Характеристика почв северной лесостепной зоны Челябинской области

По данным Комитета по земельным ресурсам и землеустройству Челябинской области площадь пахотных земель на первое января 1999 года составила 3082,7 тыс. га. На долю лесостепной зоны приходится 1657,0 тыс. га, или 45% сельскохозяйственных угодий, в том числе 1361,5 тыс. га (45,5%) пашни, 355,2 тыс. га (53,0%) сенокосов и 535,1 тыс. га (39,8%) пастбищ.

Почвенный покров территории северной лесостепи Челябинской области определяется развитием дернового, солончаково-солонцового и подзолистого процессов почвообразвания, поэтому для этой подзоны характерно разнообразие почв. На всей территории преобладают черноземы выщелоченные, на них приходится 17,4% общей площади, 45,5% пахотных земель и 34,6% сельскохозяйственных угодий. Значительная доля почвенного покрова приходится на серые лесные осолоделые почвы (соответственно 13,6; 15,3 и 13,0%), меньшее распространение имеют черноземы обыкновенные и солонцеватые (2,4; 5,9 и 4,6%).

Климат, почвообразующие породы и растительность лесостепного Зауралья благоприятствовали формированию почв черноземной типа, в составе которых чернозёмы выщелоченные являются господствующими. Они занимают 56,1–59,9% площади пахотных земель 34,6–45,9% сенокосов и пастбищ [13].

Лесостепная зона охватывает северо-восточные и центральные районы области. На этой территории формируются черноземы обыкновенные и выщелоченные, с высоким содержанием гумуса (6–9%) и достаточно мощным почвенным слоем (30–60 см) [1].

Черноземы выщелоченные имеют наибольшую ценность для сельского хозяйства. Широко используются в сельском хозяйстве для производства высокоурожайных культур [14].

Черноземы выщелоченные – лучшие пахотные земли не только подзоны, но и области. Реакция почвенного раствора слабокислая или близкая к нейтральной, наиболее благоприятна для возделывания любых сельскохозяйственных культур. Однако содержание доступного растениям фосфора в черноземах выщелоченных бывает, как правило, недостаточным для получения высоких урожаев.

Обеспеченность растений азотом зависит от процессов минерализации и нитрификации азотистых соединений почв. На парах они активны, поэтому в почве накапливается много доступного растениям минерального, преимущественно нитритного азота. После других предшественников запас этого элемента в черноземах выщелоченных к посеву сельскохозяйственных культур бывает недостаточным.

Калием черноземы выщелоченные в большинстве случаев обеспечены в полной потребности растений и гарантируют урожайность зерновых 22–25 ц/га.

Чернозёмы выщелоченные Зауралья характеризуются достаточно высоким содержанием пылеватой и илистой фракции, то есть частиц размером
0,01–0,001 мм и менее 0,001 мм. Они имеют преимущественно мелкопылевато-иловатый и иловато-пылеватый тяжелосуглинистый, реже среднесуглинистый и легкосуглинистый состав, но встречаются разновидности иного гранулометрического состава [15].

Выщелоченные и обыкновенные черноземы на большей части, пахотных земель Челябинской и Курганской областей имеют суглинистый и глинистый гранулометрический состав.

Лучшими физическими, физико-механическими свойствами обладает суглинистая почва, хотя оптимальный механический состав для различных сельскохозяйственных культур неодинаков.

Гидролитическая кислотность в гумусовых горизонтах чернозёма выщелоченного на пашне составила 3,15–4,24 мг-экв/100 г., степень насыщенности основаниями в горизонте А_п в среднем была на уровне 89%, в АВ – 90,8%. На целинном участке В А, гидролитическая кислотность была меньше – 3,39 мг-экв/100г, а в АВ снизилась до 2,35 мг-экв/100 г. почвы, поэтому степень насыщенности основаниями составила 91,3–93,2%.

Причиной изменения показателей физико-химических свойств черноземов выщелоченных, в меньшей степени черноземов обыкновенных – это де-фицит кальция и магния. Балансовые расчеты поступления и выноса Са и Mg²⁺ в земледелии Челябинской области, подтверждают этот вывод. В лесостепной зоне в среднем за 1988–1997 гг. интенсивность баланса кальция составила 69–72%, магния – 34–36%. Это естественно сказалось на составе поглощенных оснований, степени насыщенности основаниями черноземов лесостепи, росте гидролитической, обменной и актуальной кислотности. Поэтому не случайно, что за последние 20 лет в лесостепной зоне Челябинской области площадь сильнокислых почв (преимущественно черноземов выщелоченных) возросла на 1,4 тыс. га, среднекислых – на 84,6 тыс. га и слабокислых – на 222,3 тыс. га. Практически 86 тыс. га черноземных почв нуждаются в известковании.

