Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние нетрадиционных органических удобрений на основе гидролизного лигнина и отходов кремнийорганических производств на химические свойства дерново-подзолистой почвы

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Влияние нетрадиционных органических удобрений на основе гидролизного лигнина и отходов кремнийорганических производств на химические свойства дерново-подзолистой почвы"

УОСКОВЗЮЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА. ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЩИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ш. М.В.ЛОМОНОСОВА

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ .

На правах рухопиеи

ДЕМИДЕНКО Лидия Дмитриевна

УДК 631.41:631.879

ВЛИЯНИЕ НЕТРАДИЦИОННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ ГИДРОЛИЗНОГО ЛЙШНА.И ОТХОДОВ КРЕЯБЙОРГАНИЧЕСШ

производств на химические свойства ДЕРнаво-подаолистоЗ ■ почвы,

Специальность 03.00.27 - Почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на еовсханхв ученой степени кандидата биологачэслах наук

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА.ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВА

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи -

ДЕМИДЕНКО Лидия Дмитриевна

УДК 631.41:631.879

ВЛИЯНИЕ НЕТРАДИЦИОННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЯ НА ОСНОВЕ ГИДРОЛИЗНОГО ШИША И ОТХОДОВ КРЕМШЙОРГАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ НА ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ

ПОЧВЫ

Специальность 03.00.27 - Потаоводонио

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Работа выполнена на кафедре химии почв факультета почвоведения Московского государственного университета ям. М.В.Ломоносова.

Научный руководитель - кандидат технических наук

Я.М.Аммосова

Научный консультант - кандидат хшшчеоких наук

Г.Ы.Телышева

Официальные оппоненты- доктор биологических наук

Л.К.Шевцова

кандидат биологических наук Е.П.Дурынина

Ведущая организация - Тимирязевская сельскохозяйственная

академия

Автореферат разослан H&MJfi-O 1991 года.

Защита состоится •£/" 1991 года в _//_£_

на заседании специализированного совета по почвоведению в МГУ им. М.В.Ломоносова в аудитории Ы-2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Приглашаем Вас принять учаотие в обсуждении диссертации на заседании Ученого Совета. Отзыв на автореферат в 2-х экз. просим направлять по адресу: 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения.

Учений секретарь Совета LIP и ¡J Моту зова Г.В.

ОЩАЯ ХАРАКТЕРНО! ИКА

Актуальность теми. Одной из основных задач земледелия является подъем сельскохозяйственного производства и рост урожаев сельскохозяйственных культур на основе сохранения и повышения плодородия почв. Последнее включает в себя как рациональное использование и направленное регулирование 17-мусного состояния почвы, так и оптимизацию баланса в почве элементов - блофидов, необходимых для роста и развития растений. Этой цели может служить использование органических и органомииералышх удобрений, однако их производство пока далеко не в полной мере удовлетворяет потребности сельского хозяйства. По этому возникла необходимость глубоких теоретических и практических разработок, в чиоле которых должны быть вопросы поиска экологически чистых нетрадиционных форм органических удобрений.

В литературе шеется шого дшшнх, свидетельствующих о целесообразности использования в качестве сырья для производства удобрений многотоннажных лигносодернапщх отходов гидролизной и целлюлозно-бумажнойпромышленности, й накоплением которых возростает загрязнение скруглгэдй. средн. Общепризнано, что основным направлением в решения проблемы использования лигнина является его компостирование а модификация. Широко применяемая вхкши высокомолекулярных соединений и производстве пластмасс модификация кремнийоргапичес-кими соединениями может быть э#етивной и для лигнина, принимая во внимание важную роль кремния в жизни растений.

Работа выполнялась в соответствии с координационным планом АН СССР по направлению 2.14. "Научные основы переработки и использования древесины", разделу 2.14.2. "Строение, свойства, химические превращения и использование лигнина", пункту 2.14.2.4. "Изучение механизма воздействия на рост и развитие растений лигнина и его производных, их биогеохкмрпес-кой трансформации, аккумуляции в почвах,:, природных и техногенных водах". \ "'■'

Цель и задачи исследования. Целью наотоящего ийследова-ния было изучение влияния нетрадиционных органических удобрений на. основе гидролизного лигнина п отходов кремнкйорганичес-кях производств на химические свойства дерново-подзолггстой почвы.

В задачи исследования входило:

1, Изучить влияние лигноудобрений - гидролизного лигнина и лигнокремни¿органических производных на гумусное состояние почвы.

2. Выявись характер изменения основных химических свойств почвы под воздействием лигноудобрений.

3, Выявить влияние лигноудобрений на урожай, его структуру и качество продукция сельскохозяйственных растений.

