Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

Введение

В результате орошения почв сильно изменились морфология, агрофизические, водно-физические, физико-химические, химико-биологические и ряд других свойств орошаемых почв Центральной Азии, обрабатываемых на протяжении нескольких столетий [1, с. 548–552]. Профессор Л.Т. Турсунов [2, с. 248] на примере серо-луговых почв Каршинской пустыни Республики Узбекистан доказал, что морфология этих почв под влиянием освоения претерпела следующие изменения: прежде всего, пахотный слой образуется за счет вспашки. В этом слое естественные морфологические особенности, характерные для дернового, поддернового и переходного слоев, объединяются, образуя новые типы морфологических признаков. Процесс орошения ускоряет образование гумуса в этом слое, меняет цвет почвенной массы.

В последние годы рядом ученых-исследователей проведены комплексные научные исследования по агрохимическим свойствам почв пустынного региона Республики Узбекистан, включая уровень обеспеченности гумусом и питательными веществами, его направленность и активность. Например, Д.С. Комилова [3, с. 26], исследуя почвы пустынной зоны Узбекистана, определила зависимость количества и качества гумуса от агротехнического состояния. В ходе исследований установлено, что количественные и качественные показатели гумуса в монокультуре хлопчатника резко снизились, а при возделывании люцерны он достиг исходного количества, при этом наблюдалось увеличение свободных гуминовых кислот.

Р.К. Кузиев, В.Е. Сектименко [4, с. 251], Р.К. Кузиев и Н.Ю. Абдурахманов [5, с. 120] установили, что для восстановления и повышения плодородия почв, улучшения экологического состояния окружающей среды и почв необходимо внедрение новой системы земледелия, защищающей почву. Эта система предусматривает образование в почве гумуса и обработку, активирующую биологические процессы, послойное орошение, внесение органических удобрений, использование природных минералов. Также одним из основных элементов этой системы является севооборот, совмещение культур, обогащающее почву активным органическим веществом, и другие подобные методы.

Р.К. Кузиев [6, с. 138] изучал закономерности постепенного развития серооазисных почв, сформировавшихся на верхних террасах рек Зарафшан и Ангрен, и оценил их продуктивность. По мнению автора, как только естественные почвы орошаются и обрабатываются, они начинают иметь определенную морфологическую структуру в зависимости от почвенно-климатической зоны, и этот процесс заканчивается образованием серооазисных почв. Другой общей морфологической характеристикой этих почв является мощность гумусового слоя, за исключением слоя, образовавшегося за счет агроорошения. В частности, мощность этого слоя в серооазисных почвах соответствует мощности агроорошения. В орошаемых сероземах она достигает 40–50 см.

Исходя из вышеизложенного, научно-практические исследования проводились на автоморфных, полугидроморфных и гидроморфных почвах пустынного региона Республики Узбекистан.

Цель исследования – изучение в сравнительном порядке морфогенетических особенностей почв, развитых в автоморфных, полугидроморфных и гидроморфных условиях, а также изменения направления и интенсивности плодородия почв Конимехского естественно-географического района Республики Узбекистан, а также научных исследований.

Материалы и методы исследования

Объектом исследования в административном отношении служат массивы «Маданият» и имени Х. Олимджана Конимехского района Навоийской области Республики Узбекистан, с географической точки зрения используется пустынно-песчаная в автоморфных условиях, полугидроморфные орошаемые серо-бурые, серо-буро-луговые и луговые почвы в гидроморфных условиях. Полевые работы и лабораторные анализы в исследованиях проводились по общепринятым методикам: «Руководство к проведению химических и агрофизических анализов почвы при мониторинге земель» [7, с. 260] и «Пособие и инструкции по проведению почвенных изысканий и составлению почвенных карт» [8, с. 48]. В период полевых почвенных исследований была определена морфологическая структура почв. При лабораторном и химическом анализе были выявлены общие и подвижные формы гумуса и питательных веществ (азота, фосфора и калия), в том числе реакция почв (pH) в исследуемых почвах.

Результаты исследования и их обсуждение

В ходе исследований сравнивался морфологический состав почв естественно-географического региона Конимех, сформировавшихся на тех же отложениях в пустынной зоне Республики Узбекистан (таблица).

Сравнительная морфогенетическая характеристика изученных почв

Рис. 1. Мощность аккумулятивного гумусового слоя в изученных почвах (А), см

Толщина накопительного гумусового слоя (А), образующегося в орошаемых почвах, также напрямую связана с проводимыми в регионах агротехническими мероприятиями. Это также свидетельствует о развитии земледельческой культуры на участках, где рассеяны луговые почвы, так что мощность этого слоя (А) достигает 42 см.

