CC BY
47
УДК 631.861
ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО РЕГУЛЯРНОГО ПРИМЕНЕНИЯ БЕСПОДСТИЛОЧНОГО НАВОЗА НА ПЛОДОРОДИЕ, ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЫ
С.И. Тарасов, кандидат биологических наук М.Е. Кравченко, кандидат биологических наук Т.А. Бужина, научный сотрудник
ВНИИ органических удобрений и торфа - филиал ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ» E-mail: tarasov. s.i@mail. ru
Аннотация. Систематическое применение бесподстилочного навоза и минеральных удобрений обусловило повышение плодородия дерново-подзолистой супесчаной почвы в пахотном и подпахотном горизонтах, увеличивая содержание гумуса, улучшило качество органического вещества почвы, повысило долю гуми-новых кислот, особенно связанных с кальцием. Применение бесподстилочного навоза способствовало формированию наиболее ценных агрегатов размером 3-1 мм, повысив их долю в структуре почвы до 30%, увеличило содержание органического вещества в данных агрегатах соответственно в 2-3 раза в сравнении с его содержанием в агрегатах размером 3-1 мм контрольного варианта опыта. Почва в вариантах опыта с применением бесподстилочного навоза отличалась наибольшими значениями коэффициентов структурности, потенциальной способностью к оструктуриванию, водопрочностью агрегатов и самой структуры, устойчивостью почвенного сложения. Вследствие увеличения содержания органического вещества, агрегированности почвы снижалась ее объемная масса, повышалась порозность, максимальная гигроскопичность, влажность завядания, диапазон активной влаги, водопроницаемость, наименьшая влагоемкость. Под влиянием бесподстилочного навоза снижалась кислотность почвы, повышалось в ней содержание биогенных элементов. С увеличением дозы внесения бесподстилочного навоза повышались риски роста ее токсичности в результате накопления нитратов, фосфатов, калия. Улучшение физических свойств, водного режима, воздухообмена, увеличение содержания наиболее доступного для микроорганизмов легкогидролизуемого азота, подвижного органического вещества, элементов минерального питания обусловило резкий рост численности микроорганизмов, размеров общей и активной биомассы, значительное повышение биологической активности почвы, ее энергетического потенциала. Ключевые слова: бесподстилочный навоз, дерново-подзолистая супесчаная почва, структура, потенциальное, эффективное плодородие, экологические риски.
Основным способом утилизации бесподстилочного навоза, помета является их использование на удобрение. В этой связи одним из важнейших условий ввода в эксплуатацию любого комплекса, мегафермы, птицефабрики является наличие у данных предприятий земель для утилизации бесподстилочного навоза, помета. Площадь сельхозугодий, необходимая для внесения навоза и помета, рассчитывается для каждого хозяйства с учетом типа и размера фермы, комплекса, птицефабрики, количества питательных веществ, содержащихся в навозе и помете, вида возделываемых культур, потребности их в питательных веществах, выноса
данных веществ с урожаем сельскохозяйственных культур, доз, сроков внесения и способов заделки их в почву [1]. Ориентировочные дозы, сроки внесения и способы заделки бесподстилочного навоза приведены в методических рекомендациях «Дозы и сроки внесения бесподстилочного навоза» [2].
В хозяйствах с большим запасом сельскохозяйственных угодий и незначительными объемами производства органических удобрений рассчитывают минимальную дозу их внесения. В расчетах исходят из необходимости восполнения потерь гумуса в почве. При применении минимальных доз органических удобрений недостающие биогенные
элементы вносят в виде минеральных удобрений. В хозяйствах с достаточным количеством полей и объемов производства органических удобрений рекомендовано применение их оптимальных доз. Годовую дозу удобрения определяют для каждой культуры севооборота с учетом плодородия почвы, выноса питательных веществ урожаем, их содержания в удобрении и коэффициентов использования биогенных элементов сельскохозяйственными культурами. Дозу внесения органических удобрений на основе бесподстилочного навоза, помета принимают по минимальному значению, полученному в результате расчетов по азоту, фосфору, калию. Недостающее количество остальных двух элементов вносят в почву в виде минеральных удобрений. Для хозяйств с большими объемами бесподстилочного навоза, помета, с низкой обеспеченностью землями сельскохозяйственного назначения рекомендовано применение максимальной дозы удобрений, которая в зависимости от возделываемой культуры ограничивается предельной возможностью использования почвой азота. В хозяйствах Российской Федерации под зерновые культуры предельная, максимально допустимая доза ограничена 140 кг азота/га, при возделывании культур интенсивного типа - 300-400 кг азота/га [2, 3].