4. Дать оценку влияния лигноудобрений на процессы регуляции клеточного цикла у растений.

Научная новизна. Впервые показана возможность использования лигнокремнийорганических производных в качестве органических удобрений на дерново-подзолистой почве. Установлены возможные дуги их трансформации в почве в условиях модельных, стационарного и микрополевых опытов. Доказано, что дигнокрешшй-органические производные являются медленнодействующими кремниевыми удобрениями. Выявлено их влияние не только на урожай сельскохозяйственных культур, но и на его структуру и на геном раотепий.

Практическая ценность. Полученные данные позволили очи-гать продукт модификации гидролизного лигнина кубовыми остатками' тетраэтокйисилана экологически чистым и эффективным удобрением. Установлены оптимальные дозы и способ внесения лигно-креынийоргашчооких ■ производных. Показано, что применение испытываемых лигноудобрений на дерново-подзолистой почве элективно при одновременном внесении минеральных удобрений и извести. Перопектявным является применение лигпокремнийоргаиических производных, содержащих азот.

Данные наших опытов, в числе исследований других авторов, позволили подучить положительное решение Государственного Комитета по делам изобретений а открытий иа новый способ получения удобрений.

Апробация работы. Основные положения диссертации быдц представлены и доложены на 10-ой конференции молодых ученых МГУ /Моотйа, 1586/, на научно-техническом семинаре по использованию лигнина и его производных в сельском хозяйстве /Ленинград-Пушкин, 19В9/, на Всесоюзной кон^ренции "1Уминовые вешост-ва а биосфере, их народно-хозяйственное значение и экологическая роль*/Москва, 1590/, на научной конференции про^ессорско-

преподавательского состава и аспирантов /Ленинград, 1991/, в лаборатории химии лигнина института химии древесины АН ЛатвССР /Рига, 1988, 1989, 1990/, на кафедре химии почв факультета почвоведения. МГУ/Москва, 1988, 1990/.

Публикации. По материалам диссертаций опубликовано 2 печатные работы, 2 сданы в печать и получено положительное решение Государственного Комитета по делам.изобретений и открытий на новый способ получения удобрений.

рбъем работы. Диссертация изложена на А/( страницах машинописного текста, включает л ? таблиц и ^рисунков. Состоит из введения, 5 глав и приложения. Список литературы включает «¿/('наименований /в том числе 3'2 - зарубежных/.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объекты и методы исследования. В качестве нетрадиционных органических удобрений исштнвались лигнокремнийорганические производные /ЛКП/, синтезированные сотрудниками лаборатории химии лигнина ИХД АН ЛатвССР. ЛКП представляют собой продукты силилирования гидролизного лигнина диметиддихлорсиланом /ДМДХС/ - ЛКП 11 и кубовыми остатками ДО/ производств метил-хлорсиланов /МХС/ - ЛКП 1 и тетраэтоксисилана /ТЭС/ - ЛКП 111. Модифицирование заключается в обработке гидролизного лигнина КО МХС и ТЭС при массовом соотношения компонентов 1:1-3 /лигнин:силан/, при температуре 20-100°С в течение 1-48 часов, при этом происходит замещение активного водорода гидроксиль-ных групп лигнина на кремнийсодержащие группировки /Телышева и др., 1983; 1986/. В результате получают продукты, которые могут бить описаны схематической формулой /Телышева и др., 1989/:

F ? ^ _ СН3, CCgHg

Лига, -f 0 - 5/ - 0 -J- й'. где Н, С^, Лигн.

R а - 1-4

я содержат 38-55^ С, 20-47^ 0, 4-6% Н и 5-ЗС$ 61. ЛКП представ-• лятот собой гилпоЬобгшз сыпучие порошки коричневого цвета с размером частиц 45-180 мкм. .

