Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ ТЕХНОГЕНЕЗА НА ГУМУСОВОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ ТЕХНОГЕНЕЗА НА ГУМУСОВОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ"



Московская ордена Ленина

И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

ч '*, На правах рукописи

ИГНАТЬЕВА Светлана Леонидовна

. .. УДК 631.95-631.445.24 : 631.61

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ ТЕХНОГЕНЕЗА НА ГУМУСОВОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ

Специальность 03.00.16 — экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

москва 1992

Диссертация выполнена в Московской сельскохозяйственной академии имени К А Тимирязева.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. А. Черников.

Научный консультант — кандидат химических наук, доцент В. А. Кончиц.

Официальные оппоненты, доктор биологических наук, профессор А. Д. Фокин, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник В. А. Чуйко.

Ведущее предприятие — Институт почвоведения и фотосинтеза Российской академии наук (г. Пущино).

Защита диссертации состоится «А^» С^'-Ур-г.^^. . . . . 1992 г в час на заседании специализированного совета

К 120 35 ОЬ в Московской сельскохозяйственной академии имени К А. Тимирязева.

Адрес- 127550, г. Москва, И-550, Тимирязевская ул., 49. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан «// » ...1992 г.

|/

Ученый секретарь специализированного совета —

кандидат биологических наук

Л. В. Мосина

# '¿0</S <г

<Ш№ ХАРАШИ/ЮШк ГАЕШ Актуальность темы. Ценность л незаменимость почвы как уникального природного образования, играющего важнейшую экологическую х экономическую роль в жизни человеческого общества, казалось бы, должен обусловить особо бережное отношение к.ней, должную организацию охраны, улучшение и разумное использование. К сожалению, в • реальной жизни это не так, и все лире распространяется необратимое изменение свойствяли разрушение почв, одним из наиболее чао-то встречаемых видов которого является дегумификация. однако в условиях обострившееся экологической ситуации было бы ошибочным все сводить лишь к накоплению органического вещества. Активное антропогенное вмешательство в почвообразовательный процесс подразумевает и изменение качественного состава гумусовых соединений.

В условиях Нечерноземной зоны РСФСР с преобладанием низкопродуктивных дерново-подзолистых почв проблема повышения их пло- ' дородна крайне сложна и не имеет однозначного решения. На фоне интенсивной химизации земледелия выдвигается, задача повышения эффективности минеральных и органических удобрений, успешное решение которой зависит от выбора наиболее рациональной системы обра-; ботки почвы. Однако экспериментальные изыскания большинства ис- -следователей посвящены изучению.влияния различных по интенсивности способов обработки на урожайность'возделываемых культур, фнто-санитарноэ состояние посевов, агрохимические, агрофизические и биологические свойства почвы,.ее противоэрозионнуо защищенность.

Научная новизна. Ваш была впервые предпринята попытка- изучить влияние механической обработки дерново-подзолистой почвы на состав и свойства гумусовых кислот, полученных методом предельного извлечения'без разделения на фульво- и гуминовые кислоты на основе комплекса современных методов физико-химического анализа

- 1 - '

U50HEMEHT .! НАУЧ. ЛИТ.

в длительном стационарном опито. Кроме того, имеющиеся в литературе данные, касашпеся трансформации гумусовых кколот в случае применения минерально"! или органо-шнеральной систем удобрения на окультуриваемых почвах носят единичный характер. Дополнительные исследования в э?ои области позволят увеличить их достоверность. С этой точки зрения предотавляет интерес и рассмотрение эффективности используемых удобрений на фоне различных способов обработки почвы.

Цель я зад 'f. Цель работы заключается в выявлении роли различных способов оораоотки а систем удобрения в изменении качост-венного состава и свойств гумусовых кислот как важнейшего элемвн-та биокосного компонента экосистем, а такие фракционно-группового я кислотно-оолового составов, гидрофильных свойств самой почвы. С этдас позиций основной задачей проведенных исследований являлось -установить качественные изменения органического вещества под действием разнообразных факторов техногенеза в процессе окультуривания изучаемой почвы и основные процессы, ооусловливающие его трансформацию.

IVu'TirTOQKA't orvm,oc7t>. Практическое прилокет:э полученных результатов возта-ио на основе шоора наиоолеа оптимальных приемов воздействия на почву в плане воспроизводства благоприятного качестт-апного состача ее органического вещества в зональной системе земледелия.

э^'уу;., рабати. Основные поло^зния диссорташш были доложены на научных ¡. 1, эрекциях молодых ученых ТСХА в lötG-S2 годах.

гдьпм работу. Диссертация излсхена на 201 странице глшинопис-ного iencTa,состоит аз введения,осзсрз литаратугы, X глав экспериментальной части,rui-одов,списка лптьратуры /305 нгилепопани^,в том числе 3§ зарубк '«лих/. Ь работе оодерянтся 24 табллш,?4 рисунка.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ЙСОВДОВШЙ . Объектом исследований явилась дерново-подзолистая среднесуг-лшшстая почва длительного полевого стационарного опыта, заложен- . ного в 196^». году в учхозе "Михайяовское" ' ТХЗХА. ' V-

' Опыт проводили по схеме: СШТЕКЫ ОБРШЖЭД ГОЧВЦ; I /контроль/ -- отвальная вспашка на 20-22 см, Щ - минимальная Фрезерная обработка на 8-10 см.Д - трехъярусная вспашка на 38-40 см в'сочета-шш с фрезерованием. СИСТЕМЫ УДОБМШ; 1 - без удобрений. /контроль/, 3 - 2/1ЛРК ежегодно /112/1/120Р112К/, 5 - 2Д/ЙС + навоз /50т/га/

Отбор образное проводили после уборки горохо-овсяной сме си " о глубины 0-10 и 10-20 см в 3-кратной повторности.