Толщина слоя А+В:

в песчаных пустынных почвах

(А+А1+В) – 20–25 см;

на орошаемых бурых почвах с бурой окраской – 35–45 см;

на орошаемых буро-луговых почвах – 40–53 см;

на орошаемых луговых почвах достигает 42–58 см.

Мощность этого слоя A+В показывает, насколько образовались «антропогенно измененные» слои в разных почвах, и, конечно, это состояние определяет и примерный относительный возраст почв. Установлено, что изученные орошаемые серо-бурые почвы относятся преимущественно к «тонким» (35–50 см), а серо-буро-луговые и луговые почвы относятся к группе «тонких» (35–50 см) и «средних» (70–80 см) (рис. 1).

В связи с этим следует сказать, что расчет запасов гумуса позволил выявить некоторые общие закономерности. Например, в слое А (0–2 см) и А1 (2–20 см) пустынно-песчаных почв в автоморфных условиях количество гумуса составляет 0,279–0,290 %, а также В (20–50 см) и ВС (50–120 см) 0,199–0,263 очень мало (< 0,5 %) относятся к малообеспеченной группе (рис. 2).

Орошаемые серо-бурые почвы массива «Маданият» Конимехского района Навоийской области Республики Узбекистан содержат в пахотном слое (0–30 см) 0,537–0,550 %, в подпахотном (30–30 см) 0,132–0,351 % (50 см) и нижних слоев (185 см) наблюдается уменьшение к слоям (рис. 2).

Количество гумуса в пахотном слое орошаемых серо-бурых почв Олимджанского массива изучаемого района составляет 0,475–1,353 %, в подпахотном (30–50 см) и нижних слоях оно колеблется в пределах 0,178–1,039 %, а нижняя (~170 см) сторона слоев подчиняется закону убывания.

Содержание гумуса в пахотном (0–30 см) слое орошаемых серо-буро-луговых почв массива «Маданият» Конимехского района составляет 0,518–0,589 %, а в подпахотном (30–50 см) и нижних слоях она колеблется в пределах 0,135–0,273 %, наблюдается уменьшение нижних (~170 см) слоев. В орошаемых буро-луговых почвах массива им. Х. Олимджана колеблется в пределах 0,541–1,386 % в пахотном слое, 0,219–0,739 % в подпахотном (30–50 см) и нижних слоях и снижается в нижних (~200 см) слоях.

В орошаемых луговых почвах массива им. Х. Олимджана Конимехского района она колеблется в пределах 0,526–1,420 % в пахотном (0–30 см) слое, 0,219–0,911 % в подпахотном (30–50 см) и нижних слоях и ниже (200 см). Установлено, что количество гумуса в нижних слоев уменьшается.

В целом по степени обеспеченности гумусом песчаных пустынных почв – 0,279–0,290 %, в серо-бурых почвах – 0,475–1,353 %, в серо-буро-луговых – 0,518–1,386 % и в луговых почвах – 0,526–1,420 %. Отчетливо прослеживается закономерность увеличения от автоморфных почв к гидроморфным.

В доказательство этого также были подсчитаны запасы гумуса в слое 0–1 м исследуемых почв. В песчаных пустынных почвах она составляет 35,03–36,77 т/га, в серо-бурых – 50,70–155,39 т/га, в серо-буро-луговых – 45,33–152,77 т/га, а в почвах находится в пределах 63,00–174,90 т/га (рис. 2).

Известно, что 90 % содержания азота в почве приходится на органические соединения, поэтому количество азота находится в органической зависимости от количества гумуса в серо-буро-луговых почвах – 0,034–0,084 % и в луговых – 0,038–0,087 %, она снижается до 0,021–0,084 % в зависимости от нижних слоев.

Соотношение углерода к азоту составляет 3,54–5,40 соответственно; 6,77–9,57; 6,68–9,92. Он равен 8,03–10,18 и наблюдается в районе 7,24–11,91 в нижних слоях (рис. 1).

На основании этого оценено экологическое состояние биогеохимических показателей исследуемых почв. Соотношение углерода и азота (C:N) песчаных почв в основном классифицируется как «экологическая катастрофа» (< 4) и «экологическая чрезвычайная ситуация» (4–8).

