CC BY
22
2. Агрохимические свойства торфа
Единица Агрохимическая характеристика
Показатель низинного торфа
измерения древесно-травяной травяной
Степень разложения R, % 35 30-35
Массовая доля влаги % 63,13 69,13
Кислотность рнсол 5,65 5,75
Электропроводность ц См/см 400 345
Содержание органического % 75,83 79,32
вещества
Зольность % 24,17 20,68
Содержание подвижных мг/100 г сухого
форм элементов: вещества
азот 120,7 143,6
фосфор в пересчете на Р205 271,0 200,9
калий в пересчете на К20 29,6 30,4
кальций в пересчете на СаО 2661,0 2952,0
магний в пересчете на МдО 956,0 980,0
железо в пересчете на Fe20 3826,9 2837,8
остатками. Доля азота варьировала в зависимости от фитомелиоранта и составила 4,48-7,78 %, больше всего азота отмечено в сухой биомассе горчицы. Присутствие фосфора было незначительным - 0,44-0,85 % от массы сухого вещества растений. Наибольшее количество калия (1,91 %) поступило в торф при заделке ржи. Постепенная минерализация пожнивных и корневых остатков в торфяной почве позволяет обогатить ее основными элементами питания.
В наших исследованиях было выявлено, что наибольшее количество азота, фосфора и калия аккумулировала в торфе биомасса викоовсяной смеси - 4S,4, S,9 и 17,6 кг/га, соответственно. Минимальное количество минеральных веществ поступило от заделки биомассы горчицы, но ее разложение происходило более интенсивно, чем у других культур, по-видимому, за счет более высокого содержания азотистых оснований в зеленой массе.
Таким образом, исследования показали, что в состав осушенного низинного торфяника, расположенного в Прионежском районе, входят осока, хвощ, вахта, шейхцерия и другая болотная травяная растительность, а также кора древесных лиственных и хвойных пород. Торфяная залежь представлена торфом низинного типа высокой степени разложения, с высоким содержанием органического вещества и гумино-вых кислот. Применение фитомели-орантов в качестве зеленых удобрений обогащает торфяную почву питательными элементами, тем самым повышая ее плодородие и способствуя получению экологически чистого органического субстрата, пригодного в дальнейшем для исполь-
зования на минеральных почвах при выращивании сельскохозяйственной продукции и производства растительных грунтов.
Литература
1. Дубина-Чехович Л.С., Смирнов С.Н., Котов С.Е. Состояние торфяников Карелии и перспективы дальнейших научных исследований/Матер. междунар. науч.-практ. конф. «Инновационные технологии в мелиорации». - М., 2011. -С. 386-388.
2. Грехова И.В. Ботанический состав и степень разложения низинных торфов в Тюменской области//Известия Иркутского государственного университета. Серия «Биология. Экология», 2012. - Т. 5. - № 2. - С. 9-12.
3. Инишева Л.И., Архипов В.С., Цы-буков Т.Н. Элементный состав основных видов торфов Западной Сибири/Торф и сельское хозяйство. - Томск, 1994. - С. 39-47.
Статья поступила в редакцию 22.05.2014
Botanical composition of peat-forming plants and agrochemical parameters of dry lowland peat
Z.P. Kotova, E.V. Dubinina-Chekhovich, S.E. Kotov
The indicators of botanical and mineral composition of lowland peat to be applied in agriculture was determined. Preliminary selection of land-improving plants has been carried out to enrich peatlands with key elements for obtain of environmentally friendly fertilizer. Keywords: drained peatlands, botanical and mineral composition, land-improving plants , environmentally friendly fertilizer.
УДК [633.34:631.5]:631.417
Влияние
технологий
возделывания
сои на
микрофлору,
эмиссию С02
и гумусное
состояние
агроземов
Приморья
Л.Н. ПУРТОВА, доктор биологических наук
E-mail: [email protected] Л.Н. ЩАПОВА, кандидат биологических наук Биолого-почвенный институт
ДВО РАН_
А.П. ВАЩЕНКО I, доктор
сельскохозяйственных наук В.В. БРАГИНА
Приморский НИИ сельского хозяйства
Изучено влияние минеральных удобрений и гербицида при возделывании сои на микрофлору, эмиссию С0Р и показатели гумусного состояния агроземов Приморья. При внесении дозы N3(f6J<60 и обработке всходов гербицидом Пивот, а также без применения минеральных удобрений установлено проявление негативных процессов трансформации органического вещества почвы. Скорость продуцирования С02 в вариантах полевого опыта была низкой.