В большинстве хозяйств из-за отсутствия необходимых площадей, низкой надежности средств внесения, значительных транспортных, эксплуатационных расходов применяют сверхвысокие дозы бесподстилочного навоза, помета, как правило, превышающие N500 -N700. Комплексные исследования по изучению экологических, агроэкономических последствий длительного систематического применения бесподстилочного навоза в сверхвысоких дозах не проведены. В литературе имеются многочисленные сведения, основанные на результатах краткосрочных полевых опытов по изучению влияния высоких доз бесподстилочного навоза на величину и качество урожая сельхозкультур, на изменение свойств почвы [4]. Вместе с тем, согласно требованиям ГОСТ 17.4.3.06 [5], краткосрочные исследования не позволяют досто-
верно определить влияние длительного систематического применения высоких доз бесподстилочного навоза на изменение физических, агрохимических, токсикологических, биологических свойств почвы, на урожайность сельскохозяйственных культур, качество, безопасность продукции растениеводства. Данные исследования чрезвычайно востребованы в целях устойчивого развития сельскохозяйственных территорий, охраны здоровья населения, защиты окружающей среды. Проведение исследований позволяет:
- установить роль органических удобрений в подавлении процессов почвоутомления;
- определить факторы, ограничивающие длительное систематическое применение бесподстилочного навоза, помета в интенсивном режиме в хозяйствах индустриального животноводства;
- разработать новые гигиенические показатели, регламентирующие безопасность почвы, растительной продукции, органических удобрений;
- разработать приемы, технологии по восстановлению загрязненных, переунавоженных земель сельхозназначения.
В рамках «Программы длительных опытов географической сети по комплексному применению удобрений и других средств химизации» на опытном поле ВНИИОУ-фили-ал ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ» в долгосрочном опыте «Изучить эффективность длительного применения жидкого навоза, навозных стоков при возделывании многолетних трав» (опыт № 02.11. 17.105.04, регистрационный № 088 в «Реестре аттестатов длительных опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами РФ»), начиная с 1983 г., изучаются агроэкологические последствия систематического длительного применения различных доз бесподстилочного навоза в интенсивном режиме на одном и том же поле с бессменным травостоем. Почва участка дерново-подзолистая, супесчаная на мощной суглинистой морене. Перед закладкой опыта почва (0-20 см) имела следующие агрохимические показатели: рНсол. 4,9; содержание гумуса (по Тюрину) 1,34%;
подвижных фосфора и калия (по Кирсанову), соответственно, 5,6-6,8 и 14,7 мг/100 г; Нг (по Каппену) 1,9 мг-экв/100 г, S (по Каппену, Гильковицу) 3,7 мг-экв/100 г.
Схема полевого опыта включает следующие варианты: без удобрений (контроль); бесподстилочный навоз (БН), в дозе N300; БН, N400; БН, N500; БН, N700; минеральные удобрения Ю00РК (эквивалентно варианту 2). Площадь опытной делянки 70 м2, учетной - 54 м2. Повторность четырехкратная. Опытная культура - кострец безостый (Вго-mopsis inermis Leyss) сорта Моршанский 760. Агротехника общепринятая для зоны Владимирской области [6]. Используемый на удобрение бесподстилочный навоз характеризовался низким содержанием сухого вещества, азота, фосфора, калия, высокой степенью биологического загрязнения (таблица 1).
Бесподстилочный навоз КРС и минеральные удобрения равномерно распределяли по всей поверхности делянки перед отрастанием трав. При внесении удобрений единовременная доза бесподстилочного навоза не превышала N300. При большей норме бесподстилочный навоз применяли дробно под три укоса: N400(300+100+0); N500(300+100+ 100); N700(300+200+200). Содержание сухого вещества в бесподстилочном навозе определялось по ГОСТ 26713, органического вещества - ГОСТ 27980, общего азота - ГОСТ 26715, общего фосфора - ГОСТ 26717, общего калия - ГОСТ 26718, кислотность -ГОСТ 27979. Численность микроорганизмов в почве определяли по общепринятым методикам [7, 8], биологическую активность почвы изучали методом аппликации, весовым способом [9,10]. Перечень основных показателей химических и физико-химических свойств почвы и методов их анализа приведен в таблице 2.
Таблица 2. Методы анализа почвенных образцов
Показатели Методы определения
Химические свойства
Органическое вещество ГОСТ 26213-91
Азот общий ГОСТ 26107-84
Азот нитратный ГОСТ 26488-85 ГОСТ 26951-85
Азот аммиачный ГОСТ 26489-85
Подвижные формы фосфора и калия ГОСТ 26207-91
Обменный кальций, магний ГОСТ 26487-85
Физико-химические свойства
PHKCL ГОСТ 26483-85
Обменная кислотность ГОСТ 26484-85
Гидролитическая кислотность ГОСТ 26212-91
Обменный (подвижный) аммоний ГОСТ 26485-85
Сумма поглощения оснований ГОСТ 27821-88
Степень насыщенности оснований Расчетный (8)
Земли с.-х. назначения лесотундровой, северотаежной, среднетаежной, южнотаежной и лесной зон РФ. Показатели состояния плодородия почв OCT 10 2962002
Почвы. Методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений ГОСТ 28268-89
Определение легкогидролизуемого азота почвы - по Корнфилду, гранулометрический состав - по Качинскому, агрегатный состав,
Таблица 1. Характеристика бесподстилочного навоза (средние показатели за 1983-2019 гг.)
