CC BY
8АГРОЭКОЛОГИЯ
УДК 631.95:628.381.1
ДЕЙСТВИЕ ВЕРМИГУМАТОВ НА АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЫ
В.А. Касатиков, Ас.-х.и., ВНИИОУ, В.А. Раскатов, к.б.н., РГАУ-МСХА, Н.П. Шабардина, ВНИИОУ
Представлены результаты мелкоделяночного опыта по изучению изменения агроэкономического состояния дерново-подзолистой супесчаной почвы с повышенным содержанием тяжелых металлов под влиянием вермигуматов и доломитовой муки.
Ключевые слова: вермигумат, осадок сточных вод, тяжелые металлы, известкование.
Гумусовые вещества в малых дозах как прямо, так и косвенно влияют на рост и развитие растений. Прямое действие заключается в регуляции ростовых процессов. Под влиянием гумусовых веществ изменяется проницаемость клеточных мембран, повышаются активность многих ферментов, интенсивность дыхания, синтез белков и углеводов.
Косвенный эффект связан с улучшением водно-физических свойств почвы, активизацией почвенной микрофлоры, влиянием на миграцию макро- и микроэлементов, повышением коэффициента использования минеральных удобрений, связыванием токсичных веществ (пестицидов, тяжёлых металлов и др.). При систематическом использовании гумусовых препаратов улучшаются почвенная структура, буферные и ионообменные свойства почвы, активизируется деятельность почвенных микроорганизмов, минеральные элементы переводятся в доступную для растений форму [1,2].
Цель настоящего исследования - изучить изменения элементного состава растений, физико-химических и агрохимических свойств дерново-подзолистой супесчаной почвы с повышенным содержанием тяжелых металлов под влиянием вермигуматов и доломитовой муки.
Методика. Исследования проводили в последние 8 лет в мелкоделяночном и микрополевом опытах, заложенных на опытном поле ВНИИОУ. Почва - дерново-подзолистая супесчаная, развитая на флювиогляционной супеси, подстилаемой моренным суглинком. Повторность в опыте 5-кратная. Площадь делянки мелкоделяночного опыта 3 м2. Для проведения полевых исследований использовали вермигуматы, полученные из вермикомпостов на основе навоза КРС (ВГН) и осадка городских сточных вод (ВГосв). Вермигуматы извлекали из вермикомпостов 0,1 н. ИаОН. В полученных экстрактах, нейтрализованных Н2804, устанавливали содержание гумино-вых кислот, готовили растворы заданной концентрации вермигуматов, исходя из концентрации в них гуминовых кислот 1- 10"3 и 5- 10"4 %. Гумусовыми веществами обрабатывали семена ячменя перед посевом (10 мл/кг) и проводили некорневую обработку (опрыскивание) вегетируюгцих растений в фазе кущения (0,1 л на 1 м2). Микрополевой опыт заложен в сосудах без дна (с1 = 20 см), вкопанных на делянках с длительным применением различных доз осадка городских сточных вод (330-1320 т/га в сумме) в сочетании с различными уровнями известкования (3-6 т/га). Вермигумат калия получали из вермикомпоста на основе ОСВ путем 4-кратной вытяжки 0,1 н. КОН, рН среды доводили до нейтральных значений добавлением Н2804.
Результаты и их обсуяедение. Полученные в ходе исследований результаты подтверждают положительное действие прямого и косвенного влияния вермигуматов на почву агро-ценоза. При обработке семян зерновых культур перед посевом это влияние выражено слабее по сравнению с непосредственным внесением вермигуматов в почву. Но даже замачивание семян перед посевом способствует созданию условий для наилучшего развития их корневой системы и более полного усвоения растениями питательных веществ (табл. 1).