Пахотный и подпахотный слои орошаемых серо-буро-луговых и серо-буро-луговых орошаемых почв находятся на уровне «экологической деструкции» (4–8) и «относительно удовлетворительного состояния» (8–20), а также «относительно удовлетворительного состояния» (8–20) в луговых почвах (8–20).

Эти условия непосредственно подтверждаются тем, что соотношение углерода и азота в сельскохозяйственных угодьях Конимехского района увеличивается в сторону автоморфных > полугидроморфных > гидроморфных почв и улучшается экологическое состояние почв.

Общее количество фосфора зависит от химического состава материнской почвы и количества удобрений, приведенных в определенных нормативах. Минеральный фосфор составляет 90–95 % фосфора в почвах орошаемых территорий нашей республики.

Общий фосфор колеблется в широком диапазоне: в песчано-пустынной почве А–А1 генетического слоя – 0,061–0,092 %, из этого в серо-бурых почвах – 0,061–0,275 %, в серо-буро-луговых – 0,075–0,276 % и в луговых наблюдалось 0,130–0,285 %, а в нижних слоях оно фиксировалось в диапазоне 0,061–0,254 %. При этом видно, что в гидроморфных условиях увеличилось количество общего фосфора.

Рис. 2. Запасы гумуса в изученных почвах, т/га

В качестве доказательства этого уместно привести следующее. Известно, что при наличии базоидов в почве ионы дифосфатов поглощаются почвой, в результате чего их концентрация в почвенном растворе снижается [9, с. 26]. Растения поглощают подвижные соединения фосфатов в почве, поэтому концентрация этих соединений снижается. Нитрификация и сульфуризация увеличивают количество фосфора в растворимой форме. Кроме того, количество анионов в воде варьируется в зависимости от реакции почвы. По мере увеличения реакции почвы (рH) количество HCO3-, CO32-, HPO42- и PO43- в воде увеличивается, а количество H2PO4-, наоборот, уменьшается. В целом лучше всего изучено поглощение фосфора почвой [10, с. 148].

Общее количество калия также колеблется в больших пределах: в песчаных пустынных почвах А–А1-генетического слоя – 0,476–0,860 %, в серо-бурых почвах – 0,488–0,932 %, в серо-буро-луговых – 0,718–1,286 % и в луговых почвах – 0,661–1,876 %. Так, за счет процессов гидроморфизма установлено, что общее количество калия увеличивается в направлении песчаная пустыня – орошаемые серо-бурые почвы – орошаемые серо-буро-луговые почвы – орошаемые луговые почвы.

Калий – один из наиболее распространенных элементов в почве, его общее количество составляет от 0,5 до 3 % или 15–90 т/га, в зависимости от гранулометрического состава почвы [11, с. 30]. Однако общий калий, наряду с другими элементами, не принимает активного участия в биохимических круговоротах в системе почва – растение, где основная (98–99 %) часть общего калия находится в нерастворимом и плохо усваиваемом растениями состоянии [12].

Общее количество калия в дерново-подзолистых почвах – 0,6–1,5 %, в глинистых – 1,5–2,5 %, в каштановых и серо-бурых почвах – 1–2 %, в серых лесных и черноземах – 1–3 % встречается вокруг. Обычно его количество значительно наблюдается в почвах тяжелого гранулометрического состава по сравнению с легкими. Именно поэтому песчаные и тяжелые глинистые почвы богаче калием, чем супесчаные и песчаные почвы. Кроме того, калий существенно влияет на гранулометрический состав почвы, ее поглотительную способность, влажность, содержание гумуса, почвенную среду, биологическую активность, а также нормы и формы внесения минеральных удобрений. По этой причине калий в почве делят на 4 группы: а) калий в почвенном растворе; б) обменный калий; в) необменный калий и г) выделенный в минеральный (скелетный) калий [13].

Обычно уровень обеспеченности почвы питательными веществами определяют не по их общему количеству, а по показателям их подвижных форм. Мобильные формы питательных веществ обычно очень немногочисленны и постоянно меняются [14, с. 307].

В связи с этим количество подвижного азота (N-NO3) в верхнем пахотном слое изученных авторов почв составляет 4,25–7,75 мг/кг, в А–А1-генетическом слое песчаных пустынных почв – 4,00 в орошаемых серо-бурых почвах – 8,00 мг/кг, в буро-луговых почвах – 4,75–6,75 мг/кг и в луговых почвах – 3,75–6,75 мг/кг, причем этого элемента в большинстве случаев «очень мало». Установлено, что он относится к представленной группе. на уровне (0–15 мг/кг).

