science-review.ru
В современном сельском хозяйстве актуальность проблемы рационального использования природных ресурсов, повышения урожайности и устойчивости почв к экологическим воздействиям становится все более значимой. Одним из важных аспектов этой проблемы является внедрение ресурсосберегающих агротехнологий, которые могут оказывать существенное влияние на физико-химические свойства почвы.
В данной статье авторы сосредотачивают внимание на оценке влияния ресурсосберегающих агротехнологий на физико-химические характеристики орошаемых лугово-сероземных почв Джизакской области. Этот регион характеризуется разнообразием механического состава и степенью засоленности, что делает его важным объектом исследования в контексте оптимизации агротехнических практик.
В процессе анализа авторами рассмотрен механический состав лугово-сероземных почв, оценена степень засоленности, а также изучены изменения в содержании катионов, таких как кальций, магний, натрий и калий, под воздействием ресурсосберегающих технологий.
Результаты этого исследования не только расширят наше понимание физико-химических свойств почв данного региона, но и предоставят ценную информацию для разработки эффективных методов мелиорации и улучшения продуктивности орошаемых почв. Это имеет важное значение для устойчивого развития сельского хозяйства и оптимизации землепользования в условиях современных вызовов изменяющейся климатической среды.
Цели и задачи исследования: исследование влияния ресурсосберегающих агротехнологий на физико-химические свойства орошаемых лугово-сероземных почв Джизакской области с целью оптимизации их плодородия, улучшения мелиоративных свойств, а также разработка эффективных мероприятий по повышению продуктивности орошаемых почв в условиях слабой засоленности.
Материалы и методы исследования
Объект исследования расположен в Пахтакорском районе Джизакской области и представляет собой слабозасоленные лугово-сероземные почвы, по механическому составу легко супесчаные, слабозасоленные; подземные воды располагаются на глубине 2,0–2,5 м. Пробы почвы (0–120 см) отбирали в изучаемых вариантах почвы, сахарную свеклу выращивали в вариантах 1, 2, 3, 10, 11 и 12, сою выращивали в вариантах 4, 5, 6, 13, 14 и 15, а в вариантах 7, 8 выращивали сою, в вариантах 9, 16, 17, 18 выращивали фасоль. Почвы вариантов 1–9 не были выщелочены от солей, а вариантов 10–16 – выщелочены от солей. Полевые исследовательские работы, методы полевых экспериментов проводятся на основе общепринятых методик НИИПА и Научно-исследовательского института селекции, семеноводства и агротехнологии выращивания хлопка, в частности: «Методика полевого опыта с хлопчатником», «Методика агрохимических анализов почв и растений» [1, 2]; состав обменных катионов (Ca2+, Mg2+, K+, Na+) определяли методом Гедройца [3].
Результаты исследования и их обсуждение
Твердая фаза почвы состоит из гравия, крупного песка, мелкой глины и коллоидных частиц различных размеров. Пористость, обусловленная наличием крупных и мелких частиц почвы, определяет способность удерживать вещества, вступающие в контакт с почвой. Почва удерживает преимущественно коллоидные взвеси веществ в молекулярном и ионном состояниях.
Поглотительная способность почв играет важную роль в росте и развитии растений.
Результаты проведенных исследований показывают, что емкость поглощения почв исследуемой территории не очень высока, она колеблется в пределах 7,61–10,28 мг/экв на 100 г почвы. Этот показатель различается в зависимости от профиля почвы, составляя от 8 до 10,28 мг/экв на 100 г почвы в верхних слоях и 7,61 мг/экв на 100 г почвы в нижних слоях. Поглотительная способность почв оказывает большое влияние на развитие и условия произрастания растений (таблица).
Известно, что емкость поглощения и состав пропитанных катионов играют важную роль в определении свойств почвы. Свойство почвы удерживать в своей твердой части различные вещества характеризует ее поглотительную способность. Обменные катионы считаются одними из важнейших показателей минерального питания растений, а их состав – важным показателем, используемым при диагностике и классификации почв.
Во многих исследованиях поглотительная способность упоминалась в качестве важного показателя состояния почв. Поглотительная способность различных почв может быть однородной, но она также изменяется в зависимости от генетических характеристик почвы. Чем больше поглотительная способность, тем выше содержание в почве необходимых растениям химических элементов (Ca++, Mg++, K+). Это также обеспечивает поддержание нейтральной реакции почвенной среды и в целом сохранение плодородия почвы в хорошем состоянии [4, 5].