В почвенных обравцахоггре детали: обицмуглврод по Тарину, фракпионно-грутшовой состав гумуса по Пономаревой-Ялотниково'З, ' величину и константу скорости набухания по Васильеву в модификации Алешина, кислотно-солевое отношение но методике кафедры фи- ^ зяческой и коллоидной химии баз разделения; гумусовых веществ не заменой спектрофотометрического окончания на гравиметрическое.

В препаратах определяли: элемептний состав /микроматодами/, качественный состав функциональных групп и атомных группировок" методом ИК-сиектроскопж! /ЗрекоЫ /¿-30/, термоустойчивость /да- . риватографический анализ, дериватограф 1500 Д/, структурно-групповой состав с помощью метода шхролитической касс-спектрометрий /спектрометр МХ-1303 о пяролитпческой ячейкой, разработанной на; : кафедре физической и коллоидной химш ТСХА/. ■

. .РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЖД0БА2ШЙ ; .

^з-лонвЕгие гумусового состояния дешозо-подзолистой почвк под вяи- -янием паз^оршш; с^от^у тпобгенпя и способов ее основной обработки Длительное применение различных спосооов основной обработки почвы в качестве самостоятельного приема окультуривания привело

к существенным потерям гуыуса. Обычная отвальная вспашка вызывает наибольшую дегумификашт. Содержание органического вещества в этой варианте за 18 лет снизилось на 36,5 и 38,5$ для слоев 0-10 н 10-20 см соответственно. Сочетание минеральных и органических удобрений замедляет минерализацию гумусовых веществ, а при мини-мализашш обработка почвы содержание гумуса в поверхностной слое почвы варианта 2/УРК + навоз даже несколько превысило таковое при закладке опыта. Воздействие отдельно вносимых туков имеет аналогичную направленность, но в меньшей степени выражено.

Положительное действие органо-минеральной системы удобрения на качественное состояние гумусовых соединений заключается в формировании агрономически более денного гумуса в слое 0-10 см /происходит увеличение суммарного выхода гумнновых кислот при одно-временном«умвнкгсвт.т содержания фульвокислот/. В составе гушно-вых кислот увеличивается содержание фракции, связанной с глинистыми минегалаыи и устойчивыми полуторными окислами, тогда как содержание фракции, предположительно связанной с Са, заметно уменьшается. Исключение составляют гуыиновые кислоты варианта 2Л/РК + навоз на фоне ярусной вспашки, з которых отмечается существенное накопление гушнатов Са на всей изучаемой глубине. Внесение двойной дозы туков увеличивает фульватность почвенного гуыуса при традиционной вспашка и фрезеровании. Углубление обработки почвы до » 40 см при данной системе удобрения оказывает обратное воздействие. При длительном использовании минеральных удобрений в процесс минерализация вовлекаются пассивные формы гумуса, тогда как унавоживание почвы на фоне ЛОЖ способствует его стабилизации.

Органическое вещество неудобренной почвы, судя по величине показателя гуыатности, находится преимущественно в солевой форме. Гумус контрольного варианта слоя, практически не затрагиваемого

- 4 -

*

при фрезеровании я наиболее приближенного х естественным природным условиям, характеризуется максимальным значением показателя гутатносга в целом по опыту /3,13/, т.е. наиболее стабильной инертной структурой. Отдельное внесение;туков, а.тем более их сочетание о навозом, приводит к активному образовано» гуматов и гу-цуоовнх кислот /ГК/. Однако кислотно-солевое отношение при атом уменьшается лй сравнению с контролем. С увеличением глубины на- '* блюдается возрастание гутатности, Особенно контрастно указанные изменения проявились в случав минимальной обработки почвы.

Почва вариантов "без удобрений'' характеризуется наименьшими значениями емкости набухании по всем способам ее основной обра- -ботки. При длительном внесении минеральных удобрений увеличивает- ■ ся гидрофильность органического вещества почвы, что может служить объективным критерием ее овультуррнности /Бахтин П.У. и др. ,1974; Шаймухаметов М.1.,1971/. Применение навоза сошестно с туками оказывает еще, большее влияние на рост величины упомянутого показателя, чтомоиюобъяснить поступлением в почву дополнительного количества^привнесенного,органического вещества, т.е. увеличением числа поглощавдих центров. Фрезерование способствует активной дифференциации почвенного щкфшя по гидрофильнгм бЕоЛствам, в то время как на фоне разноглубинных вспашек дифференцкалда:оказалась не столь ярко выражена.. -

Элементный состав и степень' окисяеннооти гумусовых кислот Согласно величине атомного отношения Н/С /1,70/ ГК поверхностного слоя контрольного варианта при традиционной обработке почвы характеризуются наличием хорошо развитой-периферической, части. Фрезерование; равно как и углубление вспашки неудобренной почвы до. 40 см, вызывает снинение этого показателя /табл.1/, что указывает на возрастапие доли циклических компонентов цент-

Таблица 1

Элементный состаз /ат.$/, степень окиелейности /иг/ и соотношение периферической и центральной частей /2 / гумусовых кислот

Варианты опита \ С | Н ( 0 [ /V [ Н/С { О/С | ИГ | 2.

