Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние известкования и применения минеральных удобрений на агрохимические свойства и биологическую активность дерново-подзолистых почв Северо-Запада России

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние известкования и применения минеральных удобрений на агрохимические свойства и биологическую активность дерново-подзолистых почв Северо-Запада России"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ Ф1ЩЕРАЦИИ р ^ „ САН^-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК ¿31. sZ4.se: сз/. 32

Кислицына Антонвда Павловна

ВЛИЯНИЕ ИЗВЕСТКОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ДЕРН0В0-П0Д30ЖСТНХ ПОЧВ СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИИ

Специальность 05.01.04 - агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург 1994

Работа выполнена в Северо-Западном научно-производственно: объединении по селекции и растениеводству "Белогорка".

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.Н.Небольсин

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.П.Царенко, кандидат биологических наук Ж.П.Попова

Ведущее предприятие: Всероссийский научно-исследовательский и проекгно-тэхнологшеский институт химической мелиорации почв (ВНИПТШ).

Защита диссертации состоится "/V " 1994 года

в "_" на заседании специализированного совета

К 120.37.01 по присуждению ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук в Санкт-Петербургском государственном аграрно университете по адресу: 189620, Санкт-Петербург, Пушкин, Ленин градское шоссе, 2, ауд. 444.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкг-Пете бургсхого государственного аграрного университета.

Автореферат разослан 1994 года.

Ученый секретарь специализированного совета, Л

кандидат сельскохозяйственных наук У/Г^^ Н.Ф.Лунина

ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Особенностью Северо-Запада Нечерноземной зоны России является наличие значительного количества кислых почв, которые составляют до 63,3£ площадей сельскохозяйственных угодий. Первоочередными мероприятиями повышения их плодородия наряду с повышением содержания органического вещества и запасов основных элементов питания является известкование. Действие известкования на свойства почвы и растений так многообразно и неоднозначно, что до сих пор приходится сталкиваться как с очень низкой, так и с очень высокой его эффективностью. Важным фактором, определяющим отрицательное действие кислых почв на растения, является увеличение подвижности алюминия, марганца и железа, повышенные концентрации которых оказывают сильное токсическое влияние на растения. Однако до сих пор единичны данные о влиянии фитоток-сичных элементов на микробиологические процессы в почвах; количественно взаимосвязи между свойствами почв и численностью почвенной микрофлоры не определены.

Цель и задачи исследований. Основной целью работы являлось изучение влияния сопряженного действия известкования и минеральных удобрений на агрохимические (емкость поглощения, состав поглощенных катионов) и биологические свойства почв. Исходя из этой цели,были поставлены следующие задачи.

1. Изучение свойств почвенно-поглощающего комплекса и состава поглощенных катионов в кислых и известкованных почвах (У1",

Нобм.' А1+++' Мп++' т' Са+* к20)-

2. Определение влияния различных доз извести и продолжительности действия мелиоранта на численность основных групп микроорганизмов, биологическую активность почвы и активность некоторых почвенных ферментов.

3. Установление некоторых количественных взаимосвязей между общей биологической активностью, определяемой по выделению С02, разложению клетчатки, численностью отдельных групп почвенных микроорганизмов со свойствами почвенно-поглощающего комплекса кислых и известкованных дерново-подзолистых почв.

Научная новизна и практическая ценность работы. В условиях Северо-Запада Нечерноземной зоны России получены данные о изменении состава почвенно-поглощающего комплекса и некоторых показателей микробиологической активности почв при однократном и периода-

ческом известковании и применении минеральных удобрений.

Установлены количественные взаимосвязи между уровнями реакции почв различного гранулометрического состава, содержанием фи-тотоксичных элементов с численностью отдельных групп почвенной микрофлоры и некоторыми показателями биологической активности.

Практическая ценность работы состоит в том, что в ней дана комплексная количественная оценка биологической активности почвы, известкования и уровня применения удобрений на дерново-подзолистых почвах различного гранулометрического состава. Полученные данные необходимы как важная дополнительная "экологическая" характеристика уровня плодородия почв.

Апробация и публикации работы. Основные положения работы были долояены и обсуждены на научно-технических советах почвен-но-агрохимического центра СЗШ10 "Белогорка", на конференции "Молодые ученые - интенсификации сельского хозяйства" (Латвия, НШс г.Рига, 1990), на 111 зональной школе-семинаре молодых ученых "Лоч венно-агрохимические аспекты управления продуктивностью агроценс зов" (Белогорка, 1990), на конференции "Роль молодых ученых в развитии агропромышленного комплекса" (Свердловск, 1988).