Ключевые слова: агрозем, микрофлора, минеральные удобрения, гумус, трансформация органического вещества, эмиссия С0Р.
Разработка эффективных приемов повышения урожайности сои -одна из первостепенных задач земледелия на Дальнем Востоке. В регионе есть значительные резервы для увеличения сборов культуры, площадь которой в ближайшие годы достигала 8S0 тыс. га [I]. Между тем, высокие дозы минеральных удобрений и гербициды значительно изменяют процессы трансформации органического вещества, негативно действуя на микрофлору почв и приводят к серьезным нарушениям в ин-
Iëîàîôîàèâ.p65
29.07.2014, 17:10
10
тенсивности протекания эмиссии С02. Нарушение почвенного дыхания может привести к серьезным нарушениям в атмосфере [2]. В дальнейшем это негативно отражается на показателях гумусного состояния почв и их плодородии.
Минерализация органического вещества в почве обеспечивает самый большой поток С02 в атмосферу [3]. Известно также, что до 80 % эмиссии С02 с поверхности почв осуществляется за счет гетеротрофной деятельности микроорганизмов [3, 4]. Показатели почвенного дыхания широко используются для оценки продуктивности экосистем, а также для анализа активности почвенных мик-робоценозов. Выделение углекислоты может быть объективным индикатором интенсивности разложения органического вещества почвы и позволяет охарактеризовать одну из важнейших сторон биологического круговорота веществ. В последнее время обращено внимание на использование абсорбционного метода при исследовании эмиссии С02 из почвы [S, 6]. К сожалению, вопросы почвенного дыхания на юге Дальнего Востока остаются практически неизученными, что увеличивает неопределенность при оценке общей эмиссии С02 из почв Российской Федерации [2]. Неизученными остаются показатели эмиссии С02 из почв агрогенно-преобразованных ландшафтов юга Приморья, что в значительной степени и определило актуальность данных исследований.
В 2011 -2012 гг. сотрудниками Биолого-почвенного института и Приморского НИИСХ были проведены исследования изменений в функционировании микрофлоры, эмиссии С02 и показателях гумусного состояния в агроземах Приморья при внесении минеральных удобрений и обработке посевов сои гербицидом.
Исследования проводили на опытных полях Приморского НИИСХ (п. Тимирязевский) на агротемногу-мусовой почве, которая согласно классификации и диагностики почв России [7] составляет основной пахотный фонд Приморского края. Эта почва сформирована в Приморской юго-западной гидротермической провинции, где выпадает значительное количество осадков (от 600 до 800 мм), сумма активных температур составляет до 2300-2SS0 °С, отмечается высокий радиационный баланс (S2,2 ккал/см2 в год) с затратами энергии на почвообразование 33,9 ккал/см2в год [8].
Почва перед закладкой опыта характеризовалась следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса - 3,4 %, N-N03 - 17,2 мг/кг абс. сухой почвы, легкогидро-лизиуемого азота - 7,18 мг/100 г почвы, Р205 и К, О - соответственно 3,42 и 14,81 м г/100 г почвы, рН 4,7.
' ' ' 1 СОЛ. '
Опыты проводили в посевах сои сорта Приморская 81 (селекция Приморского НИИСХ) по схеме: вариант 1 (контроль) - обработка всходов гербицидом Пивот в дозе 0,8 кг/га, без удобрений; 2 - обработка всходов гербицидом + минеральные удобрения в дозе Х30Р60К60; 3 - обработка всходов гербицидом + минеральные удобрения в дозе Х60Р120К120 (в вариантах 2 и 3 удобрения вносили в мае подпочвенным способом перед посевом сои); 4 - обработка всходов гербицидом + Х10Р25К25 в рядок при посеве; S - весенний посев сои в озимую рожь без обработки гербицидом и применения минеральных удобрений (способ выращивания сои, принятый в Южной Корее в целях борьбы с сорняками, получения экологически чистой продукции).
