Согласно районированию земледельческих районов Центральной Якутии [3], пригородная часть г. Якутск входит в состав т.н. центральной подзоны Приленской зоны общей площадью 70,5 тыс. км2. Основу агромелиоративного фонда здесь составляют мерзлотные черноземы совокупно с черноземовидными почвами – лугово-черноземными и черноземно-луговыми, которые характеризуются как высокоплодородные. Данные почвы осваиваются под овощные и картофель при орошении, зерновые и кормовые, а в нашем случае и ягодные культуры.
Материалы и методы исследования
Наши исследования проводились в 2008-2010 гг. на территории Центральной Якутии, в пределах площади опытного участка – ягодника Якутского ботанического сада Института биологических проблем криолитозоны СО РАН. На данном участке возделывается смородина черная, произрастающая на мерзлотной лугово-черноземной почве, на фоне орошения и внесения органо-минеральных удобрений. Разрез 1БС-09 исследуемой мерзлотной лугово-черноземной почвы опытного участка был заложен на приозерном гривном повышении, примыкающем с западной стороны к озеру Итык – Кюель, в 100 м от берега озера, и характеризовался следующим морфологическим строением профиля: Апах(0-25) – АВСа(25-35) – ВСа(35-51) – ВССа(51-107) – С(107-136 см).
Определение химических и физико-химических показателей почвы (рН, содержание гумуса и азота, обменные катионы Са2+, Мg2+, Na+, гранулометрический состав) проводили по общепринятым в почвоведении и агрохимии методикам [2, 8].
Подвижные формы азота, фосфора и калия в слое почвы 0-20 см изучали также по стандартным методикам [1]. При этом нитратный азот определяли с дисульфофеноловой кислотой, аммиачный азот – с реактивом Неслера, подвижный фосфор – по Гинзбург-Артамоновой, обменный калий – по Масловой.
Агрофизические показатели, а именно удельную массу (УМ) определяли в лаборатории пикнометрическим методом, объемную массу (ОМ) – в полевых условиях методом режущего кольца, наименьшую влагоемкость (НВ) – методом заливных площадок и общую порозность (Ро) – расчетным методом [8, 9].
Результаты исследования и их обсуждение
Физико-химические свойства почвы разр. 1БС-09 приведены в табл. 1.
Таблица 1
Физико-химические свойства лугово-черноземной почвы, разрез 1БС-09
|
Горизонт |
Глубина, см |
рНводн. |
Обменные катионы, мг-экв/100 г почвы |
Na+, % от суммы |
СО2 карбонатов, % |
|||
|
Са+2 |
Mg+2 |
Na+ |
сумма |
|||||
|
Апах |
5-15 |
7,4 |
13,8 |
6,1 |
2,0 |
21,9 |
9 |
–* |
|
АВСа |
25-35 |
8,1 |
13,8 |
6,1 |
2,4 |
22,3 |
10 |
4,0 |
|
ВСа |
37-47 |
8,6 |
12,2 |
3,4 |
3,5 |
19,1 |
18 |
9,1 |
|
ВССа |
70-80 |
8,9 |
7,1 |
5,6 |
4,4 |
17,1 |
26 |
3,4 |
|
С |
115-125 |
8,5 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
* Прочерк означает, что значение показателя не определено.
Как видно из этих данных (табл. 1), реакция рН водной вытяжки изменяется от слабощелочной в гор. Апах до щелочной в нижележащей части почвенного профиля. В составе обменных катионов почвенно-поглощающего комплекса (ППК) данной почвы абсолютно преобладают щелочноземельные катионы Са+2 и Mg+2, однако доля поглощенного катиона Na+ от суммы обменных оснований весьма значительна и возрастает сверху – вниз с 9 (в гор. Апах) до 26 % (в гор. ВС). Это позволяет нам, согласно известным градациям [4] отнести данную почву к солонцеватой. Причем, с глубиной степень солонцеватости возрастает.
