CC BY
234
УДК 631.417
ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И ИЗВЕСТИ НА СОДЕРЖАНИЕ АКТИВНЫХ КОМПОНЕНТОВ В СОСТАВЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
Н.Е. ЗАВЬЯЛОВА, доктор биологических наук, зав. лабораторией
Е.М. МИТРОФАНОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
И.В. КАЗАКОВА, младший научный сотрудник Пермский НИИСХ Россельхозакадемии E-mail: [email protected]
Резюме. В длительном стационарном опыте в 2010 г. были проведены исследования по определению содержания активных компонентов в составе органического веществадерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы и их влиянию на урожайность возделываемой культуры. Наибольший сбор зерна яровой пшеницы в семипольном зернотравяном севообороте отмечен при повторном известковании почвы по 0,5 г.к. и внесении полного минерального удобрения в дозе N/KP40K0 - 3,22 т/га. Первичное известкование через 30 лет ведения опыта не оказало значимого влияния на содержание активных компонентов в составе органического вещества. При повторном известковании кислой дерново-подзолистой почвы по 0,5 г.к. наметилась тенденция к снижению содержания подвижного и лабильного углерода. Минеральные удобрения в дозе N!l0Pg0Kg0 способствовали накоплению максимального в опыте количества водорастворимого и извлекаемого раствором щелочи и пирофосфата натрия углерода. Совместное использование извести и минеральных удобрений обеспечило сохранение органического вещества на уровне 1,53...1,61 % С, накопление трансформируемого углерода - 0,19.0,29 %, подвижного углерода - 0,33... 0,34 %, лабильного углерода - 0,22. 0,23 % к массе почвы, углерода, переходящего в водную вытяжку, - 209. 240 мг/кг. Выявлена корреляция средней силы между содержанием углерода, экстрагируемого 0,1 м раствором пирофосфата натрия, и урожайностью яровой пшеницей, r = 0, 62. Использованные при проведении исследований методы определения активныхкомпо-нентов в составе гумуса требуют дальнейшей доработки, так как не позволяют в полной мере оценить влияние легкоразлагаемого органического вещества на урожайность сельскохозяйственных культур при известковании почв.
Ключевые слова: минеральные удобрения, известь, активные компоненты, органическое вещество, урожайность.
На сегодняшний день все большее распространение среди ученых и практиков приобретают новые подходы к оптимизации уровня и качественного состава гумуса в пахотных почвах[1...3]. Разработана концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах, в которой предложено разделять его на две группы: устойчивое (консервативное) и лабильное (легкоминерализуемое) [4]. Сторонники новой концепции считают главной задачей оптимизацию количества активных групп гумусовых веществ в составе гумуса, непосредственно влияющих на урожайность возделываемых культур.
Содержание лабильных форм, водорастворимых компонентов в составе гумуса - показатели оперативной диагностики, так как они наиболее чувствительны к изменению природных и антропогенных факторов [5...7].
Цель наших исследований - выявить влияние минеральных удобрений и извести на содержание активных компонентов в составе органического вещества дерново-подзолистой почвы и сравнить эффективность различных методов их определения.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в длительном стационарном эксперименте на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве
Достижения науки и техники АПК, №11-2013 —
опытного поля ГНУ Пермский НИИСХ Россельхозакадемии, заложенном в 1980 г.
Наблюдения за почвой осуществляли в семипольном севообороте со следующим чередованием культур: чистый пар, озимая рожь, яровая пшеница с подсевом клевера, клевер 1 г.п., клевер 2 г.п., ячмень, овес. В опыте использовали мочевину, суперфосфат и хлористый калий. Под яровую пшеницу минеральные удобрения вносили в дозах ЫРК (Ы45Р40К40 ) и 2ЫРК (Ы90Р80К80). Первичное известкование проводили перед закладкой опыта в паровом поле из расчета по 1,0 г.к. Повторное известкование (варианты СаСО3 по 1,0 г.к. + СаСО3 по 0,5 г.к.; ЫРК + СаСО3 по 1,0 г.к.+ СаСО3 по 0,5 г.к.; 2ЫРК + СаСО3 по 1,0 г.к. + СаСО3 по 0,5 г.к.) - в паровом поле в 1987 и 2001 гг. по 0,5 г.к.