0-10 см

без удоброьл.» 23,1 47,9 21,7 2,4 1,70 0,77 -0,16 1,26

2 /УК, Ог •> V , 4Ь,3 » О у 2,6 1,55 0,79 +0,02 1,34

| - (лЛ^л + наьоз 28,3 47,4 22,0 2,2 1,67 0,78 -0,12 1,35

д 1без удобреши! 20,7 46,2 22,9 2,2 1,61 0,80 -0,02 1,20

| 2/УРК 28,4 46,3 21,8 3,0 1,65 0,77 -0,12 2,39

2- {2/№К навоз 29,9 45,4 22,7 2,0 1,52 0,76 0,00 1,£4

«•йЛсаз удоореньЯ 29,0 46,3 22,8 1.9 1,60 0,79 -0,02 1,33

Щ 26,1 46,9 22,4 2,6 1,67 0,79 -0,08 1,21

<- и (еЛ/рк + нав-л. 4.1 46.1 20.7 3.9 1.53 0.69 -0.16 2.25

10-20 см

, 1 <3 я ! сеч удойрошы ^з а I + навоз 25,3 45,2 22,9 2,6 1,55 0,78 +0,02 1,71

30,3 44,2 21,9 2,9 1,48 0,73 -С,03 1,61

28,1 46,8 ■ПО п 2,3 1,ьЬ 0,81 -0,05 2,33

|с5зз удобрены 28,5 46,4 ол п 1,63 0,7й -0,07 1,63

27,7 47,*г 2,7 1,70 0,81 -0,08 0,87

¡'¿/УЫ + навоз ¿9,0 45,8 2,5 1,ь2 0,73 -0,15 1,73

!Саз удойрашг^ ш з 1 ££ | 2/^РК 1- навоз 31,2 44,7 21,0 2,3 1,43 0,70 -0,04 1,66

28,1 47,3 2*:,4 2,3 1,6е о.ьо -0,00 1,58

2ь,7 46,4 о ) -г 2,7 1,61 0,78 -0,С6 1,85

радьно' часта ГК. Отдельно вносимое минеральные удобрения по-раз-ыоку л^ кШ на эле! знтнш! состав исследуемых соединений в зависимости о г интенслвности кахаяетоского воздействия на почву. На и.о- С -

не обычной отвальной вспашки их применение вызывает обогащение ПС углеродом, содержание водорода при этом уменьшается, в результате чего величина отношения Н/С онияается» В случае двух других способов основной обработки почвы минеральная система удобрения оказала противоположное воздействие - ГК вариектов 2Л0РК отличаются наибольшим содержанием астматических отруктурных элементов -и высокой замещенностыо циклических фрагментов по сравнении с соответствующими контролямк, особенно при проведении ярусной вспашки /Н/С~1,67/. Внесение туков увеличивает содержанке азотсодержа-щкх группировок в составе ГК. Наиболее активно юс формирование происходит при минимализации обработки почвы /уУ=3,СЙ/. При сочетании органических удобрений в вида навоза с мннераяьпыш тйт~ дается уменьшение содержания азота в Ш, что. шмат быть связано, во-первых, с усилением интенсивности азотного обмена в почве при окультуриваюш, во-вторых, с новообразованием гу>цусовых веществ ва счет возрастающего поступления растительных остатков /в варианте 2И/РК + навоз онсг максимально/ и'оргалэтескгас удобрений, одевших более широкое отношение С/;У, нежели зрелое органическое вещество. При минимальной и традиционной заделке туяов и навоза содержание азота в ГК оказалось даже меньше, чем в контрольных вариантах. Указанные изменения не■характерны для варианта трехъярусной вспашки,'в ГК которого содержание азота наивысшее для фона глубокой обработки. Унавоживание традиционно обрабатываемой почвы вызывает разветвление сети боковых алифатических цепочек исследуемых соединений по сравнению с вариантом минеральной системы удобрения, однако доля периферической части в их составе несколько сниэидаоь по сравнению а контролем. Велк'птны атомных отношений. Н/С ГК унавоженных делянок в случае 'минимальной"а наиболееглубокой обработок оказались наименьшими среди соотватствую-

щих вариантов других, систем удобрения и мало отличались друг от / друга /табл. 1/. Это гасет служить коспешшл подтверждением увели--чения доли циклических фрагментов в составе ПС данных вариантов^ Какой-либо определенной закономерности-в изменении степени окио-ленности исследус!лас соединение в зависимости от изучаемых' факто- . ров техногенеза ачягать не удалось.

Гумусовые .кислоты слоя 10-20 см контрольного варианта традиционно обрабатыкае; га!! почвы характеризуются достаточно низким значением атомного отношения Н/С -1,55."Проведение■ минимальной обработка неудобренной почеы вызывает увеличение алифатичноста ГК по сравнения с..таковыми вышеупомянутого варианта и аналогичного варианта поверхностного слоя. Изменение содерясшшя/углерода и водорода в- случае ярусной вспашки контрольных делянок происходит наиболее . контрастно * ■ В ГК ■ обсухдаомаго варианта зарегистрировано. максиюль-ное - содержание углерода и ьщнйиальное содержание водорода, что и . обусловило уиенызение величины-отношеныяН/С до своего наименьшего:, значения В целом по опыту - 1,43. Характер изменения элементного; . ; состава IX ядж внесений только минеральных, удобрений бил идептя- ;

на.всей-рЗучаем&й.глубине;:Зашика совместно.-вносимых органи-' ■ ^¿скиг и 1лшаралг,ных .'удобрений" на глубину 20-22 см способствовала -¡увеличению. доли структурных элементов периферической части в соо-.

^■oiйaишшть,'c■;вapиaнтйJí;I• "без удобренмл" и 2/УРК.Па-' ввр^оотная! же .¿х з;аделка';нёзначительно повлзатла на величину Н/С во; сра£лению с сботвётотвующ:!« контролем,но существенно уменьшала ее^ес^'сравнивать с- вариантом- минеральной'.системы удобрения. ГК' ею8&1&£0:.'см'в порядке увеличения, "¿томного^'отнотестя'. Е/^(»юкн01 р^спапо?жть в следуете^ последова-' ' тельности: "бёз удо6рениК''< 2/УРК+навоз < йД^'Х. С ростом глубины '' наблшдавтся обогаадние.'ГК евотсодоркадгаи группировкам;.