В нашей работе анализ данных по поглотительной способности исследуемых лугово-сероземных почв показывает, что содержание Са++ в пахотном слое почвы находится в пределах 5,99–4,99 мг/экв (8-й, 14-й, 17-й варианты), наблюдается его уменьшение с переходом к нижним слоям. Выявлено, что в пахотном слое количество катиона Mg++ колеблется в пределах 3,55 мг/экв (2-й вариант) и 2,76 мг/экв (5-й, 14-й варианты). Также в пахотных слоях количество катиона К+ колеблется в пределах от 0,61 до 0,36 (2-й, 5-й варианты) и катиона Na+ в пределах от –0,52 до 0,22 мг/экв (2-й, 17-й варианты).
Состав поглощенных оснований орошаемых лугово-сероземных почв
|
Вариант № |
Глубина, см |
мг/экв в 100 г почве |
Сумма |
От суммы в % |
||||||
|
Са |
Мg |
K |
Na |
Са |
Мg |
K |
Na |
|||
|
2 |
0–30 |
5,39 |
3,55 |
0,61 |
0,52 |
10,07 |
53,53 |
35,25 |
6,06 |
5,16 |
|
30–63 |
5,19 |
2,96 |
0,49 |
0,44 |
9,08 |
57,16 |
32,60 |
5,40 |
4,85 |
|
|
63–90 |
5,01 |
3,19 |
0,36 |
0,43 |
8,99 |
55,73 |
35,48 |
4,00 |
4,78 |
|
|
90–110 |
4,72 |
3,26 |
0,32 |
0,41 |
8,71 |
54,19 |
37,43 |
3,67 |
4,71 |
|
|
5 |
0–28 |
5,59 |
2,76 |
0,36 |
0,30 |
9,01 |
62,04 |
30,63 |
4,00 |
3,33 |
|
28–60 |
6,19 |
2,96 |
0,20 |
0,30 |
9,65 |
64,15 |
30,67 |
2,07 |
3,11 |
|
|
60–80 |
4,79 |
2,56 |
0,20 |
0,30 |
7,85 |
61,02 |
32,61 |
2,55 |
3,82 |
|
|
80–100 |
4,59 |
2,56 |
0,20 |
0,26 |
7,61 |
60,32 |
33,64 |
2,63 |
3,42 |
|
|
8 |
0–30 |
4,99 |
2,96 |
0,49 |
0,26 |
8,70 |
57,36 |
34,02 |
5,63 |
2,99 |
|
30–53 |
5,19 |
3,16 |
0,46 |
0,17 |
8,98 |
57,80 |
35,19 |
5,12 |
1,89 |
|
|
53–78 |
4,96 |
3,18 |
0,47 |
0,19 |
8,80 |
56,36 |
36,14 |
5,34 |
2,16 |
|
|
78–120 |
4,11 |
3,54 |
0,48 |
0,17 |
8,30 |
49,52 |
42,65 |
5,78 |
2,05 |
|
|
11 |
0–29 |
5,79 |
2,96 |
0,72 |
0,26 |
9,73 |
59,51 |
30,42 |
7,40 |
2,67 |
|
29–66 |
5,39 |
2,76 |
0,51 |
0,09 |
8,75 |
61,60 |
31,54 |
5,83 |
1,03 |
|
|
66–96 |
4,97 |
2,98 |
0,53 |
0,26 |
8,74 |
56,86 |
34,10 |
6,06 |
2,97 |
|
|
96–120 |
4,52 |
3,15 |
0,56 |
0,16 |
8,39 |
53,87 |
37,54 |
6,67 |
1,91 |
|
|
14 |
0–30 |
5,99 |
2,76 |
0,42 |
0,26 |
9,43 |
63,52 |
29,27 |
4,45 |
2,76 |
|
30–50 |
6,79 |
2,96 |
0,23 |
0,30 |
10,28 |
66,05 |
28,79 |
2,24 |
2,92 |
|
|
50–80 |
5,59 |
3,35 |
0,51 |
0,52 |
9,97 |
56,07 |
33,60 |
5,12 |
5,22 |
|
|
80–115 |
5,39 |
3,16 |
0,46 |
0,26 |
9,27 |
58,14 |
34,09 |
4,96 |
2,80 |
|
|
17 |
0–32 |
4,99 |
3,35 |
0,44 |
0,22 |
9,00 |
55,44 |
37,22 |
4,89 |
2,44 |
|
32–64 |
4,79 |
3,16 |
0,42 |
0,13 |
8,50 |
56,35 |
37,18 |
4,94 |
1,53 |
|
|
64–90 |
4,32 |
3,19 |
0,41 |
0,19 |
8,11 |
53,27 |
39,33 |
5,06 |
2,34 |
|
|
90–120 |
4,06 |
3,28 |
0,43 |
0,23 |
8,00 |
50,75 |
41,00 |
5,38 |
2,88 |
|
Известно, что кальций является хорошим коагулянтом, участвует в коагуляции почвенных коллоидов и образовании водостойких агрегатов. В высокогумусных почвах почвенный поглощающий комплекс почти на 98–99% составляет кальций. Значение кальция в поддержании структуры почвы велико. Образование агрономически ценных водостойких агрегатов происходит, прежде всего, за счет накопления коагулированного кальцием гумуса. Поэтому при уменьшении количества кальция в почве наблюдаются структурные повреждения. Из всех катионов, встречающихся в составе почвенного поглощающего комплекса (Ca++, Mg++, K+, Na+, NH4+, H+), по мнению К.К. Гедройца, только кальций может почти полностью насыщать почву без негативного влияния на рост растений. Таким образом, среди поглощенных катионов кальцию, который характеризуется высокой способностью к внедрению в ППК и трудностью вытеснения из поглощенного состояния, принадлежит особая роль, заключающаяся в обеспечении стабильности состояния почвенного поглощающего комплекса. Магний является важным макроэлементом для растений и участвует в процессах ферментизации и фотосинтеза. Кроме того, он играет важную роль в процессах, связанных с усвоением бобовыми культурами свободного азота атмосферы [6].
