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"

УОСХОВСЮЙ ОРДЕНА. ЛЕНИНА. ОРДЕНА ОКТЯБРЪСКОЛ ЕЕВОЖЦИИ И ОРДгЯА ТРУД030Г0 КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВА

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

ДЕМИДЕНКО Лидия Дмитриевна

УДК 631.41:631.879

ВЛИЯНИЕ НЕТРАДИЦИОННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИИ НА ОСНОВЕ ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА И ОТХОДОВ КРЕМШЙОРГАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ НА ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНСВО-ПОДЗОЛИСТОЛ

почвы

Специальность 03.00.27 - Почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1991

/

—----- О.

т. ^МООДОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА.ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И 1РДЕНА 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 УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ ' ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА И ОТХОДОВ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ НА ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ

ПОЧВЫ

Специальность 03.00.27 - Почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1991

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

Научный руководитель - кандидат технических наук

Я.М.Аммосова Научный консультант - кандидат химических наук

Г.М.Телышева

Официальные оппоненты- доктор биологических наук

Ведущая организация - Тимирязевская сельскохозяйственная

академия

на заседании специализированного совета по почвоведению в М1У им. М.В.Ломоносова в аудитории М-2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

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

Л.К.Шевцова

кандидат биологических наук Е.П.Дурынина

Автореферат разослан Защита состоится "¿V

& 1 /

Учений секретарь Совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность тем. 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 гу-мусного состояния почвы, так и оптимизацию баланса в почве элементов - бпо$илов, необходимых для роста и развития растений. Этой цели может служить использование органических я органоминеральных удобрений, однако их производство пока далеко но в полной мере удовлетворяет потребности сельского хозяйства. Поэтому возникла необходимость глубоких теоретических и практических разработок, в числе которых должны быть вопросы поиска экологически чистых нетрадиционных форм органических удобрений.

В литературе имеется много данных, свидетельствующих о целесообразности использования в качестве сырья для произ-. водства удобрений многотоннажных лигносодержащих отходов гидролизной и целлюлозно-бумажной промышленности, б накоплением которых возростает загрязнение окружающей среды. Общепризнано, что основным направлением в решении проблемы использования лигнина является его компостирование и модификация. Широко применяемая в химии высокомолекулярных соединений и производстве пластмасс модаТнгкашл крешийоргапичес-кими соединениями может быть айфетивноЗ и для лигнина, принимая во внимание важную роль кремния в кизни растений.

Работа выполнялась в соответствии б координационным планом АН СССР по направлению 2.14. "Научные основы переработки и использования древесины", разделу 2.14,2. ."Строение, свойотва, химические преврашения и использование лигнина", пункту 2.14.2.4. "Изучение механизма воздействия на рост п развитие растений лигнина и его производных, их биогеохимичео-кой трансформации, аккумуляции в почвах, природных и техногенных водах".

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования было изучение влияния нетрадиционных органических удобрений на основе гидролизного лигнина и отходов кремнкиорганячес-ких производств на химические свойства дерново-подзолистой почвы.

В задачи исследования входило:

1. Изучить влияние лигноудобрений - гидролизного лигнина я лигнокремнийорганических производных на гумусное состояние почвы.

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

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

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

Научная новизна. Впервые показана возможность использования лигнокремнийорганических производных в качеотве органических удобрений на дериово-подзолиотой почве. Установлены возможные пути их трансформация в почве в условиях модельных, стационарного и шисрополевых опытов. Доказано, что дигнокремний-органичеокиа производные являются медленнодействующими кремниевыми удобрениями. Выявлено их влияние на только на урожай сельскохозяйственных культур, ко и на его структуру и на геном растений.

Практическая ценность. Полученные данные позволили очитать продукт модификации гидролизного лигнина кубовыми остатками' тетраэтоксиоилана экологически чиотыы и эффективным удобрением. Установлены оптимальные дозы и способ внесения лигно-кремнийорганаческих производных. Показано, что применение ислы-тыааешх лигноудобрений на дерново-подзолистой почве элективно при одновременном внесении минеральных удобрений и извести. Перспективным является применение лигнокремнийорганических производных« содержащих азот.

Данные наших опытов, в числе исследований других авторов, повводили получить положительное решение Государственного Комитета но делам изобретений в открытий на новый способ получения удобрений.

Апробаияя работы. Основные положения диссертации были представлены и доложены на 10-ой конференции молодых ученых ШУ /Москва, 1386/, на научно-техническом семинаре по использование лигнина в «го производных в сельском хозяйстве /Ленинград-Пушкин, 198$/, на Всесоюзной конференции "Хуминовые вещества в барс.|вре, их народио-хозяЯстаднное значение в акологическая роль" /Мосхаа, 1990/, на научной конференции про&еосорско-

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

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 2 печатное работы, 2 сданы в печать и получено положительное решение Государственного Комитета по делам изобретений я открытий на нова;'! способ получения удобрений.

