земов Ставропольского края // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2019. № 100. С. 159-189. URL: https://doi.org/10.19047/0136-1694-2019-100-159-189
6. Коковина Т.П. О почвенных процессах в типичном мощном черноземе под пашней // Почвоведение. 1978. № 9. С.13-23.
7. Фокин АД. Идеи В.В. Докучаева и проблема органического вещества почв // Почвоведение. 1996. № 2. С. 187-196.
8. Щербаков А.П., Васенев И.И. Русский чернозем на рубеже веков // Антропогенная эволюция черноземов. Воронеж: Воронежский государственный университет, 2000. С. 32-67.
9. Cade-Menun, B.J., Bainard, L.D., LaForge, K., Schellenberg, M., Houston, B., Hamelc, C. (2017). Long-term agricultural land use affects chemical and physical properties of soils from southwest Saskatchewan. Canadian Journal of Soil Science, no. 97 (4), pp. 650-666. doi: 0rg/10.1139. cjss-20160153
10. Мамонтов В.Г., Артемьева З.С., Лазарев В.И., Родионова Л.П., Крылов В.А., Ахмедзянова Р.Р. Сравнительная характеристика свойств целинного, пахотного и залежного чернозема типичного Курской области // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2020. Вып. 101. С. 182-201. doi: 10.19047/0136-1694-2020-101-182-201

МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 4 (376) / 2020

11. Кирюшин В.И., Ганжара Н.Ф., Кауричев И.С., Орлов Д.С., Титлянова А.А., Фокин А.Д. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроланд-шафтах. М.: МСХА, 1993. 99 с.
12. Орлов Д.С. Методы определения и показатели гумусового состояния почв // Методы изучения и повышения плодородия засоленных почв. М., 1986. С. 91-98.
13. Воротынцева Л.И. Трансформация свойств темно-каштановой почвы под влиянием сельскохозяйственного использования и орошения // Почвоведение и агрохимия. 2017. № 1 (58). С. 54-67.
14. Тюрин И.В. Органическое вещество почвы. М.-Л.: Сельхозгиз, 1937. 288 с.
15. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. Л.: Наука, 1980. 222 с.
16. Кленов Б.М. Некоторые критерии устойчивости системы гумусовых веществ почвы // Вестник ТГУ. 2005. № 15. С. 160-162.
17. Фокин АД. Почва, биосфера и жизнь на Земле. М.: Наука, 1986. 176 с.
18. Евдокимова Т.И., Лобозова Л.А. Влияние орошения слабоминерализованными водами на продуктивность

сельскохозяйственных культур на южных черноземах // Научные доклады высшей школы. Биологические науки. 1985. № 6. С. 12-17.

19. Мамонтов В.Г., Афанасьев Р.А., Соколовская Е.Л. Лабильные гумусовые вещества — особая группа органических соединений чернозема обыкновенного // Плодородие. 2018. № 5 (104). С. 15-19. doi: 10.25680/ S19948603.2018.104.05
20. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. 2004. № 8. С. 918-926.

Об авторе:

Мамонтов Владимир Григорьевич, доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры почвоведения, геологии и ландшафтоведения, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0003-2563-8783, mamontov1954@inbox.ru

CHANGE IN HUMUS COMPONENT COMPOSITION OF TYPICAL CHERNOZEM UNDER AGROGENESIS INFLUENCE

V.G. Mamontov

Russian state agrarian university — Moscow Timiryazev agricultural academy, Moscow, Russia

A high content of organic matter is a characteristic of chernozem soils which determines their high fertility level. In this regard we studied the nature of the change in humus content and component composition in typical chernozem in the Voronezh region under various agricultural use. Humus content and composition, labile humic substances (LHS) content and composition were determined by Tyurin and Ponomareva-Plotnikova methods. When using typical chernozem in non-irrigated agriculture, humus content and stock decreased by 3.29% and 71 t/ha, respectively, comparing toa long-term fallow. The amount of humic acids in humus composition markedly increased; the ratio of CHA:CPA increased from 1.85 to 2.31. Among humic acids (HA) the HA-2 fraction is the most resistant to mineralization and its share in the composition of HA group increased from 65 to 89%. The involvement of old arable chernozem in irrigated agriculture causes a change in its humus state directly dependent on the conditions of irrigated arable land use. In the fodder crop rotation with perennial crops the humus content increased from 7.31 to 7.57%, the ratio of CHA:CPH increased from 2.31 to 2.48, however, HA-2 fraction contribution to HA group decreased and amounted to 74%. Under permanent corn cultivation the humus content changed from 7.31 to 6.93-7.16%, we could see its fulvation occurred, therefore, the ratio of CHA:CPA decreased from 2.31 to 1.75-1.90. In arable soils, the content of labile humic substances (LHS) and nitrogen in their composition sharply decreased. Compared with a long-term fallow land, the carbon content of LHS in non-irrigated chernozem decreased from 0.911 to 0.036%, and the amount of nitrogen in LHS — from 0.108 to 0.028%. In the irrigated chernozems carbon and nitrogen content in LHS was 0.563 and 0.061% when cultivating perennial grasses and 0.366-0.402 and 0.034-0.035%, respectively, under permanent corn. Keywords: typical chernozem, humus, fallow, irrigation, humic acids, labile humic substances.