В почве магний присутствует в составе различных минералов, встречается в виде ионов в почвенном растворе, а также в виде обменного магния в катионообменном комплексе. Небольшое количество магния в почвенном поглощающем комплексе – до 15% – не оказывает отрицательного влияния на его свойства, однако избыток его в почве может привести к магниевому засолению почвы и пептизации почвенных коллоидов. Оптимальное соотношение кальция и магния в почве 5:1 [7].
Основным источником калия для сельскохозяйственных растений является обменный калий. Эта форма в определенной степени характеризует плодородие почвы. Почвы с тяжелым гранулометрическим составом более насыщены калием, чем легкие почвы. Доступность калия зависит от насыщенности почв основаниями, в том числе калием. Гидроморфные почвы пустынь насыщены калием в пределах 1,1–8,33% от суммы поглощенных катионов. При этом пустынные почвы северных регионов, таких как Республика Каракалпакстан и Хорезмская область, менее насыщены калием, чем почвы Центральной Ферганы [8].
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что поглотительная способность почв и содержание поглощенных катионов обусловливают многие их свойства и являются важными показателями, определяющими отдельные особенности и плодородие почв. Например, они влияют на химические, агрохимические и ряд физических свойств почв.
Содержание гумуса в пахотных слоях исследуемых лугово-сероземных почв составляет около 0,870–0,654%, по степени обеспеченности гумусом эти почвы относятся к группе низкообеспеченных почв. В соответствии с количеством гумуса также изменилась и поглощающая способность почв.
Характерной особенностью исследованных почв является то, что содержание кальция в поглощенных ими катионах в 1,0–1,5 раза превышает содержание магния. По нашему мнению, это связано с переходом автоморфной почвы к гидроморфному режиму увлажнения, а также с ежегодным вымыванием водорастворимых солей с вытеснением поглощенного кальция и формированием больших изменений в почвенном поглощающем комплексе.
Среди катионов, поглощенных в лугово-сероземных почвах, наибольшее количество кальция обнаружено в почвах разреза выкопанного из 2-го варианта, где сахарная свекла была посеяна на непромытой площади, оно составляло 53,53–57,16% и снижалось от верхних слоев к нижним слоям почвенного профиля. Содержание магния увеличивалось от верхних слоев почвы к нижним на 35,25–32,60%. Количество калия составляло 5,40–6,06%, натрия – 4,85–5,16% и равномерно уменьшалось от верхних слоев к нижним.
В разрезе почвы, выкопанном для образцов почвы из 5-го варианта, где высажена соя, содержание кальция составляет 62,04–64,15%, содержание магния – 30,63–30,67%, калия – 4,00–2,07%, натрия – 3,33–3,11%. Содержание кальция в почвах разреза, выбранных из 8-го варианта, в которых была посажена фасоль, составляло 57,36–57,80%, меньшим было содержание магния – 34,02–35,19%, калия – 5,63–5,12%, содержание натрия колебалось в пределах 2,99–1,89%. Содержание кальция, калия и натрия равномерно снижалось от верхних слоев к нижним. Однако содержание магния увеличивалось по направлению к нижним слоям.
По результатам исследований А. Рамазонова и М.Н. Файзуллаевой, регулярное орошение сельскохозяйственных культур, оперативная промывка речными и коллекторно-дренажными водами с различными водорастворимыми солями, влаговосполняющее орошение «в воде» влияют на протекающие химические процессы системы «почва – почвенный раствор». Реакции обмена между водорастворимыми солями почвы, поливной водой и основаниями в поглотительном комплексе почвы сопровождаются вытеснением катиона кальция и его обменом на катионы натрия или магния [9, 10].