Объем работы. Диссертация изложена на iff страницах машинописного текста, включает Зт таблиц а Ч- рисунков. Состоит из введения, 5 глав и приложения. Список литературы включает наименований /в том числе - зарубежных/.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объекты и методы исследования. В качества нетрадиционных оргаггаческих удобрений псштнвались лпгнокремнпйоргагшческие производные /ЛКП/, синтезированные сотрудниками лаборатории химии лигнина 1Щ АН ЛатвССР. ЛКП представляют собой продукты силилирования гидролизного лигнина дошвтидяихлорсиланом /дадХС/ - ЛКП 11 и кубовыми остаткаг.ш /КО/ производств метил-хлорсиланов /МКС/ - ЛКП 1 и тетраэтоксисидана /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 /Тельгаева и др., 1983; 1986/. В результате получают продукты, которцо могут быть описаны схематической формулой /Телышева и др., 1989/:

с J г , а-сн3, ос2н5

Лига. ^ о - \< - 0 -j- R, где н'- Н, С2Н5, Ллгн. R п - 1-4

и содержат 38-55^ С, 20-47^ 0, 4-6$ И и 5-30^ 4i. ЛКП представляют собой гидтюГюбгше сыпучие пороаки коричневого цвета с размером частиц 45-180 мкм.

О целью изучения трансформации ЛКП 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 проведены на территории агробиоотанции "Чашниково" - опытной станции факультета почвоведения МГУ и на землях экспериментального хозяйства научно-производственного объединения /НПО/ "Подмосковье" Московской области. Почва во всех опытах дерново-поцзолистая среднесуглинистая: в вегетационном - слабоокультуренная, в микрополевом /АБС "Чашниково"/ - среднеокулмуренная и в микрополевом /НПО "Подмосковье"/ - хорошо окультуре мая /градация почв по степени окультуривания дана по Н.Л.Благовидову /1963//. В вегетационном опыте вносили три типа ЛКП - ЛКП 1, ЛКП 11, ЛКП 1U в дозах 0,1; 0,4; 4 и 16,4 г/кг, перемешивая их со всей массой почвы. В ыикрополевых 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 с последующей их заделкой на глубину 20-30 см. Последний способ предложен и разработан Научно-исследовательским институтом сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны. ЛКП и гидролизный лигнин перед внесением компоотировали о известью из расчета 30 кг извести на 1т ЛКП и вносили по фону минеральных удобрений /аммиачная селитра, двойной суперФоорат, хлористый калий/ и известкования почвы по полной гидролитической кислотности. В опытах предусмотрены также варианты, где ЛКП и ЛКПА, т.е. лигнокремнийорганические производные, содержащие 7-9% азота, применяли без внесения минеральных удобрений. Повтор-ность в вегетационном опыте трехкратная, в микрополевых -четырехкратная.

Исследуемые культуры - ячмень, овес, озимая пшеница, вико-овсяная смеоь и кормовая свекла.

Почвенные образцы отбирали из пахотного горизонта почвы. В них определяли содержание общего углерода - по Тюрину, групповой и фракционный состав гумуса по методу Тюрина в модификация Пономаревой и Плотниковой, серу - на экспресс-анализаторе , общий азот - по Кьелъдалю, нитратную ¿{юр-

му азота - ионометрическим методом, подвижный фосфор -по Кирсанову, обменный калий - по Масловой, сумму обман-них оснований - по Каппену-Гельковгау, потенциально доступные Тюрмы и комплексосвяэанные алюминий, железо, марганец -по методу Соловьева, содержание мономерной Формы ортокремние-вой кислоты - по методу Маллена и Вайли, молекулярно-массо-вое распределение гумусовых веществ почвы - методом жидкостной хроматографии низкого давления, ЭПР-саоктры на радиоспектрометре. Проведен учет урожаев овса, ячменя, кормовой свеклы /1987,1988/ и вико-овелкой смеси, озимой пшеницы /1989, 1990/. Кроме того, в золе растений определены нитратная фор- . ма азота и элементный состав золы. В модельном эксперименте методом количественной цитофотометрии определено относительное содержание ДГСК в интерАазных ядрах меристематической ткани корешка ячменя и овса.

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

Влияние ЛКП 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 ''общ на 0,11-0,70^, причем.это повыиение соответствует количеству углерода, содержащегося в ЛКП и гидролизном лигнине. В последействии только использование 16,4 г/кг ЛКП на Фоне минеральных удобрений и 4 г/кг ЛКП без применения фона достоверно увеличивало содержание С0^ш, что, очевидно, связано о более интенсивной минерализацией' ЛКЛ при внесении минеральных удобрений, обусловленной усилением микробиологической активности /Таблица 1/. Определение содержания п 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 я доз ЛКП на групповой и фракционный состав гумуса дерново-подзолиотой слабоо^лътуренной почвы в вегетационном опыте

Вариант 198? год 1988 год

'название ¿дза.Сд^-. Углвгюд Дикций Негшшо- С—.: СТ.. . Углерод Ираклий Негидро- С • удобрения г/кг ^ Ш Суша т™^* С* % к Суш: а ГК Суша Ф1С льзувтл с