О целью изучения трансформации ЖП в почве, их влияния на развитие растений, а также определения наиболее эффективных типов, доз и способов внесения ЛКП были проведены модельные, вегетационный и микрополевые опыты, заложенные по общепринятым методикам. Микрополевые опыты проведаны на территории агробиоотанции "Чашниково" - опытной станции факультета почвоведения МГУ и на землях экспериментального хозяйства научно-производственного объединения /НЛО/ "Подмосковье" Московской области. Почва во всех опнтах дерново-подзолистая ореднесуглинистая: в вегетационном - слабоокультуренная, в микрополевом /АБС "Чашниково"/ - среднеокулыуренная и в микрополевом /НПО "Подмосковье"/ - хорошо окультуре ."-.гая /градация почв по степени окультуривания дана по Н.Л.Благовидову /1963//. В вегетационном опыте вносили три типа ЛКП - ЛКП 1, ЛКП И, ЛКП 1U в дозах 0,1; 0,4; 4 и 16,4 г/кг, перемешивая их со всей массой почвы. В микрополевых опытах исследовали дозы 4, 12, 30 т/га двух типов ЛКП - ЛКП 1 и ЛКП 111, полученных при разных условиях модификации. Вносили их как путем перемешивания о пахотным слоем почвы, так и путем перемешивания с 10-оантиметровым слоем почвы о последующей их заделкой на глубину 20-30 см. Последний способ предложен и разработан Научно-исследовательским институтом сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны. ЛКП и гидролизным лигнин перед внесением компостировали о известью из расчета 30 кг извеоти на 1т ЛКП и вносили по фону минеральных удобрений /аммиачная селитра, двойной суперЪоорат, хлористый калий/ и известкования почвы по полной гидролитической кислотности. В опытах предусмотрены также варианты, где ЛКП и ЛКПА, т.е. лигнокремниЗорганичеокие производные, содержащие 7-9/5 азота» применяли без внесения минеральных удобрений. Повтор-ность в вегетационном опыте трехкратная, в микрополевых -четырехкратная.

Исследуемые культуры - ячмень, овео, озимая пшеница, вико-овояиая смесь и кормовая свекла.

Почвенные образцы отбирали из пахотного горизонта почвы. В них определяли р%С1, содержание общего углерода - по Тюрину, групповой и фракционный состав гумуса по методу Тюрина в модификации Пономаревой а Плотниковой, серу - на эк-опрссс-анадизаторэ, общий азот - по Кьедьдалю, нитратную фор-

му азота - ионометрическим методом, подвижный фосфор -по Кирсанову, обменный калий - по Масловой, сумму обманных оснований - по Каппену-Гельковицу, потенциально доступные Формы и комплексосвязанные алюминий, железо, марганец -по методу Соловьева, содержание мономерной формы ортокремние-вой кислоты - по методу Маллена и Райлн, молекулярно-массо-вое распределение гумусовых веществ почвы - методом жидкостной хроматографии низкого давления, ЭПР-сц4.-.ктры на радиоспектрометре. Проведен учет урожаев овса, ячменя, кормовой свеклы /1987,1988/ и вяко—овсяной смеси, озимой пшениш /1989, 1990/. Кроме того, в золе растений определены нитратная .фор- . ма азота и элементный состав золы. В модельном эксперименте методом количественной цито1>отометрин определено относительное содержание ДПК в интерТазных ядрах меристематической ткани корешка ячменя и овса.

Влияние ЛКП на гумусвоэ состояние почвн. Применение ЛКП в качестве нетрадиционных органических удобрений на дерпово-подзолистой почве вызвано: потерей гумуса в пахотном слое почвы; нехваткой традиционных органических удобрений для обеспечения бездефицитного баланса гумуса; низким плодородием дерново-подзолистой почвн; а также свойствами самих ЛКП -высокое процентное содержание углерода, ароматическая природа лигнинной составляющей, способность подвергаться гумификации.

Влияние ЖП на гумусное состояние почвы изучали в вегетационном и микрополевых опытах. В вегетационном опыте показано, что применение ЛКП и гидролизного лигнина в дозах 4 и 16,4 г/кг на слабоокультуренной почве как по фону минеральных удобрений, так и без него достоверно повышает содержание на 0,11-0,70?!, причем, это повышение соответствует количеству углерода, содержащегося в ЛКП и гидролизном лигнине. В последействии только использование 16,4 г/кг ЛКП на ({сне минеральных удобрений и 4 г/кг ЛКП без применения фона достоверно увеличивало содержание Сойш, что, очевидно, связано о более интенсивной минерализацией' ЛКП при внесении минеральных удобрений, обусловленной усилением микробиологической активности Ааб-лица 1/. Определение содержания и запасов гумуса в слое 0-30 см и отдельно на глубине 0-20 и 20-30 см в дерново-подзолис-

Таблица 1

Влияние разных типов и доз ЖП аа групповой к фракционный состав гумуса дерново-подзолиотой олабоокудьтуренно2 почвы в вегетационном опыте

Вариант 198? год 1988 год

Название у.тоЗретая сочве Углеоол йракшй Негшгоо- С_: Суша ГК Сумма ФК™3^1™2 С^ остаток - ^общ' % к почве Углерод Фракций Сумма ГК Суша Ж Негадро-лазуемый остаток сгк: сфк