Термогря^ззрзя ^раугерчсрте Ж вяиетиуюу^ рзраздтРв . ' ^ реакций тешодеструкгош гумусовых кислот

Термодеструкиия ГК воех вариантов опыта происходила в области температур ЙСЮИ5000 /разрушение периферическо1'Гчасти/ и свыше V 500° /разрушение центральной части/, удаление адсорбционной воды отмечается в области температур до 200°. Исключение составляют ГК слоя 10-20 см минеральной системы удобрения при минимальной обра- ботке Почвы,в тергяиеском разрушении которых зафиксировано суяение низкотемпературной области до 400°. ГК.поверхностного слоя,сформированные в условиях минимально обрабатываемой неудобренной почвы, отличаются от своих аналогов других способов обработки наиболее разнообразно представленной "ядерной" частью. Ври этом доля циклических компонентов, судя по величине показателя позволяющего . оценить вкладпериферической.и центральной чаете! в построение ГК, оказалась максимальной. Дифференциация структурннхфр&гментов периферической части ГК данного вариантапо термоустойчивости происходила не столь активно и уступала последней при отвальной вспашке, однако основная доля алифатических группировок разрушается при температуре, превышавшей: таковые в случае разноглубинных вспашек.*

Длительное применение минеральных удобрений при условии'пери- . одического известкования традиционно обрабатываемой почвывносит упорядоченность в соотав фрагментов, образующих периферическую часть ПС. Ее разрушение происходит в ходе всего лишь 2 реакций при 295 и 461°, сопровождаясь потерями массы32,3 и 14,СЙ от общей соответственно. Качвотвенный оостав "ядра'' о точки зрения термоус-тойчивоста формирующих его структурных,единиц, наоборот, оказался болеб разнообраз ен нежели на контроле, Однако, по вшввав величины 2 до 1,34 свидетельствует, что в составе гуыуса возрастает количество алифатических компонентов. Заделка вносимых туков на глуби-

ну 38-40 см вызывает сшеение температуры деструкции преобладающих группировок периферической части, но окончательное ее раз-русение^зарегистрировано лишь при 457°, что на 27°вше по сравнения с таково!^ на контроле. Термодеструкция "ядра" ПС обсуждаемого варианта такте проходила в более широком температурном диапазоне, при этом в его составе основная доля приходится на наиболее термоустойчивый компонент /7С0°/, потеря" массы которого составила 24,7?» от обвдй. В ПС поверхностного слоя варианта 2/VPK ярусной вспашки на 1 весовую часть циклических группировок приходится 1,21 части периферических радикалов и функциональных групп против 1,33 части в соответствующее контрольном варианте. Запашка совместно вносимых органических и латеральных удобрений послужила причиной разветвления периферической, части ГК, особенно в случае ярусной обработки /2=2,25/. Однако термоустойчивость указанных компонентов заметно снизилась. Цри этом усиливается не только экранирование структурных элементов центральной части, но и увеличивается их устойчивость к действии возрастающих Температур, если сравнивать с неудобренными вариантами.

Особый интерес представляет изменение термических характеристик IK, сформированных в условиях энергосберегающей технологии обработки почвы под действием вносимых удобрений, так как именно в указанных вариантах опыта содержание гумуса в почве не только достигло исходного уровня, но и несколько превысило его. Размещение туков в поверхностном слое почвенного профиля обусловило интенсивную трансформацию гумусовых веществ. Предде всего обращает на себя внимание наибольшее в целом, по опыту содержание алифатических группировок, образующих периферическую часть вокруг циклической основы "ядра" ПС /2=2,39/. Эти данные хорошо согласуется с результатами, полученными при исследовании качественного состава

- 10 -

ГК ьютодок ИК-спектрооиопик. Вшвупомянутае структурные фрагменты отличаются налов уотойчивостыЬ к термическому разрушению и не мо- ■ гут служить надежной зашитой стабильной части гумуса от деградации», Ввосимав в поверхностно обрабатываемую почву минеральные удобрения. Кроме того, способствует понижению термоатабильности компонентов центральной части ГК. Основная доля слагающих ее структурных элементов разрушается при 620° /15.б£/.

Качественный состав периферической части ГК поверхностно обрабатываемой почвы при сочетании органических и минеральных удобрений достаточно однороден /с точки зрения термических характеристик/. Бе деструкция происходит в ходе всего лишь 2 реакций /300 я 440°/. Потери массы при этом составили 25,1 и 25,соответственно. Деструкция центральной части ГК данного варианта завершилась в процессе 4 реакций, которые протекали в достаточно' увхсш температурном диапазоне /610-683°/. Структурные компоненты, входящие в ее состав, характеризуются значительным сходством но термическое стабильности. Менее термоустойчивые фрагменты. скорость разрушения которых достигла максимального значения при 610 ж 647е, оказалась лредЬтавяенннми в равной мере. Величина Докавалась равной 1,94, что свидетельствует почти о двукратном преобладании доле периферические радикалов я функциональных групп над содернанием циклических структур.

Расчет энергжй активации ж кинетических параметров реакций термического разрушения ГК слоя 0-10 см показал, что независимо от способа основной обработюгнсследуемоЦ дерново-подзолистой почвы длительное врем* отдельно вносимые туки существенно сникают затраты энергия, необходимне для щюхозадения этих реакций в низкотемпературной облаоти.; Т.е.туки создают опасность деградации периферической часта

ГК, а тем самым обусловливают снижение ' - 11 - -

степени защищенности их "ядра" и увеличивают подверженность гумусовых веществ воздействиям извне, тогда как одновременное внесение навоаа способствует стабилизации гумуса.