По материалам диссертации опубликовано 4 печатных работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов и библиографии, включающей 238 наименований, из них 25 на иностранном языке Общий объем работы 196 страниц. Основной текст изложен на 143 страницах машинописного текста. Работа содержит 13 рисунков и 78 таблиц (28 из них в приложении).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ОБЗОР ЛЙТЕРАТУШ. Рассмотрены вопросы о природе почвеннс кислотности и ее влиянии на рост и развитие растений, обсуждена эффективность известкования в зависимости от свойств почвы и уровня применения удобрений. Показано влияние известкования и уровня применения минеральных удобрений на биологическую активность почвы.

На основании критического обзора литературы сформулированы конкретные цели и задачи исследований.

2. ОЕЬЕКН И МЕТОДУ ИССЛЕДОВАНИЙ. Работа выполнена в течеш 1986...1989 гг.

Объектами исследований были многолетние полевые и микрошш

вые опыты отдела агрохимии СЗНШСХ по изучению оптимальных доз извести и периодического известкования, заложенные в 1957, 1959, 1976 и 1981 гг. Почвы полевых опытов по изучению периодичности известкования Ж№ 5 и 54 - дерново-подзолистыэ легкосуглинистые: Р%С1 " 4,/1; ^МУ0»^ (по Тюрину) - 2,16 в опыте К 5 и 2,43 в опыте $ 54; гидролитическая кислотность в мэкв на 100 г - 4,7 и 5,1; степень насыщенности основаниями, % - 41,0 и 22,7; подвижные формы фосфора и калия (по Кирсанову) соответственно 7,5 и 9,6 в опыте № 5, 8,5 и 11,8 мг/100 г почвы в опыте .№ 54.

Почва опыта № 232 по изучению эффективности известкования с различными уровнями применения минеральных удобрений дерново-подзолистая супесчаная слабоокулыуренная: гумус, % (по Тюрину) -2,25; рНКС| - 4,46; гидролитическая кислотность - 4,3 мэкв на 100 г; Р205 и К20 (по Кирсанову) - 16,2 и 12,5 мг/100 г почвы. Почвы микрополевых опытов дерново-подзолистые слабоокультуренные различного гранулометрического состава. Песчаная: гумус,% (по Тюрину) - 0,67; рН^ - 3,82; гидролитическая кислотность - 4,36 мэкв на 100 г; подвижные формы фосфора и калия (по Кирсанову) -8,7 и 2,7 мг на 100 г соответственно. Супесчаная: гумус,% - 2,15; £%С1 ~ 4,47; гидролитическая кислотность - 3,15 мэкв/100 г; Р205

- 10,3 мг/100 г; 1^0 - 11,0 мг/100 г почвы. Легкая глина: гумус,?

- 4,91; Р%С1 - 4,28; гидролитическая кислотность - 7,79 мэкв/ 100 г; Р205 - 6,0 мг/100 г; К20 - 32,5 мг/100 г.

В полевых опытах №№ 5, 54 и 232 расчет доз извести проводился по гидролитической кислотности. В опыте й 5 в 1989 году было проведено 4-е наложение извести, в опыте № 54 - три известкования. Работа проведена в заключительном звене пятой ротации севооборота с чередованием культур: многолетние травы П т.п., озимая рожь, картофель, овес, ячмень. Минеральные и органические удобрения в опытах И 5 и 54 вносились общим фоном, в опыте 232 - согласно схеме опыта.

В микрополевых опытах (закладки 1976 г.) на дерново-подзолистых песчаной, супесчаной и глинистой почвах дозы извести рассчитывались по кривым титрования по Н.П.Ремезову при доведении реакции почвы до около 5,0 и 7,0. Удобрения вносили из расчета по

60 и 120 кг д.в. азота, фосфора и калия на I га ежегодно. В 1987г. было проведено повторное известкование по тем же принципам, что и основное.

Анализы почв и растений проводили общепринятыми методами (А.В.Петербургский,1968; Агрохимические методы исследования почв 1975). Структуру почвенно-поглощавдего комплекса определяли по методу С.Ганева (1971).

Учет микрофлоры проводили в свежих почвенных образцах, ото-, бранных после уборки урожая по методике ВНШСМ (Методические рекомендации,1982).

Биологическую активность почвы определяли апликационным методом по интенсивности разложения льняного полотна и суммарному накоплению свободных аминокислот (нингидрин-положительных продуктов) на льняных полотнах по методу Е.Н.Мишустина и А.Н.Петровой (1963), продуцирование С0£ на газовом хроматографе ЛХМ 8ВД - по методам М.П.Банкина (1986) и В.И.Штатнова (1970), ннтрифя-кационную способность почвы - по методу С.П.Кравкова (Агрохимические методы исследования почв, 1975), активность инвертазы и уреазы - по А.Ш.Галстяну в модификации А.И.Чундеровой (Методические указания, 1983).

Статистическая обработка результатов исследований проведена методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа (Б.А.Доспехов,1985) с использованием ЭВМ.