Перед закладкой опыта почва в пахотном слое имела следующие агрохимические показатели: рНКС| - 4,6; гидролитическая кислотность - 4,4, обменная кислотность -0,090, сумма обменных оснований - 19,0 мг-экв./100 г почвы; содержание подвижных форм фосфора и калия (по Кирсанову) - 80 и 120 мг/кг почвы соответственно. Средневзвешенное содержание гумуса - 2,72 % (1,58 % углерода). Опыт заложен в 3-х кратной повторности, размещение вариантов рендомизированное. Общая площадь делянки 100 м2, учетная - 50 м2. В 2010 г. в севообороте возделывали яровую пшеницу Иргина. Экспериментальную работу по оценке качественных и количественных изменений гумусного состояния дерново-подзолистых почв проводили на базе аналитической лаборатории Пермского НИИСХ Россельхозакадемии.
Почвенные образцы отбирали в 2010 г. после уборки яровой пшеницы в следующих вариантах опыта: контроль; СаСО3 по 1,0 г.к.; СаСО3 по 1,0 г.к. + СаСО3 по 0,5 г.к.; ЫРК; ЫРК + СаСО3 по 1,0, г.к.; ЫРК + СаСО3 по 1,0 г.к.+ СаСО3 по 0,5 г.к.; 2ЫРК; 2 ЫРК + СаСО3 по 1,0 г.к.; 2ЫРК + СаСО3 по 1,0 г.к. + СаСО3 по 0,5 г.к.
Отбор образцов проводили с двух несмежных повторений по трем точкам в каждом повторении из пахотного (0.20 см) горизонта. В почвенных образцах определяли гумус по методу Тюрина; трансформируемый углерод (С1гаге.) - по методу Кершенца [8], углерод активных компонентов в составе гумуса (экстрагируемый 0,1 м раствором ЫаОН, 0,1 м Ыа4Р207 при рН 7 и горячей водой) по методическим указаниям [9].
Результаты и обсуждение. Надежным тестом для оценки эффективного плодородия почв и агрономических качеств гумуса служит содержание лабильных (легкотрансформируемых) форм органического вещества, наиболее подверженных агрогенным воздействиям. Они легко поддаются минерализации, участвуют в формировании структуры почвы, служат источником энергии для микроорганизмов и элементов питания для культурных растений. В составе лабильных органических веществ (ЛОВ) содержится 1,0.
1,35 % азота; 0,4.. .1,0 % фосфора и 0,5.. .1,2 % калия [4].
Содержание легкотрансформируемых гумусовых веществ в пахотном слое определяется, прежде всего, дозами вносимых удобрений, количеством послеуборочных остатков, интенсивностью обработки почвы. Для оценки содержания активных компонентов в со--------------------------------------------- 19
ставе гумуса мы использовали расчетный и экспериментальные (экстракция) методы.
Расчетный метод предложен М. Кершенсом [8] и основан на том, что содержание гумуса в почве, выраженное через углерод, можно представить формулой:
С б = С . + С ,
общ. тт иапв.
За величину Ст|п принимают содержание углерода в почве контрольных (неудобренных) вариантов длительных (>
20 лет) опытов или бессменного чистого пара. В нашем опыте вариант бессменного чистого пара отсутствует, поэтому за Ст|п было принято содержание углерода в абсолютном контроле, равное 1,32 %.
Внесение минеральных удобрений в дозе ЫРК не привело к обогащению гумуса активными компонентами, в варианте 2ЫРК содержание трансформируемого углерода (С 1гап8) составило 0,16 % (таблица). Максимальное в опыте количество С 1гап8, равное 0,29 %, определено в варианте 2ЫРК + СаСО3 по 1.0 г.к. + СаСО3 по 0.5 г.к.