Специфические особенности минимально обрабатываемой почвы,заключающиеся в дифференциации почвенного профиля по качественному состоянию органического вещества достаточно ярко проявились и при рассмотрении термических характеристик гумуса. ГК слоя 10-20 см неудобренной минимально обрабатываемой почвы характеризуются дос-1аточно развитой сетью периферических радикалов а функциональных групп. »1х центральная часть однородна По составу. Ее разрушение происходит в ходе 1 реакции, достигшей максимальной скорости при 616°. Следует напомнить, что ПС идентичного варианта поверхностного слоя характеризуются наивысшей степеньл дпфйеренпьспдш компонентов их "ядра" по термостабильности в целом по опыту. Длительное внесение поверхностно заделываемых туков, способствует, о одной стороны, значительному снихенига тер^оустойчивости ГК в целом, а с другой - усилению разнокачестненности состава структурных элементов их центральной части. Величина "Щ для ГК варианта 2/1/РК /10-¿0 см/ оказалась '¡щипальной среда всех рассматриваемых вариантов опита /0,87/, что свидетельствует о преобладании циклических компонентов в их состава. Определенные качественные изменения претерпели исследуемые соединения варианта 2/1/КС + навоз. Ураво.шванив почш послужило щнчиной снижения устойчивости к термическому .разрушений структурных фрагментов их периферической части, наиболее активная деструкхыя которых зафиксирована при 283 и 450°. Ее начало отчачено при достаточно низкой температуре /220°/, что на 67° ниже, чем в неудобренном варианте /10-20 см/ и на 80° низсе, чем в пдек.,.чном варианте поверхностного слоя. Возмокно, при этом происходит отщепление неупорядоченных боковых али^атичесх.их депо-.

- 12 -

чек. Характер воздействия различных систем удобрения на во^-гсш/ показателя £ ГК слоя 10-20 с» иа фоне минимальной обработки почвы имел противоположную направленность пароли для ГК слоя 0-Ш с что лишний раз указывает на контрастность термических харапгерлс, тик исследуемых соединений поверхностного и шмелаигаего о. соч, следовательно, и на максикалхнуэ ддй-еренциапзш "гумусового зяйства" дерново-подзолистой почвы по качественному состодн,-э щ минимализащш ее обработки.

При перегещонии вниз по профилю ярусно обрабатываемой почв^ характер изменения термографических характеристик структурных Аом-понвнюв периферической части ГК под влиянием различна систем удобрения сохранился. Прежняя закономерность прослех*шавхся и в изменении, величины показателя 2. о ростом глубины для соответствующих вариантов. Однако трансфор^лация центральной части ГК слоя 10-20 см при внесении удобрений имела противоположу^ навривлеь-ность нежели в поверхностном алое. Окультурлванле выразилось в значительном шшешш термостс-ошшшсти структурных ¿->аг ентоа "ядра" ГК, особенно при органо-мзнерально*! слстеме удо^роглл.

Несмотря на то, что темпс^тура реакшс разрушения иа- сна.* термоустойчивых периферических радикалов ГК /иавояеьних д«з ъшоч при перемещении В1Шз по профтл:} »¿исолве г.'ц 'око обрас ¡г почвы почти не изменилась - 0-10 сн; - гм/, за-

траты энергии, необходимее дл/ их прохо-^дечия, сниз»..~1сь с . до 18,3 ккал/моль, что свидеть -ьствуог о оло^ша* просгрщсп )., ^ конфигурации и значительном ох -аняровшши у.^и^ншх ко зшг . ГК поверхностного слоя и умею. I или степени £азввтвдбтчосхи фатических цепочек ГК никеле1—его слоя, т.е. об упрела; а < прения исследуемых соед:шаний с г. уб.шо;1. Такого га рода . >га< 1и4 присуши гумусовым веществам вап:ши 2Д/РК + навоз ч^чаль V

- 13 -

традиционной обработок, причем там они проявились значительно ярче. Длительное время вносимые туки независимо от способов обработки почвы наиболее актнвно иэменяют энергии активации по сравнению с вариантами других систем удобрения. ' '

Структурно-групповой состав гумусовых кислот ра . • основе ланшдх шпх>литической касс-спектоометтжи - Качественней: анализ, получению, гасс-тершграмм позволил идвн-тафнхсфоватъ ряд низкоглолекулярнах и высокомолекулярных продуктов ■ пиролиза ГК /табл.2/. Проведеннне ранее,исследования позволяют-предположить,что в Ш различного происхождения всегда присутствуют хорошо организованная,пространственно защищенная и наиболее . стабильная часть и менеестабильные»недостаточно упорядоченные участки, ноторые достаточно легко разрушаются под воздействием извне. 11оэто|ф для характеристики указанныхструктурннх частей бело предложено условно разделить щ>одуктн пиролиза ГК на 3 группы. Первая из вих отражает фрагменты свободных я слабосвязанных низкомолекулярных кислородсодеркащих хрупгсфокж,высвобождение которых не требует значительных энергетических затрат. Они,до-видиыоыу, образуются в процессах'распада метокси-,карбонильных,карбоксильных,гидроксильных грушшровок.находящихся в пространственно легкодоступной части ГК. Вторая группа отражает фрагменты техже кислородсодержащих гру шшровок .упомянутых ваяю ,но доступ к ним пространственно затруднен,а, кроме того,для их высвобождения требуется большая энергия.чем в перЬом случае. Третью грушу образуют ~ Йшт*енты,характеризующие наиболее стабильную к пространственно , . аащиценную часть ГК. Идентифицированные продукта деструкция ГК, объединенные в 3ю групду.годразделили на компонента ароматической ж неароматиче ской цриродн.

