CC BY
24
УДК 631.417.2:631.42
ДЕРИВАТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ ГУМУСОВОГО СОСТОЯНИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ СУПЕСЧАНЫХ ПОЧВ
А.А. Болатов, В.А. Черников, д.с.-х.н.
РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, e-mail: [email protected]
С.М. Лукин, д.б.н.
ГНУ ВНИПТИО У Россел ьхозакадемии
Проведено исследование влияния минеральной, органической и органо-минеральной систем удобрения на термические показатели дерново-подзолистых почв, посредством изучения количественных и качественных показателей органического вещества. Выявлена эффективность органической и органо-минеральной систем удобрения по влиянию на общее количество органического вещества почв. При длительном применении повышенных доз минеральных удобрений увеличивалось количество лабильного органического вещества, однако, прочность его связи с минеральной частью почвы при этом снижалась.
Ключевые слова: почва, органическое вещество, методы исследования, система удобрения.
DERIVATIVE-GRAPHICAL METHOD OF HUMUS CONDTION OF SOD-PODZOL SANDY-LOAM SOIL
RESEARCHES A.A. Bolatov, V.A. Chernikov, S.M. Lukin
There was carried out the researches of the influence of mineral, organic and organic-mineral fertilizing systems on thermal indicators of sod-podzolic soil through the studies of quantitative and qualitative indicators of the organic matter. There was revealed the efficiency of organic and organic-mineral fertilizing systems according to their influence on the total amount of the soil' organic matter. The quantity of the labile organic matter increased due to the prolonged use of the highe r doses of mineral fertilizers, still its bond strength with the soil' mineral part was falling.
Keywords: soil, organic matter, methods of research, fertilizing system.
При исследовании структурно-функциональной устойчивости почв особо должны быть выделены процессы трансформации органического вещества, непосредственно влияющие на характер функционирования почвенного гумуса [1]. Объектом исследования была дерново-подзолистая супесчаная почва длительного стационарного опыта, заложенного в 1968 г. во ВНИПТИОУ. В опыте изучают 3 системы удобрений (органическая, ор-ганоминеральная и минеральная) при 2 уровнях удоб-ренности, эквивалентных по количеству питательных веществ среднегодовому внесению навоза 10 и 20 т/га. В двух вариантах опыта изучают эффективность заделки соломы в почву в качестве органического удобрения, а также последействие ранее внесенных удобрений. Образцы отбирали с глубины 0-20 см. Повторность опыта четырехкратная, площадь делянок 161 м2. Севооборот: однолетний люпин, озимая пшеница, картофель, ячмень.
Гумусовое состояние почв исследовали дериватогра-фическим методом. В результате были получены кривые
ДТГ, которые позволили изучить количественные характеристики (табл. 1). Суммарная потеря массы в интервале 300-700°С рассматривается как потеря от сгорания «всего» органического вещества почвы, в состав которого входит «слабосвязанное» (потеря массы при 300-500°С) и «прочносвязанное» органическое вещество (потеря массы в области 500-700°С) [2-4].
«Слабосвязанное» органическое вещество во всех вариантах опыта представлено одной фракцией, которая существенно различается у всех вариантов температурами сгорания, а, следовательно, и прочностями связи с минеральной частью почвы. При этом более доступной для сельскохозяйственных культур будет та фракция, которая сгорает в области более низких температур, то есть менее защищенная минеральной частью почвы [2, 4]. В контроле сгорание «слабосвязанного» органического вещества происходило при 340°С (потеря массы 0,95%), а «прочносвязанного» - при 530°С (потеря массы 0,73%).