Изменения показателей биогенно-сти и биологической активности почвы определяли общепринятыми в микробиологии методами [9], содержание гумуса - по бихроматной окисляемости методом Тюрина [10], фракционно-групповой состав гумуса - по Кононовой-Бельчиковой [11]. Оценку гумусного состояния почвы проводили по шкалам, предложенным Д.С. Орловым с соавторами [12]. Запасы энергии, связанной с содержанием гумуса, рассчитывали по методике Д.С. Орлова и Л.А. Гришиной [11]. Для оценки интенсивности про-
текания разных стадий процесса гумификации использовали показатели, предложенные М.Ф. Овчинниковой: новообразования гуминовых кислот и формирования их подвижных форм - соотношение гумино-вых кислот 1-й фракции с соответствующими фракциями фульвокис-лот (Сгк1/Сфк1); полимеризации гумусовых структур и формирования гуматов - Сгк.2/Сфк.2 [13].
Эмиссию СО2 определяли абсорбционным методом [6] в условиях ¡п ехр. Навеску почвы в количестве 100 г помещали в сосуд-изолятор (С = 10 см, ^ = ^ см), внутрь ставили чашечку (С = S см) с S мл 2 н. №0Н. Повторность опыта трехкратная. Время экспозиции - 24, 48 и 192 ч. После этого чашечку извлекали и проводили титрование 0,2 н. НС1 с фенолфталеином. Выделенное количество СО2 определяли с учетом холостого титрования (щелочь за период экспозиции помещали в сосуд без почвы объемом, равным объему свободного пространства в сосуде). Исследования велись при влажности почвы 60 % ПВ. Наряду с исследованием эмиссии СО2 определяли показатели каталазной активности почвы газометрическим методом [9].
Минеральные удобрения и гербициды в значительной мере влияют на функционирование почвенной микрофлоры и процессы трансформации органического вещества.
Как показали результаты наших исследований, процессы гумусообра-зования в агротемногумусовой почве в посевах сои протекают при слабокислой реакции почвенной среды. В среднем за два года на контроле рН составляло S,68, в остальных
^ ВОДН. ' '
вариантах колебалось в пределах
1. Зависимость гумусного состояния пахотного горизонта агротемногумусовой почвы в посевах сои от применения удобрений и гербицида (в среднем за 2011-2012 гг.)
Содержание гумуса, Запасы Содержание гуминовых кислот
Вариант гумуса в слое 0-20 см, C:N свободных связанных с Са2с Сгк/ Сфк
% т/га % от суммы гуминовых кислот
1.0бработка всходов гербицидом Пивот, 0,8 кг/га (контроль) 2. Гербицид по всходам + 3,58 3,29 83,1 71,06 9,9 10,1 48,1 50,0 51,8 50,0 0,84 0,84
NqoPSOKSO 3. Гербицид по всходам + 3,60 98,64 9,5 53,7 46,2 0,68
N P K 60 120 120 4. Гербицид по всходам + 3,29 78,96 10,6 50,0 50,0 0,84
N10P25K25 в рядок 5. Соя + рожь, без гербицида 3,10 71,92 10,0 53,7 46,3 0,57
и минеральных удобрений
2. Влияние минеральных удобрений и гербицида на численность и групповой состав микроорганизмов в посевах сои, тыс. КОЕ на I г почвы (в среднем за 2011-2012 гг.)
Бактерии на МПА Бактерии на КАА Олиго-нитро-филы Коэффициент
Вариант Грибы Актино-мицеты мине-рализа-ции эвтро-фности
I. Обработка всходов 19000 25,0 18800 150 47800 0,98 1,0
гербицидом (контроль) 2. Гербицид по 11400 21,5 12000 50 73000 1,05 0,95
всходам + М30Р60К60 3. Гербицид по
9950 23,5 18300 650 26000 1,80 0,54
всходам + 1М60Р120К120 4. Гербицид по 5200 38,0 22100 700 27000 4,25 0,23
всходам с Ы10Р25К25
в рядок
5. Соя с рожь, без 6250 25,0 25100 700 29100 4,00 0,24
гербицида и минеральных удобрений
5,93-5,99. Показатели рНсол изменялись от 4,67 (контроль) до 4,78 и 4,87 (варианты 4 и 5).
