CC BY
89
УДК 631. 8:631. 415.12: 631.445.4 Ф.И. Назырова, Т.Т. Гарипов
ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ И МЕЛИОРАНТОВ НА БУФЕРНЫЕ СВОЙСТВА
ЧЕРНОЗЕМА ЮЖНОГО
Изучено влияние органических удобрений и мелиорантов на буферные свойства чернозема южного. Внесение сплавины и сапропеля, а также посев донника были наиболее эффективными для повышения общей буферной способности, коррелирующей с показателями гумусного состояния почвы. При дефиците навоза сплавина и сапропель могут быть использованы как альтернативные источники гумуса.
Ключевые слова: органические удобрения и мелиоранты, чернозем южный, буферная способность, сплавина и сапропель.
F.I. Nazyrova, T.T. Garipov INFLUENCE OF THE ORGANIC FERTILIZERS AND AMELIORANTS ON THE SOUTHERN CHERNOZEM BUFFER PROPERTIES
Influence of the organic fertilizers and ameliorants on the southern chernozem buffer properties is studied. Application of quagmire and sapropel, as well as seeding the sweet clover was the most effective to increase the overall buffer capacity, correlated to the soil humus status indicators. Quagmire and sapropel can be used as alternative sources of humus in a deficit of manure.
Key words: organic fertilizers and ameliorants, southern chernozem, buffer capacity, quagmire and sapropel.
Введение. Черноземы южные широко распространены в Зауральской степи Республики Башкортостан. Дефицит удобрений, особенно органических, и нарушение севооборотов привели к развитию процессов деградации при сельскохозяйственном использовании этих почв. Для пахотных черноземов южных характерно уменьшение мощности гумусово-аккумулятивного горизонта, ухудшение структуры, снижение плодородия почвы по сравнению с целинными аналогами [5].
Буферные свойства почвы, обусловливающие реакцию почвенной среды, в основном определяются ее гумусным состоянием и составом почвенно-поглощающего комплекса (ППК). Кислотно-основная буферность является частным проявлением кислотно-основного равновесия в почве, которое влияет на все происходящие в системе почва - растение процессы, и в значительной степени определяет плодородие почв, рост и развитие сельскохозяйственных культур. Одним из приемов регулирования кислотно-основного равновесия в почве является увеличение буферной емкости почв в кислотном интервале за счет внесения органических остатков, удобрений, вторичных минералов и посева многолетних трав [4, 8].
В комплексе мероприятий, направленных на повышение плодородия почв, большое значение имеет использование местного природного сырья, имеющего как удобрительные, так и мелиорирующие свойства [3].
Исследования по влиянию органических удобрений и мелиорантов на буферные свойства почвы проводились в условиях стационарного полевого опыта с целью разработать технологию оптимизации агроэко-логических функций чернозема южного с использованием местных агроруд и приемов биологической системы земледелия.
Методы и материалы. Почва опытного участка (чернозем южный слабоэродированный) характеризуется низким содержанием гумуса (2,6-3,03 %), щелочной реакцией среды (8,02-8,20), относительно невысокой емкостью катионного обмена (34-37). Содержание обменного кальция колебалось от 20 до 28, обмен-
ного магния - от 11 до 13 мг-экв/100 г почвы. Содержание питательных элементов - подвижного и валового фосфора, щелочногидролизуемой формы органического азота в целом, характеризуется как «очень низкое». Эта почва отличается невысоким уровнем естественного плодородия, на опытном поле встречаются участки, полностью лишенные растительного покрова.
Схема опыта: 1. Контроль. 2. Люцерна. 3. Эспарцет. 4. Навоз (60 т/га). 5. Песок (150 т/га). 6. Солома (60 т/га) + N30. 7. Цеолит (150 т/га) + N30. 8. Сплавина (60 т/га) + N30. 9. Сапропель (60 т/га) + N30. 10. Донник.
Площадь делянок 20 м2, повторность опыта трехкратная. В работе анализируются средние значения агрохимических показателей за 4 года исследований, результаты статистически обработаны с помощью программы Ехсе11.