Годы проведения исследований характеризовались разнообразием погодных условий. Наиболее благоприятным для развития растений был 1986 год.

3. ВЛИЯНИЕ ИЗВЕСТКОВАНИЯ НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВУ И УРОЖАЙНОСТЬ СШЬСКОХОЗЯЙСТВЕНШХ КУЛЬТУР

3.1. Изменение агрохимических свойств. Влияние полной дозы извести по I Нг на агрохимические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы отчетливо проявилось и на 30 год после ее внесения, хотя уровень реакции известкованной почвы был близок к неизвесткованной. Изменения в структуре обменной кислотности и составе поглощенных катионов сохранились. Малые дозы извести к этому времени практически исчерпали свое действие. На 8-9 год после 3-го периодического внесения извести в малых дозах (0,25 Нг) показатели, характеризующие кислотность почвы,приближаются к исходным. В почве, периодически известковавшейся дозами по I Нг и 0,5 Нг, уровень реакции снижается медленнее и остается на приемлемом для большинства сельскохозяйственных культур уровне.

Таблица I

Влияние известкования на изменение агрохимических свойств пахотного слоя почвы в опыте № 5, 1989 г.

Варианты опыта рНКС1 мэкв на 100 г мг/кг мг/100 г

Н+А1 Н А1 Нг МП Са |рХХХ £е Р2°5

Без извести 4,33 0,265 0,025 0,240 3,52 0,083 2,5 0.2 9,04 11,65 31,0 18,1

Известь I Нг 5,76 0,023 0,009 0,014 2,18 0,024 3,6 1.5 11,65 3,36 30,0 18,4

- 4 разах

Известь I Нг 4,42 0,191 0,023 0,168 3,37 0,077 2,6 0,3 9,80 9,99 31,2 18,5

- I разхх

Известь 0,5 Нг 5,39 0,030 0,012 0,018 2,71 0,050 3.4 1Д 10,39 4,85 32,4 18,5

- 4 раза

Известь 0,5 Нг 4,27 0,305 0,020 0,285 3,71 0,090 2,3 0,5 9,37 12,26 33,0 18,4

- I раз

Известь 0,25 Нг 4,76 0,098 0,013 0,085 3,41 0,058 2,9 0,7 9,61 9,02 29,9 16,8

- 4 раза

Известь 0,25 Нг 4,23 0,380 0,020 0,360 4,55 0,091 2,7 0,2 8,71 14,84 32,1 15,9

- I раз

НСР05 0,31 0,06 0,004 0,087 0,39 0,012 0,9 0,5 0,85 1.9 4,06 1,78

х - известь вносилась в 1957, 1965, 1978, 1989 гг.; хх - известь вносилась в 1957 г.; ххх - Т - емкость катионного обмена.

Обманная кислотность и содержание подвижного алюминия в десятки раз ниже, а содержание Са и М^ в 1,4...1,9 раз выше, чем в неиз-весткованной почве. После очередного 4-го внесения извести в 1989 году показатели всех видов кислотности уменьшаются в соответствии с дозой внесенной извести, а насыщенность Са и М^ увели чивается (табл.1).

В микрополевых опытах за 10 лег применения удобрений на известкованных почвах наибольшее подкисление отмечается при ежегодном внесении К^фР^о^О и известковании до что объясняется большими потерями Са и Щ вследствие выноса с урожаями сельскохозяйственных культур и вымыванием. В малобуферной и бедной органическим веществом дерново-подзолистой песчаной почве подкисление происходит быстрее, чем в глинистой. Содержание подвижных форм фитотоксичных элементов - алюминия, марганца и железа в известкованной почве находится в соответствии с уровнем ее реакции. Со временем, по мере подкисления почвы, содержание их возрастает. Зависимость содержания подвижного алюминия (мэкв на 100 г) от уровня реакции почвы (Р%д) достаточно тесна и апрок-симируется в интервале рН ниже 5,5 логарифмическими функциями (табл.2).

Таблица 2

Взаимосвязи между реакцией почв рН^ (х) и содержанием подвижного алюминия (У),мэкв на 100 г почвы

Почва Опыт Уравнение регрессии

и ? значг

мост;

Легкосуглинистая 5 32

Легко суглинистая 54 32

Песчаная Микрополевой 27

Супесчаная Микрополевой 27

Легкая глина Микрополевой 27

-0,93 У = 3,93-0,22-^ х 0,001

-0,85 У = 1,73-0,31» &х 0,001

-0,91 У = 3,11-0,64. 0,001

-0,89 У = 3,87-0,46»^х 0,001

-0,91 У = 3,69-0,47-^х 0,001

X У п.

