CC BY
21ДИНАМИКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ
Л.В. Бойцова, к.б.н., Е.Г. Маглыш, АФИ
Показана сезонная динамика физико-химических и биологических свойств дерново-подзолистой супесчаной почвы. Изучено влияние различных способов внесения удобрений на кислотность почвенной среды, эмиссию углекислоты и закиси азота, на содержание углерода микробной массы.
Ключевые слова: физико-химические и биологические свойства почвы, способы внесения удобрений.
Системы точного земледелия получают все большее признание и распространение. Они основаны на новом взгляде на сельское хозяйство, при котором сельскохозяйственное поле, неоднородное по рельефу, почвенному покрову, агрохимическим показателям требует применения на каждом участке наиболее подходящих агротехнологий. Для обоснованного выбора таких агротехнологий необходимы экспериментальные данные об агрофизическом, физико-химическом, химическом, биологическом состоянии почвенных разностей. Цель работы
- мониторинг физико-химических и биологических параметров почвы.
Объекты исследования. Сельскохозяйственный участок по исследованию технологий точного земледелия (Ленинградская обл., Гатчинский район, п. Меньково), почва
- дерново-подзолистая супесчаная, выращиваемая культура -картофель.
Образцы отбирали из пахотного горизонта в течение вегетационного периода (апрель-август). Обследуемый участок разбит на полосы с разными агротехнологиями: контроль (К) - удобрения не вносили; зональная система удобрений (ЗСУ) - N¡00+20^125^125 (внесена аммофоска); точная система внесения удобрений (ТСУ) - Н100+20Р125К125 (дифференцированно внесена аммофоска).
Дифференцированное внесение минеральных удобрений подразумевает внесение такого количества минеральных удобрений на каждый квадратный метр, которое необходимо на данном элементарном участке поля [4]. Расчет доз удобрений производили по карте урожайности предыдущего года.
В течение вегетационного периода проводили измерение следующих параметров: рН, содержание нитратов -потенциометрическим методом, содержание общего углерода
- по методу Тюрина [1], биологическая активность (БА) - по эмиссии углекислоты и денитрификация - по эмиссии закиси азота - газохроматографическим методом на хроматографе с детектором электронного захвата [3], углерод микробной массы - по методике СИД (субстрат - индуцированное дыхание) [5] газохроматографическим методом. На основании полученных данных рассчитаны следующие показатели: метаболическое частное (дС02= БА/Смик) и отношение углерода микробной массы к содержанию общего углерода. Исследования проводили при контролировании влажности и плотности сложения пахотного слоя почвы.
Результаты и их обсуждение. Практически в течение всего вегетационного периода идет подкисление почвы, особенно интенсивно в вариантах ЗСУ и ТСУ, что, вероятно, связано с внесением больших доз минеральных удобрений (табл. 1). В целом в почве преобладают восстановительные условия в течение вегетации, а в августе они становятся более интенсивными. Вероятно, это связано с большим количеством осадков, выпавших в течение вегетации, с максимумом в августе, весовая влажность почвы в этом месяце 25-29,5%, а также с увеличением плотности сложения к концу вегетации. Плотность сложения увеличивается к концу вегетационного периода, достигает максимума в варианте ТСУ - 1,25 г/см3, минимальные ее значения в этот период в варианте ЗСУ -
1,12 г/см3. Наименьшие значения плотности приходятся на начало июля (0,91-1,00 г/см3), что, вероятно, связано с
1. Параметры рНвод, ОВП (в мВ), NH4+NО3(мг/кг) дерново-подзолистой супесчаной почвы по вариантам опыта в течение вегетации и их стандартные отклонения (СО)
Вариа нт Параметр Апрель Май Июнь Июль Август
рНвод 5,9 5,8 5,7 5,7 5,4
СО 0,1 0,1 0 0 0,1
К ОВП 210 256 247 228 147
СО 1,7 9,1 5,2 3,1 3,5
ад+МОз 9,4 10,2 48,0 86,3 22,9
СО 0,13 0,22 0,92 0,20 0,06
рНвод 6,0 5,6 5,3 5,0 5,3
СО 0 0,1 0 0 0
ЗСУ ОВП 223 272 287 225 162
СО 33,2 3,1 1,4 7,6 0,8
ад+МОз 7,6 40,1 102,4 48,0 25,5
СО 0,05 2,62 0,07 0,13 0,06
рНвод 5,7 5,6 5,3 4,6 5,0
СО 0,1 0 0,1 0 0
ТСУ ОВП 260 277 222 246 172
СО 16,3 13,0 25,0 5,3 14,9
ад+МОз 7,1 51,2 40,4 50,8 27,6
СО 0,06 0,14 0,42 1,15 0,06
Минимальное содержание минеральных форм азота приходится на апрель, затем их содержание повышается, достигая максимума к июню-июлю во всех вариантах. К концу вегетации содержание минеральных форм азота уменьшается во всех вариантах в 2-4 раза. Содержание общего углерода в исследуемых вариантах находится на уровне 3-4 %.