Установлено, что подвижный фосфор (Р2О5) в верхнем пахотном слое исследованных почв (в том числе в слое А-А1 песчаных пустынных почв) колеблется в широких пределах по уровню обеспеченности. Например: в генетическом слое в песчаных пустынных почвах А–А1 – 5,85–8,77 мг/кг, в серо-бурых – 4,46–30,00 мг/кг, в серо-буро-луговых – 4,62–28,81 мг/кг, в луговых – 6,12–30,40 мг/кг, а также «очень низкую» (0–15 мг/кг), «низкую» (15–30 мг/кг) и «умеренную» (30–45 мг/кг) обеспеченность подвижным фосфором.

По количеству подвижного калия (К2О) в верхнем пахотном слое почвы в исследованных песчано-пустынных почвах генетического слоя А–А1 – 114–174 мг/кг, в серо-бурых – 118–256 мг/кг, в серо-буро-луговых почвах – 144–270 мг/кг, в луговых почвах – 105–285 мг/кг, а также в нижних слоях в пределах 60–254 мг/кг, с количеством подвижного калий «очень низкий» (0–100 мг/кг). Установлено, что предусмотрены «низкий» (100–200 мг/кг) и «умеренный» (200–300 мг/кг).

Региональная концепция плодородного почвообразования показывает, что постепенное развитие почв под влиянием природных и антропогенных факторов находится в прямой зависимости от биогеохимических процессов, и даже в определенном регионе почвы, образовавшиеся на разных месторождениях, проявляют особые морфогенетические свойства [15, с. 56].

Поэтому формирование плодородного пахотного слоя почв пустынного региона Узбекистана и обеспеченность питательными веществами на том или ином уровне напрямую зависит от культуры земледелия, то есть от человеческих и экономических условий. То есть для сохранения и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур, выращиваемых на орошаемых серо-бурых, серо-буро-луговых и луговых почвах, требуется более широкое применение фосфорных удобрений [16, с. 28].

По количеству подвижного калия (К2О) в верхнем пахотном слое почвы в исследованных песчано-пустынных почвах генетического слоя А–А1 – 114–174 мг/кг, в серо-бурые – 118–256 мг/кг, в серо-буро-луговых почвах – 144–270 мг/кг, в луговых почвах – 105–285 мг/кг, а также в нижних слоях в пределах 60–254 мг/кг, с количеством подвижного калия «очень низкий» (0–100 мг/кг), «низкий» (100–200 мг/кг) и «умеренный» (200–300 мг/кг) обеспечен (рис. 1).

Выводы

1. Пустынно-песчаная почва в автоморфных условиях, полугидроморфные орошаемые серо-бурые и серо-буро-луговые и луговые почвы в гидроморфных условиях Конимехского естественно-географического района пустынной области Республики Узбекистан также определяют приблизительный относительный возраст почв. Установлено, что изученные орошаемые серо-бурые почвы относятся преимущественно к «тонким» (35–50 см), а серо-буро-луговые и луговые почвы относятся к группе «тонких» (35–50 см) и «средних» (70–80 см) по толщине.

2. По количеству гумуса изученные орошаемые серо-бурые, орошаемые серо-буро-луговые и луговые почвы относятся преимущественно к малообеспеченным (0,5–1,0 %) и среднеобеспеченным (1,0–1,5 %), причем эти условия также показывают, что это напрямую связано с гуманитарно-экономическими условиями.

3. Пахотный и подпахотный слои орошаемых серо-бурых, серо-буро-луговых и луговых орошаемых почв находятся на уровне «экологической деструкции» (4–8) и «относительно удовлетворительного состояния» (8–20), а также к группам отнесены «относительно удовлетворительное состояние» на пастбищных почвах (8–20). Таким образом, соотношение углерода и азота в сельскохозяйственных угодьях Конимехского естественно-географического района пустынной области Республики Узбекистан подчиняется закономерности возрастания в сторону автоморфных > полугидроморфных > гидроморфных почв и прямо доказывает, что экологическое состояние почв улучшается.

4. На данных изучаемых почвах (за исключением пустынно-песчаных) требуется применение агротехнических мероприятий, направленных на обогащение подвижным азотом (N-NO3). Кроме того, сохранение выращиваемых на территории сельскохозяйственных культур и повышение продуктивности требует более широкого применения фосфорных удобрений.