Показатель Содержание Показатель Содер-держание
pH 7,5-8,1 Наличие жизнеспособных яиц гельминтов, шт/л 8-15
Взвешенные вещества, г/л 8,4-10,4
ХПК, г/л 11,7-16,3
БПК, г/л 9,9-13,8
Влажность, % 98,4-99,4
Сухое вещество, % 0,6-1,6
Зольность, % 28,2-30,0 Наличие жизнеспособных семян сорных растений шт/л 6-8
С, % 35-35,9
Органическое вещество, % 70,0-71,8
Ыобщ., % 0,07-0,11
ЫО3, мг/л 22-68 Наличие патогенных: энтерококков, токсино-спорообра-зующих Staphylo-coccusaureus, энтерококков, спорооб-разующих Clostridium perfringens обнаружены
ы-ын4+, % 0,06-0,08
P2O5общ. , % 0,04-0,06
Р205подв. , мг/100г 20-46
К2О, % 0,07-0,12
СаО, % 0,06-0,09
МяО, % 0,04-0,05
Общая микробная обсе-мененность, шт/мл 15,2Т06-22,6106 Энтеробактерии: Salmonella typhi-murium обна-руже-ны
Коли-индекс 0,01 серовариантов кишечной палочки Es-cherichiacoli 02, 08, 0111, 0, 115, 0126 обна-руже-ны
водопрочность агрегатов - по Саввинову, плотность твердой фазы и объемная масса почвы - по [11]. Оценку почвоутомления на одновидовых посевах определяли по степени подавления всхожести семян тестовых культур. Суммарную фитотоксичность определяли по степени подавления роста корней проростков редиса [12].
В соответствии с результатами 37-летних исследований (1983-2019 гг.) регулярное применение удобрений обусловило заметное изменение содержания органического вещества в почве (таблица 3).
Систематическое применение бесподстилочного навоза привело к ежегодному увеличению содержания гумуса в дерново-под-
Таблица 4. Влияние регулярного применения удобрений на содержание гумуса в различных слоях почвы
Максимальной дозе бесподстилочного навоза (К700) соответствовало наибольшее увеличение содержания органического вещества в нижележащих горизонтах, что, вероятно, обусловлено миграцией подвижных органических веществ из верхнего перегной-но-аккумулятивного горизонта, ростом биомассы корневой системы трав. Длительное ежегодное применение бесподстилочного навоза повысило качество органического
золистой, супесчаной почве при дозах К300, К700 соответственно на 0,06 и 0,08%, что свидетельствует о повышении потенциального плодородия почв. За период исследований в вариантах опыта с внесением бесподстилочного навоза в дозах К300, К700 в почву поступало органического вещества в составе по-жнивно-корневых остатков и навоза соответственно 520 и 928 т/га. Коэффициенты минерализации поступившего органического вещества в почве данных вариантов опыта составили соответственно 88 и 91%. При использовании бесподстилочного навоза содержание гумуса повышалось как в пахотном, так и в нижележащих горизонтах почвы (таблица 4).
вещества почвы: увеличило абсолютное содержание в ней гуминовых и фульвокислот. В результате заметного увеличения содержания углерода гуминовых кислот в вариантах с применением бесподстилочного навоза тип гумуса трансформировался из фульват-ного в гуматно-фульватный (таблица 5).
Регулярное применение бесподстилочного навоза повысило качество гуминовых кислот: увеличило содержание наиболее ценных гуминовых кислот, связанных с кальцием и полуторными окислами (фракции ГК 2, ГК 3). Систематическое применение бесподстилочного навоза увеличило содержание в почве водорастворимых и лабильных гумусовых соединений, тем самым повысило ее эффективное плодородие (таблица 6). Увеличение содержания в почве органического вещества сопровождалось положительными изменениями ее структуры, физических, гидрофизических свойств (таблица 7).
