Влияние сельскохозяйственного использования на свойства почв Западной Сибири

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

СИБИРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ 
ЗЕМЛЕДЕЛИЯ И ХИМИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Н.В. СЕМЕНДЯЕВА

ВЛИЯНИЕ 

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО 

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 

НА СВОЙСТВА ПОЧВ 
ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Новосибирск 2011

УДК 631.452(571.1)
ББК 40.326

С301(2P5)

Р е ц е н з е н т ы :

д-р с.-х. наук Н.И. Добротворская (СибНИИЗиХ Россельхозакадемии);

д-р биол. наук Н.Н. Наплёкова (НГАУ)

Семендяева Н.В.

Влияние сельскохозяйственного использования на 

свойства почв Западной Сибири/Новосиб. гос. аграр. 
ун-т; СибНИИ земледелия и химизации сел. хоз-ва. — 
Новосибирск, 2011. — 168 с.

ΙЅΒΝ 978–5–94477–082–0

В монографии представлены результаты исследований о влиянии 

антропогенного фактора (длительного воздействия минеральных и органических удобрений, орошения, мелиорации) на свойства дерновоподзолистых почв, чернозёмов выщелоченных и южных, каштановых 
почв и солонцов, находящихся в длительных стационарных опытах. 
Установлено, что антропогенное воздействие на плодородие почв в различных почвенно-климатических зонах определяется типом почвообразовательного процесса и прежде всего сказывается на морфологическом 
профиле почв.

Книга представляет интерес для почвоведов, агрохимиков, работ
ников сельского хозяйства, а также преподавателей, студентов и аспирантов вузов био логического профиля.

С301

УДК 631.452(571.1)

ББК 40.326

© Семендяева Н.В., 2011
© ФГОУ ВПО НГАУ, 2011
© СибНИИЗиХ, 2011
ΙЅΒΝ 978–5–94477–082–0

ВВЕДЕНИЕ

В.В. Докучаев, основоположник науки почвоведения, убеди
тельно дока зал, что почвы являются природно-историческим телом, которое возникло в ре зультате длительного взаимодействия 
пяти природных факторов: материнской (почвообразующей) породы, растительности и животного мира, рельефа, климата и возраста страны (Докучаев, 1883). Несколько позднее В.Р. Вильямс 
(1949) ввел в определение почвы шестой фактор — антропогенный, который в настоящее время оказывает большое влияние на 
естественный природный почвообразовательный процесс, в некоторых случаях даже меняя его направленность.

Как показали многочисленные исследования, сельскохозяй
ственное ис пользование почв (антропогенный фактор) приводит 
к существенным измене ниям их состава и свойств, отражаясь на 
главном их свойстве – плодородии. Антропогенные воздействия 
могут быть вредными, опасными и, наоборот, полез ными и благоприятными. Негативные и позитивные воздействия обычно 
оцениваются по конкретным результатам — загрязнению, эрозии, вторичному засолению, или, наоборот, по окультуриванию, 
улучшению структуры пахотного горизонта, его мощности, увеличению содержания питательных веществ, повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Негативным антропогенным воздействиям в настоящее вре
мя уделяется большое внимание. К ним применяются определенные меры, направленные на ограничение нежелательных последствий (Танасиенко, 2003).

Позитивным изменениям антропогенного характера, как 

правило, уделя ется меньше внимания, хотя многовековой опыт 
использования почв свидетельст вует об их существовании, приводящем к повышению плодородия почв, их окультуриванию. 
В.В. Докучаев образно назвал почву «зеркалом ланд шафта». 
В.Д. Муха (2004), используя данную терминологию, назвал пахотную культурную почву «зеркалом хозяйственной деятельности человека» (с. 39).

По мнению В.Д. Мухи (1994), современное развитие пахот
ных почв проис ходит под воздействием особого генетически самостоятельного естест венно-антропогенного (культурного) почвообразовательного процесса, который имеет свои особенности 

в каждой почвенно-климатической зоне в соответствии с характером сельскохозяйственного использования. Человек, нарушая 
сложив шееся веками динамическое равновесие между компонентами экологических систем, вносит существенные изменения в 
биогеохимический круговорот ве ществ и изменяет направленность естественного почвообразования. Под воздействием хозяйственной деятельности почва в сравнительно короткий срок приобретает новые свойства и признаки.

Культурный почвообразовательный процесс, развивающийся 

под воздействием человека, является целенаправленным, приводящим к созданию нового природного тела – высокопродуктивной, культурной почвы, соответствующей особенностям возделывания сельскохозяйственных растений. В разных генетических 
типах почв (дерново-подзолистых, серых лесных, черно земах, 
каштановых и т. д.) при их окультуривании, несмотря на резкие 
зо нальные различия, формируются общие закономерности изменения, что свиде тельствует о развитии в них единого естественноантропогенного почвообразова тельного процесса (Муха, 2004). 
Эти изменения следующие.