Максимальное содержание подвижных карбонатов в почве разр. 1БС-09 отмечается в иллювиальном гор. ВСа и значительно меньшее в гор. АВСа и ВССа. Таким образом, почва опытного участка характеризуется более растянутым (до 45 см) и вышерасположенным к поверхности карбонатным профилем.
Гранулометрический состав почвы разр. 1БС-09 в верхней части почвенного профиля (гор. Апах, АВСа и ВСа) определяется согласно известной классификации механических элементов почв Н.А. Качинского [8] как среднесуглинистый, в гор. ВССа – как легкосуглинистый, а в гор. С – как супесчаный (табл. 2). Последнее является как следствием совокупности процессов почвообразования, так и того, что данная почва формируется на слоистых аллювиальных супесчано-легкосуглинистых отложениях.
Таблица 2
Гранулометрический состав лугово-черноземной почвы, разрез 1БС-09
|
Горизонт |
Глубина, см |
Содержание фракций, %; размер, мм |
||||||
|
1-0,25 |
0,25-0,05 |
0,05-0,01 |
0,01-0,005 |
0,005-0,001 |
<0,001 |
<0,01 |
||
|
Апах |
5-15 |
0,5 |
44,3 |
23,3 |
4,9 |
13,9 |
13,1 |
31,9 |
|
АВСа |
25-35 |
0,2 |
37,7 |
27,3 |
6,9 |
12,7 |
15,2 |
34,8 |
|
ВСа |
37-47 |
0,1 |
34,8 |
29,8 |
7,7 |
16,1 |
11,5 |
35,3 |
|
ВССа |
70-80 |
0,1 |
44,2 |
27,5 |
6,5 |
12,6 |
9,1 |
28,2 |
|
С |
115-125 |
0,3 |
60,6 |
19,9 |
2,4 |
8,4 |
8,4 |
19,2 |
Агрохимические свойства исследуемой лугово-черноземной почвы приведены в таблице 3. Содержание гумуса по почвенному профилю изменяется от 2,6 % в гор. Апах до 1,6 % в гор. ВССа и позволяет в целом согласно известной шкале [6] рассматривать его как низкое. Общее количество азота также низкое и уменьшается по профилю данной почвы сверху – вниз с 0,048 до 0,020 %. При этом исходя из значений отношений С:N можно также констатировать, что обогащенность гумуса азотом исследуемой почвы очень низкая, что в принципе не характерно для гумуса мерзлотных лугово-черноземных почв, которые наряду с черноземно-луговыми традиционно в данной сельскохозяйственной зоне рассматриваются как потенциально высокоплодородные [5]. Последнее является следствием процесса дегумификации в результате нерационального использования данной почвы, когда потери гумуса не компенсировались внесением органических удобрений.
В свою очередь, низкое содержание гумуса и валового азота в лугово-черноземной почве опытного участка приводит к закономерному снижению общего количества минеральных форм азота. Так содержание аммиачного и нитратного азота равномерное, а подвижных форм фосфора и калия – убывающее по профилю исследуемой почвы опытного участка, при этом наблюдаются вторые максимумы в надмерзлотных почвенных горизонтах (толще). В целом содержание нитратов, оцененное по градациям [7] является очень низким, а обеспеченность подвижными фосфатами по Гинзбург-Артамоновой характеризуется как средняя и высокая [1], в то время как доступным калием по Масловой – как низкая [2].