References

1. Shcheglov, D.I. (1999). Chernozemy tsentra Russkoi ravniny i ikh ehvolyutsiya pod vliyaniem estestvennykh i antro-pogennykh faktorov [Chernozems of the Russian Plain center and their evolution under the influence of natural and anthropogenic factors]. Moscow, Nauka Publ., 214 p.
2. Krupenikov, I.A. (2008). Chernozemy. Vozniknovenie, sovershenstvo, tragediya degradatsii, puti okhrany i vozrozh-deniya [Chernozems. Emergence, perfection, the tragedy of degradation, ways of protection and revitalization]. Kishinev, Pontos, 288 p.
3. Evdokimova, T.I., Bystritskaya, T.L., Vasil&evskaya, V.D., Grishina, L.A., Samoilova, E.M. (1976). Biogeokhimicheskie tsikly ehlementov v prirodnykh zonakh Evropeiskoi chasti SSSR [Biogeochemical cycles of elements in natural areas of the European part of the USSR]. In: Biogeokhimicheskie tsikly v biosphere [Biogeochemi calcycles in the biosphere]. Moscow, pp. 154-182.
4. Karavaeva, N.A., Lebedeva, I.I., Gerasimova, M.I., Zharikov, S.N. (1998). Opyt geneticheskoi interpretatsii dan-nykh po vodno-teplovomu rezhimu estestvennykh i agro-gennykh pochv [The experience of data genetic interpretation on the water-thermal regime of natural and agrogenic soils]. Pochvovedenie [Soil science], no. 9, pp. 1038-1048.
5. Kutovaya, O.V., Tkhakakhova, A.K., Semenov, M.V., Chernov, T.I., Ksenofontova, N.A., Zhelezova, A.D., Gadzhiu-marov, R.G., Stukalov, R.S., Ivanova, E.A., Nikitin, D.A. (2019). Sravnitel&naya otsenka vliyaniya nulevoi i traditsionnoi ob-rabotki na biologicheskuyu aktivnost& agrochernozemov Stavropol&skogo kraya [Comparative assessment of the impact of zero and traditional cultivation on agrocerno-zem biological activity in the Stavropol Territory]. Byulleten& Pochvennogo instituta imeni VVV. Dokuchaeva [Bulletin of the Dokuchaev soil institute], no. 100, pp. 159-189. Available at: https://doi.org/10.19047/0136-1694-2019-100-159-189.
6. Kokovina, T.P. (1978). O pochvennykh protsessakh v tipichnom moshchnom chernozeme pod pashnei [About

soil processes in a typical deep chernozem under arable land]. Pochvovedenie [Soil science], no. 9, pp. 13-23.