Максимальная БА наблюдалась в вариантах К и ЗСУ (11,612,3 мг СО2/час/кг), а денитрификация в варианте ТСУ (12,1 мгМ20/час/кг) в июле (рис. 1), что связано с наиболее благоприятными условиями для работы микробного сообщества, а именно с оптимальной температурой и влажностью, с наличием достаточного количества доступных питательных веществ в органическом веществе субстрата и с действием азотных удобрений. К августу потери уменьшаются, что связано с климатическими особенностями данного периода, понижением температуры воздуха и почвы при достаточно высоком увлажнении.
Биомасса микроорганизмов (Смик) является частью пула лабильных органических соединений (ЛОС), минерализация которых обеспечивает вегетирующие растения азотом. Максимальное содержание ЛОС в опыте наблюдалось в мае в варианте ТСУ (табл. 2), что говорит о более благоприятных условиях развития микробного сообщества на данном участке до начала интенсивного развития выращиваемой культуры, применения механических обработок и минеральных подкормок.
2. Динамика содержания биомассы микроорганизмов (Смик, мг кг-1) в почве за вегетацию
Вариант Май Июнь Июль Август
К 54,8 34,4 17,9 18,9
станд.откл 11,3 12,1 4,1 5,5
ЗСУ 90,4 26,6 20,7 20,8
станд.откл 21,0 7,3 5,7 5,8
ТСУ 137,9 18,7 21,9 22,0
станд.откл 7,5 5,2 6,1 6,1
Минимальное содержание углерода микробной биомассы в данный период приходится на контроль. Затем, к августу месяцу, по мере развития растений происходит снижение
этого показателя во всех вариантах. По показателю Смик/Сорг микробное сообщество на всем сельскохозяйственном участке находится в неблагоприятных условиях.
А
16
ё 12 -| у
а сч О О
О
см
12 10 8 6 4 2 0
0:яий1
It
май июнь июль август месяцы
□ контроль
□ зсу
|тсу
май июнь июль август месяцы
□ контроль
□ зсу
|тсу
были внесены удобрения, вероятно, связаны с большими дозами минерального азота (К100+20).
Метаболическое частное используют в качестве показателя характеризующего эффективность использования микробным сообществом доступного углерода для формирования биомассы [2]. В варианте ТСУ практически в течение всей вегетации этот показатель в 1,5-2 раза меньше (рис.2), чем в вариантах К и ЗСУ, что говорит о менее эффективном потреблении доступного углерода в данном варианте, по сравнению с другими. Лишь в августе на данном участке метаболическое частное немного увеличивается.
S
0 "и
01 <?
О О
о Г
OI
О
о ¡у
200 150 100 50 0
Jh
Л
¿л.
май июнь июль август _месяцы_
□ контроль □ зсу ■ тсу
Рис.1 Динамика биологической активности (А) и денитрификации (Б) В нашей зоне этот показатель около 2% свидетельствует о равновесном состоянии между микробной биомассой и органическим веществом [6]. В данном опыте на всех участках в течение вегетации он значительно меньше, лишь к августу наблюдается его увеличение, на участках К и ЗСУ этот показатель достигает максимального значения (1,69% и 1,02%). Низкие значения этого показателя на участках, где
Рис.2 Метаболическое частное в почве
Выводы. Вариант с дифференцированным внесением удобрений характеризуется большими потерями азота в виде закиси, большей объемной массой к окончанию вегетационного периода. Не смотря на это по урожайности (21,7 т/г а) он превосходит вариант с зональной системо й удобрения (20,4 т/га) и вариант контроль (12,6 т/га), что свидетельствует о более эффективном использовании удобрений сельскохозяйственной культурой при их дифференцированном): внесении.
Литература
1.Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. - М.: МГУ, 1970. 2.Балашов Е.В. Биофизический подход к оценке устойчивости почв//Сб. Физические, химические и климатические факторы продуктивности полей. Часть 1. - СПб.: Изд-во ПИЯФ РАН, 2007. С 144-162. 3 .Банкин М.П., Банкина Т.П., Коробейникова Л.П. Физико-химические методы в агрохимии. - СПб.:Изд-во СпбГУ, 2005. 177с. 4.Якушев В.П., Якушев В.В. Точное земледелие - новый этап в развитии агрономии / Земледелие №2, 2008, С. 3-5. 5. Anderson J.P.E., Domsch K.H. A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils// Soil Biol. Biochem. -1978. -10. - Р. 215-221. 6. Anderson J.P.E., Domsch K.H. Ratios of microbial biomass carbon to total organic carbon in arable soils// Soil Biol. Biochem. - 1989.-21.- Р. 471-479.
8
Б
Dynamics of Physicochemical and Biological Properties of Soil under Different Methods of Fertilizer Application
L. V. Boitsova, E. G. Maglysh
Research Institute of Agrophysics, Russian Academy of Agricultural Sciences, Grazhdanskii pr. 14, St. Petersburg, 195220 Russia Summary. Seasonal dynamics ofphysicochemical and biological properties of loamy sandy soddy-podzolic soil was demonstrated. The effect of different fertilization methods on the acidity of soil, the emission of carbon dioxide and nitrogen monoxide, and the content of microbial carbon was studied.
Key words: physicochemical and biological properties of soils, methods offertilizer application