1. Влияние обработки семян ячменя вермигуматами на агрохимические показатели дерново-подзолистой супесчаной почвы _(слой 0-20 см)_
Вариант опыта рНКс1 Нг 1 8 р2о5 1 к2о
мг-экв/кг мг/100 г
1. Контроль 5,04 1,34 4,24 9,5 5,2
2..ВГ„ (5 ■ 10"4), обработка 5,17 1,40 4,61 12,1 5,9
семян
З.ВГосв(5 10"4), обработка 5,17 1,37 4,73 12,1 6,4
семян
4.ВГ„ (5 ■ 10"4), обработка семян + обработка рас- 5,28 1,39 6,06 12,1 6,4
тении
5.ВГосв (5-Ю"4), обработка семян + обработка 5,27 1,35 5,82 12,5 6,0
растении
б.Вермикомпост, 10 т/га 5,25 1,28 5,33 13,4 6,2
7.ВГ„(110"3), обработка 5,33 1,48 5,69 12,8 6,2
семян
8.ВГосв (1' Ю~3), обработ- 5,37 1,29 5,58 12,9 6,2
ка семян
нср05 0,2 0,13 0,3 0,9 0,8
Почва во всех вариантах, кроме контроля, характеризуется более благоприятными для роста растений показателями обменной кислотности. Возрастает сумма поглощенных оснований, наблюдается более высокое содержание питательных элементов. В частности, содержание фосфора возросло на 2741 %, а калия - на 13-23 %. Это свидетельствует о том, что вермигуматы способствуют более полному переходу питательных веществ в усвояемые для растений формы. В то же время в результате сочетания обработки семян и растений в фазе колошения выявлено более интенсивное снижение обменной кислотности на фоне роста суммы поглощенных оснований, сравнимое с действием вермикомпоста в дозе 10 т/га. Аналогичная закономерность проявляется также при увеличении концентрации вермигуматов. В то же время не выявлено достоверных различий в косвенном влиянии ВГосв и ВГН на агрохимические показатели рассматриваемой почвенной разности. Установленные зависимости сохраняются и при обработке семян и растений овса в звене севооборота ячмень-овес.
В вариантах с обработкой семян вермигуматом и внесением вермикомпоста обменная кислотность снижается по сравнению с контролем. При этом максимальная величина Нг достигается в вариантах с обработкой семян вермигуматом из навоза КРС. Близкая зависимость получена по влиянию вермигуматов на сумму поглощенных оснований, величина которой максимальна в вариантах с сочетанием обработки вермигуматами семян и растений.
Содержание Р205подв и К2Оо6м в почве с культурой овса как и на ячмене в условиях косвенного влияния вермигуматов возрастает, соответственно, на 31-56 и 2,2-13%, что подтверждает положительное косвенное влияние вермигуматов на фосфорно-калийный режим почвы, сравнимый с действием исходного вермикомпоста. Полагаем, что данная зависимость обусловлена активизацией действия корневой системы растений под действием вермигуматов.
Выявленное косвенное влияние ВГосв и ВГН на агрохимические показатели почвы не связано с активизацией деятельности почвенных микроорганизмов. Проведенные микробиологические исследования подтверждают это. Только в вари-
анте с внесением в почву вермикомпоста за счет действия его органического вещества выявлена активизация микробиологических процессов. В частности, количество грибов (на среде Чапека) возросло на 38 %, число микроорганизмов, использующих органические формы азота, под действием вермикомпоста увеличилось в ЗД раза, а общее число микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, увеличилось на 42 %, количество целлюлозоразлагающих микроорганизмов - на 57 %, а денитрифицирующих микроорганизмов - в 3 раза по сравнению с контролем. Отмечаемая некоторая активизация микробиологических процессов в вариантах с обработкой семян и растений вермигуматами обусловлена, как и при воздействии на агрохимические свойства почвы, лучшим развитием корневой системы в результате косвенного влияния ВГосв и ВГН.
Как и в опыте с ячменем, большее влияние на величину урожайности овса оказали вермигуматы концентрации 1 ■ 10"3 %. В первый год исследований максимальная урожайность 23,7 ц/га, что на 3,8 ц/га превышает контроль, отмечена в варианте 8 при обработке семян раствором ВГосв (1-10"3 ). Близкое значение данного показателя отмечено в вариантах 7 [ВГН (МО"3)] и 6 (ВК), с уровнями прибавок урожайности, равных, соответственно, 3,6 и 3,4 ц/га. По результатам 2005 г., максимальная урожайность овса, составившая 24,8 ц/га, получена в варианте с внесением вермикомпоста. Это превышает контроль на 4,3 ц/га. В то же время в вариантах с использованием ВГН (1-10"3) и ВГосв (110"3) для замачивания семян получены также высокие прибавки урожая, равные, соответственно, 3,9 и 4,1 ц/га.
Таким образом, вермигуматы с концентрацией 1 ■ 10"3 % и вермикомпост в дозе 10 т/га действовали на урожайность овса
практически в равной степени. Максимальная урожайность в варианте с последним объясняется лишь тем, что на неё повлияло помимо действия вермикомпоста, внесенного в этом году, последействие вермикомпоста, внесенного в предыдущем году.