Контроль - Ь.вз С, 2*5 Р.227 0.187 0,9 0,64 С.21Р 0.234 0.193 0,9

/йон/ 33,5 38,3 28,2 33,0 36,7 30,3

Т^дролиэ- 4 С, 85 Р. #2 0.298 0.341 0,7 0,71 Р.219 0.223 0.263 1,0

нц.! лигнин .25,0 35,0 40,0 31,1 31,6 37,3

+ '}>ОН 16,4 1,39 0.259 0.292 0.837 0,9 •1.37 0.289 0.281 0.801 1,0

18,6 21,1 60,3 21,1 20,5 58,4

ЛКГТ 1 + 4 0,74 Р.251 0.223 р.239 1,0 0,64 О'. 198 0.212 0.234 0,9

Тюя 30,6 30,4 • 39,0 30,5 33,3 35,1

15,4 1,38 0.178 2,265 0.539 0,7. с.ег 0,195 0.254 £.431 0,6

12,5 19,2 68,0 90 с: о 28,7 48,8

-ГП I + 4 С, 6? 0.251 0.201 0.227 1.0 0,53 0.213 С. 218 . 0,176 1,С

Геи Зм,2 32,9 31,9 37,2 34,5 28,3

15,4 1,00 0,239 0.274 0,545 0,2 0,85 0,233 0.244 с ,372 0,9

22,5 ос; о 9 ч/ 51,6 27,5 28,7 43,8

Лрлкечагсяе: числите яь - содержание углерода в 5 к почве; з.тамекатель - содержание углерода в % к

той хорошо окультуренной почве /микрополевой опыт НПО "Подмосковье"/ при обычной и глубокой заделках ЛКП показало, что значительного увеличения их не происходит. Лишь при глубокой заделке этих удобрений в дозе 30 т/га наблюдается достовер-'ное повышение содержания гумуса в слое 20-30 см о 1,77$ на контроле до 1,91-1,94$ /Таблица 2/.

Анализ качественного состава гумуса в опытах, проводимых в разных условиях выявил возможные пути трансформации ЛКП и гидролизного лигнина в почве. В вегетационном опыте отмечалось увеличение абсолютной) и относительного содержания негидролизуемого остатка гумуса с ростом дозы вносимых Л)Ш и гидролизного лигнина. Эта же закономерность сохранялась и в последействии /на 2-ой год исследования/ /Таблица 1/. В кикрополевом опыте на хорошо окультуренной дерново-подзолистой почве с грлатно-^льватним типом гумуса 0,9-1,1/ увеличения доли негидролизуемого остатка гумуса не наблюдалось /Таблица 2/.

• Отсутствие надежных и главное доступных аналитических методов идентификации лигпосодернащих веществ в почва побудило нас использовать методы ЭПР и галь-хроматогра/ш с целью выявления влияния лигнинной составляющей на химические свойства почвы. Чувствительность спектров ЭПР к различным способа»,1 выделения и очистки гуминовых веществ послужила причиной для исследования изменений хтмусного состава почвы после внесения ЛКП по спектрам исходных почв и их негидроли-зуемнх остатков. Интенсивность пика о ^=2,003 /отражает содержание как 1уминовых веществ в почве, так и ЛКП/ в спектрах 311Р почв с добавкой ЛКП на 37-49$ вьше, чем в контрольном варианте, хотя и не коррелирует с количеством ЖП. В негидролизуемых остатках приращение интенсивности этого гака соответствует количеству внесенного ЛЮТ и наименьшее в контроле. При разделонии щелочных экстрактов дерново-подзолистой почвы с использованием ЛКП и гидролизного лигнина на СеТадек-се 9-75 происходит увеличение полидисперсности среднемолеку-щтрпой фракции. Полученные данные позволили судить об участии ЛКП и гидролизного лигнина в. химических процессах почвы.

Вячяние ЖП на хго'нчеокке свойства почгн. Поскольку ДСП содеряк? от,.-5 лог. ЗСЙ крешшя, то нас интересовала-возможность• ■перехода его т раотвош'лю :1юр?я5. С этой цолья был проззден м^едьдой'.'якспе'гчп.'онт, -йогда 'навески, 'препаратов Ж»! шле'ржи- .

Таблица 2.

Сангон с состав гТО'сз дергазо-подзолистоЗ хорошо ог;ультурено2 почвы при последействии разпих типов ЛО'я та глубокой заделке в какрополевсм оште / 1510 "Подмосковье" /. ' '

Ь Е Р

!!азватае .Доза, Глубина, удобреюм -/га см

Запаси гуг.-уса. т/га

к ' почве

"Углерод фракций,

■ с V " -Оутг/л ПС Оуша Ж .