Таблица 3. Динамика изменения содержания гумуса в почве (0-20 см) при систематическом применении _удобрений по годам наблюдений_
Варианты опыта Год отбора и анализа образцов почвы
1983 1988 1993 1998 2003 2007 2012 2019
Содержание гумуса, %
Контроль 1,34 1,43 1,55 1,64 1,76 1,76 1,79 2,05
Бесподстилочный навоз, N300 1,34 1,74 2,22 2,72 3,22 3,31 3,34 3,29
Бесподстилочный навоз, N400 1,34 1,83 2,29 2,76 3,24 3,33 3,36 3,60
Бесподстилочный навоз, N500 1,34 1,83 2,31 2,81 3,29 3,33 3,41 3,90
Бесподстилочный навоз, N700 1,34 - - 3,00 3,55 3,60 3,65 4,08
Минеральные удобрения Ш00РК 1,34 1,57 1,79 2,03 2,26 2/26 2,31 2,52
Горизонт, см Вариант опыта
Контроль (без удобрений) Бесподстилочный навоз Минеральные удобрения N300PK
N300 N700
0-20 2,02 3,29 4,08 2,48
20-40 0,87 1,28 1,69 0,96
40-60 0,33 0,81 1,40 1,00
60-80 0,24 0,45 0,98 0,55
80-100 0,21 0,43 0,79 0,34
Таблица 5. Влияние систематического применения различных доз бесподстилочного навоза, _минеральных удобрений на содержание и групповой состав гумуса_
Показатель Вариант опыта
Контроль Минеральные удобрения Ш00РК Бесподстилочный навоз
N300 N700
Валовое содержание углерода, % 1,17 1,44 1,87 2,21
Содержание гумуса, % (С х 1,725) 2,02 2,48 3,22 3,81
Ежегодное увеличение содержание гумуса, % 0,02 0,04 0,06 0,08
Суммарное содержание углерода гуминовых и фульвокислот % 0,54 0,7 0,95 1,2
в % к Собщ 46,2 48,6 50,8 54,3
Содержание гуминовых кислот % 0,18 0,29 0,41 0,55
в % к Собщ 15,2 20,1 22,0 24,9
Содержание фульвокислот % 0,36 0,41 0,54 0,65
в % к Собщ 31,0 28,5 28,8 29,4
Соотношение гуминовых и фульвокислот Сгк/Сфк 0,5 0,7 0,75 0,84
Тип гумуса фульватный гуматно-( )ульватный
Степень гумификации очень высокая сверх высокая
Водорастворимый гумус С мг/100 г 48,0 56,2 116,3 144,4
в % к Собщ 4,1 3,9 6,2 6,5
Лабильный гумус С мг/100 г 162,0 185,0 228,0 303,0
в % к Собщ 13,8 12,8 12,2 13,7
Таблица 6. Влияние применения различных доз бесподстилочного навоза, минеральных удобрений
на фракционный состав гумуса дерново-подзолистой супесчаной почвы (% к С общ)
Вариант Гуминовые кислоты (ГК) Фульвовые кислоты (ФК)
ГК1 свободные и связанные с подвижными полуторными окислами ГК2 связанные с Са ГК3 связанные с глинистыми минералами и устойчивыми полуторными окислами ФК1а «агрессивные» свободные и связанные с подвижными полуторными окислами ФК1 свободные и связанные с подвижными полуторными окислами ФК2 связанные с Са ФК3 связанные с глинистыми минералами, устойчивыми полуторными окислами
Контроль 0,17 0 0,03 0,07 0,14 0,09 0,06
Бесподстилочный навоз N300 0,26 0,02 0,13 0,06 0,25 0.09 0,14
Бесподстилочный навоз N700 0,33 0,03 0,19 0,06 0,33 0,14 0,12
Минеральные удобрения Ш00РК 0,22 0,02 0,05 0,07 0,15 0,09 0,1
Таблица 7. Влияние систематического применения различных доз удобрений
на оструктуренность почв, водопрочность почвенных агрегатов
Вариант Результаты сухого просеивания по Саввинову Коэффициент структурности (К = А/Б) Результаты мокрого просеивания на приборе Бакшеева
Сумма макроагрегатов больше 10 мм и меньше 0,25 мм, % (Б) Сумма макроагрегатов 0,25-10 мм, % (А) Сумма агрегатов 0,25-5,0 мм, % Сумма водопрочных агрегатов 0,25-5,0 мм, % Содержание водопрочных агрегатов 0,25-5,0 мм, %
Контроль 20,4 79,6 3,9 62,0 33,5 54
Бесподстилочный навоз N300 19,8 80,2 4,05 63,2 37,3 59
Бесподстилочный навоз N700 16,2 83,8 5,17 66,9 42,8 64
Минеральные удобрения (экв. N300) 20,8 79,2 3,81 62,6 35,1 56
Дерново-подзолистая супесчаная почва контрольного варианта опыта характеризовалась неблагоприятными водно-физическими свойствами: высокой плотностью, незначительными величинами порозности, влажности завядания, диапазона активной влаги, особенно в нижних ее горизонтах. Данные характеристики свидетельствуют о низкой способности почвы аккумулировать влагу, долго ее удерживать. Длительное применение бесподстилочного навоза способствовало формированию более мелкокомковатой, зернистой структуры почвы в результате увеличения в ней доли агрегатов 10-0,25 мм. Почва вариантов с более высоким содержа-
С увеличением дозы бесподстилочного навоза содержание данных элементов в почве повышалось. Наблюдаемое при использовании бесподстилочного навоза увеличение содержания в почве подвижных фосфатов, аммонийного азота, обменных кальция и магния, вероятно, явилось причиной снижения ее гидролитической и обменной кислотности, повышения суммы поглощенных оснований. Увеличение содержания биогенных элементов отмечалось как в пахотном, так и в нижележащих горизонтах почвы.