Изучали следующие показатели: рН (потенциометрически), количество обменных оснований комплек-сонометрическим методом [2], содержание гумуса по Тюрину со спектрофотометрическим окончанием анализа, состав гумуса по Пономаревой и Плотниковой [1], для характеристики буферной способности в кислотно-основном интервале использовали метод непрерывного потенциометрического титрования (НПТ) [6].
Результаты и их обсуждение. По относительной устойчивости почв к деградации по плодородию при кислотных и щелочных воздействиях черноземы южные относятся к устойчивым при подкислении и неустойчивым при подщелачивании [9].
По данным наших исследований, через 3 года после внесения мелиорантов в почву буферная площадь в кислотном интервале при внесении сплавины уменьшилась в слое почвы 0-10 и 10-20 см на 11 и 12,5 см2, сапропеля - на 11 и 10,6 см2, донника - на 11 и 14 см2 соответственно. В этих же вариантах произошло увеличение буферной способности в щелочном интервале, хотя эти изменения не были столь же значительными, как в кислотном интервале: в варианте со сплавиной - 8 и 5 см2, с сапропелем - 11 и 8 см2, с донником - 7 и 7,5 см2 соответственно глубине почвенного слоя.
Следует отметить, что в данных вариантах опыта соотношения площадей буферности в кислотном и щелочном интервалах приблизились к оптимальным значениям (1:1).
В вариантах с люцерной, цеолитом и эспарцетом общая буферная способность почв понизилась в 22,5 раза по сравнению с рассмотренными выше вариантами, а в варианте с песком буферность в кислотноосновном интервале оставалась на уровне контроля. При внесении соломы и навоза буферная площадь изменялась незначительно, но выявилась тенденция к увеличению буферности, как в кислотном, так и щелочном плече. Стабилизирующий эффект от внесения соломы и навоза наблюдали также в ранних своих исследованиях по влиянию органических и минеральных удобрений на типичном черноземе [7].
В вариантах со сплавиной, сапропелем и донником рН водной и солевой суспензий уменьшилась по сравнению с контролем на 0,5-1 ед., что для черноземов южных свидетельствует о мелиорирующем эффекте [9].
Данное увеличение буферной площади в щелочном плече в слое почвы 0-10 см связано, очевидно, с увеличением в фракционно-групповом составе гумуса количества фульвокислот ФК-1а (г = 0,59) и ГК-1 (г = 0,64). А соответственное уменьшение буферной способности в кислотном интервале подтверждается отрицательными коэффициентами корреляции между буферностью в кислотном плече и емкостью поглощения (г = - 0,52), а также содержанием фракций ФК-1а (г = - 0,51) и ГК-1 (г = - 0,53) в групповом составе гумуса.
А в слое почвы 10-20 см обнаружили коррелятивную зависимость между буферной способностью в кислотно-основном интервале с количеством фульвокислот фракций ФК-3 (г = 0,73; г = - 0,60), а также с количеством фракции гуминовых кислот ГК-2 (г = 0,48). Вероятно, заметное уменьшение буферной способности к подкислению в слое почвы 10-20 см связано с возрастанием в составе гумуса общего количества гу-миновых кислот, преимущественно фракции ГК-2, и повышением гуматности фракционного состава гумуса (г = - 0,54).
Таким образом, повышение общей буферной способности в вариантах со сплавиной, сапропелем и донником произошло преимущественно за счет смещения кислотно-основного равновесия почвы в нейтральную зону в результате подкисляющего действия гумусовых кислот в связи увеличением их количества, особенно ФК-1а и ГК-1, как наиболее подвижной части фракционного состава. На это указывает и то обстоятельство, что реакция среды оставалась стабильной (рНводн около 7,5) в течение трех лет после внесения данных мелиорантов (табл.).