рНКС1 Мп 32

Н Мп 32

Мп Ре 32

Снижение содержания подвижного железа в почве при известковании в значительной степени связано с содержанием в ней водорода и марганца, с которыми оно образует единую окислительно-восстановительную систему (И.П.Сердобольский,1953; А.Н.Небольсин, 1983). Данные взаимосвязи вполне удовлетворительно описываются уравнениями прямой (табл.3).

Таблица 3

Количественные взаимосвязи мевду показателями кислотности, почв и содержанием подвижных марганца и железа в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве

Коррелирующие Уровень

параметры Уравнение регрессии значи-

^ мости

-0,90 У = 0,25 - 0,04х 0,001 0,78 У = 0,02 + 3,0х 0,001

0,72 У = 2,62 + 132,9х 0,001

Шкость поглощения почв при внесении извести увеличивается на 28...42 %. Взаимосвязи между уровнем реакции почвы (х) и емкостью катионного обмена (У) также вполне корректно описываются уравнениями прямолинейной регрессии У = 4,77+1,07х, г - 0,77,

л- = 32. Минеральные удобрения не оказывали значительного влияния на емкость катионного обмена. Емкость поглощения в известкованных почвах увеличивалась за счет слабокислотных обменных позиций.

3.2. Влияние извести и уровня применения удобрений на урожайность культур. Хотя в основную задачу наших исследований не входило изучение влияния известкования на урожайность и качество продукции, но мы все же приводим ряд наблюдений.

Повторное известкование, проведенное в микрополевых опытах, оказало положительное влияние на урожайность ячменя сорта Бело-горский и клевера 1фасного сорта Волосовский. С увеличением доз извести на всех уровнях удобренности отмечается значительный рост урожайности этих культур. Исключение составляет известкованная высокой дозой неудобрявшаяся дерново-подзолистая песчаная почва, что, по нашему мнению, объясняется антагонизмом ионов К и

Са в почве, очень слабо обеспеченной калием (содержание подвижного калия по Кирсанову меньше 3 мг/100 г). На песчаной неиз-весткованной почве отмечается явное угнетение сельскохозяйственных кулыур от высоких доз минеральных удобрений ^120^120^120^* В более буферных супесчаной и глинистой почвах это явление проявлялось слабее (табл.4).

Таблица 4

Влияние известкования и уровня применения удобрений на урожай клевера красного в почвах различного гранулометрического состава. Микрополевые опыты (среднее за 1988-1989 гг.)

Лозы Гранулометрический состав

удобрений извести песчаная супесчаная легкая

глина

Без удобрений Без извести 8,2 19,0 53,3

I доза извести 15,8 23,9 86,0

2 доза извести 12,0 33,2 90,4

Р60К60 Без извести 6,2 11,0 34,4

I доза извести 24,1 83,4 81,3

2 доза извести 70,0 104,2 94,1

Р120КГ20 Без извести 1,6 22,7 32,5

I доза извести 46,7 112,1 90,2

2 доза извести 65,2 113,0 114,6

НС?05 18,10 21,9 20,5

На хорошо удобренных почвах оптимальный интервал рНрщ для роста растений был ниже, чем на неудобренных. Аналогичные результаты получены в полевом опыте № 232.

В полевых многолетних опытах М 5 и 54 достоверных прибавок урожайности озимой ржи, картофеля и овса в годы исследований не было, это объясняется значительным общим повышением плодородия почвы при длительном применении минеральных и органических удобрений (содержание подвижного фосфора в контроле возросло до 31,0...33,8 мг/ЮО г почвы против 7,5...8,5 в исходных). При высоком содержании фосфора подвижность алюминия, а следовательно вредоносность кислой реакции, уменьшилась.

3.3. Влияние извести на химический состав растений. Хими-

ческий состав сельскохозяйственной продукции при известковании изменялся незначительно.

Содержание калия в соломе зерновых (овса и озимой ржи) при известковании несколько снижалось, что объясняется известным антагонизмом ионов калия и кальция. В клевере и тимофеевке, выращенных при периодическом известковании большими дозами, несколько повышалось содержание азота, с°ДэРжаняе калия напротив снижалось. Аналогичные данные были получены и в микрополевых опытах.

4. ИЗМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПОЧВЫ ПРИ ИЗВЕСТКОВАНИИ И ПРИМЕНЕНИИ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

4.1. Влияние известкования и применения удобрений на численность и состав почвенной микрофлош. Известь, внесенная 30 лет назад в дозе I Нг, продолжает оказывать влияние на состав микробного ценоза (табл.5).

Таблица 5

Влияние основного и периодического известкования на численность микроорганизмов в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве под овсом. Полевой опыт & 54, 1989 г.