Для всех исследуемых вариантов опыта свойственны низкие показатели содержания и энергозапасов гумуса. В среднем за два года содержание гумуса в варианте I (контроль) составило 3,58 %, в варианте 2 -3,29, варианте 3 - 3,60, варианте 4 -3,31, варианте 5 - 3,10 %, а его энергозапасы - соответственно 429,6; 367,5; 510,2; 410,9 и 372,0 млн ккал/га. Как видим, исключение составил вариант 3 с внесением максимальных доз удобрений, в котором отмечен наиболее высокий показатель энергозапасов благодаря увеличению содержания гумуса и плотности сложения почвы до уровня средних значений.
Снижение энергозапасов гумуса в вариантах 2 и 5 по сравнению с контролем связано со значительной активизацией микробиологических процессов минерализации органического вещества в этих вариантах (см. табл. 2). В этих же вариантах отмечено увеличение показателей эмиссии С02 из почвы (см. табл. 3).
Один из основных источников питания растений и микроорганизмов, представляющий своеобразный сдерживающий барьер в разложении гумуса микрофлорой - водорастворимые органические вещества
(С ) почвы. Их количество в иссле-
у вод.'
дуемой почве в основном достигало уровня выше средних и средних значений (0,44-0,68 % к Со6щ). Только в варианте 4, где не применяли гербицид и удобрения вносили в рядок, зафиксировано очень низкое содержание С и более низкие парамет-
вод.
ры эмиссии С02.
Анализы показали, что в групповом составе гумуса преобладали фульвокислоты. На контроле, а также в вариантах 2 и 4 установлен фульватно-гуматный тип гумуса. А в варианте 3 с внесением двойных доз минеральных удобрений и варианте 5 с высевом сои по ржи тип гумуса изменился по сравнению с контролем на фульватный (табл. 1).
Содержание свободных гумино-вых кислот во всех вариантах опыта, как и гуминовых кислот, связанных с Са2+, согласно предложенным оценочным показателям [12], достигало уровня средних значений. В вариантах 2, 3 и 4, судя по высоким значениям соотношения Сгк2/Сфк2 (соответственно 2,56; 1,08 и 3,38), явно выражена интенсивность стадии полимеризации и конденсации гумусовых кислот. На контроле и в варианте 5 с посевом ржи соотношения Сгк2/Сфк2 заметно ниже (0,96 и 0,73). Интенсивность процесса новообразования гумусовых кислот была низкой во всех вариантах опыта. Соот-
минеральных удобрений (2012 г.)
^ 3. Показатели эмиссии СО2 в пахотном горизонте
£ агротемногумусовой почвы при влажности 60 % ПВ с применением 20
6
г
е и л
е д
е л м е
т
Вариант г СО2 м2/сут г С-СО2 м2/сут
1. Контроль (обработка всходов гербицидом) 1,43 0,39
2. Гербицид + М30р60кш 1,63 0,45
3. Гербицид с М60Р120К120 1,33 0,37
4. Гербицид с 1\110Р25К25 1,30 0,36
5. Соя с рожь, без гербицида и ЫРК 1,74 0,48
ношение Сгк1/Сфк1 в варианте 1 составило 0,74; 2 -к" 0,36; 3 - 0,52; 4 и 5 - 0, 48.
Микробиологические исследования показали, что в составе микрофлоры преобладают микроорганизмы, использующие минеральные формы азота (среда КАА) и олигонит-рофилы.
Большая численность микроорганизмов, развивающихся за счет органического азота (аммонификато-ры), отмечена в варианте 2 с оптимальной дозой минеральных удобрений Ы30Р60К60 и на контроле (табл. 2). В вариантах 4 и 5 содержание аммонификаторов заметно меньше, что свидетельствует о незначительном количестве в почве свежего органического вещества. Низкий коэффициент эвтрофности в этих вариантах также указывает на слабую обеспеченность микрофлоры свежим органическим веществом.