1. Замена естественной растительности с её высоким биораз
нообразием и сложной структурой сообществ на более простые 
монодоминантные агроэкоси стемы, из которых отчуждается значительная доля фитомассы. Поступ ление органического вещества 
в агроценозах значительно меньше, чем в естественных (Левин, 
1977). Смена типа растительности резко изменяет почвен ный 
микроклимат в широких диапазонах, нарушает ход биотических 
про цессов, что приводит к изменению биологической активности, количествен ного и качественного состава гумуса.

2. Изменение биохимических процессов, как правило, повы
шает микро биологическую деятельность, усиливает минерализацию и гумификацию органи ческого вещества.

3. Систематическое рыхление и перемешивание верхних гу
мусовых гори зонтов приводит к изменению физико-химических 
свойств и водно-воздуш ного режима, что усиливает интенсивность протекания как процесса выветрива ния, так и почвообразовательного процесса в целом.

4. Почвообразовательный процесс направлен на качествен
ное стабиль ное улучшение свойств почв, обусловленное применением комплекса мелиора тивных, агротехнических, агрохимических и других мероприятий, в результате которых фор

мируется новый культурный тип почв, способный обеспечивать 
по лучение высоких и устойчивых урожаев и устранить или смягчить неблагоприят ное воздействие погодных условий в результате формирования оп тимальных параметров свойств почв для 
сельскохозяйственных культур. 

Наиболее подробно антропогенный процесс почвообразо
вания представ лен в работах М.И. Герасимовой и др. (2003) и 
В.Д. Мухи (2004), в которых детально охарактеризованы свойства антропогенно-изменен ных почв и вскрыты особенности их 
развития.

Следует отметить, что большинство исследований по данно
му вопросу проведено в европейской части России и на Украине. 
В Западной Сибири иссле дований по выявлению особенностей 
развития агропедогенеза (естест венно-антропогенного или культурного процесса почвообразования) недостаточно. Поэтому 
нами была поставлена цель — выявить влияние антропоген ного 
фактора на почвообразовательный процесс в Западной Сибири в 
различ ных почвенно-климатических зонах на почвах различной 
степени окультуренно сти.

Н.А. Караваева и др. (1985), исследуя пахотные почвы 

Нечерноземья, разработали процессо-эволюционный подход к 
изучению агропедогенеза. Они, в частности, считают, что в настоящее время наиболее пра вильным методом сравнительного 
анализа агропочв «является сопоставле ние разных рядов трансформации (эволюции) антропогенных почв в культуре» (с. 116). 
По их мнению, изучаемые ряды должны различаться по деградации, окультуриванию, осушению или по влиянию каких-либо 
других частных форм воздействия. При таком методе сравнения 
нет необходимости в знании парамет ров исходного (природного) 
профиля почв. В своей работе мы опирались именно на данный 
процессо-эволюционный подход.

Общеизвестно, что наиболее целесообразно изучать изме
нение морфоло гических и физико-химических свойств почв под 
воздействием антропогенных и природных факторов в длительных стационарных опытах, в которых на высо ком агрономическом уровне соблюдаются все агротехнические приемы и требования. Для этих целей многолетние стационарные опыты являются уникальным объектом.

Наши исследования проводились в разных почвенно-кли
ма тических зо нах. В таежно-лесной зоне на Нарымской се лек

ци онной опытной станции Том ской области Колпашевского 
райо на изучались дер ново-подзолистые почвы в опыте, заложенном в 1947 г., который продол жает функционировать и поныне. Свойства черноземов выщелоченных изуча лись на полях 
Западно-Сибир ской овощной опытной станции в опыте, заложенном в 1942 г. (Алтайское Приобье); на полях СибНИПТИЖ опыт 
ве дется с 1976 г. (Новосибир ское Приобье). Черноземы южные 
изучались в про изводственных условиях на полях Северной Кулунды, а каштановые почвы – в длительном стационарном опыте 
Кулундинской опытной станции, заложенном в 1969 г. Изучение 
изме нения свойств солонцов Барабинской низменности проводилось на солонцовом стационаре АО «Кабинетное» Чулым ского 
района Новосибирской области в мик роделяночных опытах, заложенных в 1981 и 1986 гг.