Грибы, _Млн. шт. на I г почвы_

тыс.шт. адцщо. бактерии бактерии споро- олиго-мицега на 19 на КАА вые на нитрона КАА среде МПС филы

на ср. Эшби

Контроль 51,1 1,6 11,0 8,5 0,9 5,3

Известь 3 раза 39,1 2,0 18,2 13,3 Г,5 12,2

I Нг

Известь I раз I Нг НСР05 41,3 2,3 17,3 Н.4 1,2 13,3

- 0,9 4,8 3,2 0,8 2,8

Количество микроорганизмов, потребляющих минеральные и органические источники азота, олигонитрофшгов достоверно выше, чем в неизвесткованной почве, численность грибной микрофлоры - почти на 20 % ниже. Графический анализ и математическая обработка дан-

Варианты опыта

них полевых и иикрополевых опытов показали, что между рН^, содержанием подвижных алюминия, марганца и железа с численностью грибов, бактерий и актиномицетов существует тесная взаимосвязь. В принципе она нелинейна, но в узком интервале реакции достаточно хорошо описывается уравнениями прямолинейной регрессии (табл.6).

Таблица 6

Некоторые количественные взаимосвязи между реакцией почвы (рНр£|), содержанием подвижного алюминия (мэкв/ЮО г почвы) и численностью микроорганизмов в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве

Коррелирующие Уровень параметры__Уравнение регрессии значи-

х у ги "г шстй

РНКС1 Бактерии на КАА 12 0,71 У = 5,09х-П,59 0,05

А1 Бактерии на КАА 12 -0,74 У = 13,24-в,37х 0,05

рНШ Бактерии на 19 среде 12 0,70 У = 7,51х-17,96 0,05

А1 Бактерии на 19 среде 12 -0,83 У = I9.IO-3.93x 0,05

рНКС1 Бактерии на среде Эшби 12 0,74 У = 9,83х-32,72 0,05

А1 Бактерии на среде Эшби 12 -0,84 У = 15,64-7,67х 0,05

рНКС1 Грибы 10 -0,90 У = 85,4-16,IX 0,001

Р%С1 Актиномицеты 10 0,77 У = -I,94+0,56х 0,001

Наиболее сильно угнетает бактериальную микрофлору повышенное содержание подвижных алшиния и марганца. Эти связи криволинейны. Корреляционные отношения между ними значительно выше, чем с кислотностью почвы. Между содержанием железа, мг/кг и олигонит-рофилами ^ = 0,90; между содержанием марганца, мэкв/100 г почвы и олигонигрофилами у =0,91; содержанием марганца, мг/100 г и бактериями на КМ } = 0,93; содержанием алюминия, мэкв/100 г и бактериями на КАА ^ = 0,94; между содержанием марганца, мэкв/100г и актнномицетами ^ = 0,98; содержанием алюминия, мэкв/100 г и актиномицетами ^ =0,98.

Внесение минеральных удобрений без извести, даже в умерен-

ных дозах, снижало численность бактериальной микрофлоры в 2...4 раза и увеличивало численность грибной в 2...3 раза, что объясняется значительным подкислением почвы в этих вариантах и увеличением подвижности алюминия и марганца.

Умеренные дозы минеральных удобрений Ш£0Р£0К£0 в микропэ-левых опытах и ГС^РдфК^ в полевых) на известкованных почвах увеличивали численность микроорганизмов в 1,3...2,О раза. Увеличение доз минеральных удобрений до ^120^120^120 в мшФ0П0Левых опытах и до ^135^90^135 в полевых ингибировало развитие бактериальной микрофлоры.

4.2. Влияние извести и удобрений на выделение углекислого газа почвой. Основное (на 30-й год) и периодическое известкование на 7-8 год после внесения извести не оказывало существенного влияния на продуцирование СО2 почвой. Не отмечено и увеличения выделения С02 в почвах микрополевых опытов на 10-й год после внесения извести и применения минеральных удобрений. Все это свидетельствует о высокой приспособляемости микрофлоры к почвенным условиям, где одни и те же процессы выполняются различными видами почвенных микроорганизмов и происходит замена одних почвенных микроорганизмов на другие. В 1989 году в полевом опыте

№ 5 и 1988-1989 гг. в микрополевых опытах после очередного известкования отмечалось увеличение выделения С0£ почвой. Зависимости между достигнутыми уровнями реакции при "свежем" известковании и выделении С02 близки к прямолинейным. ? = 0,65...0,95, при 0,5 - уровне значимости.

Внесение минеральных удобрений в микрополевых опытах не оказывало существенного влияния на выделение С02 почвой.

Расчеты зависимости продуцирования СО2 от содержания обменного кальция в почве при "свежем" известковании показали, что выделение СО2 в этих случаях в основном обусловлено химическим взаимодействием извести с кислой почвой.

4.3. Разложение клетчатки и накопление свободных аминокислот при известковании и применении удобрений. Установлено, что активность целлюлозоразрушающей микрофлоры в почве, определяемая по интенсивности разложения клетчатки (метод апликаций) практически не зависела от доз и времени внесения извести.

