Влияние известкования на содержание гумуса в почве (часть 2)
Несложные расчеты показывают, что в почве, содержащей 0.1-0.4% «свободных», гуминовых кислот (к массе почвы), а именно такое содержание является типичным для кислых дерново-подзолистых почв Северо-Западного региона, при внесении доз извести 7.5-15 т/га (5-10 мг-экв/100 г почвы), на 100 г «свободных» Г.К. будет приходиться от 1400 до 3000 мг-экв кальция. Такое количество кальция уже достаточно для осаждения хотя бы части Б.Г.К. В известкованных дерново-подзолистых почвах некоторая часть гуминовых кислот связана с кальцием, причем содержание этой группы органического вещества довольно тесно увязывается со степенью окультуренности почвы.
Применяемые в большинстве случаев лабораторные методы изучения влияния кальция на органическое вещество почвы являются отнюдь не безупречными:
1. Для моделирования почвенных процессов используется органическое вещество, в основном, отделенное от минеральной части почвы во время извлечения раствором гидроксида или пирофосфата натрия или в виде аммонийных солей гуминовых кислот.
2. В качестве насыщающего кальцием реагента применяется раствор сульфата кальция, тогда как в реальных условиях при известковании идет взаимодействие со значительно более слабыми электролитами бикарбонатами кальция и магния, образующимися в почве после внесения извести. Причем реакция в почвах всегда идет в присутствии больших количеств других катионов - алюминия, марганца, железа.
3. Часто изучаются свойства свежеобразовавшихся продуктов реакции, тогда как в почве взаимодействие идет медленно и почвенные, органоминеральные коллоиды всегда претерпевают естественный процесс старения, который очень существенно изменяет их свойства.
В книге В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой (1980) указывается, что степень минерализации гуминовых (Г.К.) и фульвокислот (Ф.К.) повышается при взаимодействии с почвенными минералами от 5 суточного срока к 200 суточному. Данные, полученные в краткосрочных, пусть даже безупречно проведенных модельных опытах, не могут быть экстраполированы безоговорочно на реальные почвенные условия.
Вероятно, более правильным для наших целей является изучение изменений, происходящих в органическом веществе почвы под влиянием извести, в реальных условиях, то есть в полевых и вегетационных опытах. Недостаточно освещено в научной литературе влияние катионного состава, в частности магния известковых удобрений, на органическое вещество почвы. Имеются единичные указания на то, что магнийсодержащие известковые материалы несколько повышают содержание воднорастворимого органического вещества (Х.К. Асаров, 1958). Для проверки этих данных в лизиметрическом опыте сравнивалось действие углекислых кальция и магния на вымывание органических веществ из дерново-подзолистой почвы. Чтобы не исказить результаты, в почву не вносились минеральные удобрения, через 1 и 2 месяца после внесения извести лизиметрические воды собирались и анализировались (табл. 39).
Полученные результаты свидетельствуют о том, что внесение больших количеств углекислого магния резко увеличивает вымывание органических веществ из почвы, между количествами вымытых из неудобренной почвы магния и органического вещества существует очень тесная взаимосвязь. Коэффициент корреляции между этими величинами для первого срока наблюдений +0.99, р=0.001, для второго +0.97, р=0.001. Столь высокая теснота связи может служить доказательством того, что магний в определенной мере диспергирует органическое вещество почвы и, что вымыванию в данном случае подвержены соединения магния с органическими веществами почвы. Малые количества органического вещества, полученные из лизиметрических вод, не позволили нам определять, какими именно группами органического вещества сопряжено вымывание магния.
Для выявления действия кальций и магнийсодержащих известковых удобрений на групповой состав гумуса был проведен вегетационный опыт с дерново-подзолистой почвой тяжелого гранулометрического состава (легкая глина). Для того чтобы избежать нежелательных побочных эффектов, в опыте использовались оксиды кальция и магния (марки ч.д.а.). Дозы внесения рассчитывались по кривым титрования по методу Ремезова для доведения реакции почвы до pH 6.5 (табл. 40).
Из представленных данных видно, что под влиянием известкования произошли существенные изменения почвенного поглощающего комплекса - более чем в 20 раз уменьшилась обменная, в 4 раза - гидролитическая кислотность почвы, вдвое возросло содержание обменных оснований, причем действие эквивалентных доз оксидов кальция и магния в этом отношении было одинаковым. Однако наибольший интерес представляют данные группового состава гумуса, и, в первую очередь, содержание фракции 1 и связанных с кальцием (фракция 2) гуминовых кислот (табл. 41). Уменьшение содержания «свободных» Г.К. практически, соответствует увеличению содержания связанных с основаниями гуминовых кислот. Как кальций, так и магний оказывали в этом отношении почти одинаковое действие (различия несущественны). В остальных, группах существенных различий установить не удалось, хотя это не значит, что они отсутствуют.
Если принять гипотезу И.В. Тюрина, что фракция 1 - это «свободные или связанные с полуторными окислами гуминовые кислоты», а фракция 2 - связанные с кальцием и магнием, то связь прямая, функциональная. Однако, нельзя исключить и опосредованного, то есть косвенного влияния через кислую реакцию среды.
В длительных микрополевых опытах (более 10 лет) с известкованием на дерново-подзолистых песчаных, супесчаных и глинистых почвам также установлены высокодостоверные взаимосвязи между содержанием отдельных фракций Г.К., Ф.К. и подвижных форм алюминия, марганца, железа, кальция и магния (табл. 42).
По гипотезе Л.H. Александровой (1980), фракции гумуса отличаются не только тем, с какими компонентами минеральной части почвы они связаны, а и степенью прочности связи с поверхностью почвенных частиц. При этом сопряженные с минеральными частицами гумусовые вещества оказываются изолированными от почвенного раствора и не затрагиваются реакцией при взаимодействии извести с почвой.
Нами была предпринята попытка расшифровать изменения в составе гумуса почвы, происшедшие под влиянием известкования, с помощью оптических методов. С этой целью определялось поглощение света отдельными фракциями гумусовых веществ при различных длинах волн на спектрофотоколориметре с дифракционной решеткой «Спекол». Учитывая влияние pH раствора на оптические свойства гумусовых веществ, колориметрирование их велось в строго 0.1н растворе NaOH, приготовленном из фиксанала.
Поскольку прямое определение оптических свойств наиболее интересной для нас фракции 2 Г.К. затруднено, так как она определяется по разности содержания гуминовых кислот после декальцирования и без декальцирования, то оптические характеристики ее рассчитаны путем решения несложных систем уравнений с двумя неизвестными. Расчет сделан на основании данных о светопоглощении смесью фракций 1 и 2 гуминовых кислот, фракцией 1 «свободных» Г.К. и данных, характеризующих соотношение этих фракций, по результатам определения углерода в соответствующих вытяжках.