Вермигуматы с более низкой концентрацией (5- Ю-4 %), так же как в опыте с ячменем, оказали меньшее влияние на урожайность овса. Однако, в отличие от ячменя, некорневая обработка ими не принесла положительных результатов, а овес положительно отозвался на данный агротехнический прием, несмотря на неблагоприятные климатические условия. Это подтверждает то, что гумусовые вещества действуют стимулирующе также и при отклонении вегетационного периода от климатической нормы.
Близкое действие вермигуматов на агрохимические и микробиологические процессы почвы проявляется при их прямом внесении в почву. Поскольку прямое внесение изучалось в агроценозах с повышенным содержанием в почве тяжелых металлов, для исследований использовали вермигумат, экстрагируемый из навоза КРС. Внесение в почву по последействию ОСВ различных доз ВГН, эквивалентных по углероду гуминовых кислот 5 и 10 т/га вермикомпоста, оказало заметное влияние на ее агроэкологические свойства. Применение вермигумата калия повысило в почве уровень К2Оо6м на 7,636,2 % при внесении однократной дозы вермигумата калия и на 17,6-39,5% при внесении двукратной дозы вермигумата за счет действия калия в его составе и активизации обменных процессов в почвенном поглощающем комплексе, насыщенном органоминеральными соединениями из ОСВ. Близкая зависимость выявлена по влиянию вермигумата калия на концентрацию Р205подв и Сорг в слое почвы 0-20 см (табл. 2).
2. Действие вермигумата калия на агрохимические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы (слой 0-20 см)
Вариант опыта рНКс1 Нщдр., мг,-экв/100 г Р2О5П0ДВ. К2О06М. Сумма обм. оснований Са2+ + Мё2+ Т V, % Собщ., %
мг/100 г мг.-экв./ЮО г
Фон
ОСВ, 330 т/га + доломитовая мука, 3 т/га 6,4 0,39 94 5,2 5,40 5,79 93,3 1,168
ОСВ, 1320 т/га + дол. мука, 3 т/га 6,4 0,60 242 10,8 6,00 6,60 90,9 1,995
ОСВ, 330 т/га + дол. мука, 6 т/га 6,6 0,38 103 5,0 5,98 6,36 94,0 1,138
ОСВ, 1320 т/га + дол. мука, 6 т/га 6,5 0,41 224 9,1 6,48 6,39 94,0 2,062
Фон + ВГ,
ОСВ, 330 т/га + доломитовая мука, 3 т/га 6,5 0,37 105 5,6 6,08 6,45 94,3 1,278
ОСВ, 1320 т/га + дол. мука, 3 т/га 6,4 0,66 300 11,0 6,11 6,77 90,2 2,285
ОСВ, 330 т/га + дол. мука, 6 т/га 6,6 0,33 118 5,4 5,91 6,24 94,7 1,236
ОСВ, 1320 т/га + дол. мука, 6 т/га 6,5 0,46 288 12,4 6,31 6,77 93,2 2,190
Фон + ВГ2
ОСВ, 330 т/га + доломитовая мука, 3 т/га 6,4 0,39 124 6,6 5,48 5,87 93,3 1,312
ОСВ, 1320 т/га + дол. мука, 3 т/га 6,5 0,46 259 12,7 6,07 6,53 93,0 2,148
ОСВ, 330 т/га + дол. мука, 6 т/га 6,6 0,36 115 8,0 6,48 6,84 94,7 1,239
ОСВ, 1320 т/га + дол. мука, 6 т/га 6,5 0,46 230 12,7 6,54 7,00 93,4 2,223
3. Влияние суммарных доз ОСВ и гумата калия на валовое содержание и концентрацию подвижных форм ТМ в дерново-подзолистой супесчаной почве (слой 0-20 см),
4. Влияние суммарных доз ОСВ и вермигумата калия на содер-
Вариант опыта са Си Сг N1 РЬ гп гс
Контроль 1.10 26.4 38.3 11.6 46.4 -
0,21 0,32 0,51 0,32 0,57 1,86
Фон
ОСВ, 320 т/га + 6.55 74.7 144.6 20.0 22.3 100.0 13.7
дол. мука, 6 т/га 1,12 0,69 1,63 0,56 0,86 2,57 10,31
ОСВ, 1320 т/га + 12.4 155.1 285.4 36.7 31.4 110.9 28.4
дол. мука, 6 т/га 1,39 1,33 2,49 0,62 1,10 2,63 15,9
Фон + ВГ1
ОСВ, 320 т/га + дол. мука, 6 т/га 7.35 1,16 73.1 0,77 147.2 1,75 19.83 0,68 21.8 0,96 96.6 2,63 1.14 1,56
ОСВ, 1320 т/га + дол. мука, 6 т/га 14.66 1,53 159.7 1,48 291.1 3,0 42.4 1,08 33.3 1,17 112.0 3,02 1.35 2.36
Примечание. Над чертой - валовое содержание элемента, под чертой - концентрация его подвижной формы.