Процент разложения льняного полотна к первоначальному весу в почвах всех вариантов опыта > 5 был почти одинаков - 31___35$,

в опыте Л 54 - 39...41$. Это объясняется тем, что процессы разложения клетчатки осуществляются как грибной, так и бактериальной микрофлорой и при изменении почвенных условий при известковании происходит замена одной группы целлюлозоразрушающих микроорганиз мов другой.

Определение накопления аминокислот на льняном полотне по величине экстинции Е показало достоверное увеличение накопления аминокислот от достигнутого при известковании уровня реакции: У = -0,268 + 0,097х, г = 0,63, л- = 32.

4.4. Влияние известкования и применения удобрений на нигри-Фикационную способность почвы. Как основное (30 лет назад), так и периодическое внесение извести (8-й-Э-й год после известкования) на почвах многолетних полевых опытов слабо влияло на нит-рификационную способность. Очередное "свежее" внесение извести в 1989 году отчетливо отразилось на уровне нитратонакопления при компостировании. Зависимость нитрификации от рНц^ неплохо описывается уравнением прямолинейной регрессии:

У = 4,22 + 2,63.x, * = 0,55, п. = 32. Но в большей мере процесс нитрификации зависел от содержания обменного алюминия в почве. Для дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы:

У = 18,47 - 8,54х, 1 ="0,71, л- = 32.

Аналогичные результаты получены в микрополевых опытах на поч вах различного гранулометрического состава. Взаимосвязь мевду *%С1 ^ и Уровнем нитрификации, мг/100 г (У) для супесчаной почвы также описывается уравнением прямолинейной регрессии: У = 3,62 + 0,72х, 2 - 0,45, = 27.

Между содержанием обменного алюминия, мэкв/100 г почвы (х) и нитрификационной способностью , мг/кг (У):

У = 8,54 - 5,64х, г = -0,77, = 27.

Зависимость нитрификационной способности почвы, мг/кг (У) от содержания обменного марганца, мэкв/100 г почвы (х) при внесении извести апроксимируется уравнением параболы: У = 13,4 + 268х - 4570х2, } = 0,75.

Более активно процесс нитрификации протекает в песчаной почве при содержании подвижного марганца 0,01...0,02 мэкв на 100 г, в супесчаной - 0,025...О,035 мэкв/100 г, в легкой глине ■ О,015...О,045 мэкв/100 г.

4.5. Влияние известкования и применения минеральных удобрений на ферментативную активность почвы. Интенсивность процессов последнего этапа гидролиза азотсодержащих органических веществ, определяемых по активности уреазы, зависит от дозы внесения извести и времени, прошедшего после известкования. Наибольшая активность отмечается при периодическом внесении извести по Г Нг. В целом она невелика и изменяется с уровнем достигнутой реакции, хотя в большей мере зависит от содержания подвижного алюминия, чем от рНкс-[.

Коэффициент корреляции в уравнениях прямолинейной регрессии здесь несколько выше ~г =0,61 против ? = 0,53. При изучении более широкого набора доз извести (опыт № 232, шкрополевые опыты) и удобрений отмечается нелинейный характер зависимости уреазы от уровней известкования (табл.7) и удобрекности. На известкованной почве при внесении удобрений активность уреазы возрастает в 2,5...6 раз, причем увеличение дозы удобрений до Н-135р>90К135 не приводит к значительному увеличению ее активности. Оптимальный интервал реакции для этого фермента в пределах (рН^^): для дерново-подзолистой песчаной почвы - около 5, супесчаной - 4,2...5,0, легкой глины - 4,2...5,5; и содержания подвижного алшиния для песчаной почвы 0,01...0,1 мэкв/100 г, супесчаной - 0,02...О,2 мэкв/100 г и легкой глины - 0,05...О,8 мэкв/100 г.

Активность уреазы в значительной мере зависит от содержания подвижного марганца в почве (табл.7). Максимальная активность уреазы в песчаной почве при содержании Мп - 0,02...О,025 мэкв/ 100 г, в супесчаной - 0,025...0,035 мэкв/100 г, глинистой - от 0,04 до 0,045 мэкв/100 г почвы.

Активность инвертазы - фермента, регулирующего гидролиз уг-леродсодержащих веществ, зависит от свойств почв (гранулометрического состава, содержания гумуса и уровня реакции). В песчаных почвах при разных уровнях удобренности наивысшая активность инвертазы отмечена в интервале реакции - 5,3...6,0; супесчаной - 5,2...6,5; глинистой - 3,8...6,6.

Таким образом, известкование почв и внесение минеральных удобрений влияют на активность гидролитических (уреазы и инвертазы) ферментов в почве. Оптимуш активности этих ферментов в почвах довольно близки к тем условиям, когда получен наибольший

Таблица 7

Взаимосвязи между реакцией почвы рНт^, содержанием подвижных А1 и Мп (х) и активностью уреазы, мг Ь№3 на I г почвы за 24 часа (У) в дерново-подзолистых почвах различного гранулометрического состава. Микрополевые опыты, 1989 г.