В том случае, когда обработка почвн выступает как самоотоя-

."•■ .А.14'-•>••■

Таблица 2

Созтсъ лараизатов rytysassx гизлот /Ъ к cy-rapHoiry газ'озыгзленгз/,

в !

О.; й!

: Продукты -, пасолгза

Барзаягк'отшта

J ■ ' /.v.;,.

; бэз удобрс-^З! . ■ a/VP?. ! 2/УЯС + нзеоз

i I НА ! il il! S ! TZ I i ? E l iX

,8 32,6 32,6 32,2 S3,5 30,7 6,3 7,1' 6,7: 6,3 7,1 7,3 ' 6,7 • S » 2 6,2 6,3 6,3 5,3 7,2 6,S -7,1 6,9 7,2 k:z

Шзкоь'оле^ляр^е гродукта гирслтзг, I в точ тлолз: K5T3S

: .•;■■■• ■ ', -вода " . . "■.■•'.

. » . . • _ 'ожгд утлзрода ..

,2 альдегал:»оло^;;к0 э^ры.просткэ э^;уи,кетояи 3 Бибономолггудярдаг ¿родухтъ'-щрадззг, ■•в. три члсле: '$раг«:зята яеарокатэтезг>о'5, природа/ • " ' '."■-V . :*ракгвата' природа, ...

„ . в .tost .часле: • шюароиатп'геаязе ^рагазнтн ■

■--•..••;'.у-'/фенол,*ураз,бензол з'лх гошмой/ ••".лоЗпариеатжчьоклз $ра?мэнтц /ва1тзз-. л 'xiH3f-- теаббнзола, Ö2230- г. дгбгвэгЯ урази, gaîranaa, sî^pu, fлуорета, • nzp-ass,- : хрхэгм/ * ' Z разшг-ЬроБазЕих'.'-, 1 \','■'•" ''■■' ■ ;

31,4 34,0 7,3 7,1

5,4

7,С

7,Ь

6,? 7,5

27,2 2а,6 . 4,2, 5,4 37,6 36,6 17, По, 4 22,2 20,4

34.2

7.2

6.3 7,Ь

7,1 2ь,Ь .5,4 £6,0 16,7

19.3

■5 |is 7,0

.6,Ci. 7,Ü 7,8 . 7,S ■ 7,6 /,ô 26,2 26,С 27,Б 27,4 2с,4 25,7. ■5,7 4,6 5,0 4,6' 5,1 4,0

5,7 4,6 5,0 4,Ь 33,2 35,ti 36,2 36,3-34,à 37,6 16,4 13,4.13,4 I6,5'I5,3 16,6 19,6.19,4 21,6 2D,3 19,С 21,G.

17,6 17,7 IS,7,17,2 16,9 16,9 17,016,5 18,2

69,0 73,6;70,2 70,1.66,4"71,0 69,1

'2,5 2,6 6b,3 66,3

s Ксолгдэйал^З'- К слал 0-Ю ?"

твльний прием окультуривания» ее минтшакизация иди,наоборот, углубление способствуют усилению роли свободных-или слабосшзанных кислородсодержащих фрагментов в макромолекулах ГК /табл.2/. Их проведение способствовало более интенсивному течению процессов дегидратации, декарбоксхшфования,' распада алокноэфирных.-и кетоншм группировок по сравнению с ГК варианта отвальной вспашки, Фрезерование и трксьярусная бспашка обусловливают накопление, в Составе исследуемых соединений альдегидных, слокноэфирных, кетонннх группировок 4 и функциональных грутш простых эмиров, характеризующихся наивно- ' шей прочностью связей. Состав фрагментов, отнесенных к третьей . группе, слояен и разнообразен. В.ней в основном преобладают фрагменты неароматической:'природы, а такте бензол и его гомологи. В распределении преобладающих идентифицированных продуктов.пиролиза ГК неудобренного варианта, характеризующих их наиболее стабильную часть, наблюдается обратная закономерность. Максимальный выход названных компонентов зафиксирован при классическом способе обработки почвы. ' '. • . .. -Отдельное внесение минеральных удобрений на фоне обычной от-. вальной вспашки вызывает отнооительноенакопление свободных и сла-босвязшшых кислородбодеряащих группировок, что,вероятно, оказывает влияние на возрастание биологической и химической активности почвенного гумуса, а» влачит, и на его лабильнооть. Для двух других систем обработки указанные вше изменения имели противоположную направленность. Особенно это относится кПСварианта с углу(^ ленйеы обработки до 38-40 см. Состав фрагментов. характеризуидих центральную часть ГК, достаточно однотипен -для вариантов традиционной и поверхностной обработок. Цри длительном внесении шнераль-ннх удобрений на фоне трехъэдусной вспашки наблюдается относительное увеличение ароматичности 1ут4усовых лзществ, причем как за

