CC BY
9УДК 631.43
ВЛИЯНИЕ ГУМАТОВ Са И Mg, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ БУРЫХ УГЛЕЙ ТЮЛЬГАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ НА ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ЧЕРНОЗЕМОВ ЮЖНЫХ
Зайцева Наталья Семеновна, студент, направление подготовки 06.03.02 Почвоведение, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: [email protected]
Научный руководитель: Верхошенцева Юлия Петровна, кандидат биологических наук, доцент кафедры биологии и почвоведения, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: [email protected]
Аннотация. В статье представлены экспериментальные данные о влиянии гуматов кальция и магния выделенных из бурых углей Тюльганского месторождения на физические свойства чернозёмов южных. Актуальность данной работы заключается в том, что территория Оренбургской области отличается засушливым, континентальным климатом. Засушливость и низкие зимние температуры являются факторами, приводящие к потере гумуса и питательных веществ. В связи с этим возникает необходимость изучения влияния гуматов Ca и Mg на свойства почв. Целью данного исследования явилась оценка влияния гуматов на водопрочность, плотность и структурность черноземов южных. Особое внимание уделено их функциям, которые благоприятно влияют на рост и развитие растений. Описаны результаты исследования, в ходе которых было установлено, что применение гуматов позволило сохранить и улучшить структурное состояние почвы на достаточно высоком уровне.
Ключевые слова: черноземы южные, гуматы, водопрочность, водопроницаемость, структурность. Для цитирования: Зайцева Н. С. Влияние гуматов Ca и Mg, выделенных из бурых углей Тюльганского месторождения на физические свойства черноземов южных // Шаг в науку. - 2020. - № 2. - С. 133-137.
INFLUENCE OF CaIMg HUMATES, SEPARATED FROM BROWN COALS OF THE TULAGAN DEPOSIT ON THE PHYSICAL PROPERTIES OF SOUTHERN BLACK EARTH
Zaitseva Natatlya Semenovna, student, training program 06.03.02 Soil Science, Orenburg State University, Orenburg
e-mail: [email protected]
Research advisor: Verkhoshentseva Julia Petrovna, PhD in Biological Sciences, Associate Professor, Department of Biology and Soil Science, Orenburg State University, Orenburg e-mail: [email protected]
Abstact. The article presents experimental data on the influence of calcium and magnesium humates extracted from brown coals of the Tulgan deposit on the physical properties of southern chernozems. The relevance of this work lies in the fact that the territory of the Orenburg region is characterized by an arid, continental climate. Aridity and low winter temperatures are factors leading to the loss of humus and nutrients. In this regard, it becomes necessary to study the effect of humates Ca and Mg on soil properties. The purpose of this study was to assess the effect of humates on the water resistance, density and structurality of southern chernozems. Particular attention is paid to their functions, which favorably affect the growth and development ofplants. The results of the study are described, during which it was found that the use of humates allowed to maintain and improve the structural state of the soil at a fairly high level.
Key words: southern chernozems, humates, water resistance, water permeability, structurality. Cite as: Zaitseva, N. S. (2020) [Influence of caimg humates, separated from brown coals of the tulagan deposit on the physical properties of southern black earth]. Shag v nauku [Step into science]. Vol. 2, 133-137.
Механический состав является ведущим физическим свойством почвы. Как правило, при изучении почвенного покрова, выделяется пара понятий, данного аспекта: агрономическое и морфологиче-
ское. Как показывают современные исследования, особо значимой для сельскохозяйственного использования является структура, которая может обеспечить благоприятные питательные условия водного,
воздушного режимов, которые складываются при наличии зернистой или комковатой структуры почвы. При этом увеличение размера агрегата свыше 5 мм, исключает рост объема крупных пор, но физические свойства сохраняются. А. Д. Воронин считал более рациональным решением относить к агрономически ценным, агрегаты размером от 0,25 до 5 мм, которые более благоприятны для произрастания сельскохозяйственных культур [2, 4].
Разрушение почвенного покрова, вызванного распахиванием, ведет к образованию почвенных глыб, а также прослеживаются изменения физических свойств почвы, а при их уплотнении происходит уменьшение способности почвы к нитрификации, ухудшается режим питания и снижается усвояемость растениями удобрений [2].