Таблица 3
Агрохимические свойства лугово-черноземной почвы, разрез 1БС-09
|
Горизонт |
Глубина, см |
Гумус, % |
Азот, % |
С:N |
Подвижные, мг/100 г почвы |
|||
|
NH+4 |
NO-3 |
Р2О5 |
К2О |
|||||
|
Апах |
5-15 |
2,6 |
0,048 |
31 |
0,4 |
1,0 |
24,3 |
14,1 |
|
АВСа |
25-35 |
2,1 |
0,024 |
51 |
0,3 |
0,8 |
13,8 |
9,1 |
|
ВСа |
37-47 |
2,4 |
0,035 |
40 |
0,4 |
0,8 |
9,3 |
4,9 |
|
ВССа |
70-80 |
1,6 |
0,020 |
46 |
0,8 |
0,8 |
16,5 |
5,6 |
|
С |
115-125 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
Агрофизические свойства исследуемой почвы приведены в табл. 4. При этом значения удельной массы (УМ) или плотности твердой фазы почвы разр. 1БС-09 изменяются в поверхностном слое 0-50 см в пределах 2,61-2,66 г/см3, тогда как в нижележащей толще 50-100 см отмечается увеличение УМ с 2,66 до 2,69 г/см3. Последнее является, главным образом, следствием смены гранулометрического состава со среднесуглинистого в слое 0-50 см до легкосуглинистого в нижней полуметровой толще, которое сопровождается закономерным увеличением в составе почвенных гранулометрических фракций более тяжелых частиц мелкого песка (см. табл. 2).
Таблица 4
Агрофизические свойства лугово-черноземной почвы, разрез 1БС-09
|
Глубина, см |
Удельная масса, г/см3 |
Объемная масса, г/см3 |
Содержание частиц; размер, мм |
Порозность, % |
Наименьшая влагоемкость, % |
|
|
<0,01 |
<0,001 |
|||||
|
0-10 |
2,62 |
1,43 |
31,2 |
16,4 |
45,4 |
20,3 |
|
10-20 |
2,61 |
1,42 |
31,6 |
16,4 |
45,6 |
19,0 |
|
20-30 |
2,63 |
1,40 |
31,4 |
16,8 |
46,8 |
19,2 |
|
30-40 |
2,62 |
1,22 |
33,7 |
14,3 |
53,4 |
21,7 |
|
40-50 |
2,66 |
1,19 |
32,3 |
13,3 |
55,3 |
23,9 |
|
50-60 |
2,68 |
1,20 |
27,8 |
11,6 |
55,2 |
25,2 |
|
60-70 |
2,66 |
1,30 |
20,7 |
8,7 |
55,1 |
23,7 |
|
70-80 |
2,66 |
1,30 |
23,2 |
10,4 |
51,1 |
23,7 |
|
80-90 |
2,69 |
1,25 |
26,0 |
10,5 |
53,5 |
25,7 |
|
90-100 |
2,67 |
1,26 |
24,2 |
9,2 |
52,8 |
25,3 |
В целом в поверхностном слое 0-40 см исследуемой почвы значения плотности ее твердой фазы (2,61-2,63 г/см3) не выходят за пределы (2,55-2,65 г/см3), характерные для пахотных горизонтов минеральных суглинистых почв [9]. Значения объемной массы (ОМ) или плотности почвы разр. 1БС-09 уменьшаются сверху – вниз, достигая значений в верхнем слое (0-30 см) 1,40-1,43, средней части слоя (30-60 см) – 1,19-1,22 и нижней толще (60-100 см) – 1,25-1,30 г/см3. Величины общей порозности (Ро) в пределах почвенного профиля разр. 1БС-09 изменяются с 45,4 до 55,3 % (табл. 4). Причем, в верхней 0-30 см толще выявляется уплотнение почвы, которое фиксируется по увеличению ОМ (1,40-1,43 г/см3), уменьшению Ро (45,4-46,8 %) и наименьшей влагоемкости (НВ) (19,0-20,3 %). Это обстоятельство, вероятно, связано со слабой оструктуренностью исследуемой мерзлотной почвы, что, в конечном счете, приводит к самоуплотнению ее поверхностных горизонтов во время проведения вегетационных поливов смородины.
Выводы
1. Оценка агрофизических показателей мерзлотной лугово-черноземной почвы опытного участка позволяет констатировать, что исследуемая почва в целом обладает благоприятными свойствами, способствующими нормальному росту и развитию растений.
2. Исходя из агрохимических свойств данной почвы, необходимо отметить низкий уровень ее плодородия, что обусловлено незначительным содержанием гумуса и общего азота, низкой обеспеченностью подвижными формами N и K, а также высокой степенью солонцеватости.