CC BY
36
4. Nevadovic S., Nevadovic M., Kljajevic L., Poznanovic M., Mihajlovic-Radosavljevic A., Pavlovic. V. Vertical distribution of natural radionuclides in soil: Assessment of external exposure of population in cultivated and undisturbed areas // Sci. Total Environ. - 2012. - V.429. - P.309-316.
5. Fujiyoshi, R., Sawamura, S. Mesoscale variability of vertical profiles of environmental radionuclides (40K, 226Ra, 210Pb and 137Cs) in temperate forest soils in Germany // Sci. Total Environ. - 2004. - V.320. - P.177-188.
6. Ribeiro F.C.A., Silva J.I.R., Lima E.S.A., Perez D.V., Lauria D.C. Natural radioactivity in soil of the state of Rio de Janeiro (Brazil): Radiological characterization and relationships to geological formation, soil types and soil properties //J. Environ. Radioactivity. - 2018. - V.182. -P. 34-43Y£K 632.122.1:631.445.2
УДК 631:615 DOI 10.24411/2078-1318-2018-14093
Доктор с.-х. наук В.П. ЦАРЕНКО (ФГБОУ ВО СПбГАУ, tsarenko_prof@mail.ru) Аспирант А.С. ГОРСКИЙ (ФГБОУ ВО СПбГАУ, mishagors@yandex.ru)
АЗОТНЫЙ РЕЖИМ ОСВОЕННЫХ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ СЕВЕРО-ВОСТОКА РФ (НА ПРИМЕРЕ КИРОВСКОЙ ЛОС)
В настоящее время отмечается высокая степень антропогенной нагрузки на биосферу, одним из объектов которой являются агроэкосистемы. Известно, что около 90% продуктов питания и 87% белка производится за счет отраслей земледелия и животноводства, которые в свою очередь базируются на использовании ресурсов этих экосистем [1]. Особый интерес вызывают агроэкосистемы на осушенных и освоенных торфяных низинных почвах ввиду их уникальных свойств. Уникальность этих почв заключается в огромных запасах органического вещества и азота. Несмотря на это, для получения высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур, а также сохранения плодородия торфяных почв необходимо использование минеральных удобрений, как азотных, так фосфорных и калийных. Если применение азотных удобрений носит зональный характер и определяется скоростью минерализационных процессов органических азотсодержащих соединений в почве, то фосфорные и калийные удобрения необходимо вносить ежегодно в полных дозах, поскольку эти почвы бедны фосфором и калием. Агротехника возделывания различных сельскохозяйственных культур на этих почвах и применение минеральных удобрений оказывают огромное влияние на интенсивность процессов минерализации торфа и особенно на их азотный режим. Поэтому исследование азотного режима торфяных почв, потенциального и возможного эффективного содержания азота и запасов его различных форм позволяет эффективно использовать органическое вещество, почвенный азот и азот удобрений.
Цель исследования - изучить азотный режим торфяных низинных почв при длительном возделывании различных сельскохозяйственных культур. Выявить наиболее благоприятную сельскохозяйственную культуру для возделывания на торфяных низинных почвах, а также определить её долю в посевных площадях для снижения сработки торфяника.
Материалы, методы и объекты исследования. В статье представлены основные показатели азотного режима торфяных низинных освоенных почв Кировской лугоболотной опытной станции. Почвенные образцы для исследования основных показателей азотного режима отбирали в конце июня 2016-2017 годов.
Объектами исследования являются торфяные низинные освоенные почвы торфомассива «Гадово болото» Кировской лугоболотной опытной станции. Представленные
объекты характеризуются разной степенью антропогенного воздействия на почву, выраженной спецификой агротехники длительного возделывания различных сельскохозяйственных культур. Опыты с многолетними травами и пропашными культурами заложены в 1975 году, где на протяжении 42 лет бессменно возделываются эти культуры с ежегодным внесением минеральных удобрений в дозах К60Р60К120. Повторность опытов трехкратная. Учетная площадь каждой делянки равна 25 м2 Удобрения: аммиачную селитру, простой суперфосфат и хлористый калий вносили следующим образом: под многолетние травы - азотные под 1-й и 2-й укос, фосфорные и калийные - один раз весной; под пропашные все удобрения вносились под вспашку весной. В 1935 году было заложено культурное долголетнее пастбище, куда ежегодно вносили ЫРК удобрения. В 2007 году на пастбище был разбит опыт с 6 вариантами, варианты представлены в данной статье: - Без удобрений; - К90Р60К90. Опыт заложен в 4-кратной повторности. Площадь каждой делянки (учетная площадь) равна 25 м2. Удобрения: аммиачную селитру, простой суперфосфат и хлористый калий вносили следующим образом: азотные под 1-е и 3-е стравливание, фосфорные и калийные - один раз весной. Всего за период вегетации проводится четыре стравливания [2]. Для исследования взяты верхние горизонты почв, так как основные изменения в азотном режиме торфяных низинных почв приурочены к верхнему (40 см) корнеобитаемому слою. В качестве абсолютного контроля служила торфяная осушенная почва того же торфомассива под лесом (целина) без применения удобрений.