Количество кальция в почвеном разрезе 11-го варианта, где выращивали сахарную свеклу на промытой площади в количестве 2500–3000 л/га, составляет 59,51–61,60%, количество магния – 30,42–31,54%, а количество калия и натрия – 7,40–5,83% и 267–1,03% соответственно. В почвенном разрезе 14-го варианта количество кальция колеблется в пределах 63,52–66,05%, магния – 29,27–28,79%, калия – 4,45–2,24%, натрия – 2,76–2,92%. В почвеном разрезе из 17-го варианта количество кальция колеблется в пределах 55,44–56,35%, магния – 37,22–37,18%, а калия и натрия – 4,89–4,94% и 2,44–1,53% соответственно и снижается к нижним слоям.
По результатам исследований М.М. Ташкузиева, в сероземах емкость поглощения колеблется в пределах 3–70 мг/экв в 100 г почвы. Это непосредственно зависит от содержания гумуса, механического состава, минералогического состава и количества коллоидов, качественных показателей фульвовых и гуминовых кислот, которые содержатся в составе гумуса. Это непосредственно зависит от нескольких факторов, включая количество гумуса в почве, механический состав почвы, минералогический состав коллоидов, а также наличие и качество фульвовых и гуминовых кислот в составе гумуса. Емкость поглощения почвы отличается друг от друга содержанием в почвах разного минералогического, механического состава, с разным запасом органического веществ. Катионы кальция и магния обладают высокой активностью. Они приводят к необратимой коагуляции органических и минеральных частиц в почве, в результате чего коллоидные вещества накапливаются в почве, а не вымываются. Благодаря коагуляции механические частицы соединяются, образуя различные агрегаты, а затем создают прочную с агрономической точки зрения структуру. Реакция почвенного раствора бывает нейтральной или близкой к ней. В некоторых случаях, когда соотношение кальция и магния изменяется и содержание Мg++ увеличивается, это негативно сказывается на свойствах почвы. Повышение обменного магния ускоряет растворимость гумусовых веществ в почве и приводит к образованию гумата магния. Гумат магния оказывает токсическое воздействие на корневую систему растений. Иногда вместе с натрием магний вызывает и засоление почв. Обменные катионы солонцов и солонцеватых почв отличаются низким содержанием кальция и высоким содержанием натрия (иногда магний также играет определенную роль). Натрий повышает гидрофильные свойства коллоидов, что приводит к сильной пептизации коллоидов с водой. В этом случае почвенный раствор будет иметь щелочную реакцию. Такие почвы бесструктурны, из-за гидрофильности коллоидов почва сильно набухает, в результате пептизации происходит распад агрегатов и снижается водопроводимость. Из-за гидрофильности в почве уменьшается содержание полезной для растений влаги. При изменении реакции среды почвы поглощение катионов также будет отличаться [11]. В щелочных условиях активность гидроксильной группы гумуса увеличивается, а также возрастает емкость поглощения за счет увеличения отрицательных зарядов [12, 13].
Заключение
Авторы пришли к выводу, что в слабозасоленных лугово-сероземных почвах наблюдается увеличение содержания магния в поглощенных катионах по сравнению с почвами, не подвергшимися промывке от солей. Количество катионов натрия и калия в исследуемых почвах составляет 3–5%, причем доля натрия выше, чем калия. Содержание натрия в катионах, которые абсорбируются исследуемыми сероземно-луговыми почвами, не превышает 5%, и почвы не являются осолонцованными.
Согласно приведенным выше данным, емкость поглощения слабозасоленных лугово-сероземных почв возрастает в зависимости от количества гумуса. Рост поглотительной способности почвы способствует улучшению ее структуры и возникновению ряда положительных свойств. Предлагается оптимизировать физические и химические свойства этих почв, восстановить плодородие, поддерживать и увеличивать севооборот, внедрять ресурсосберегающие агротехнологии и правильно размещать посевы в соответствии с почвенными условиями.
Библиографическая ссылка
Холматов Б.Т., Шадиева Н.И., Каландаров Н.Н. ЕМКОСТЬ ПОГЛОЩЕНИЯ И СОДЕРЖАНИЕ ПОГЛОЩЕННЫХ КАТИОНОВ В ЛУГОВО-СЕРОЗЕМНЫХ ПОЧВАХ // Научное обозрение. Биологические науки. – 2024. – № 1. – С. 57-61;URL: https://science-biology.ru/ru/article/view?id=1355 (дата обращения: 17.05.2024).