Применение гуминовых веществ ведёт к изменению селективности клеточных мембран. За счет этого лучше всего использовать их на территориях с резкой амплитудой колебаний погодных условий, так как эффективность гуминовых веществ значительно увеличивается при отклонении условий от оптимума. Под влиянием гуматов кальция и магния у растений стимулируется образование корневой системы, усиливается поступление воды и элементов питания, которые положительно влияют на дальнейший рост и развитие сельскохозяйственных культур в целом. Было установлено, что применение гуматов увеличивает доступность для растений таких важных элементов питания, как азот, фосфор и калий. Внесение гуматов в почву увеличивает энергию прорастания семян растений, что положительно влияет на структуру урожая. Все вышеперечисленное доказывает необходимость изучения механизмов воздействия гуминовых веществ на растения [6].
Существует положение, что структурообразующие вещества дают более благоприятный эффект при покрытии поверхности частиц почвы одномо-лекулярным слоем клеящего вещества. При потере структуры почвой, рекомендуется вводить более точное количество искусственных структурообра-зователей.
Теория мономолекулярного покрытия поверхности частиц развита также для гуматов. Гуминовые вещества и сходные с ними соединения вступают с почвой в реакцию обмена. Эти вещества образуют продукт, который не растворим в воде. В
Известна роль кальция и магния в создании структуры почвы. Ионы кальция словно сшивают отдельные молекулы гуминовых кислот. При внесение в почву солей двух- и трехвалентных металлов гуминовых кислот, можно достигнуть некоторой степени оструктурирования почв. С этой целью из гуматов натрия путем осаждения хлористыми солями соответствующих металлов приготовляют гуматы аммония, кальция, алюминия и железа.
Среди гуминовых кислот и их солей с двухвалентными и трехвалентными металлами структурообразующими свойствами до определенной степени обладают только кальциевые соли нитрогуминовых кислот. Для получения 50-60 % водопрочных агрегатов достаточно внести в почву 0,15-0,24 % этих структурообразователей от веса почвы [5].
Гуминовые вещества обладают основными свойствами поверхностно-активных веществ (ПАВ). Это обусловлено гидрофильными и гидрофобными участками в их молекулах. Также они влияют на ряд почвенных характеристик, в числе которых удержание почвенной влаги. Оно происходит блягодаря образованию водородных связей, между заряженными группами гуматов и молекулами воды. Под влиянием гуматов почвенная влага приобретает структуру, которая характерна для так называемой «талой воды». Эта вода благотворно влияет на рост и развитие растений. Гуминовые вещества окрашивают почву в гораздо тёмный цвет. Вследствие этого, увеличивается и улучшается поглощение и накопление солнечной энергии. Помогают растениям справиться с последствиями заморозков, засухи, снижают химический стресс от обработки пестицидами. Улучшают проникновение питательных веществ в растения из почвенного раствора [7].
В значительной степени состав макрострук-турных отдельностей почвы определяет ее проти-воэрозионную устойчивость. Агрегаты почвы, диаметр которых больше 2 мм, являются наиэффективнейшим защитным слоем для предотвращения эрозии. Не столь значимо влияние агрегатов почвы размером 1-2 мм, а агрегаты меньше 0,5 мм абсолютно неэффективны и легко переносятся ветрами. По исследуемым данным сухого просеивания южные черноземы подвержены эрозии.
Увеличить содержание агрономически ценных фракций, повысить противоэрозионную стойкость, снизить плотность можно при внесении в почву различных удобрений, содержащих гуматы кальция и магния [3].
Объектами нашего исследования послужили черноземы южные среднегумусные маломощные тяжелосуглинистые на лессовидных суглинках, сформированные под типчаково-ковыльной растительностью. Они были выбраны в качестве контроля. Для проведения опыта использовали образцы гуматов магния и кальция, полученные на кафедре химии Оренбургского государственного университета, в результате переработки бурых углей Тюль-ганского месторождения. В чернозёмы южные вносили растворы гуматов Са и Mg в концентрациях равными 0,1 % и 0,01 %.
Дозировка гуматов определялась согласно рекомендациям В. Н. Богослоского, Б. В. Левинского, В. Г. Сычева (2004) [1].
В результате проведенных нами исследований подтвердилось, что при поливе почвы растворами гуматов кальция и магния в концентрации 0,01 % и 0,1 % произошло улучшение физических показателей исследуемой почвы. При поливе почвы гуми-
новыми препаратами содержание агрономически ценных фракций при сухом просеивании изменилось от 79,5 % до 80 %, а при мокром от 40,5 % до 41,2 %. Результаты исследования представлены в таблице 1.