Для изучения азотного режима исследуемых почв проводили следующие анализы: определение общего содержания углерода и азота в торфяных почвах методом Анстета в модификации Пономаревой и Николаевой; определение легкогидролизуемых форм азота -щелочногидролизуемого по методу Корнфилда и кислотогидролизуемого по Тюрину и Кононовой; фракционный состав азота почв по методу Бремнера; нитрификационную способность почв по Кракову в модификации Болотиной и Абрамовой (с последующим определением суммарного минерального азота, азота аммония и нитратов). Все показатели пересчитаны на абсолютно сухую почву.
Результаты исследования. В табл. 1 представлено содержание валового азота и его легкогидролизуемых форм исследуемых почв.
Таблица 1. Содержание валового азота и его легкогидролизуемых форм
в торфяных низинных почвах
Вид использования Глубина, см Азот, мг/100 г
валовой щелочногидролизуе-мый по Корнфилду кислотогидролизуемый по Тюрину и Кононовой
Лес (Целина) 0 - 20 2208 123 82
20 - 40 1953 115 70
Многолетние травы 0 - 20 2111 111 71
20 - 40 2328 103 73
Пропашные культуры 0 - 20 2141 104 68
20 - 40 1927 109 76
ДКП Без удобрений 0 - 23 2009 109 76
23 - 36 1951 103 74
ДКП + Ш0Р60К90 0 - 23 2185 117 76
23 - 36 2297 79 53
НСР 0,5 - 101 4,22 2,72
Оценка силы связи - - Я=0,841
Сравнительная оценка содержания валового азота показала, что наибольшее его среднее количество в слое 0-40 см отмечено под многолетними травами сенокосного использования (2220 мг/100 г) и в почве под пастбищем в варианте с применением минеральных удобрений (2241 мг/100 г). Что в среднем больше на 149 мг/100 г почвы, чем в
почве под лесом (2081 мг/100 г). Наименьшее содержание отмечено в почвах под пастбищем без применения удобрений (1980 мг/100 г), что на 101 мг/100 г меньше, чем в почве под лесом. Очевидно, что количество корневых и пожнивных остатков и привноса органической азотсодержащей массы с экскрементами выпасаемого скота недостаточно для восполнения баланса минерализовавшегося органического вещества, выноса азота травами и его потерь в процессе роста пастбищного травостоя. В почве под пропашными культурами (2034 мг/100 г) среднее содержание валового азота незначительно снижается - на 47 мг/100 г относительно целинной почвы, что объясняется физиологическими потребностями в азоте возделываемой культуры и внесением азотных удобрений. Аккумуляция валового азота под многолетними травами обусловлена иммобилизацией азота удобрений микрофауной и микрофлорой, корневыми и пожнивными остатками многолетних трав и, главное, вяло идущими процессами минерализации торфа из-за образования мощной дернины. Кроме того, привнос в почву свежего органического вещества и азота с экскрементами выпасаемого скота обуславливают значительное накопление валового азота в почве под пастбищем с удобрениями.