За 37 лет исследований при внесении бесподстилочного навоза в дозе N300 коэффициенты накопления (Кн - отношение реального содержания элемента в почве О к фоновому С1) нитратов, фосфатов, калия в пахотном слое почвы составили, соответствен-
нием гумуса характеризовалась меньшей объемной массой, более высокими показателями порозности, влажности завядания, диапазона активной влаги.
На фоне высоких доз (N700) бесподстилочного навоза отмечался рост влагоемкости почвы, содержания в ней доступной для растений влаги как в пахотном, так и в нижележащих горизонтах. Длительное применение бесподстилочного навоза оказало заметное влияние на изменение агрохимических свойств почвы: отмечалось заметное увеличение содержания в ней нитратного, аммонийного азота, подвижного фосфора, калия, обменных магния, кальция (таблица 8).
но, Кн N03 - 6, Кн Р2О5 - 143, Кн К2О - 23; в дозе N700: Кн N03 - 46, Кн Р205 - 230, Кн К20 -27. В сравнении с дозой N300 применение бесподстилочного навоза в дозе N700 обусловило увеличение коэффициента опасности (Ко - отношение С к Спдк) по нитратам с 0,12 до 0,72. К сожалению, в настоящее время в РФ не установлены гигиенические нормативы безопасности содержания фосфатов, калия в почве. Указанные в ГН 2.1.7. 2041 ПДК фосфатов (200 мг/кг) и ПДК калия (360 мг/кг) разработаны для ограничения применения суперфосфата и хлорида калия и не распространяются на другие виды удобрений. Отсутствие гигиенических нормативов не позволяет оценить безопасность почвы с содержанием фосфатов в количестве 887-1429 мг/кг, калия - более 400 мг/кг. Как
Таблица 8. Влияние удобрений на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы (май 2019 г.)
Вариант Слой почвы, см pH Hr Ca + Mg (S) S+Hr V, % Азот аммонийный Азот легкогид-ролизуемый P2O5 K2O No6rn;HM, %
мг - экв/100 г мг/кг в сухой почве
Контроль 0-20 4,3 2,90 3,64 5,54 66 1,58 126 15 97 0,11
20-40 4,1 3,21 2,94 5,15 57 1,35 78 13 41 0,08
Бесподстилочный навоз, N300 0-20 6,3 0,87 7,28 8,15 89 2,25 155 887 345 0,16
20-40 6,1 1,06 6,79 7,85 86 1,53 83 394 281 0,09
Бесподстилочный навоз, N400 0-20 6,1 1,08 7,76 8,84 88 2,70 214 986 400 0,18
20-40 6,1 1,08 8,00 9,08 88 2,21 125 690 368 0,11
Бесподстилочный навоз, N500 0-20 6,3 0,85 8,12 8,97 91 2,31 215 1331 419 0,19
20-40 6,2 0,87 8,00 8,87 90 2,40 122 740 375 0,09
Бесподстилочный навоз, N700 0-20 6,4 0,67 7,28 7,95 92 2,23 217 1429 400 0,20
20-40 6,4 0,67 8,49 9,16 93 1,09 101 912 373 0,12
Минеральные удобрения, Ш00РК 0-20 4,0 3,79 3,52 7,31 48 1,73 145 887 306 0,13
20-40 3,9 3,96 3,64 7,60 48 1,58 74 291 161 0,08
свидетельствуют результаты мониторинговых исследований, проведенных специалистами ВНИИОУ в хозяйствах Владимирской и Ивановской областей, высокое накопление биогенных элементов в пахотном горизонте почвы является причиной их миграции по профилю почвы, увеличения рисков загрязнения грунтовых вод нитратами, нитритами, фосфатами. В отличие от применения бесподстилочного навоза регулярное внесение минеральных удобрений повысило гидролитическую кислотность почвы, содержание в ней подвижного алюминия, фосфора, калия, снижение содержания обменных кальция, магния, степени насыщенности поглощенного комплекса, обменной кислотности.
Регулярное применение бесподстилочного навоза не оказало заметного увеличения содержания тяжелых металлов в почве, что, вероятно, было связано с их низким содержанием в самом бесподстилочном навозе. Достоверным было лишь незначительное увеличение содержания подвижной меди и подвижного цинка в почве варианта с использованием бесподстилочного навоза в дозе N700, уровень которых был в 16-20 раз ниже значений ПДК (таблица 9). Косвенными доказательствами низкой токсичности почвы, обусловленной наличием тяжелых металлов при регулярном применении бесподстилочного навоза в дозе N700, являются значения величины Са + М§ /Си; Са + М§/ N1, соответствующие 32,3 (против 10 по ПДК) и 109 (против 5 по ПДК). При значениях Са + М§ / Си менее 10 и Са + М§/ N1 менее 5 почва практически не самовосстанавливается и характеризуется крайне высокой токсичностью [13].