Почва

Коррелирующие параметры

5

Уровень значимости

Уравнение регрессии

Песчаная

Супесчаная

рН : уреаза А1 : уреаза уреаза уреаза уреаза уреаза

Мп РН А1 Мп

Легкая глина рН : уреаза А1 : уреаза Мп : уреаза

0,43 27 0,05 У^.ЗЭ+Г.гах-ОДх2

0,97 27 0,001 У=2,93+1,Нх-4,35х2

0,77 9 0,001 У=2,71+16,71х-977,6х2

0,84 27 0,001 У=-5,32+4,59х-0,42х2

0,84 27 0,001 У=7,33+1,22х-4,55х2

0,84 27 0,001 У=5,69+121,27х-2189.3х''

0,76 27 0,05 У=-3,82+4,21х-0,45х

0,63 27 0,001 У=5,56+0,57х-1,17х?

0,62 9 0,05 У=4,68+42,1х-417,2х'

2

(в данных условиях) урожай растений. Поэтому показатели биологической активности почвы могут использоваться дополнительно к основным агрохимическим показателям, как диагностические.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗВЕСТКОВАНИЯ

На основании экспериментальных данных полевых опытов №№ 5 и 54 за тридцатилетний период и усредненных нормативов затрат для экономической оценки применения удобрений и мелиорантов (1988 г. рассчитан чистый доход и прибыль на I рубль, затраченный на применение извести, в последних, относительно стабильных, ценах 1990 года.

Установлено, что известкование - рентабельное мероприятие, обеспечивающее получение дохода за отчетный период действия извести от 370 до 1721 руб/га (в зависимости от доз и периодичности внесения).

ощие вывода

I. Известкование оказывает многообразное действие на агрохимические и биологические свойства почвы: повышает уровень реакции, снижает все виды кислотности и содержание фитотоксичных

элементов - алюминия, марганца, железа. Повышается содержание обменных оснований - кальция, магния. Емкость катионного обмена почв возрастает за счет слабокислотных обменных позиций почвен-но-поглощающего комплекса.

2. Положительное действие извести на агрохимические свойства почвы и микробные ценозы зависит от доз внесения. Известь, внесенная по I Нг, оказывает заметное действие на свойства почвы даже через 30 лет после внесения. Обменная кислотность в известкованной почве ниже, чем в неизвесткованной, на 0,074...О,30 мэкв на 100 г, гидролитическая кислотность - на 0,15...0,5 мэкв на 100 г. Отчетливо проявляется влияние и на микрофлору почвы: количество бактерий, потребляющих минеральные и органические источники азота, на 20...30 % выше, количество грибов соответственно на 16,0...20,0 % ниже.

3. Между отдельными свойствами почв установлены достоверные эмпирические взаимосвязи. Для дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы зависимость между рН^ (х) и содержанием подвижного алюминия (У) можно представить в виде уравнения:

У = 3,93 - 0,22Цх, г =-0,93;

между рН^ (х) и содержанием подвижного марганца (У) - уравнением линейной регрессии:

У = 0,25 - ф4х, г = -0,90;

медцу содержанием обменного марганца (У) и обменного водорода (х):

У = 0,02 + 3,Ох, г = 0,78.

4. При периодическом внесении извести по I Нг один раз в 7-8 лет кислотно-щелочные свойства почв поддерживаются на оптимальном для большинства сельскохозяйственных культур уровне: Р%С1 ~ 5...6,0; содержание подвижного алюминия - 0,014... 0,052 мэкв на 100 г почвы, подвижного марганца - 0,024...О,033 мэкв на 100 г почвы, подвижного железа - 3,36...4,19 мг/кг почвы.

5. Действие извести на свойства почвенно-поглощающего комплекса зависит от доз извести, гранулометрического состава почв, содержания гумуса. Наибольшее количество извести необходимо для сдвига реакции на I ед. рН в дерново-подзолистой глинистой почве 6,45 т/га, меньше для супесчаной - 3,6 т/га и песчаной -

1,8 т/га.

6. Темпы подкисления произвесткованных дерново-подзолистых почв зависят от доз внесения извести, гранулометрического состава и уровня применения минеральных удобрений. Максимальное под-кисление почвы отмечается в вариантах опыта с внесением удобрений в дозе Н;[20^120^120' кг/га действующего вещества и известковании до рН-7, что объясняется подкисляющим действием удобрений и увеличением потерь оснований за счет вымывания.