При доминировании в почве микроорганизмов, утилизирующих минеральные формы азота, развиваются микробиологические процессы минерализации органического вещества, которые и преобладали в большинстве вариантов опыта. Особенно высокие коэффициенты минерализации отмечены в варианте 4 с минимальной дозой М10Р25К25 и в варианте с посевом сои в озимую рожь - 4,25 и 4,00.
Интенсивное развитие микробиологических процессов минерализации органического вещества обеспечивает эмиссию С02 в атмосферу. Известно, что 10-20 % ежегодного прироста С02 в атмосфере обусловлено минерализацией органического вещества только пахотными почвами и определяется уровнем агротехнических мероприятий [3].
Исследования эмиссии С02 в вариантах полевого опыта показало, что скорость продуцирования С02 была достаточно низкой и прямой зависимости ее от степени интенсивности развития минерализационных процессов не обнаружено (табл. 3). Увеличение эмиссии С02 по сравнению с контролем зафиксировано в вариантах 2 и 5, где количество С02 возросло с 1,43 (контроль) до 1,63 и 1,74 г С02 м 2/сут, хотя коэффициент минерализации был высоким только в вариантах 4 и 5.
0пределение каталазной активности в вариантах опыта 2 и 5 показало здесь высокий ее уровень (4,0 02 см 3/г за 1 мин). При внесении минеральных удобрений 1Х60Р120К120 (вариант 3) каталазная активность сни-
4. Влияние фона питания растений и гербицида на урожайность сои
Урожайность, ц/га
Вариант общая семенная фракция
2011 г 2012 г. 2011 г 2012 г.
1. Обработка всходов гербицидом Пивот, 0,8 кг/га (контроль) 13,1 13,6 10,6 10,9
2. Гербицид по всходам + N30P60K60 3. Гербицид по всходам + N60P120K120 4. Гербицид по всходам + N10P2SK2S в рядок 18,4 22,1 18,9 19,5 24,0 19,2 15,6 18,6 15,3 17.3 21.4 17.5
5. Соя + рожь, без гербицида и минеральных удобрений 9,4 11,8 7,4 10,4
жалась до 1,8 02 см3/г за I мин.
За оба года исследований наиболее высокая урожайность по сравнению с контролем была в вариантах 2, 3 и 4. Причем во всех вариантах она была выше в 2012 г. (табл. 4). Невысокая продуктивность сои в 2011 г. объясняется крайне неблагоприятными погодными условиями в период налива и созревания семян: недостаток продуктивной влаги за вегетацию составил 136,1 мм при избытке активных температур более 10 °С (3070 °С). При этом более стабильное состояние системы гумусовых веществ, судя по содержанию свободных и связанных с Са2+ гуми-новых кислот, соотношению С /С ,
' Г1С фк1
складывается при внесении небольших доз минеральных удобрений [14]. Также прослеживается снижение показателей эмиссии С02.
Таким образом, при возделывании сои на агротемногумусовой почве Приморья с применением минеральных удобрений и обработкой всходов гербицидом (Пивот, 0,8 кг/га) наиболее негативные процессы в трансформации органического вещества почвы проявлялись при внесении дозы М30Р60К60, а также в посеве соя + озимая рожь без гербицида и минеральных удобрений (вариант S). Это отражалось в снижении содержания гумуса и его энергопотенциала. В составе гумуса в варианте S резко возрастало количество фульвокислот, а тип гумуса изменился с гуматно-фульватного (контроль) на фульватный. В этом же варианте были наиболее высокие показатели эмиссии С02 из почвы, что вызвано усилением минерализаци-онных процессов.
При использовании минеральных удобрений в разных дозах (варианты 2-4) под сою в почве повышается интенсивность стадии полимеризации и конденсации гумусовых кислот. Интенсивность процесса новообразования гумусовых кислот значитель-
Ieiäiöiäea.p65 13
но ниже во всех вариантах опыта.