7. Fokin, A.D. (1996). Idei V.V. Dokuchaeva i problema organicheskogo veshchestva pochv [V.V. Dokuchaev&s ideas and the problem of soil organic matter]. Pochvovedenie [Soil science], no. 2, pp. 187-196.
8. Shcherbakov, A.P., Vasenev, I.I. (2000). Russkii chernozem na rubezhe vekov [Russian chernozem at the turn of the century]. In: Antropogennaya ehvolyutsiya chernozemov [Anthropogenic evolution of chernozems]. Voronezh, Voronezh state university, pp. 32-67.
9. Cade-Menun, BJ., Bainard, L.D., LaForge, K., Schellenberg, M., Houston, B., Hamelc, C. (2017). Long-term agricultural land use affects chemical and physical properties of soils from southwest Saskatchewan. Canadian Journal of Soil Science, no. 97 (4), pp. 650-666. doi: 0rg/10.1139. cjss-20160153
10. Mamontov, V.G., Artem&eva, Z.S., Lazarev, V.I., Ro-dionova, L.P., Krylov, V.A., Akhmedzyanova, R.R. (2020). Sravnitel&naya kharakteristika svoistv tselinnogo, pakhot-nogo i zalezhnogo chernozema tipichnogo Kurskoi oblasti [Comparative characteristics of the properties of virgin, arable and fallow chernozems typical for the Kursk region]. Byulleten& Pochvennogo instituta imeni VVV. Dokuchaeva [Bulletin of the Dokuchaev soil institute], issue 101, pp. 182-201. doi: 10.19047 / 0136-1694-2020-101-182-201
11. Kiryushin, V.I., Ganzhara, N.F., Kaurichev, I.S., Orlov, D.S., Titlyanova, A.A., Fokin, A.D. (1993). Kontseptsiya optimi-zatsii rezhima organicheskogo veshchestva pochv v agroland-shaftakh [The concept of regime optimizing of soil organic matterin agrolandscapes]. Moscow, MCHA. 99 p.
12. Orlov, D.S. (1986). Metody opredeleniya i pokazateli gumusovogo sostoyaniya pochv [Methods of determination and indicators of soil humus state]. In: Metody izucheniya i povysheniya plodorodiya zasolennykh pochv [Methods of studying and increasing the fertility of saline soils], Moscow, pp. 91-98.
13. Vorotyntseva, L.I. (2017). Transformatsiya svoistv temno-kashtanovoi pochvy pod vliyaniem sel&skokhozyai-stvennogo ispol&zovaniya i orosheniya [The transformation of dark kashtanozem properties under the influence of agricultural use and irrigation]. Pochvovedeniye i agrokhimiya, no. 1 (58), pp. 54-67.
14. Tyurin, I.V. (1937). Organicheskoe veshchestvo pochvy [Soil organic matter], Moscow-Leningrad, Sel&khozgiz Publ., 288 p.
15. Ponomareva, V.V., Plotnikova, T.A. (1980). Gumus i pochvoobrazovanie [Humus and soil formation]. Leningrad, Nauka Publ., 222 p.
16. Klenov, B.M. (2005). Nekotorye kriterii ustoichivosti sistemy gumusovykh veshchestv pochvy [Some criteria for soil humus system stability]. Vestnik TGU [Bulletin of TSU], no. 5, pp. 160-162.
17. Fokin, A.D. (1986). Pochva, biosfera i zhizn& na Zemle (1986) [Soil, biosphere and life on the Earth], Moscow, Nauka Publ., 176 p.
18. Evdokimova, T.I., Lobozova, L.A. (1985). Vliyanie oro-sheniya slabomineralizovannymi vodami na produktivnost& sel&skokhozyaistvennykh kul&tur na yuzhnykh chernozemakh [The effect of irrigation with weakly mineralized waters on the agricultural crops productivity on southern chernozems]. Nauchnye doklady vysshei shkoly. Biologicheskie nauki [Scientific reports of high school. Biological sciences], no. 6, pp. 12-17.
19. Mamontov, V.G., Afanas&ev, R.A., Sokolovskaya, E.L. (2018). Labil&nye gumusovye veshchestva — osobaya gruppa organicheskikh soedinenii chernozema obyknoven-nogo [Labile humic substances — a special group of organic compounds of typical chernozem]. Plodorodie [Fertility], no. 5 (104), pp. 15-19. doi:10.25680/S19948603.2018.104.05
20. Orlov, D.S., Biryukova, O.N., Rozanova, M.S. (2004). Dopolnitel&nye pokazateli gumusnogo sostoyaniya pochv i ikh geneticheskikh gorizontov [Additional indicators of soil humus state and their genetic horizons]. Pochvovedenie [Soil science], no. 8, pp. 918-926.

About the author:

Vladimir G. Mamontov, doctor of biological sciences, professor, professor of the department of soils science, geology and landscape science, ORCID: http://orcid.org/0000-0003-2563-8783, mamontov1954@inbox.ru

INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 4 (376) / 2020

mamontov1954@inbox.ru

www.mshj.ru

чернозем обыкновенный гумус залежь орошение гуминовые кислоты лабильные гумусовые вещества typical chernozem humus fallow irrigation