Таблица 2. Фракционный состав органических азотсодержащих соединений торфа
Глубина, см Азот в мг/100 г
Общий Гидроли-зуемый Амоний-ный - Аминокислотный Гексоз-аминный Не идентифиц ированный Не гидролизуе мый
Лес Целина)
0-20 2208,01 1298,83 309,56 342,83 111,77 534,65 909,17
20-40 1952,97 1114,70 260,18 334,96 61,93 457,67 838,21
Многолетние травы
0-20 2111,31 1236,86 339,68 400,85 109,83 386,49 874,45
20-40 2328,77 1198,72 331,64 379,20 132,40 355,46 1130,05
Пропашные культуры
0-20 2141,87 1161,30 261,71 435,76 151,30 312,51 980,57
20-40 1927,59 1038,63 229,14 303,18 97,25 409,04 888,96
Долголетнее культурное пастбище - без удобрений
0-23 2008,92 1223,96 247,28 317,47 67,08 592,13 784,96
23-36 1951,16 1179,37 278,97 341,72 66,19 492,48 771,79
Долголетнее культурное пастбище - КРК
0-23 2185,67 1245,40 277,15 447,96 108,52 411,77 940,27
23-36 2297,61 1286,07 296,30 378,14 90,81 520,81 1011,53
НСР 0,5 101,29 20,17 8,03 20,24 11,67 - -
Сравнение содержания легкогидролизуемых форм азота в исследуемых почвах показало, что освоение торфяных почв снижает содержание этих форм азота. Это согласуется с более ранними нашими исследованиями [3,4]. Так, среднее для слоя 0-40 см содержание азота по Корнфилду у освоенных почв колеблется в пределах 107 - 98 мг/100 г почвы, что меньше на 47 мг/100 г почвы, чем в почве целинного разреза. Содержание кислотогидролизуемого азота по Тюрину и Кононовой в почвах под многолетними травами, пропашными культурами и под пастбищем находится в диапазоне от 75 до 65 мг/100 г почвы, что в среднем меньше, чем под целинным аналогом. Между формами легкогидролизуемых соединений азота прослеживается тесная корреляционная связь Я = 0,841 по всем исследуемым почвам. Следует отметить, что диапазон изменений легкогидролизуемых форм азота в почвах по видам их сельскохозяйственного использования отличается незначительно.
Наиболее ясную и полную картину в трансформации органических азотсодержащих соединений освоенных торфяных почв дает метод Бремнера, результаты которого представлены в табл. 2.
Сравнение средних показателей фракции гидролизуемого азота для слоя почвы 0-40 см показало, что в почве под многолетними травами и под пастбищем с применением удобрений содержится соответственно 1217,8 и 1265,7 мг/100 г почвы азота, что в среднем на 35 мг больше, чем в почве целинного аналога (1206,8 мг/100 г). Напротив, уменьшение этой фракции азота на 107 мг/100 г почвы произошло при возделывании пропашных культур (1099,9 мг/100 г). Эти параметры наглядно демонстрируют более низкий уровень минерализационных процессов в почве под многолетними травами и сравнительно высокий под пропашными культурами. В почве под пастбищем без применения удобрений содержание гидролизуемого азота практически не изменилось по сравнению с почвой целинного аналога, оставаясь на уровне 1201,7 мг/100 г почвы. Систематическое внесение удобрений в почву под пастбищем значительно увеличило содержание гидролизуемого азота по сравнению с вариантом без удобрений и целинным аналогом.
Сравнение содержания фракции аммонийного азота показало, что только под пропашными (245,4 мг/100 г) отмечено снижение на 39 мг/100 г по отношению к целине (284,9 мг/100 г). В обоих вариантах в почве под пастбищем (263,1; 286,7 мг/100 г) и многолетними травами (335,7 мг/100 г) наблюдается увеличение содержания этой фракции азота в среднем на 10 мг/100 г относительно к почве под лесом.
Среднее содержание азота альфа аминокислот в почвах под сельскохозяйственными угодьями находится в диапазоне от 329,6 до 413,1 мг/100 г почвы, что в среднем на 36 мг/100 г почвы больше, чем в почве, занятой лесом.
Среднее содержание азота гексозаминов по отношению к почве под лесом (86,85 мг/100 г) увеличивается в вариантах с применением минеральных удобрений (многолетние травы (121,1 мг/100 г), пропашные культуры (124,3 мг/100 г), пастбище с применением удобрений (99,6 мг/100 г)) в среднем на 28 мг/100г почвы. В почве варианта с пастбищным травостоем без удобрений (66,6 мг/100 г) отмечено снижение на 20 мг/100 г почвы по отношению к почве под лесом.