Исследования санитарного состояния почвы показали, что почва контрольного варианта, в основном, является слабо загрязненной по значению коли-титра и чистой -по остальным показателям: титр-энтерокко-ков, титр-термофилов, наличию яиц и личинок гельминтов [14]. Применение минеральных удобрений не оказало влияния на санитарное состояние почвы. Вместе с тем, использование бесподстилочного навоза, не отвечающего требованиям нормативов [15,
16], заметно снижало в почве значения коли-титра, титра-энтерококков и титра-термофи-лов. В почве обнаружены патогенные серо-варианты кишечной палочки 02,4,101,115, яйца гельминтов. С увеличением дозы внесения бесподстилочного навоза биологическое загрязнение почвы усиливалось и распространялось не только в горизонте 0-10, но и в нижележащем: 10-20 см, почва из категории «почва безопасная, относительно безопасная» трансформировалась в почву «опасную, загрязненную».
Таблица 9. Влияние систематического применения возрастающих доз бесподстилочного навоза на содержание подвижных форм тяжелых _металлов в почве (0-20 см)_
Элемент Содержание в почве опытного участка, мг/кг ПДК, мг/кг Содержание в бесподстилочном навозе, мг/кг сух. в-ва Содержание в почве, мг/кг при нормах стоков, + %
N300 N400 N500 N700
Си 0,08 3,0 1,0 01 +16 0,11 +38 0,11 +38 0,14 +75
N1 0,39 4,0 не обнаружено 0,4 0,4 0,4 0,4
гп 0,9 23,0 6,7 10 +11 1,08 +20 1,12 +24 1,42 +58
Регулярное применение удобрений оказало заметное влияние на изменение микробиоценоза почвы (таблица 10). Использование минеральных и органических удобрений увеличило в почве численность сапрофитной микрофлоры. В сравнении с внесением бесподстилочного навоза (N300) применение минеральных удобрений (N300 РК) в два раза и более повышало в почве количество нитрифицирующих, денитрифицирующих, цел-люлозоразрушающих микроорганизмов, грибов. Высокая обсемененность почвы нитрифицирующими и денитрифицирующими микроорганизмами при использовании минеральных удобрений, вероятно, обусловлена наличием в нем легкодоступного аммонийного азота аммиачной селитры. Увеличение численности грибов, актиномицетов, целлюлозоразрушающих микроорганизмов свидетельствует о более интенсивной минерализации органического вещества в почве под влиянием минеральных удобрений.
Таблица 10. Относительная оценка биологического состояния дерново-подзолистой почвы, среднее за 4 года (2016 - 2019 гг.)*
Вариант
Показатели Контроль Бесподстилочный навоз Минеральные удобре-
N300 N700 ния, N300PK
Аммонификаторы 31 68 100 43
Использующие 27 70 100 50
минеральные формы азота
Актиномицеты 32 79 100 58
Целлюлозоразла- 19 76 100 35
гающие
Микромицеты 37 51 59 100
Нитрификаторы 11 55 100 31
Денитрификаторы 13 54 100 18
Q.pasteurianum 26 47 100 47
Олигонитрофилы 31 77 100 32
Олигокарбофилы 38 61 100 41
Выделение 64 84 100 65
Разложение: х/б 33 62 100 38
полотно
Разложение жела- 52 67 100 63
тина
Сумма показате- 414 851 1259 621
лей, %
Оценка показате- 33 68 100 49
лей биологич. ак-
тивности, %
* относительный метод оценки предусматривает принятие за 100% наибольшего значения каждого из биологических показателей. По отношению к наибольшему значению выражают в процентах остальные значения данного показателя в различных вариантах. По каждому варианту по горизонтали суммируют относительные показатели. За 100% вновь принимают наибольшую сумму показателей и рассчитывают относительные показатели БА почвы в процентах по каждому из вариантов опыта.
Известно, что на начальном этапе минерализации органического вещества почвы принимают участие преимущественно грибы и целлюлозоразрушающие микроорганизмы, на окончательном - актиномицеты. Ежегодное применение бесподстилочного навоза в дозе N700 по своему действию на численность почвенной микрофлоры оказало влияние, аналогичное воздействию минеральных удобрений, сопровождалось заметным размножением грибов, актиномицетов, нитрифицирующих и денитрифицирующих. Данные изменения почвенного микробиоценоза отмечались как в пахотном, так и в нижеле-
жащих горизонтах. В соответствии с литературными данными наблюдаемые изменения почвенного микробиоценоза при использовании высоких доз бесподстилочного навоза, скорее всего, следует рассматривать как негативные [17]. Высокая обсемененность почвы денитрифицирующими микроорганизмами снижает удобрительный потенциал бесподстилочного навоза. Увеличение численности нитрифицирующих бактерий, согласно результатам исследований, приводит к накоплению нитратов в почве, в продукции растениеводства, повышает риск загрязнения грунтовых вод. По литературным данным, высокая численность грибов и актиномице-тов обусловливает увеличение содержания в почве фитотоксичных веществ, подавляющих рост и развитие растений [17, 18].