1. Результаты дифференциально-термогравиметрического анализа _ почвы
Потеря массы, % от навески Гумус по Тюрину, % Соотношение ОВ по
Вариант Термические эффекты, °С термографическому
потеря массы, % от навески общая за счет ОВ методу и методу
Тюрина
1. Контроль 100/0,73 340/0,95 530/0,72 2,41 1,68 0,94 1,8
2. ^сР^Кс 105/0,71 325/1,03 525/0,63 2,37 1,66 1,03 1,6
3. ^00Р50К120 105/0,70 330/1,32 530/0,28 2,30 1,60 1,10 1,5
4. Навоз, 10 т/га 100/0,65 340/1,29 520/0,50 2,44 1,79 1,22 1,5
5. Навоз, 20 т/га 95/0,67 335-450/1,61 510/0,38 2,66 1,99 1,39 1,4
б. Навоз, 5 т/га + ^5Р12К30 95/0,68 325/1,23 515/0,63 2,53 1,86 1,20 1,6
7. Навоз, 10 т/га + N5(^25^0 100/0,55 340/1,43 525/0,54 2,52 1,97 1,29 1,5
8. Бессменный чистый пар 105/0,59 330/0,81 525/0,44 1,84 1,25 0,85 1,5
2. Качественный состав органического вещества и его изменение по вариантам опыта
(в числителе - абсолютные значения; в знаменателе - их изменение в %)
Вариант Сумма потерь масс, % от навески «Слабосвязанное» ОВ, в составе «всего» ОВ, % «Прочносвязанное» ОВ, в составе «всего» ОВ, % Соотношение «слабосвязанного» и «прочносвязанного» ОВ
«слабосвязанное» ОВ, при 300-450Т «все» ОВ, при 300-530°С
1. 0,95/100 1,68/100 56,5/100 43,5/100 1,3/100
2. 1,03/+8,4 1,66/-1,2 62,0/+9,7 38,0/-12,6 1,6/+23,1
3. 1,32/+38,9 1,60/-4,8 82,5/+46,0 17,5/-59,8 4,7/+261,5
4. 1,29/+35,8 1,79/+6,5 72,1/+27,6 27,9/-35,9 2,6/+100,0
5. 1,61/+69,5 1,99/+18,5 80,9/+43,2 19,1/-56,1 4,2/+223,1
6. 1,23/+29,5 1,86/+10,7 66,1/+17,0 33,9/-22,1 1,9/+46,2
7. 1,43/+50,5 1,97/+17,3 72,6/+28,5 27,4/-37,0 2,6/+100,0
8. 0,81/-14,7 1,25/-25,6 64,8/+14,7 35,2/-19,1 1,8/+38,5
Примечание. Расшифровку вариантов см. в таблице 1.
Минеральная система удобрения на ДТГ-кривую положительного действия не оказала. Вариант М50Р25К60 приводил к уменьшению прочности связи как «слабосвязанного» (325°С), так и «прочносвязанного» (525°С) органического вещества (ОВ) с потерями масс, соответственно, 1,03 и 0,63%, а ^00Р50К120 - только «слабосвязанного» (330°С) с потерей массы 1,32%. Однако удаление адсорбционной влаги на этих вариантах происходило уже при 105°С (потери масс 0,71 и 0,70%).
Органическая система удобрения существенно изменила характер ДТГ-кривой. Навоз (10 т/га) способствовал сгоранию «прочносвязанного» ОВ при 520°С (потеря массы 0,50%), что было ниже, чем на контроле. Однако при этом увеличивалось содержание гумуса по Тюрину (1,22%), а также общая потеря массы (2,44%) и 1,79% за счет органического вещества, в контроле соответственно 2,41 и 1,68%. Увеличение дозы навоза вдвое сопровождалось повышением температуры удаления «слабосвязанного», и снижением «прочносвязанного» ОВ. В варианте навоз (20 т/га) температура сгорания «слабосвязанного» ОВ при 335-450°С (потеря массы 0,73%) была максимальной, однако температура сгорания «прочно-связанного» ОВ была минимальной (510°С). Это показывает, что длительное применение навоза в дозе 20 т/га способствует закреплению лабильного ОВ и ослаблению его стабильной части. На данном варианте опыта общая потеря массы (2,66%) была максимальной, а за счет органического вещества 1,99%. Это хорошо согласуется и с наивысшим (1,39%) содержанием гумуса.
Варианты органо-минеральной системы удобрения, выбранные в качестве контрастных, положительно сказались на количестве «слабосвязанного» ОВ (потери массы 1,23 и 1,43%), и тем самым на «всем» ОВ (1,86 и 1,97%). Однако при этом снизились температуры эффектов, характеризующие «слабосвязанное» и «прочносвя-занное» ОВ, что говорит об уменьшении прочности связи ОВ с минеральной частью почвы. Положительное действие данной системы удобрения подтверждается и увеличением ОВ, определенного по Тюрину (1,20 и 1,29%). На контроле содержание ОВ составило 0,94%. Вариант чистый пар характеризуется сравнительно низкой эффективностью, чем вариант без удобрений, что отразилось не только на термических эффектах и потерях массы, но и на содержании гумуса.