Буферные свойства и фракционно-групповой состав чернозема южного (числитель: слой 0-10 см,
знаменатель: слой 10-20 см)
Вариант рН водн Б кисл Б щел Гумус, % Ф / К ГК Сгк : Сфк
1а 1 2 3 1 2 3
Контроль 8,02 8,18 45.10 47.10 22,90 22,00 2,83 2,50 2,40 2,50 6,80 7,20 11,50 11,30 4,00 3,30 6,90 6,30 25,30 28,50 2,10 2,20 1,39 1,46
Люцерна 7,96 7,94 39,80 42,50 24,70 24,50 3,04 2,88 2,20 2,30 5,30 6,20 13,10 12,70 5,20 4,00 6,40 7,10 29,30 29,80 2,80 2,60 1,49 1,57
Эспарцет 7,94 7,99 40,00 40,80 25,50 25,40 2,98 2.81 3,10 2,90 5,80 6,60 13,20 13,80 1,90 2,20 7,50 7,80 28,40 29,20 3,30 3,70 1,63 1,60
Навоз 8,24 8,20 47,30 47,80 26,40 24,90 3,03 2,85 2,10 3,30 8,10 8,40 11.30 12.30 2,10 2,30 7,30 8,10 33,00 34,10 4,00 3,90 1,80 1,75
Песок 8,17 8,03 47,70 48,40 22,70 21,80 2,74 2,70 2,70 3,20 7,10 6,80 9,80 10,60 3,60 4,00 5,20 5,80 27,10 27,70 2,80 3,20 1,51 1,49
Солома 8,04 8,02 44,50 44,80 25,10 24,30 2,83 2,77 3,50 2,80 6,40 6,10 10.70 11.70 3,50 3,10 6,80 7,40 29,70 30,10 2,40 2,80 1,61 1,70
Цеолит 8,02 7,77 41,90 38,70 25,60 25,90 2,85 2,80 2,80 2,90 7,50 7,10 10,20 10,90 2.50 2.50 5,90 6,00 28,80 30,30 3,10 2,60 1,64 1,66
Сплавина 7,55 7,70 33.50 35.50 30,80 27,10 2,96 2,84 3,60 2,80 8,10 8,60 11,30 11,50 2,00 1,20 7,30 7,10 30,60 32,10 2,70 2,50 1,62 1,73
Сапропель 7,36 7,14 34,10 33,70 33,70 39,40 2,85 2,83 3,80 3,10 6,30 5,70 12,10 13,70 3,00 1,80 7,70 6,50 30,30 31,80 3,50 3,30 1,65 1,71
Донник 7,56 7,42 33,70 32,80 30,00 29,50 2,87 2,63 2,60 2,40 6,20 7,30 11,80 12,90 3,20 3,00 7,10 7,20 26,60 28,30 2,90 3,40 1,53 1,52
При изучении гумусного состояния чернозема южного прежде всего обращает на себя внимание низкое валовое содержание гумуса. Оно значительно ниже того, которое описано в более ранних исследованиях этих почв [10]. Изучаемая почва характеризуется фульватно-гуматным типом гумуса и высокой степенью гумификации органического вещества. В составе гуминовых кислот преобладает связанная с кальцием фракция ГК-2. Ее содержание - высокое (более 70 % от суммы гуминовых кислот), в то время как содержание «свободных» гуминовых кислот - низкое, а прочносвязанных - очень низкое. Фракционное распределение фульвокислот в основном соответствует распределению гуминовых кислот.
Четырехлетняя динамика изменения валового содержания гумуса в почве полевого опыта показывает разнонаправленные тенденции. В первый год повышению валового содержания гумуса способствовало прежде всего внесение навоза и сплавины, посевы люцерны и эспарцета в качестве фитомелиорантов. Необходимо отметить, что в то же время варианты с внесением песка, соломы, цеолита, сапропеля, а также посевом донника были менее эффективными. Изменения в слое почвы 10-20 см были более значительными, чем в верхнем десятисантиметровом слое.