счет moho-» так и полиароматлческшс группировок. Выход арогат;ггэс-. ких■компонентов лри: пиролизе И данного варианта; оказался какси-малькым в делом по опыту, составив.21,8? я суммарному газовыделение. Сочотшша органических удобрена« и туков вызывает суэсстоеишге изшнендя в составе свободных и слабосвязашых кислородсодорклаих фрагментов при разноглубинных вспашках почвы. Отвальная вспалткг. способствует усилению процессов деглдратагеы п декарбоксял^ош-ния.сшкешш интенсивности процессов -разрушения .метоксг-, альдегидных и кетонных.групп по сраглшпаз с соотзотствукдям. контрольна.: вариантом. На фоне трехьярусг.оЗ вспанаси эти изменения,главным об-раэом.коснулись содерзсашга веды и окиси углерода а выразилась в значительном ихуюзньшешш. Воздействие шослкых туков и навоза на состав фрагментов 2,' условно Еыдаленко"; групш продуктов пиролиза ПС при обычной а глубокой заделка илзло болшое сходство. Оно проявилось в значительном обеднении яттролазатов ГК компонентами данной группы по сравнению с вариантом 2/VTK, особенно в последнем случае.ЛЛгшг.пльпач обработка уяава-енноК дерново-подзолистой. почвы, наоборот .способствовала иах'.оплешш альдегидных, сло^шоэфлрных, котонных с группировок простых эфнров по срапг.ешпо с контролем,. но в ганьшей степени, чем в соответствующем варианте минеральной. спстсмы. удобрения. Среда-ко?я:окентов 3e;t группы,хара.к-теризухвдх наиболее стабильную часть гумусовых бавдств варианта 2/VPK + навоз,также преобладает ыоноарошткческие и £рап.'скта не-ароматаческоЗ;природы,содержа1ые^ которых по всем способам, обработка почви превисд,чо ЗСЙ от. сунхарного выхода всех 'компонентов х&ь-ной'чэурш.. Вшсод указанных продуктов дароляза ГК в случае вовер-xiiocTHoa обработки при органо-мжеральиой системе удобрения оказали» глиЕшальшгд по сравнению' с: вариантам« "без удоброш:'1" и [ 2A/m,vói%&:как • ¿азноглубпишо вспьяка прг уиавалкван-чл почвы ока-

i абонемент ! НАУМ. лит.

зали меньшее влияние на данный показатель, чем в случае отдельного внесения туков. • ■ :

Вклад отдельных идентифицированных фрагментов в построение стабильной части макроструктуры ПС различен. Обращает на себя внимание кногмфатное преобладание моноарематиче&шх над полдаромати-' чесгсими соединениями, несмотря на богатое;разнообразие последних. : Указанная особенность свидетельствует о малой интенсивности процессов конденсации структурных единиц ГК исследуемой почвы. В условиях де$пцита привнесенного органического вещества таришт минимальной обработка почвы оказался оптимальным в плане обогащения ГК мо~ ко-и, гюлиар'оматичоскимигруппировками,в то время как поверхност-. , ная заделка туков способствовала наибольшей деградахрш центральной • части ГК.,Б случае трехъярусной вспашки; почвы,' удобренной, туками-,..".' нсбледавтся. максимальный виход шноарог/атических фрагментов при пи-' ролиае" исследуемых соединений среди всех вариантов опыта. Запашка -навоза и туков на гяубкну 20-22 см обуслов&та швшение роли фонола, Фураня, бензола и их гомааогов в макроструктуре ГК по сравнению с вариантами- "без удобрений" и 2/УРХ- Однако при более глубокой вспашке уровень обеспеченности гумусовых веществ данными фрагментами оказался шгаа, чем-в случае минеральной системы удобрения.' Мтшуаакзацкя обработки унавоженной псчвы, способствовала дальнейшему уменьшению/суммарного выхода моноароматических фрагментов в ходе пиролиза ГК. . • 7 .'.'•', ' ... , .. . "

Наблюдается определенная закономерность и в распределении ло-лиаромлтических проду1стов шфолиза /2/УРК + навоз/,наивысшее содержание которых отмечается на фона трехъярусной вспашки.. Данный способ обработки почвы способствует увеличешго выхода в процессе тер-: модэструкцот ГК в ваяууме аценафтваов,дйфанклов,аятраценбв и др., т.е. тех- соединений, доля которых в макроструктуре ГК невелика,но

которыа оказались наиболее чувствительна к приемам окуль туте я п.-л. Суг..марныД выход зтих композитов увеличивается в порядке ное'г-ъ-ния интенсивности обработк.. почвы /органо-минерадьная слете*,1 }дсс-рония/. Тают образом, сочетание нозорхностной и ггубоко^ трехъярусной обработок дериово-г сдзоллстоИ почвы в процессе и о од ривания способствует создали: 1 наиболее са-блльно^ структ/ри и<и~ вешого гуьуса.

ВЫВОДЫ

1. Длительное сельскохозяйственное аошльзо&длде лсследун-дерново-подзолистой ерй~иесугл-ип1сто/. почвы в у слои,м »ы-

тенсивной антропогенной нагрузки на нее пр.и ело к знаъ.тальии' потерям гумуса. Наиболее алг 'зно процесса догумиф^^циг прот( -ка_зт в случае отвальной вег«л почвы. Отдельное ьноевнпе минеральных удобрении, а в болг_о.. степени их сочетание с органическими, способствуот замзд. айда кшшрализ<..ц.ш почвенного гуг-у-са. Однако исходный уровень его содержания был достигнут лшь при минимальной обработке удобренной почвы /0-10 их/.

2. Систематическое использование удоо^енлй обусловливает повышение подысшости органического вещества почвы по все: способа!! ее асновно* обработг-г. Пр-п/ененлв : ииорадьноЛ скетч и удобрений на 'она отвальное вспаики и ьзш.п/ллььо;; обрааогхл приводит к нарастании фульгатьосги гу7са, т.е. 1иг;лщ..;!л о I способности, в ю времл кал органо-.далер-льная слс. в?.а ^ V] -шгЛ оказывает нололлазльноо &.стлма на увеличение в его составе доли гуьлковых соединений. Действие ьнооимых удобршшЛ ьа фоне трехъярусной вспашки проявилось не столь рельефно иа-за меньмей насыцевности имя почвенной толщи на изучаемой глубина.