Негадроди-

зувмыЗ

остаток,

С! г*

К ^Обз

'иг

ло^ттюль - : 0-20 59,5 1,14 21,4? 25,23 49, ЗС 0,93

/точ/ 20-30 22,8 0,89 ' 27,8? 26,29 45,84 1,03

Гздш газш.3 ддгнлн +■ Ьон 12 С-20 20-30 »1,9 21.0 1,19. 0,81 24,12 31,58 2% 53 28,41 50,33 40,01 . 0,94 1,11

¿Л-А ¿В + 12 С-2С 59,е. 1,15 24,87 25,83 49,30 гл ~ и,Ъо

ООН 20-30 24,1 0,93 2о,02 25,27 48,71 1,03

-ШГНЙН + 1оп 30 0-20 20-30 61,1 24,6 1,18 0,95 23,47 27,08 25,34 28,85 51,12 ' 44,07 0,93 . 0,94

ЗС 0-20 62,1 1,20 23,42 23,41-' 53,17 1,00

20-30 25,0 0.57 27,42 29,17 43,41 0,94

пали в 10-кратном избытка дистиллированной воды, 1%-ои растворе лимонной кислоты /рН 2,58/ и в смеси уксусной кислоты и ее натриевой соли /рН 4,0/. В вытяжках и препаратах определяли содерзаание кремния. Результаты опыта показали, чтс, пуда по потере массы - 23,5-25,0Í и снижению содержания кремния - 3,0-3,5/?, наименьшей гидролитической стабильностью обладает продукт модификации гидролизного лигнина КО ТЗС при 20°С /ЛКП 111а/. Другой тип ЛКП, представляющий собой производное гидролизного лигнина и КО МХО обладал большей стабильностью во всех растворах: потеря массы составляла всего 1%, а кремния - 1%. Очевидно, что гидролитическая устойчивость разных типов ЛКП зависит от вида радикала при атоме кремния, обусловливающего изменение полярности связи ji-O. Вытяжки смесью водных растворов уксусной кислоты и ее натриевой соли содержали 1-2? кремния от его содержания в исходных препаратах ЛКП 111 и 0,5$ - в препаратах ЛКП 1. Т.е., показана возможность постепенного перехода кремния ЛКП в раствор.

В вегетационном опыте этот вывод был подтвержден: при внесении ЛКП 111 и в последействии содержание мономерной Формы ортокремниевой кислоты в почве достоверно повышалось по сравнению с контролем на 21-64^ в зависимости от дозы. При использовании же ЖП 1, где при атоме кремния находится метильная группа, содержание растворимого кремния повышалось на 9-305?, что в 2 раза'меньше, чем при использовании ЛКП 111. А ЛКП 11 не влияло на содержание мономерной формы ортокремние-вой кислоты в почве /Таблица 3/. Однако последнее утверждение еще не свидетельствует о том, что кремний не переходит в раствор. to предполагаем, что он переходит в виде полимерных форм кремниевой кислоты или же кремнийорганических соединений. В пользу этого говорят данные, полученные нами при опредалеиаа общего содержания кремния в растениях, выращенных на почве, где вносили разные типы ЛКП /Таблица;4/. При прочих равгшх условиях /одинаковое содержание в почве азота, fiocí.opa, калия и значение рН/ количество кремния, поглощенного растениями, коррелирует с его содержанием в почве /Алешин, 13Я2; Еахнсв и др., 1984/. В нашем огпте по всех вариантах, независимо от типа ШШ зольность и содержание в растениях крвмниг"поедалось о ростом дозы вносимых удобрений.

При глубоко!' и обычной заделках ЯКП в хороао аку^тьтурец-

Таблица 3,

Содержание J7 /мономерная форма ортокремниевой кислоты/ в дерново-подзолистой почве в вегетационном опыте /вытяжка 0,1н Н01/.

Варна н т Содержание ^Од.мг/л 1987 год Содержание ^Д^мг/л 1988 год

Название удобрения Доза, г/кг • Среднее V,% Среднее v,%

Контроль /фон/ - ■ ■ 15,97 11,12 15,57 11,79

Гидролиз- 0,4 ный лигния + д фон 4 16,4 15,96 15,89 16,33 3,56 • 1,88 2,18 16,71 16,46 16,21 1.14 0,90 1,13

ЖЛ 1 + фон 0,4 4 17,36 20,05 2,00 16,36 15,53 15,11 5,47 8,92

16,4 20,98 18,32 17,21 2,29

ЖП 11 + Фон 0,4 4 17,35 15,46 3,01 8,53 15,29 14,20 7,61 5,15

16,4 13,06 5,66 13,94 4,16

ЛКП 111а + Фон 0,4 4 20,38 21,95 7,75 1,17 16,81 23,47 6,60 1,18

16,4 24,13 ' 1,19 25,75 1,56

» Ут 2,29 10,26

Таблица 4.

Содержание * в ячмене и овсе при внесения разных типов и доз .¿ОСИ

в вегетационном опыте.