Работа выполнена по инициативе академика РАСХН 

Г.П. Гам зикова при участии аспирантов С.О. Кенжегуловой, 
С.З. Су лейменова и А.К. Бурховецкой, которым автор выражает 
глубокую благодарность. Особой признательности за служивают 
О.Д. Вервайн (Нарымская опытная станция), В.П. Малков 
(СибНИП ТИЖ), В.М. Гнатовский (Кулундинская сельскохозяйственная опыт ная станция), М.А. Беляков (Западно-Сибирская 
овощная станция) за предостав ление объектов исследований, а 
также студенты агрономического фа культета Новоси бирского 
государственного аграрного университета, которые оказали 
большую помощь в проведении полевых экспедиционных работ.

1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ АНТРОПОГЕННОГО 

ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СВОЙСТВА ПОЧВ

Воздействие человека на почву и почвенный покров в целом 

(антропогенный фактор), особенно с этапа широкого развития 
интенсивного зем леделия и различных видов мелиораций (осушения, известкования кислых почв и гипсования солонцов), 
оценивалось В.М. Фридландом (1972) как фактор непрерывной, 
глубокой и интенсивной эволюции почв. Эти изменения могут 
быть разнообразными, но сам факт эволюции почв и почвенного 
покрова под влиянием земледельческого использования является 
неоспоримым и очевид ным.

Наиболее 
активному 
сельскохозяйственному 
исполь
зованию почвы Запад ной Сибири подвергались последние 
100 лет. Изменение пахотных почв в настоящее время многими 
исследователями-почвоведами также рассматрива ется как особый этап эволюции, характеризуемый взаимодействием природных и антропогенных факторов (Ковда, 1981; Добровольский, 
1987; Муха, 1988; Ники тин, 1988; Хмелев, 1989; Козловский, 
1991 и др.).

1.1. Свойства антропогенно-измененных 

дерново-подзолис ты х почв

Дерново-подзолистые почвы широко распространены на 

равнинных и предгорных территориях Западной Сибири. По 
почвенно-географическому рай онированию они входят в ЗападноСибирскую провинцию подзоны южной тайги. Формируются 
под пологом таежно-лесной растительности, и их разнообра зие 
обусловлено различным сочетанием, в зависимости от литологогеоморфологических и гидрологических условий, подзолистого 
(кислотного гид ролиза), дернового (гумусово-аккумулятивного) и 
элювиально-глеевого про цессов почвообразования. Подзоло образовательный процесс по мере окультури вания почвы замещается 
дерновым, и активность (или интенсивность) его сущест венно 
снижается на стадии средней окультуренности почв (Каличкин 
и др., 1998).

Окультуривание способствует существенному увеличению 

пахотного го ризонта, усилению в нем процессов гумусонакопления и ослаблению элювиаль ных процессов. Сельскохозяйственное 

использование дерново-среднеподзоли стых почв приводит к резкому уменьшению и даже исчезновению собственно элювиального (А2) горизонта в результате припашки и перемешивания с 
вышеле жащими горизонтами, воздействия травянистой культурной растительно сти, обогащения органическими удобрениями 
(Муха, 1979). Пахот ные дерново-подзолистые почвы по своей 
природе характеризуются свойст вами, унаследованными от исходных целинных и частью приобретенными в про цессе современного почвообразования, поэтому былое почвообразование 
является как бы их «биографией» в прошлом, современный же 
почвообразова тельный процесс под влиянием хозяйственной деятельности человека — их на стоящим (Пестряков, 1977). Дерновоподзолистые почвы отличаются резко диф ференцированным 
профилем по строению, гранулометрическому, валовому хи мическому составам, неблагоприятными свойствами (кислая реакция 
среды, низ кое содержание гумуса, азота, фосфора) и неудовлетворительным агрофизиче ским состоянием (Каличкин и др., 1998). 
Систематиче ское внесение удобрений оказывает существенное 
влияние на почвы, что сказыва ется, прежде всего, на строении 
профиля и других морфологических при знаках (Байбеков, 1985; 
Турсина и др., 1985; Па нов и др., 1986).

Обеспечение высокого и стабильного уровня плодородия и 

биопродуктив ности дерново-подзолистых почв, отличающихся 
низким запасом гумуса и питательных веществ, неблагоприятными физическими и химиче скими свойствами, низкой биологической активностью, требует систематиче ского научно обоснованного применения агрохимических средств. Минераль ные удобрения 
повышают плодородие почвы, увеличивая количество питательных веществ в кругообороте образования и разложения органического вещества. При хорошей агротехнике значительная часть 
вносимых с удобрениями питательных веществ растений может 
оставаться в кругообороте, повышая тем самым урожайный потенциал, или плодородие земель (Кук, 1975). Интегральным показателем плодо родия является гумус. В исследованиях В.В. Лапы 
и др. (2000) содержание гумуса за 8 лет в дерново-подзолистой 
су песчаной почве без органических удобрений уменьшилось на 
0,05 %. При средне годовом внесении 19,4 т/га органических удобрений содержание гумуса увеличилось на 0,16 %. Совместное 
применение органических и минеральных удобрений способствовало повышению содержания гумуса на 0,13–0,38 %. В то 

же время при длительном одностороннем внесении минеральных 
удобрений, особенно физиологически кислых форм, проявляется 
негативное их воздействие на свойства почвы.