В агротемногумусовой почве доминируют процессы минерализации органического вещества. Несмотря на снижение содержания гумуса в вариантах 2, 4 урожайность сои повысилась. Вероятно,развитие мине-рализационных процессов ведет к увеличению подвижных форм органических соединений и повышению эффективного плодородия почв.
Несмотря на то что в варианте 3 с наиболее высокой дозой минеральных удобрений была самая высокая урожайность сои по сравнению с контролем, здесь прослеживались явно негативные изменения агротемногу-мусовой почвы: тип гумуса изменился с гуматно-фульватного на фуль-ватный, что свидетельствует об ухудшении качественных показателей плодородия почвы.
Стабилизация гумусовой системы почв и создание благоприятных условий для развития и функционирования микрофлоры могут быть достигнуты, если наряду с минеральными удобрениями применять и органические.
Литература
1. Ващенко А.П., Мудрик Н.В., Фисен-ко П.П., Дега Л.А., Чайка Н.В., Капустин Ю.С. Соя на Дальнем Востоке. - Владивосток: Дальнаука, 2010. - 435 с.
2. Кудеяров В.Н., Курганова И.Н. Дыхание почв России. Анализ базы данных многолетнего мониторинга. Общая оценка//Почвоведение, 2005. - № 9. -С. 1112-1121.
3. Кобак К.И. Биотические компоненты углеродного цикла. - Л.: Гидрометео-издат, 1988. - 247 с.
4. Титлянова А.А., Тихомирова Н.А., Шатохина Н.Г. Продукционный процесс в агроценозах. - Новосибирск: Наука. СО, 1982. - 185 с.
5. Чимитдоржиева Э.О., Чимитдор-жиева Г.Д. Особенности эмиссии углекислого газа из мучнистокарбонатных черноземов Тунгуской котловины Забайка-
лья//Агрохимия, 2010. - № II. - С. 4549.
6. Шарков И.Н. Сравнительная характеристика двух модификаций абсорбционного метода определения дыхания почв//Почвоведение, 1987. - № 10. - С. 153-157.
7. Классификация и диагностика почв России. - Смоленск: Ойкумена, 2004. -342 с.
8. Пуртова Л.Н., Костенков Н.М. Содержание органического углерода и энергозапасы в почвах природных и агро-генных ландшафтов юга Дальнего Востока России. - Владивосток: Дальнаука, 2009. - 123 с.
9. Методы почвенной микробиологии и биохимии. Под ред. Д.Г. Звягенцева.
- М.: Изд-во МГУ, 1991. - 303 с.
10. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. - М.: Изд-во МГУ, 1970. - 487 с.
11. Орлов Д.С. Практикум по химии гумуса. - М: Изд-во МГУ, 1981. - 287 с.
12. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов//Почвоведение, 2004.
- № 8. - С. 918-926.
13. Овчинникова М.В. Особенности трансформации гумусовых веществ дерново-подзолистых почв при агрогенных воздействиях//Вестник МГУ. Сер. Почвоведение, 2009. - № 1. - С. 12-18.
14. Пуртова Л.Н., Щапова Л.Н., Ващенко А.П., Брагина В.В. Влияние применения удобрений и гербицидов в семеноводческих посевах сои на состояние аг-роземов Приморья//Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук, 2011. - № 6. - С. 19-21.
Статья поступила в редакцию 22.05.2013
Influence of technology of soya cultivation on microflora, emission of COP and humus state of agrosems of Primorie
L.N. Purtova, L.N. Shchapova, | A.P. Vashchenko] , V.V. Bragina
Influence of mineral fertilizers and herbicide for soya cultivation for microflora, emission of COP and indicators of humus state of agrosems in Primorie. Introduction of N30P60K60 and processing of young £
growth with herbicide Pivot, as well as | using of mineral fertilizers led to negative g processes of transformation of soil organic i matter. Rate of COP production in the s
embodiments of field experiment was low. 2 Keywords: agrosem, microflora, mineral fertilizers, humus, transformation of organic matter, emission of COP. о
■ R
29.07.2014, 17:10