В а и и- а н т Ячмень Свес

Название Доза Количество Зерно Солома Солома

удобрения г/кг вносимого 61 с ЛКП, г/кг

Ко'ГГШЛЬ /фон/ - - 0,14 1,21 1,64

Гадоолизннй 4 _ 0,47 1,43 2,01

лигнин +

Ъон

ЛКП 1 + 4 - 0,60 0,51 1,23 -

Лион'

ЛЯП п + 4 0,29 0,67 2,35 2,77

1ЮН 15,4 1,2С 0,89 2,42 2«о*?

Т*"! 'Па л. . ¿.а + 4 0,44 С.79 2,18 4,25

ЮН 16,4 1,76 1,15 4,50 4,03

ную почву отмечено также увеличение содержания подвижного кремния. При глубокой заделке содержание мономерной формы ортокремниевой кислоты достоверно увеличивалось на 10-25? /1989 год/ и на 11-225? в последействии /1990 год/ по сравнению с контролем и вариантами, где применяли гидролизный лигнин. Чтобы определить долю влияния внесенных ЛКП на содержание подвижных форм кремния в почве, бто определено содержание их в динамике. Данные многофакторного дисперсионного анализа показали, что наибольшее влияние на подвижность кремния ока-знв&от Факторы времени и вносимые наш удобрения, а при глубокой заделке еще и глубина, о которой взят образец. Таким образом доказана возможность использования.ЖП в качестве медленодействущего кремниевого удобрения.

Испытывая ЖП в качестве органоминерального удобрения, рассматривали также их влияние на агрохимические показатели почвы. ЛКП и гидролизный лигнин содержат мало биогенных элементов: в 1 тонне от 4,4 до 5,2 кг ЛРК, поэтому можно предполагать только их влияние на подвижность элементов в почве. С нельго выяснения направления взаимодействия ЖП и фосфора был проведен модельный эксперимент. Суть его состояла в следующем: препараты ЖП и гидролизный лигнин выдерживали в 10-кратном избытке фосфатного буфера с рН 5,6,и 6,6 и затем определяли в 'фильтратах содержание фосфора. 0 десорбции фосфора ЖП судили по его количеству в дистиллированной воде при настаивании в ней высушенных после сорбции Р2О5 ЖП. Лигчокремнийорганические производные сорбировали из раствора значительное количество фосфора: при рН 5,6 - от 47,9$ до 87,2$, а при рН 6,6 - от 52,9? до 87,05?, т.е. 1г сухого препарата связывал в течение суток от 46 до 113мг фосфора. ЛКП поглощай столько же иди больше Р2О5, чем гидролизный лигнин. Интенсивность сорбции не зависила от рН раствора, что косвенно евияетеяьстпует о Физической сорбции. Скорость десорбции значительно ниже: через сутки в растворе обнаружено лишь 0,40,7? Р2О5, содержащегося в препаратах. В вегетационном опыте в почве набегались незначительные изменения содержания под-тм'г'ого *'<?отг>ш, которые обнаруживались и в последействии /ТгчМщ'я п/. Од и зло эти изменения зависите только от типа 1>чо^!т»*сго ЯчГГ и ие зависши от. лозы внесения, что не даог. ш'м пэдтпточних оснований сплзнрдть процесс уменьшения' или. .

Табллна 5.

Влияние разных типов и доз ЛКП на агрохимические показатели дерново-подзолистой почвы в вегетационном опыте /2-ой год исследования/.

Вариант

Название Доза, удобрения г/кг

•а Содержание об- .. ..к

рнКС1 менных основа- У общ.' /*°3»

НИЙд

мг.акв/1иОг п.

% мг/кг

р2°5' ЬР> ыт/lUUr п.

Са'

3?

M(jr* Ca+Uy

*еЩ - 5,9 . 5,67 2,00 7,67 0,10 17,57 6,0 6,99

Гидролизный лигнин + фон 4 5,9 16,4 5,8 5,00 5,00 1,51 1,84 6,51 6,84 0,09 0,09 11,44 11,61 3,3 3,8 6,27 6,47

ЛКП 11 + фон 4 ' 5,7 16,4 5,6 5,00 5,00 1,06 1,11 6,06 6,11 0,11 0,09 57,30 79,25 7,2 10,5 7,20 8,30

ЛКП 111а + ■Ъон 4 5,9 16,4 5,8 5,33 5,60 1,17 1,66 6,50 7,26 0,09 16,27 0,09 17,03 4,1 3,8 7,07 8,77

Ш 111 + ?юн 4 5,7 16,4 6,0 4,87 1,65 5,87 2,19 6,52 8,06 0,09 0,09 14,20 13,33 5,2 3,6 6,80 7,07

V*t" 0,9 65,1 2,9 9,4

увеличения содержания почвенных фосфатов с действием последу еих нами ЛКП.