Обеспечение бездефицитного баланса гумуса в дерново
подзолистых поч вах достигается при ежегодном внесении навоза 
в дозе от 8–10 до 20–40 т/га, в зависимости от исходного уровня 
гумусированности, структуры севооборота, гранулометрического состава почв (Минеев и др., 2003). По данным Р.Ф. Байбекова 
и др. (1998), дли тельное применение органических удобрений, 
особенно при использовании оптимальной навозно-минеральной 
системы (N255P135K405 + 40 т навоза на 1 га за ротацию) увеличивает мощность и гумусированность пахотного горизонта. 
Положительное изменение содержания гумуса получено и зарубежными исследо вателями (Kolbe, Stumpe, 1969; Kundler, 1982). 
Высокие дозы одних мине ральных удобрений (N510P270K810) не 
способствовали увеличению мощно сти гумусового горизонта.

Сохранение, поддержание и воспроизводство плодородия 

пахотных почв одна – из первоочередных проблем сегодняшнего 
земледелия. Распашка почв, агротехническое их использование, 
активное применение средств химиза ции, интенсивное механическое воздействие и другие антропогенные нагрузки приводят к количественным и качественным изменениям элементов 
потенциаль ного и эффективного плодородия. Использование 
дерново-подзоли стых почв без удобрений в течение 40–60 лет приводит к уменьшению содержания гумуса на 38–40 % (Гамзиков, 
Кулагина, 1992).

Длительное применение (25 лет) органических и минераль
ных удобре ний в кормовом севообороте оказало существенное 
влияние на изменение основ ных агрохимических свойств подзолистой почвы. Наиболее значительным было увеличение содержания гумуса при использовании одних органических удобрений 
(на 0,1–0,6 %) и совместном внесении органических и минеральных удобрений (0,7–0,8%) по сравнению с исходным его содержанием. 

Систематическое (в течение 36 лет) применение минераль
ных удобрений (NPK по 31 кг/га) на дерново-подзолистых почвах 
способствовало снижению содержания гумуса в пахотном слое 
на 4–5% и накоплению его в подпахотных слоях (на 6–33% больше, чем в контроле). Уменьшение содержания гумуса в пахотном 
слое связано в основном с миграцией его подвижных форм по 

про филю почвы, чему способствует ее легкий гранулометрический состав и преиму щественное образование подвижных гумусовых веществ в условиях ки слой реакции среды в пахотном слое 
(Гамзиков, Кулагина, 1992).

По данным Н.Т. Чеботарева и др. (2005), при внесении од
них минеральных удобрений содержание гумуса в почве за период исследований не изменилось и осталось на исходном уровне 
(2,5%).

По мнению Э.И. Шконде, З.К. Благовещенской (1982), дейст
вие минераль ных удобрений стимулирует развитие сельскохозяйственных культур, что способствует повышению содержания органического вещества в почве и тем самым оказывает косвенное 
влияние на ее физические свойства. Органиче ские удобрения оказывают прямое действие на физические свойства, улучшая их.

Значение физических свойств почвы для ее плодородия ни
когда не подвер галось сомнению. В настоящее время в условиях 
ускоренной интенсифика ции земледелия их значение еще более 
возрастает. Одна из причин этого — все большее проявление фактов ухудшения физических свойств почвы в результате применения многократных обработок. Другая причина — необходи мость 
поддержания физических свойств в благоприятном интервале 
значений. Это необходимые условия получения запланированной отдачи от удобрений и мелиорации, применение которых в 
последние годы существенно снизилось. Обе названные причины обусловливают необходимость систематических исследований физических свойств почв в направлении их оптимизации 
(Медведев, 1988).

Длительное внесение удобрений изменяет не только агрохи
мические, био логические, но и физические свойства почвы, которые также являются показа телем почвенного плодородия. Под 
действием органических удобрений увеличивается мощность 
гумусового горизонта, уменьшается его плотность, из меняется 
гранулометрический состав. При этом содержание илистой 
фракции увеличивается (Моисеенко, Белоус, 1997). В работах 
Г.В. Пироговской и др. (2004) при систематическом применении 
на дер ново-подзолистых песчаных почвах медленнодействующих удобрений с добав ками биологически активных веществ на 
фоне других приемов уже через 10 лет изменяется структурное 
состояние и агрохимические свойства пахотных и подпа хотных 
горизонтов. С одной стороны, отмечается тенденция к увеличе