Качественный состав органического вещества при различных системах удобрения существенно различается (табл. 2). Среди трех систем удобрения на увеличение
«всего» ОВ наибольший положительный эффект оказала органическая система на варианте навоз 20 т/ га (+18,5%). Доля «слабосвязанного» ОВ в составе «всего» ОВ при этом составила 80,9%, которая превышала контрольный вариант на 43,2%. Высокий процент (+17,3 и +10,7) увеличения «всего» ОВ наблюдался также при органо-минеральной системе на вариантах 7 и 6. Однако при этом уменьшилась доля «слабосвязанного» ОВ в составе всего ОВ (соответственно 72,6 и 66,1%), превышая контроль на 28,5 и 17%, что говорит о повышении прочности связи ОВ с минеральной частью почвы. Минеральная система удобрения способствовала уменьшению «всего» ОВ по сравнению с контролем. Однако на варианте 3 наблюдалось максимальное увеличение доли «слабосвязанного» ОВ (82,5%). Бессменный чистый пар оказал отрицательный эффект на изучаемые показатели.
Если сравнить данные по содержанию гумуса, определенные методами термографического анализа и методом Тюрина, то значения данного показателя различаются. Наибольшее содержание гумуса по данным термического анализа наблюдалось при органо-минеральной системе удобрения. Содержание гумуса, определенное по Тюрину, было максимальным при органической системе удобрения. Более точным был термический метод анализа, так как о количестве образовавшегося ОВ судят по потере массы. Кроме этого, по максимальной температуре разрушения можно определить прочность связи ОВ, а также определить качественный состав гумуса. Поэтому определение содержания ОВ по термическому методу более предпочтительно. Метод же Тюрина показывает суммарную окисляе-мость гумусовых веществ. К тому же, чтобы вычислить содержание гумуса пользуются коэффициентом 1,724, принимая, что в гумусе содержится 58% углерода. Однако этот коэффициент варьирует в довольно широких пределах в зависимости от типа почвы и характера ОВ. Что же касается выражения результатов в виде содержания углерода, без перевода на содержание гумуса, то это не изменяет положения, поскольку окисляется не только углерод, а содержание его не обязательно равно 58%, как, например, в фульвосоединениях.
Таким образом, как органическая, так и органо-минеральная системы удобрения способствовали увеличению «всего» ОВ. Повышенные дозы минеральных удобрений приводило к максимальному увеличению доли «слабосвязанного» ОВ в составе «всего» ОВ, однако прочность связи ОВ с минеральной частью поч-
вы при этом снизилась. Длительное применение навоза в дозе 20 т/га способствует закреплению лабильного ОВ и ослаблению его стабильной части. Минеральная система удобрения обеспечивает максимальные температуры удаления адсорбционной воды. При
сравнении методов определения ОВ показаны преимущества использования дериватографического метода для качественной и количественной характеристики ОВ почв.
Литература
1. Черников В.А. Оценка гумусового состояния почв с термодинамических и кинетических позиций // Изв. ТСХА. 1988. вып. 5. С. 49-58.
2. Алешин С.Н., Черников В.А., Кончиц В.А. Изучение природы взаимодействия органического вещества с минеральной частью почвы термографическим методом // Известия ТСХА. 1970. вып. 3. С. 233-236.
3. Старых С.Э., Кончиц В.А., Черников В.А. Термографическая характеристика гумусовых кислот дерново-подзолистой супесчаной почвы // Доклады ТСХА. 1995. вып. 266. С. 125-135.
4. Черников В.А., Кончиц В.А., Игнатьева С.Л. Термогравиметрическая характеристика гумусовых кислот дерново-подзолистой почвы при различных системах удобрения на фонах минимальной фрезерной обработки и трехъярусной вспашки // Известия ТСХА. 2002. вып. 1. С. 125-138.