Работами А.А.Комарова /1987;1988/, А.П.Русу /1976/ и М.А.Цуркан и П.А.Сувак /1979/ показано, что при внесении гидтонизкого лигнина в почву в дозах 30-50 т/га содержание в ней нитратной формы азота снижается. Нами в вегетационном опыте выявлено, что содержание в почве нитратов при использовании ЛКП зависит от их изначального содержания: больше поглощается нитратов при одновременном внесении азотных удобрений с ЛКП и содержание их не поменяется при использовании ЛКП на почве, где минеральные удобрения не вносили; а также от типа ЛКП: в вариантах с ЛКП 11 наблюдалось значительное увеличение /в1,5 раза/ /''О3 по сравнению с контрольным вариантом. В последействии, уже на второй год исследования содержание нитратов в опытных вариантах не отличалось от контрольного, за исключением вариантов.где в качестве удобрения вносили ЛКП 11 /Таблица 5/. Внесение ЛКПА в слабоокультуренную почву без применения минеральных удобрений и известкования повышало содержание нитратной формы азота в 13 раз, что отмечалось и в последействии. В результате прибавки зерна ячменя составит! 13Ъ% и 250л, а зерна овса 53%. При этом содержание нитратов в продукции оставалось на уровне контроля.

В наших исследованиях не выявлено влияния ЛКП на содержание в почве общего азота, серн, подвижных форм калия и обменных оснований, потенциально доступных и комплексосвязанных форм железа,'алюминия, марганца п микроэлементов, в том числе тяжелых металлов.

Агроэкологичеркие аспекты применения ЛКП. При использовании нетрадиционных видов органических удобрений особое внимание следует уделять не только тем изменениям, которые происходят в почве, Но и изучению их действия на растеши и та якологическо'1 безопасности.

Использование ЛКП 111 в дозах 0,4 и 4 г/кг дает возможность получить достоверные прибавки урожая зерна ячменя на 19,0-35,9i по сравнению о контрольным вариантом и вариантами, гло пригонялся гидролизный лигнин и КО ТЭС. Дальнейшее по-pwmie дозы до 16,4 г/кг /50 т/га/ не приводило к повыше-гк*? урочоя. Внесение. ЛКП 11, т.е.. гидролпзного лкгкина, ко-:v■■• !'п^рэт?анкого Д"ЩС в'дозах 4 и 16,4 г/кг понижало yporaft

Таблица 6.

Влияние ЖП на урожай ячменя и его структуру в вегетационном опыте.

Вариант Урожай, г/оосуи Структура урожая

Название Доза Зерно Солома Число стеблей Масса

удобрения г/кг шт, ,/оооуд 1С00

воего о колоском зерен, г

Контроль - ■ ■ 1,33 2,40 н е 0 п р он а ч [ОНО

К3/ Гидролизный , 4 0,79 1,51 н е 0 преде п 8 110

лигнин

ЛКПА 1 4 7 4,68 8,05 не 0 предел а н о

ЛЧЛА П . ■ 4 .'у 3.14 7,73 н е 0 л р е д е л е по

Контроль ' - 9,40 13,09 28 17 40, Ш

Гидролизный 4 9,73 13,67 29 1В 42,30

лигнин 16,4 10,50 13,69 26 17 ' 15,05

ЛКП П 1 2.29 6,74 24 17 21,01

16,4 0,20 6,01 30 2 а,, ГС

ЖП Ша 1 - 11,27 12,78 38 19 15. ОЬ

10,4 10,71 9,53 39 1Я -15,97

КО тэо 2,9 10,66 13,67 30 16 42,13

/ш/кг/.

зерна ячменя в 4 и 47 раз соответственно. В нашем опыте во- ' каэано, что использовать ЛКП необходимо совмеотно с минеральными удобрениями, иначе происходит снижение урожаев сельскохозяйственных культур. .

ЛКП оказывали положительное влияние на структуру урожая, что выражалось в повышении массы 1000 зерен. В случае зерна ячменя масса 1000 зерен повысилась на 9,6-16,0$, исключением явилось действие ЛКП 11 /Таблица 6/.

В микрополевом опыте /НПО "Подмосковье"/ отмечено, что ЛКП при глубокой заделке в почву оказывают более благоприятное воздействие на -формирование урожая вико-овсяной смеси, чем эти же ЛКП, но при их обычной заделке /3?|:FT=2,38/.