Вариант опыта Сс1 Си Сг N1 РЬ Ъа
Контроль 0.06 0.67 9.51 0.97 0.84 6.95 -
0,08 0,12 10,18 0,56 0,69 0,98
Фон
ОСВ, 320 т/га + 0.12 1.06 11.14 2.16 0.98 9.31 4.47
известь, 6 т/га 0,18 0,25 10,73 1,41 1,21 1,63 6,30
ОСВ, 1320 т/га + 0.21 1.10 12.48 2.36 1.15 10.62 6.78
известь, 6 т/га 0,26 0,28 11,23 1,53 1,35 1,78 8,17
Фон + ВГ,
ОСВ, 320 т/га + 0.16 1.27 11.23 2.36 0.99 9.58 1.66
известь, 6 т/га 0,17 0,72 13,72 1,54 1,61 2,20 3,93
ОСВ, 1320 т/га + 0.20 1.37 12.64 2.96 1.05 11.76 1.61
известь, 6 т/га 0,22 0,58 12,89 1,68 1,50 2,30 2,72
Примечание. Над чертой - содержание элемента в зерне, под чертой -содержание элемента в соломе.
Определенное влияние последействие осадка сточных вод, отдельно и в сочетании с вермигуматом калия, оказывает на микроэлементный состав почвы и растений (табл. 3, 4). При этом выявлено сверхнормативное по отношению к «чистой
почве» накопление в почве опыта Сс1, Си и Сг, обусловленное внесением ранее (1985-1998 гг.) ОСВ с повышенным содержанием данных элементов. Уровни суммарного загрязнения (7,с ) в фоновых вариантах пропорциональны суммарным дозам ОСВ: по валовому содержанию ТМ 13,7-28,4 ед., по подвижным формам - 10,31-15,9 ед. Обработка почвы вермигу-матом калия способствовала повышению уровня в сравнении с фоновыми вариантами (табл. 3).
Заключение. Таким образом использование нетрадиционных источников питания растений в виде органических удобрений на основе осадка сточных вод оказывает заметное положительное влияние на состав и свойства органического вещества дерново-подзолистой почвы и ее основные физико-химические показатели. В то же время, полученные положительные экспериментальные данные по влиянию вермигума-
тов отдельно и в сочетании с известкованием и последействием ОСВ на урожайность полевых культур, агроэкологические свойства почвы и растений позволяют сделать вывод об их повышенной агрономической и агроэкологической эффективности, в том числе с точки зрения рекультивации загрязненных почв. Литература
1. Гуминовые вещества в биосфере. // Труды II Международной конференции. Москва, 3-6 февраля, 2003 г. - Изд-во Московского ун-та, 2004. С. 29-32.
2. Христева Л.А. О природе действия физиологически активных форм гуминовых кислот и других стимуляторов роста растений. // Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения. - Киев: Урожай, 1968. - С. 13-27.
EFFECT OF VERMIHUMATES ON THE AGROECOLOGICAL PARAMETERS OF LOAMY SANDY SODDY-PODZOLIC SOIL
I : i. Kasatikov', V.A Raskatov2, N.P. Shabardina1 'All-Russian Research Institute of Organic Fertilizers and Peat uL Pryanishnikova 1, Vyatkino, Sudogda raion, Vladimir oblast,
601390 Russia
2Russian State Agrarian University-Moscow Agricultural Academy, ul Timiryazeva 49, Moscow, 127550 Russia
Changes in the agroeconomic status of loamy sandy soddy-podzolic soil with the elevated content of heavy metals under the effect of vermihumates and dolomitic meal have been studied in a small-pot experiment. Keywords: vermihumate, sewage sludge, heavy metals, liming.