Также в вариантах с применением удобрений относительно уменьшается количество фракции неидентифицированного азота в среднем на 96 мг/100 г почвы и увеличивается содержание негидролизуемого азота в среднем на 97 мг/100 г почвы по отношению к целине. В варианте пастбища без удобрений наблюдается противоположное явление по отношению к почве под лесом, увеличивается содержание неидентифицированного азота на 46 мг/100 г почвы, а содержание фракции негидролизуемого азота уменьшается на 95,6 мг/100 г почвы.
Для определения потенциала почвы производить минеральный азот использовали модифицированную методику определения нитрифицирующей способности по Кракову с определением в почве суммы минерального азота, азота аммония и азота нитратов до и после компостирования (табл. 3).
Сравнительный анализ табл. 3 до компостирования показал, что только использование торфяных почв под возделывание сельскохозяйственных культур способствует накоплению минерального азота в 40 см слое почвы, в основном за счет накопления нитратной формы азота. Наибольшее накопление суммы минерального азота относительно почвы под лесом отмечено в почвах под многолетними травами - на 8,21 мг/100 г, а наименьшее - в среднем 3 мг/100 г почвы под пропашными культурами и обоими вариантами пастбища. Это согласуется с ранними нашими исследованиями [5]. После двухнедельного компостирования в оптимальных условиях сто грамм целинной почвы способен продуцировать до 20,42 мг минерального азота (сумма азота аммония и азота нитратов) с отношением N^/N03 практически 1:1. Наибольшее продуцирование по отношению к целинной почве наблюдается в почвах под многолетними травами, где 100 грамм почвы продуцируют 27,91 мг минерального азота с отношением N^/N03 2:1. Такая же масса почвы под пропашными культурами продуцирует меньше минерального азота, всего лишь 5,57 мг с отношением N^/N03 1:10. Почвы под пастбищем способны продуцировать в среднем 12,75 мг/100 г
минерального азота, но соотношение N^/N03 разнятся. В варианте пастбища без удобрений N^/N03 равно практически 2:1, когда применение минеральных удобрений на пастбище смещает это отношение в сторону нитрификации и равно 1,26:1. Количество продуцируемого минерального азота почвой зависит от интенсивности возделываемой культуры. Чем интенсивнее воздействие культуры и ее агротехники возделывания, тем больше скорость минерализации лабильных азотсодержащих соединений торфа и, следовательно, уменьшение их содержания со временем. Вследствие этого продуцирование минерального азота снижается.
Таблица 3 . Содержание минерального азота в 40-сантиметровом слое исследуемых почв
до и после компостирования (в мг/100 г почвы)
Вариант Компостирование Азот в мг/100 г
Сумма минерального азота Приб., мг N-^4 Приб., мг N-N03 Приб., мг
Целина (Лес) До 18,52 - 8,10 - 10,42 -
После 38,94 20,42 18,96 10,86 19,98 9,56
Многолетние травы До 26,73 - 8,87 - 17,96 -
После 54,76 27,91 27,54 18,67 27,22 9,26
Пропашные До 21,11 - 5,16 - 15,95 -
После 26,68 5,57 5,69 0,53 20,99 5,04
ДКП - Без удобрений До 21,90 - 7,55 - 14,35 -
После 34,58 12,68 16,17 8,62 18,41 4,06
ДКП + №К До 21,56 - 8,89 - 12,67 -
После 34,38 12,82 16,04 7,15 18,34 5,67
НСР0,5 - 0,79* 0,68** - 0,63* 0,55** - 0,98* 0,78** -
Примечания: *-до компостирования **- после компостирования
Выводы. Возделывание различных сельскохозяйственных культур на освоенных торфяных низинных почвах приводит к значительным изменениям азотного режима этих почв. При этом в почвах под пропашными культурами происходит снижение легкогидролизуемых форм азота вследствие их интенсивной минерализации и относительное увеличение не гидролизуемых форм. В торфяных почвах под многолетними травами из-за поступления значительного количества корневых и пожнивных остатков, с одной стороны, и вяло идущих процессов минерализации торфа вследствие образования мощной дернины - с другой, процессы минерализации торфа идут медленно. При этом возрастает содержание гидролизуемых фракций азота и увеличивается нитрифицирующая способность почв, возрастает количество минерального азота и эффективное плодородие почв. Следовательно, наиболее благоприятный азотный режим в торфяных низинных освоенных почвах складывается при возделывании многолетних трав. Многолетние травы играют и важную экологическую роль: снижают сработку торфяника и тем самым дольше сохраняют органогенные агроэкосистемы. Поэтому в структуре посевных площадей они должны занимать до 80%.