Таблица. Влияние длительного применения минеральных удобрений и извести на содержание активных компонентов в составе органического вещества и урожайность яровой пшеницы
Содержание активных компонентов в составе органического вещества Уро-
Вариант С мг/кг % к массе почвы жай-
орг.,% С С С (0 1н ЫаОН) С (0,1 М Ыа4Р2О7) ность,
эгв ірапз С общ Ск Сфк т/га
Без удобрений (контроль) 1,32 168 0 0,31 0,27 0,04 0,18 2,29
СаСО3 по 1,0 г.к. СаСО3 по 1,0 г.к. + СаСО3 1,53 216 0,21 0,34 0,29 0,05 0,22 2,76
по 0,5 г.к. 1,35 180 0,03 0,26 0,24 0,02 0,17 2,83
NPK 1,25 208 0 0,34 0,29 0,05 0,20 2,75
NPK + СаСО3 по 1,0 г.к. NPK + СаСО по 1,0 г.к. + 1,22 192 0 0,30 0,28 0,02 0,20 3,02
СаСО3 по 0,5 г.к. 1,51 209 0,19 0,34 0,28 0,06 0,23 3,22
2NPK 1,48 250 0,16 0,37 0,29 0,08 0,26 3,01
2NPK + СаСО3 по 1,0 г.к. 2NPK + СаСО3 по 1,0 г.к. + 1,54 179 0,22 0,33 0,29 0,04 0,26 3,13
СаСО3 по 0,5 г.к. НСР05 1,61 0,04 240 17 0,29 0,02 0,33 0,03 0,29 0,04 0,22 0,02 3,19 0,22
В качестве экстрагентов мы использовали горячую дистиллированную воду, раствор щелочи и нейтральный раствор пирофосфата натрия. Они извлекают разное количество легкоразлагаемых гумусовых веществ.
Мы попытались выявить ту фракцию органического вещества, которая в количественном отношении находится в тесной взаимосвязи с условиями агротехники и непосредственно определяет размеры урожая возделываемой культуры.
Горячая дистиллированная вода извлекала из почвы от 168 до 250 мг/кг С. Наибольшее содержание активного углерода, переходящего в водную вытяжку, установлено в варианте 2 ЫРК. Реакция почвенной среды не оказывала значимого влияния на концентрацию водорастворимого углерода. Между содержанием гумуса и углерода, экстрагируемого горячей водой, установлена слабая корреляционная зависимость, г = 0,50. Коэффициент корреляции Сэгв с урожайностью яровой пшеницы составил 0,48.
Считается, что органический углерод, экстрагируемый горячей водой, наиболее доступен для растений [10]. Эта фракция содержит значительную часть углерода микробной биомассы почвы, простые органические компоненты, гидролизуемые либо де-полимеризующиеся при нагревании органических соединений. Как отмечает В.Г. Мамонтов и др. [5,6], водой экстрагируются более подвижные гумусовые вещества с высокой обогащенностью азотом (С : Ы = 7,7.10).
Экстрагирующая способность 0,1 н раствора ЫаОН значительно выше, однако закономерных изменений содержания С01н Ыа0Н при внесении в почву минеральных удобрений и извести мы не установили. Гумусовые вещества щелочной вытяжки представлены в основном гуминовыми кислотами, что относится к особенностям исследуемой почвы. Наименьшее содержание углерода, экстрагируемого 0,1 н раствором натриевой щелочи, определено в варианте СаСО3 по 1,0 г.к. + СаСО3 по 0.5 г.к. и равно 0,26 %, наибольшее - 2 ЫРК - 0,37 % к массе почвы. Установлена слабая корреляционная связь между содержанием С01 н Ыа0Н и урожайностью яровой пшеницы, г = 0,34.
На накопление гумусовых веществ, извлекаемых щелочной вытяжкой, в исследуемой почве влияла величина актуальной кислотности, между рНКС| и концентрацией углерода в вытяжке 0,1 н раствором ЫаОН установлена обратная зависимость, г = - 0,52.
По мнению ряда авторов [2, 11, 12], при экстракции щелочью без предварительного декальцирования, извлекаются подвижные органические вещества, характеризующиеся высоким содержанием углерода, повышенной концентрацией азота и водорода.