7. Известкование оказывает существенное влияние на структуру и численность почвенной микрофлоры. Во всех опытах при известковании снижалось содержание грибов на 15...А2%. Количество бактерий, потребляющих минеральные формы азота, увеличивалось в 2,3...4,7 раза, количество бактерий, использующих органи ческий азот - в 2,5...5,2 раза, количество олигонитрофилов - в 1,5...3,5 раза, споровых бактерий - в 1,1...2,1 раза, актиноми-цетов - в 2,0...10,0 раз.

8. Большое влияние на почвенную микрофлору оказывает не только уровень реакции почвы, но и содержание фитотоксичных элементов, в первую очередь, подвижных алюминия и марганца. Мевд реакцией почвы, содержанием фитотоксичных элементов и численностью отдельных групп мифоорганизмов установлены количественные взаимосвязи. Зависимость численности аммонификаторов, млн.шт. в I г почвы (У) от уровня, рН^ (х) можно алроксимировать уравнениями линейной регрессии:

У = -13,43 + 4,66х, г = 0,88;

от содержания обменного алюминия, мэкв/ЮО г почвы (х) логарифмической зависимостью:

У = 4,35 - 4,9Щх, г = -0,77.

9. Известкование слабо влияет на активность целлюлозоразру шающих микроорганизмов. Это объясняется тем, что процессы разлс жения клетчатки осуществляются как бактериальной, так и грлбног микрофлорой и снижение активности одной группы компенсируется повышением другой.

10. Положительное действие извести на процессы нитрификащ отмечается, главным образом, в первые годы после ее внесения. I почвах многолетних полевых опытов на седьмой-восьмой год после известкования различий в нитрификационной способности не отмечс лось.

11. Влияние известкования на выделение углекислого газа

почвой складывается из микробиологического и чисто химического процессов. Существенное влияние известкование оказывает на продуцирование СС>2 в первые 1-2 года после его проведения. Это объясняется химическим взаимодействием извести с кислой почвой. Влияние извести на процессы микробиологического выделения углекислого газа не столь велико.

12. Известкование оказывает существенное влияние на активность почвенных ферментов, осуществляющих гидролиз азотсодержащих органических веществ.

Наибольшая активность уреазы наблюдается в интервале реакции рНде^ от 5,0 до 6,2. Как слишком высокое, так и низкое содержание подвижного марганца в почве снижает активность уреазы. Между кислотностью почв, содержанием алюминия, марганца и активностью уреазы выявлены достоверные количественные зависимости, которые хорошо описываются уравнением параболы. Для дерново-подзолистой песчаной почвы они имеют следующий вид:

1. рН (х) У = 0,39 + 1,01х - О,1х2 3 = 0,43,

2. А1 (х) У = 2,93 + 1,Нх - 4,35х2 ) = 0,97,

3. Мл (х) У = 2,71 + 16,71х - 977,6х2 1 =0,77, где У - активность уреазы в почве, мг ЫН3 на I г;

х - рНэдд, А1 мэкв/ЮО г, Мп мэкв/ЮО г.

Умеренные дозы азотных удобрений (И45) повышают активность уреазы. Чрезмерно высокие (Н^) ингибируют ферментную систему микроорганизмов и активность уреазы снижается.

13. Известкование увеличивает активность ферментов, осуществляющих гидролиз углеродсодержащих органических соединений. Активность инвертазы зависит от уровня реакции, гранулометрического состава почв и содержания гумуса. Зависимость активности инвертазы от уровня реакции рН^-ц- вполне удовлетворительно описывается уравнением параболы. Корреляционное отношение - 0,70 ...0,76. Минеральные удобрения при известковании несколько повышают инвертазную активность почвы.

Список опубликованных работ по теме диссертации.

I. Кислицына А.П. Влияние известкования дерново-подзолистой почвы на ее микробиологическую активность //Роль молодых ученых и специалистов в развитии агропромышленного комплекса: Тез. докл. научн.-практ. конфер. - Свердловск, 1988. - С.5.

2. Небольсин А.Н., Небольсина З.П., Яблокова О.Т. Захаров В.М, Кислицына А.П. Изменения плодородия дерново-подзолистых по Северо-Западной зоны при систематическом применении удобрений //Химическая мелиорация почв Северо-Востока Нечерноземной зоны/ Труды НИИСХ Северо-Востока. - Киров, 1988. - C.3-II.

3. Кислицына А.П. Влияние известкования на агрохимические свойства и микробиологическую активность почв //Молодые ученые интенсификации сельского хозяйства: Рига, 1990. - С.14-15.

4. A.N. Nebolsin, Z.P. Meboleina, А.Р. Kislitsyna Effect of long-term liming and fertilization on microflora and some biochemical processes in soddy podzolic sails //Proceedings fromthe International Conference "Structure and Function of Soil Organisms-Communities with the Influenge of AnthropagenonE Factors". Ceake Budeiovice , 1990. - Srd.110.

-