3. Вариант 2/УИС •»• навоз оказался оптимальным с точки зрения повышения гкдрофялььостл почленных коллоидов,

- 19 -

объективным показателем окультуреннбсти исследуемой'почвд и ла- ; бильноати ее органического вещества по всем способам обработки. • Дейстше отдельно вносш.ок туков имело аналогичную направленность, но эффективность их влияния на даннум характеристшдг была существенно ниже. '»Минимальная обработка способствовала наиболее койт-растно^ прстшганш указа1шых особенностей. '.

4. Основным процессом» вызывающим трансформации гумусовых соединений при внесении в почву двойной дозы минеральных удобрений на фоне отвальной вспашки,' является доштанирование, способствующее отщеплению -СН3 групп ж значительному изменению состава алифа--ткческях группировок периферической части ТК. В случав внесения этой же дозы туков в поверхностно обрабатывав*^ почву отмечается усиление процесса декарбоксилирования. Сочетание органических и минеральных удобрений в условиях воланам:, принятой в дайной зоне,вызывает изменения в составе гумусовых соединений аналогичные тем, которые были отмечены в варианте 2//РХ, но они выражены в меньшей степени, При использовании туков'и навоза на фонах отдельного фрезерования и его сочетания с трехъярусной вспашкой к основным процессам трансформации ГК следует отнести дегидратации.'

5. Установлено ,>• что в составе абсолютного большинства гут^гсо-вых кислот циклические фрагменты принимают меньшее участие. Под влиянием-наиболее глубокой обработки почвы усаливается алифатическая природа ГК, степень их разветвленности, а в конечном итоге , к общая лабильность по сравнению с контро лем. Минимапизация обработки способствует относительному вакопленкз компонентов центральной. части ГК. Б условиях дефицита привнесенкого органического вещеот-ва формируется наиболее стабильный почвенный гумус. Окультуривание вызывает 'усиление роли алифатических. : структурных элементов, а тем самым и повыпешю лтеввшгмидаййном^

от деградации. Данная закономерность не выполняется лишь для ГК варианта 2/УРК трехъярусной вспашки.

6. Выявлено влияние разнообразных по интенсивности способов основной обработки почвы на качественный состав гумусовых Божеств в плана изменения юс устойчивости к разрушению. При углублении обработки до 38-40 см деструкция ГК происходит при солее низких температурах нежели по фону традиционной обработка, слуз»акай контролем. Фрезерование обусловливает, с одной стороны, повышение тар. 'о-стабильности алифатических компонентов, составляющих периферическую часть, а о другой - понижение термостабильности структурных единиц "ядра" макромолекул гумусовых кислот. ГК данного варианта характеризуются усиленной дифференциацией структурных фрагментов центральной части по термосгабильностл. ¿логостадюшость процессов деструкции свидетельствует о слодной пространотвонпой конфигурации и значительном экранировании компонентов гумусовых кислот.

7. йроведение разноглубинных вспашек оказало значительное воздействие на изменение термографических характеристик IX при окультуривании дерново-подзолистой почвы, выразившееся в поилкешы степени защищенности их центральной части, а вместе о тем в отборе в ее составе наиболее термостабилышх группировок. Уменьшение интенсивности обработки почвы послужило причиной снижения устоЛчи-воста к термическое разрушению гумусовых соединений в целом.

8. С ростом глубины зафиксировано снихенио стабильности ,;с-сдедуекых соединений независимо от системы обработки. Наиболее четко данная закономерность проявилась в случае фрезерования. Обличительной особенностью трехъярусной вспашки является большая устойчивость к термодеструкида структурных элементов "ядра" ГК при перемещении вниз по профили. По воей видимости, при такой разновидности вспашки это объясняется перемещением почвенных слоев и

- 21 -

замене их местами. ,"■-■'■

9. Длительное время отдельно вносимые туки наиболее активно изменяют /"разрыхляют"/структуругумуеовых ввщеотв* Их применение явилось причиной большого качественного разнообразия продуктов пиролиза, которые выделяется в широком температурном диапазоне. При »том"Отмечается существенное снижение устойчивости к деградации. почвенного гунфса. Менее активно происходит трансформация ПС при., совместном внесении туков и навоза» "Разрыхляющее", действие применяв (лых удобрений наиболее четко проявилось при шпшмализацаи обработки почвы. ; ••••.'' '•';.'. ' ."•''. .. ;

Сшоок опубл^ованшк работ по теме диссертации, 1; Ыаймусов В.Н., Яшин ИЛ'., Байбекова: Л.Й., Галушко Е.И., . ■ -Бяашенкова С.Д. Влияние систем обработхси и удобрения на'качественный состав гумуса дерново-подзолистых среднесуглшшстых почв. юго-запада Подмосковья // Актуальные вопросы агрономического почвове-. дения. - М., 1988. - С.78-85. ^." . ■ . ':'.'.'.

2. Яшив И.М., Маусов В.Н., Байбскова Ж.И.; Блашенкова С.Л., Зашраев А.Г., Динамика качэственного'состава гумуса дерново-лод- ■ золистых почв отационарных ошгкшучхозй. "Михайловское" ТСХА // • Состав, свойства и плодородие почв. - U.'. UCJX, 1290. - С.8-17.

• 3. Черников В.А.,:Блашенкова С.Л;, Кончиц В.А..Влияние различных факторов окультуривания на качественный состав гумуса дерново-подзолистых почв // Удобрения с.-х. культур. - Агропочвове-дение. - 1990. - №11. - С.17. - Деп. ВИШТй J&36S9. , V ■ ■ :

г

Объем 1'/2 п л Заказ 587. Тираж 100

Типография Московской с -х академии им К А Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул, 44

/