Наиболее широкое использование в агрохимических исследованиях получил метод определения лабильного гумуса в 0,1 м нейтральной пиро-фосфатной вытяжке, предложенный учеными Почвенного института им. В.В.Докучаева.
Этот экстрагент извлекает гумусовые вещества, которые, по мнению авторов, относятся в наиболее «молодым», непрочносвязанным с минеральной частью почвы. В то же время отмечается, что в такую вытяжку могут переходить и довольно «зрелые» гуминовые кислоты [5].
В условиях нашего опыта нейтральный 0,1 М раствор пирофосфата натрия экстрагировал меньшее количество ЛОВ, чем щелочной , что, по-видимому, связано с особенностями состава гумуса исследуемой почвы. Он характеризуется высоким содержанием фракции гуминовых и фульвокислот, связанных с кальцием. При изучении элементного состава и структуры гуминовых кислот было установлено, что в них доминируют химически более инертные ароматические структуры [13]. Содержание углерода в этой вытяжке варьировало от 0,18 до 0,26 %. Изменение кислотности почвы под влиянием основного и периодического известкования не оказало значимого влияния на величину этого показателя.
Отмечена корреляционная зависимость средней силы между содержанием углерода в вытяжке 0,1 м пирофосфата натрия и урожайностью яровой пшеницы, г = 0,62.
Чем сильнее экстрагент, тем больше в вытяжку совместно с лабильным органическим веществом переходят консервативные гумусовые вещества и минеральные соединения. По данным [6], в пирофосфатную вытяжку из почвы переходит значительно большее количество ионов железа и алюминия, чем в щелочную. В то же время в щелочной среде высока вероятность распада органо-минеральных комплексов.
Выводы. Таким образом, известкование кислой дерново-подзолистой почвы и внесение полного ми— Достижения науки и техники АПК, №11-2013
нерального удобрения способствовало сохранению ского вещества и сбоором зерна возделываемой куль-
органического вещества на уровне 1,53.1,61 % С, на- туры. Наибольший коэффициент корреляции отмечен
коплению трансформируемого углерода - 0,19.0,29 %, между урожайностью яровой пшеницы и концентрацией
подвижного углерода - 0,33.0,34 %, лабильного углерода, экстрагируемого нейтральным раствором
углерода - 0,22.0,23 % к массе почвы. Концентрация пирофосфата натрия, r = 0,62.
углерода, переходящего в водную вытяжку составила Полученные результаты позволяют сделать вы-209.240 мг/кг. При таком содержании и качественном вод, что существующие на сегодняшний день методы
составе органического вещества урожайность яровой определения активных компонентов в составе гумуса
пшеницы в семипольном зернотравяном севообороте требуют дальнейшей доработки, так как не позволяют в
составила 3,19.3,22 т/га. Однако в условиях длитель- полной мере оценить влияние содержания легкоразла-
ного стационарного опыта не установлено тесной связи гаемого органического вещества на урожайность сель-
между содержанием активных компонентов органиче- скохозяйственных культур при известковании почв.
Литература.
1. Влияние длительного применения удобрений на органическое вещество почв. М.: ВНИИА, 2010. 352 с.
2. Ганжара Н.Ф., Борисов В.А. Гумусообразование и агрономическая оценка органического вещества почв. М.: Агропро-миздат, 1997. 82 с.
3. Дьяконова К.В.,Титова Н.А., Когут Б.М., Исмагилова Н.Х. Оценка почв по содержанию и качеству гумуса для производственных моделей почвенного плодородия. М.:Агропромиздат, 1990. 27с.
4. Кирюшин В.И., Ганжара Н.Ф., Кауричев И.С. идр. Концепция оптимизации режима органического вещества в агроландшафтах. М.: МСХА, 1993.98с.
5. Мамонтов В.Г., Родионова Л.П. и др. Лабильное органическое вещество почвы: Номенклатурная схема, методы изучения и агроэкологические функции//Изв. ТСХА. 2000. Вып. 4. С. 93-108.