Литература
1. Умаров М.М., Кураков А.В., Степанов А.Л. Микробиологическая трансформация азота в почве. - М., 2007. - 138 с.
2. Уланов А.Н. Торфяные и выработанные почвы южной тайги Евро-северо-востока России: монография. - Киров, 2005. - 320 с.
3. Царенко В.П. Азотный режим осушенных торфяных почв//Гумус и почвообразование. -2009. - С.46-58.
4. Горский А.С. Влияние бессменного возделывания многолетних трав на питательный режим торфяной почвы//Качественный рост российского агропромышленного комплекса: возможности, проблемы и перспективы: материалы деловой программы XXVII международной агропромышленной выставки «АГРОРУСЬ - 2018». - СПб.: СПбГАУ, 2018. - С 92 - 94.
5. Царенко В.П. Мониторинг азотистых соединений болотных агроэкосистем и применение азотных удобрений// II международный конгресс химических технологий: сб. научн. трудов. - СПб., 2001. - С 70 - 71.
Literatura
1. Umarov M.M., Kurakov A.V., Stepanov A.L. Mikrobiologicheskaya transformatsiya azota v pochve. - M., 2007. - 138 s.
2. Ulanov A.N. Torfyanyye i vyrabotannyye pochvy yuzhnoy taygi Yevro-severo-vostoka Rossii: monografiya. - Kirov, 2005. - 320 s
3. Tsarenko V.P. Azotnyy rezhim osushennykh torfyanykh pochv // Gumus i pochvoobrazovaniye. - 2009. - S.46-58.
4. Gorskiy A.S. Vliyaniye bessmennogo vozdelyvaniya mnogoletnikh trav na pitatel'nyy rezhim torfyanoy pochvy//Kachestvennyy rost rossiyskogo agropromyshlennogo kompleksa: vozmozhnosti, problemy i perspektivy: materialy delovoy programmy XXVII mezhdunarodnoy agropromyshlennoy vystavki «AGRORUS' - 2018». - SPb.: SPBGAU, 2018. - S 92 - 94.
5. Tsarenko V.P. Monitoring azotistykh soyedineniy bolotnykh agroekosistem i prilozheniy azotnykh udobreniy// II mezhdunarodnyy kongress khimicheskikh tekhnologiy: sb. nauchno. trudov. - SPb., 2001. - S 70 - 71.
УДК 631.874 Б01 10.24411/2078-1318-2018-14098
Доктор с.-х. наук, профессор Л.П. ЕВСТРАТОВА (ФГБНУ «Карельская государственная сельскохозяйственная опытная станция», levstratova@yandex.ru) Канд. биол. наук Л.В. ТИМЕЙКО (ФГБНУ «Карельская государственная сельскохозяйственная опытная станция», Петрозаводский государственный университет, timeiko.lidi@yandex.ru) Науч. сотрудник Е.В. ДУБИНА-ЧЕХОВИЧ (ФГБНУ «Карельская государственная сельскохозяйственная опытная станция», d-chehovich@yandex.ru)
НЕКОТОРЫЕ ПРИЕМЫ БИОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ В УСЛОВИЯХ КАРЕЛИИ
В земледелии Карелии доля органических удобрений составляет около 40% от общего количества вносимых в почву питательных веществ. В хозяйствах республики максимальное количество их - 0,92-1,22 млн. т - вносилось с 1976-го по 1990 гг. При этом на один гектар пашни приходилось 14-16,4 т органики. В последующие годы из-за сокращения поголовья сельскохозяйственных животных и снижения объемов заготовки торфа внесение органических удобрений резко сократилось до уровня 0,2 млн. т. На один гектар пашни распределялось лишь 2,8 т удобрительных средств [1].
Располагая огромными запасами торфа, Республика Карелия имеет широкие возможности его использования, этому способствует разветвленная транспортная инфраструктура, географическое положение, высокие качественные характеристики сырья большей части разведанных месторождений. Полные сведения о торфяниках Карелии изложены в опубликованном в 1979 году справочнике «Торфяные месторождения КАССР» [1].