В условиях интенсификации земледелия все большее значение приобретает исследование реакция генома растений на применяемые в сельском хозяйстве вещества. Поскольку именно повреждения генетического материала критических тканей растений, к числу которых относится апикальная меристема, могут определять большинство последующих нарушений всего онтогенеза, то в задачу наших исследований входило изучение влияния ЛКП на пронесен клеточного цикла корневых меристем ячменя я овоа. В опыте доказано, что наиболее благоприятное влияние на относительное содержание ДНК оказывает ЛКП 111 в дозе 4 г/кг. Другие типы и дозы ЛЕШ снижают содержание ДНК, а гидролизный лигнин не оказывает существенного влияния. Последействие ЛКП на растения овса более благоприятно оказывается на содержание в апикальной меристеме ДНК. ЛКП 111, как а в первый год оказывало наиболее положительное влияние. Т.е», в этом исследовании показайо, что ЛКП оказывают физиологическое влияние на растения, которое завиоитот типа ЛКП и дозы использования.

Г ■ выводу

1. Изучено влияние новых нетрадиционных органических удобрений - лигнокремнийорганических производных /ЛКП/, содержащих 30-35$ С, 23-47$ 0, 4-6? Н и 5-ЗС# Ц , 0,1-0,2$ азота и следы калия и фосфора, а также незначительное яоличеотво микроэлементов, на химические свойства дерново-подзолистой почвы. Покарано, что ЛКП и гидролизный лигнин в дозах 1,2; 12; 30 и 50 т/га не оказывают влияния на рН, содержание об-iwnwx оснований, обшеЗ серн и азота, подвижность калия, ада-

миния, железа и микроэлементов в почве.

2. Под воздействием ЛКП и гидролизного лигнина в изучаемых дозах /12, 30 и 50 т/га/ отмечена тенденцш увеличения содержания и запасов гумуса в дерново-подзолистой почве. Характеристика группового и фракционного состава гумуса почвы в вегетационном опыте показала, что о увеличением дозы ЛКП до 50 т/га происходит увеличение абсолютного и относительного содержания негидролизуемого остатка. Наличие ЛКП в составе негидролизуемого остатка гумуса подтвервдено методом ЭПР.

3. Установлено, что в дерново-подзолистой почве концентрация доступной для растений мономерной формы ортокремние-вой кислоты составляет 16-19 мг/л З'Юд.

4. В вегетационном я микрополевом опытах при использовании ЛКП содержание мономерной формы ортокремниевой кислоты в почве увеличивается на 21-64:2 и максимальное при внесении ЛКП 111 в дозе 16,4 г/кг.

5. При внесении ЛКП повышается зольность растений и содержание в них кремния. Последнее зависит от количества кремния, вносимого в почву о ЛКП, но но коррелирует о содержанием мономерной формы Нд^Од в ней, что, по-видимому, связано о возможностью поглощения растениями как мономерной форлы ортокремниевой кислоты, так и кремнийорганических соединений, которые могут образоваться в процессе трансформации ЛКП.

6. Установлено, что разные типы ЛКП оказывают неодинаковое влияние на рост и развитие раотений. Из изученных нами типов ЛКП только ЛКП 111 на фоне минеральных удобрений и извести повышает урожай зерновых по сравнению о контролем и другими вариантами, в том числе о гидролизным лигнином и кремнийорганиче скими соединениями. На слабоокультуренной дерново-подзолистой почве можно рекомендовать применение ЛЮТА, в состав которых входит 7-9$ азота. ЛКПА характеризуется последействием, повышая урожай ячменя и овса и не ухудшая при этом качества продукции. При глубокой заделке ЛКП повышают урожай вико-овсяноЗ смеси.

7. Методом количественной цито[отометрии установлено повышение содержания ДНК в интерТазных ядрах клеток ячменя и овса, выраженных на почве о применением .1КЛ 111.

8. Согласно данным вегетационного а микроподввих огштоь

наиболее благоприятное действие на растения оказывают продукты модификации гидролизного лигнина кубовыми остатками тетраэтоксиоилана, наиболее эффективной дозой внесения из изученных нами являетоя 12 т/га, способом внесения - глубокая заделка.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Результаты использования разных доз и видов органо-минералышх удобрений на основе гидролизного лигнина и отходов кремнийорганических производств в вегетационном и микрополевом опытах // Труды X научной конференции молодых ученых факультета почвоведения М1У, Москва, 26-30 ноября 1988 г. М.; 'ИГУ, 1989. С.23-24.

2. Лигчокремнийорганические удобрения // Научно-технический семинар по использованию лигнина и его производных в

оетаоком хозяйстве. Ленинград-Пушкин, 1989. С.80-82 /в соавторстве/.

3. Способ получения лигнокремниевого удобрения. Заявка

№ 4678269/32-04/022833/, дата подачи 10.02.89 /в соавторстве/.

ГРШ1ПП Злкаэ 13 Тираж 100 27.05.01.