В исследованиях установлена прямая зависимость актуальной (полевой, естественной) и потенциальной (искусственной) биологической активности почвы. Наименьшая биологическая активность почвенных микроорганизмов отмечалась в неудобренной почве. С увеличением дозы удобрений степень разложения полотна, желатина фотопленки, интенсивность дыхания почвы возрастали, достигая максимума при N700. Наибольшим дозам бесподстилочного навоза соответствовала максимальная активность ферментов, что имеет чрезвычайно важное значение для ускорения обменных процессов в системе: почва-растения-микробиота. При использовании бесподстилочного навоза в почве повышалась активность ферментов -катализаторов процессов как разрушения, так и синтеза нового органического вещества (активизация азотфиксации). В исследованиях выявлена крайне низкая активность почвенных ферментов в варианте с минеральными удобрениями, что может быть обусловлено неблагоприятным изменением кислотности почвенного раствора под их влиянием.
Как свидетельствуют результаты микробиологических и биохимических исследований, бесподстилочный навоз, вероятно, нейтрализует факторы, обусловливающие почвоутомление. Внесение жидкого навоза, навозных стоков резко повышало в почве со-
держание наиболее доступного для микроорганизмов легкогидролизуемого азота, подвижного органического вещества, содержание азота в почвенных микроорганизмах. В почве при внесении органических удобрений снижалось соотношение C:N и повышалась суммарная активная биомасса почвенных микроорганизмов.
В соответствии с результатами исследований многолетнее (37-летнее) ежегодное применение бесподстилочного навоза в агро-ценозах с бессменным возделыванием многолетних трав (костреца безостого) обусловило повышение плодородия дерново-подзолистой супесчаной почвы, улучшение ее структурного состояния, агрофизических, агрохимических, биологических свойств, рост ее биогенности. Вместе с тем регулярное применение бесподстилочного навоза в дозах более N300 сопровождалось увеличением экологических рисков: приводило к накоплению в почве нитратов до уровня, превышающего значения ПДК, фосфатов, калия, миграция которых в нижележащие горизонты может явиться причиной загрязнения грунтовых вод.
Высокое содержание в почве фосфатов, калия, как правило, приводит к дисбалансу элементов питания в растениях, снижению качества продукции растениеводства. Систематическое применение бесподстилочного навоза в сверхвысоких дозах вызывает резкое увеличение численности аммонифицирующих, нитрифицирующих, денитрифицирующих микроорганизмов, актиномицетов, микромицетов, что потенциально может увеличить непроизводительные потери азота удобрений, загрязнение почвы, растительной продукции, грунтовых вод нитритами, нитратами, стимулировать рост токсичности почвы, снижать урожайность растительной продукции, оказывать негативное влияние на ее качество. Согласно результатам проведенных исследований экологически наиболее целесообразным является регулярное применение в агроценозах с длительным бессменным возделыванием культур интенсивного типа бесподстилочного навоза в дозах, не превышающих N300.
Литература:
1. Методические рекомендации по технологическому проектированию систем удаления и подготовки к использованию навоза и помета. М., 2017. 167 с.
2. Дозы и сроки внесения бесподстилочного навоза / Г.Е. Мерзлая и др. М.: ВАСХНИЛ, 1990. 24 с.
3. Лукьяненков И.И. Приготовление и использование органических удобрений. М., 1982. 207 с.
4. Мерзлая Г.Е. Агроэкологические основы и технологии использования бесподстилочного навоза. М., 2006.
5. ГОСТ 17.4.3.06-86. Охрана природы. Почвы. Общие требования к класификации почв по влиянию на них химических загрязняющих веществ. М., 2008.
6. Система ведения сельского хозяйства Владимирской области / К.И. Автонеев и др. Владимир, 1985.
7. Теппер Е. Практикум по микробиологии. М., 2004.
8. Методы почвенной микробиологии. М., 1991. 304 с.
9. Практикум по агрохимии. М., 2001. 689 с.
10. Карягина Л.А. Микробиологические основы повышения плодородия почв. Минск, 1989. 230 с.
11. Вадюнина А.Ф. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.
12. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М., 1991. 304 с.
13. Евдокимова Г.А. Критерии и приемы снижения токсичности почв, загрязненных медью и никелем // Антропогенная деградация почвенного покрова и меры предупреждения. М.: ВИУА, 1998. С. 132-133.
14. СанПиН 2.1.7.1287-03. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы. URL: htm:// www.docs.cntd.ru>2.1.7.1287-03.htm
15. ГОСТ 33830-16. Удобрения органические на основе отходов животноводства. URL: htm://www.Intemet -Law.ru>gosts/gost/ 62894/ htm
16. ГОСТ Р 53117-08. Удобрения органические на основе отходов животноводства. URL: htm://www.Inter-net-Law.ru>gosts/gost/48267 htm
17. Минеев В.Г. Агрохимия, биология и экология почвы. М., 1990. 206 с.