Таблица 1. Изменение физических показателей черноземов южных
№ образца Глубина, см Содержание агрономически ценных отдельностей при сухом просеивании, % Содержание агрономически ценных отдельностей при мокром просеивании, % Содержание агрономически ценных отдельностей по Долгову и Бахтину, %
контроль 0-30 79,5 хор. 40,5 хор. 192
конц. гум. 0Д1 0-30 80,0 хор. 41,2 хор. 196
конц. гум. 0,01 0-30 79,8 хор. 40,9 хор. 194
1 - растворы гуматов кальция и магния в концентрации 0,1 и 0,01
В связи с тем, что произошло увеличение содержания агрономически ценных фракций, повысились
коэффициент структурности и критерий водопроч-ности (АФИ). Чем больше коэффициент структурности, тем надёжнее структура почвы. Структура оказывает положительное влияние на агрофизические свойства почв, улучшает воздушный, водный
и тепловой режимы, повышает противоэрозионную устойчивость. Коэффициент структурности черноземов южных при обработке их гуматами изменился от 3,8 до 4 (рисунок 1).
Рисунок 1. Коэффициент структурности черноземов южных
Водопрочность агрегатов зависит как от содержания в почве гумуса, так и от наличия в ней ионов кальция и магния. Двухвалентный катион кальция удерживает две частицы коллоидов почвы. Не до-
пускает проникновения воды между ними. Исследования критерия водопрочности показали изменения, в зависимости от концентрации гуматов, от 109 % до 112 %. Данные представлены на рисунке 2.
Рисунок 2. Коэффициент водопрочности (АФИ) исследуемых почв.
При поливе гуматами изменилась плотность почвы. Она оказывает прямое влияние на урожайность, рост и развитие растений. Оптимальной плотностью является - от 0,95-1,15 г/см3. При об-
1.2Я
Ч?
1Д6 125 1.24
из иг 1,21
Рисунок 3. Плотность черноземов южных
В заключении отметим, что гуматы гуматы Са и Mg бурых углей Тюльганского месторождения выполняют двойственную функцию: с одной стороны они выступают в виде резерва питательных
работке исследуемой почвы раствором с концентрацией 0,1 % плотность почвы изменилась от сильно уплотненной к уплотненной (рисунок 3).
веществ для растений, а с другой стороны являются основой формирования основных физических свойств черноземов южных, создающих благоприятные для растений условия произрастания.
1,2 Г
и*
■
__ | _
мхтроль 5,5194 5,154
Концентрация раствора, V*
Литература
1. Богословский В. Н., Левинский Б. В., Сычев В. Г. Агротехнологии будущего. Книга I. Энергены. -М.: Антиква. - 2004. - 164 с.
2. Безуглова О. С., Юдина Н. В. Взаимосвязь физических свойств и гумусированности в черноземах юга европейской России // Почвоведение. - 2006. - № 2. - С. 211-219.
3. Вадюнина А. Ф. Корчагина З. А. Методы исследования физических свойств и грунтов. - Агроро-миздан. - 1986. - 256 с.
4. Демакина И. И. Географические и экологические особенности формирования плодородия и продуктивности биоценозов на черноземных почвах Саратовской области: дис. ... канд. с/х наук: 03.02.13. -Саратов, 2010. - 175 с.
5. Сафарова С. А. Получение искусственных структурообразователей на основе гуминовых кислот // Гуминовые удобрения теория и практика их применения. - Киев: Урожай. - 1968. - С. 266-271.
6. Изосимов А. А. Физико-химические свойства, биологическая активность и детоксицирующая способность гуминовых препаратов, отличающихся генезисом органического сырья: дис. ... канд. биол. наук: 03.02.08. - М., 2016. - 148 с.
7. Укенов Б. С., Верхошенцева Ю. П. Влияние искусственных лесополос на физические свойства черноземов Предуралья // Экологические проблемы Южного Урала и пути их решения: материалы Всерос. научн.-практ. конф. (Сибай, 24-26 мая, 2017 г.). - Сибай: Сибайская городская типография. -2017. - С. 173-179.
Статья поступила в редакцию: 29.04.2020; принята в печать: 13.08.2020.