К концу четвертого года после внесения агроруд и посева фитомелиорантов в групповом составе гумуса по сравнению с контролем возросло общее содержание гуминовых кислот (во всех вариантах, кроме внесения песка). Применение навоза, сплавины и сапропеля способствовало увеличению степени гумификации органического вещества, которая превысила в этих вариантах 40 %, стала «очень высокой».
Возросло соотношение Сгк : Сфк при внесении агроруд до 1,62-1,80; при использовании фитомелиорантов увеличение было незначительным, а в варианте с песком осталось на уровне контроля. Это вызвано прежде всего увеличением новообразования гумусовых веществ и изменением фракционно-группового состава гумуса. Самые заметные его изменения произошли в связанных с минеральной частью почвы фракциях гуминовых кислот - во 2-й и 3-й фракциях. Так, содержание связанной с кальцием фракции гуминовых кислот возрастало в ряду: контроль - песок - донник - люцерна - эспарцет - цеолит - солома - сапропель -сплавина - навоз.
Заключение
Таким образом, внесение органических удобрений способствовало улучшению гумусного состояния чернозема южного. Использование навоза, а также сплавины и сапропеля в качестве источников органического вещества привело не только к повышению валового содержания гумуса, но и к улучшению его качественного состава: расширению соотношения Сгк:Сфк, возрастанию в фракционном составе гумуса доли связанных с кальцием гуминовых кислот. В условиях дефицита традиционных источников органического углерода сплавина и сапропель могут быть использованы как простые и доступные альтернативные источники органического вещества почв.
Изучение буферных характеристик при внесении органических удобрений и фитомелиорантов показало, что для повышения общей буферной способности чернозема южного наиболее эффективными являются сплавина и сапропель. Из фитомелиорантов по нашим данным на первом месте стоит донник. На вариантах с внесением навоза и соломы существенной разницы в улучшении буферных свойств чернозема южного не обнаружено, но стабилизируюший эффект очевиден. Изменения кислотно-основной буферности тесно коррелировали с показателями гумусного состояния почвы.
Литература
1. Агрохимические методы исследования почв. - М.: Наука, 1975. - 656 с.
2. Аринушкина Е.Б. Руководство по химическому анализу почв. - М.: Изд-во МГУ, 1970. - 491 с.
3. Батанов Б.Н., Габбасова И.М., Сулейманов Р.Р. Сырьевые ресурсы агрономических руд Республики Башкортостан и их использование для мелиорации и рекультивации почв // Вестн. Саратовского гос ун-та им. Н.И. Вавилова. - 2006. - № 3. - С. 51-57.
4. Влияние основной обработки почвы и удобрений в семипольном севообороте на физико-химические свойства серой лесной почвы // Агрохимия. - 2007. - № 10. - С. 24-31.
5. Гарипов Т.Т. Повышение плодородия черноземов южных Зауральской степи с использованием природных агроруд / И.М. Габбасова, Р.Р. Сулейманов, С.М. Дашкин [и др.] // Докл. Рос. акад. с.-х. наук. -2008. - № 5. - С. 34-38.
6. Назырова Ф.И. Влияние удобрений на буферные свойства чернозема типичного карбонатного // Агро-
химия. - 2002. - № 2. - С. 5-12.
7. Назырова Ф.И., Гарипов Т.Т. Влияние удобрений и обработки почвы на физико-химические свойства и гумусное состояние чернозема типичного // Агрохимия. - 2005. - № 5. - С. 44-48.
8. Савич В.И., Трубицина Е.В., Колесов А.И. Агрономическая оценка кислотно-основного равновесия в почве
// Изв. ТСХА. - 1993. - Вып. 4. - С. 49-63.
9. Фрид А.С., Гребенников А.М. Устойчивость почв России к деградации по плодородию при кислотных и
щелочных воздействиях // Агрохимия. - 1999. № 2. - С. 5-11.
10. Почвы Башкортостана. Т.1: Эколого-генетическая и агропроизводственная характеристика / Ф.Х. Ха-зиев, А.Х. Мукатанов, И.К. Хабиров [и др.]. - Уфа: Гилем, 1995. - 384 с.