18. West A.W. Modifications to the substrate-induced respiration method to permit measurement of microbial biomass in soils of differing water contents // Journal of Microbiological Methods. 1986. № 5. P. 177-189.
Literatura:
1. Metodicheskie rekomendacii po tekhnologicheskomu proektirovaniyu sistem udaleniya i podgotovki k ispol'zo-vaniyu navoza i pometa. M., 2017. 167 s.
2. Dozy i sroki vneseniya bespodstilochnogo navoza / G.E. Merzlaya i dr. M.: VASKHNIL, 1990. 24 s.
3. Luk'yanenkov I.I. Prigotovlenie i ispol'zovanie organi-cheskih udobrenij. M., 1982. 207 s.
4. Merzlaya G.E. Agroekologicheskie osnovy i tekhnolo-gii ispol'zovaniya bespodstilochnogo navoza. M., 2006.
5. GOST 17.4.3.06-86. Ohrana prirody. Pochvy. Obshchie trebovaniya k klasifikacii pochv po vliyaniyu na nih himi-cheskih zagryaznyayushchih veshchestv. M., 2008.
6. Sistema vedeniya sel'skogo hozyajstva Vladimirskoj oblasti / K.I. Avtoneev i dr. Vladimir, 1985.
7. Tepper E. Praktikum po mikrobiologii. M., 2004.
8. Metody pochvennoj mikrobiologii. M., 1991. 304 s.
9. Praktikum po agrohimii. M., 2001. 689 s.
10. Karyagina L.A. Mikrobiologicheskie osnovy povy-sheniya plodorodiya pochv. Minsk, 1989. 230 s.
11. Vadyunina A.F. Metody issledovaniya fizicheskih svojstv pochv. M.: Agropromizdat, 1986. 416 s.
12. Zvyagincev D.G. Metody pochvennoj mikrobiologii i biohimii. M., 1991. 304 s.
13. Evdokimova G.A. Kriterii i priemy snizheniya toksi-chnosti pochv, zagryaznennyh med'yu i nikelem // Antro-pogennaya degradaciya pochvennogo pokrova i mery pre-duprezhdeniya. M.: VIUA, 1998. S. 132-133.
14. SanPiN 2.1.7.1287-03. Sanitarno-epidemiologiches-kie trebovaniya k kachestvu pochvy. URL: htm://www. docs.cntd.ru>2.1.7.1287-03.htm
15. GOST 33830-16. Udobreniya organicheskie na osno-ve othodov zhivotnovodstva. URL: htm://www.Internet -Law.ru>gosts/gost/ 62894/ htm
16. GOST R 53117-08. Udobreniya organicheskie na os-nove othodov zhivotnovodstva. URL: htm://www.Inter-net-Law.ru>gosts/gost/48267 htm
17. Mineev V.G. Agrohimiya, biologiya i ekologiya pochvy. M., 1990. 206 s.
18. West A.W. Modifications to the substrate-induced respiration method to permit measurement of microbial biomass in soils of differing water contents // Journal of Microbiological Methods. 1986. № 5. P. 177-189.
INFLUENCE OF LONGTERM REGULAR OF BEDDING-FREE MANURE APPLICATIONS ON FERTILITY, ENVIRONMENTAL SAFETY OF SOD-PODZOLIC SANDY LOAM SOIL S.I. Tarasov, candidate of biological sciences M.E. Kravchenko, candidate of biological sciences T.A. Buzina, research worker
VNII of organic fertilizers and peat - filial of FGBNY "Verkhnevolzhsky FANC"
Abstract. Systematic of bedding-free manure application and mineral fertilizers sod-podzolic fertility sandy loam soil in the arable and sub-arable horizons increasing has determined, increasing humus content, and soil organic matter quality improving, humic acids' proportion has increased, especially with calcium associated. The bedding-free manure using contributed to the most valuable 3-1 mm aggregates in size formating, increasing their share in the soil's structure up to 30%, the organic matter content in these aggregates, respectively, in 2-3 times in comparison with its content in 3-1 mm aggregates in the experiment's control version has increased. The soil in experience variants with bedding-free manure application by the structure coefficients' highest values, the potential capacity to structure, soil aggregates' water-stability and soil composition's structure stability was distinguished. Due to organic matter content increase, at soil aggregation its bulk mass has decreased, porosity, maximum hygroscopicity, wilting humidity, range of active moisture, water permeability, the lowest moisture capacity have increased. Due to bedding-free manure influencing the soil acidity was decreased, its of biogenic elements' content was increased. At the liquid bedding-free manure dose increasing the growth toxicity's risks from the of nitrates, phosphates, potassium's accumulation has increased. At the physical properties, water regime, air exchange improvement, in the content of the most easily hydrolyzed nitrogen, mobile organic matter, and mineral nutrition elements available for microorganisms increasing, the number of microorganisms, total and active biomass' size, soil biological activity's significant, its energy potential sharp increasing has caused.
Keywords: bedding-free manure, sod-podzolic sandy loam soil, structure, potential effective soil fertility, environmental risks.