6. Мамонтов В.Г., Афанасьев Р.А., Родионова Л.П., Быканова О.М. Кво-просу о лабильном органическом веществе почв//Плодородие. 2008. №2. С. 20-22.
7. Борисов Б.А., Ганжара Н.Ф., Таразанов Т.В. Диагностика степени выпаханности почв различных зон по содержанию легкораз-лагаемых органических веществ //Изв. ТСХА. 2004. Вып. 1. С. 16-23.
8.Кершенс М. Значение содержание гумуса для плодородия почв и кругово- рота азота // Почвоведение. 1992. № 10. С. 122-132.
9. Методы определения активных компонентов в составе гумуса. М.:ВНИИА, 2010. 34 с.
10. Шульц Э., Кершенс М. Характеристика разлагаемой части органического вещества почв и ее трансформация при помощи экстракции горячей водой//Почвоведение. 1998. №7. С. 890-894.
11. Жуков А.И., Попов П.Д. Регулирование баланса гумуса в почве. М.: Росагропромиздат. 1998. 39 с.
12. Когут Б.М. Принципы и методы определения содержания трансформируемого органического вещества в пахотных почвах // Почвоведение. 2003. № 3. С. 308-316.
13.3авьялова Н.Е. Гумусное состояние дерново-подзолистых почв Преду-ралья при различном землепользовании и длительном применении удобрений и извести: автореф. дисс. ...доктора биол. наук. М, 2007.46с.
MINERAL FERTILIZERS AND LIME INFLUENCE ON THE ACTIVE INGREDIENTS CONTENT IN THE COMPOSITION OF ORGANIC MATTER OF SODDY-PODZOLIC SOIL AND SUMMER WHEAT YIELD N.Ye. Zavyalova, Ye.M. Mitrofanova, I.V. Kazakova
Summary. In the long-term stationary experiment in 2010 the substance of active components in the organic matter of soddy-podzolic heavy loamy soil and their effects on crops were studied. The highestyield of spring wheat in crop and grass rotation was obtained by re-liming the soil to 0.5 hydrolytic acidity level and by complete fertilizer introduction (dose N45R40K40 - 3.22 t / ha). Primary liming in 30 years of experiment course had no significant effect on the content of active ingredients in the organic matter. During the re-liming ofacidic soddy-podzolic soil at 0.5 level of hydrolytic aciditythe content ofthe mobile and labile carbon tended to decrease in the soil under study. Mineral fertilizers in a dose of N90R80Kg0 promoted the accumulation of maximum content of water-soluble carbon and carbon extracted with a solution of alkali and sodium pyrophosphate. The usage of lime and fertilizer together ensured the preservation of organic matter at the level of 1,53-1,61% C, the accumulation of transformable carbon (0.19 - 0.29%), carbon mobile (0.33 -0.34%), labile carbon (0.22 - 0.23%) to mass of soil, and carbon which changes into aqueous extract - 209 - 240mg / kg. There is a correlation ofmedium strength detected between the content carbon extracted with 0.1 M solution of sodium pyrophosphate and yield of spring wheat, r=0, 62. The methods for the determination of active components in the composition of humus used in research require further refinement, since they do not allow you to fully appreciate the impact of readily degradable organic matter on agricultural productivity for soil liming.
Key words: mineral fertilizer, lime, active ingredients, organic matter, crop yields.
УДК 633.367.2: 631. 174 : 631.4
НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И РАДИОНУКЛИДОВ В ЗЕЛЕНОЙ МАССЕ ЛЮПИНА УЗКОЛИСТНОГО ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ*
Г.П. МАЛЯВКО, доктор сельскохозяйственных наук, зав. кафедрой
Н.М. БЕЛОУС, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
В.Ф. ШАПОВАЛОВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Достижения науки и техники АПК, №11-2013 —
П.Ю. ЛИЩЕНКО, аспирант Брянская ГСХА E-mail: [email protected]
Резюме. Исследования проводили с целью изучения влияния длительного применения средств химизации на урожайность,
---------------------------------------------------- 21