Кроме того, черноземы лесостепной зоны теряют 137–646 кг/га кальция в результате вымывания в нижние горизонты и за пределы почвенного профиля. Эти потери в конце концов истощают запасы свободных солей кальция (карбонатов) и почвенного поглощающего комплекса. Потребление растениями обменного кальция без его внутренней и внешней компенсации приводит к замене катионов Са²⁺ на катионы НГ и является глав ной причиной возрастания кислотности черноземов.

Для выщелоченных чернозёмов характерно заметное уплотнение переходного (АВ) и иллювиального (В) горизонтов, отсутствие кремнеземистой присыпки и ореховатой структуры.

Мощность аккумулятивно-гумусового горизонта (A₁+AB или A_п+АВ) у чернозёма выщелоченного составила 32–38 см с доверительным интервалом ±2,0–5,3 см. Глубина почвенного профиля колеблется в пределах
95,4–103,7 см [13].

Почвы опытного участка имеют черную или почти черную окраску, обусловленную высоким содержанием гумуса – 7,63%. Кислотность соленой вытяжки в пахотном слое почвы характеризуется величиной рН 5,38 и 5,72. Гидролитическая кислотность 3,42 мг-экв/100 г. В пахотном слое почвы концентрация фосфора – 0,135% и калия – 2,22%.

Важнейшими показателями состояния почвообразовательных процессов в пахотных чернозёмах и их плодородия является содержание гумуса, азота и фосфора (динамика валового содержания калия в аккумулятивном процессе почвообразования чернозёмов отражается слабо, потому что перекрывается высоким природным содержанием в почвообразующих породах).

Среднее содержание азота в пахотном горизонте чернозёма выщелоченного составляет 0,265% с колебаниями в пределах от 0,207 до 0,301%. С глубиной концентрация его уменьшается и в горизонте В₁ в среднем содержится 0,185%, в горизонте В₂ – 0,132%, в горизонте ВС – 0,066%. Суммарное количество азота в почвенном профиле чернозёма выщелоченного составляет 17,24 т/га на пашне и 20,31 т/га на целине. Для выщелоченных чернозёмов характерна сосредоточенность валового азота в гумусовых горизонтах А_п+АВ и A₁+AB. На них приходится 52,8–56,5% запаса этого элемента пахотных разновидностей и 52,2–53,7% целинных разновидностей почв. Наиболее активную роль в питании растений играют подвижные формы почвенного азота: аммонийный и нитратный азот, а также азот органических соединений, гидролизуемых 0,5% раствором серной кислотой.

Легкогидролизуемая фракция азота является ближайшим резервом для питания растений. В гумусовых горизонтах чернозёма выщелоченного на пашне она составляет 3,48–3,82%, на целине – 3,24–3,52% валовых запасов элемента [13].

В чернозёмах выщелоченных различного гранулометрического состава содержание фосфора варьирует. При лёгком и облегчённом гранулометрическом составе концентрация элемента мала и составляет в среднем 0,057–0,070%. Разновидности тяжелосуглинистые и глинистые имеют более высокую концентрацию – 0,168–0,139% [13]. Выщелоченные чернозёмы средне – и тяжелосуглинистого гранулометрического состава в пахотном слое содержат 0,115±0,020% Р₂О₅. Концентрация фосфора в аккумулятивном горизонте А₁ на целине заметно больше – 0,133±0,032%. С глубиной его содержание резко уменьшается и в переходном горизонте ВС составляет: на пашне – 0,049±0,016, на целинном участке – 0,041±0,010%. Фракционный состав минеральных фосфатов благоприятен для растений, так как в пахотном горизонте преобладают подвижные соединения – одно- и двухзамещённые соли кальция (17 и 26% от валового количества Р₂О₅).

Калий является одним из важнейших элементов в питании растений. Чернозёмы выщелоченные Зауралья имеют высокое содержание валового калия. В аккумулятивных А_п и A₁ и переходном АВ горизонте они содержат 2,90–2,04% К₂О. С глубиной обеспеченность почв калием несколько снижается и в горизонте ВС составляет 1,92–1,97%. Сравнение запасов калия на целине и в пахотном чернозёме выщелоченном показывает, что в последнем содержание калия снизилось на 7,5%.

Основным поставщиком калия является илистая фракция почвообразую-щей породы, поэтому наибольшее количество К₂О характерно для почв тяжёлого механического состава. Запасы калия в почвенном профиле чернозёма выщелоченного тяжелосуглинистого составляет 294,7 т/га на пашне и 351,9 т/га в профиле целинного аналога. Калийный фонд того же генетического подтипа легкосуглинистого состава на 58,3 и 107,0 т/га меньше [13].

Экспериментальные работы выполнялись на опытном участке в Северной лесостепной зоне Челябинской области на чернозёме выщелоченном средне-мощном среднегумусном среднесуглинистом. Характеристика этой почвы дана в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика почв опытного участка