почве остаток * почве остаток *

Контроль — о.ез Р.215 0.227 0,187 0,9 0,64 Р. ад 0.193 0,9

/¿он/ 33,5 38,3 28,2 33,0 36,7 30,3

ТЧпролкэ- 4 с,а5 0.2*2 0.298 0.341 0,7 0,71 0.219 0.223 0.253 1,0

ни.; лигнин .25,0 35,0 40,0 31,1 31,6 37,3

+ уон 16,4 1,39 0.259 0.292 0.837 0,9 ■1.37 0.289 0.281 0.801 1.0

16,6 21,1 60,3 21,1 20,5 58,4

Л1СГГ 1 + 4 0,74 0,2?1 0.223 0.239 1.0 0,64 0-Д96 0.212 0.234 0,9

Тган 30,5 ЗС,4 • 39,0 ЗС,о 33,3 36,1

13,4 1,38 С. 178 0.255 0.935 0,7 0,88 0.198 0.254 0.431 С,6

12,9 19,2 68,0 22,5 28,7 48,8

п: + 4 0,68 0.201 0.227 1,0 0,53 0.233 С.гхе 0.176 1.С

[он Зп,2 32,9 31,9 37,2 34,5 28,3

13,4 1,00 о.гзэ 0.274 Р.Я45 0,9 0,85 Р. 233 0.214 С. 372 0.9

22,5 25,9 51,6 27,5 28.7 43,8

Примечание: числитель - содержание углерода в £ к почве;

знаменатель - 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 достоверное 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 абсолютного и относительного содержания негидролизуемого остатка гумуса о ростом дозы вносимых ЛКП 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 гуматно-Тульватным типом гумуса 0,9-1,1/ увеличения доли негидролизуемого остатка гумуса не наблюдалось /Таблица 2/.

■ Отсутствие надежных и главное доступных аналитических методов идентификации лигносодернащих веществ в почве побудило нас использовать методы ЭПР и гель-хроматограрии о целью выявления влияния лигнинной составляющей на химические свойства почвы. Чувствительность спектров ЭПР к различным способам выделения и очистки 1уминовых веществ послужила причиной для исследования изменений гумусного состава почвы после внесения ЛЮТ по спектрам исходных почв и их негидроли-зуемнх остатков. Интенсивность пика с и=2,003 /отражает содержание как гуминовых веществ в почве, так и ЛКД/ в спектрах ЭПР почв с добавкой ЛКП на 37-49$ выше, чем в контрольном варианте, хотя и не коррелирует о количеством ЛКП. В негидоолизуегшх остатках приращение интенсивности этого пика соответствует количеству внесенного ЛКП и наименьшее в контроле. При разделении щелочных экстрактов дерново-подзолистой почвы с использованием ЛКП и гидролизного лигнина на Се.Гадек-се 9-75 происходит увеличение полпдисперсности среднемолеку-_ тарной Т'такшш. Полученные данные позволили судить об участии ЛКП и гидролизного лигнина в. химических процессах почвы.

Вямтнпе ЛКП на типические свойства почгн. Поскольку ЛКП содержит от. 5 ло' ЗГЙ креппия, то нас интересовала возможность перезгода его т рпствсслшю Ьормн. О этой целью был гсрозоден г.т/мьчи'л пкелег'к'.-окт, когда навески препаратов ЛКП шлерзки-

Та&яипа 2.

С аи? сн в состав 17?С,'С2 дерново-подзолистоД хорояо окультуреной почвы при последействии разних типов ЛТП'л их глубокой задетое в михроподевсм опыте / "ПО "Подмосковье" /.

Варга ц т ' Запасы ? к почве Уг.юрол .франциЛ, Неглдроди-

;!азватп»е удобрения Доза, г/га Глубина, си гумуса. т/га зуег.ти". остаток, СГК:СЙ4

Оутг.-л ГГС Суша 5К с! т. п г- ь "обз.

ло^тполь - 0-20 59,5 1.Г1 21,-17 25,23 49,3 С 0,93

20-30 22,8 0,89 27,87 26,29 45,84 1,03

Гзлпо изныл лагылн + Зюи 12 0-20 20-30 61,9 21.0 1,19 0,81 24,12 31,5В 25,55 28,11 50,33 40,01 . 0,91 1.11

Л/СИ 2в + 12 С-20 59,8 1,15 24,87 25,83 49,30 С, 9о

••воя 20-30 24,1 0,93 25,02 25,27 48,71 1.03

Глц^оизний -игнин + •Тон 30 0-20 20-30 81,1 21,6 1,18 0,93 23,17 27,08 25,31 28,85 51,19 ' 44,07 0,23 0,94

зс С-20 62,1 1,20 23,42 23,41" 53,17 1,Си

20-30 25,0 0,97 27,42 29,17 43,41 0,94

пали в 10-кратном избытке дистиллированной вода, 1%-ои растворе лимонной кислоты /рй 2,58/ и в смеси уксусной кислоты и ее натриевой соли /рН 4,0/. В вытяжках и препаратах определяли содержание кремния. Результаты опыта показали, чтс, пуда по потере массы - 23,5-25,0$ и снижению содержания кремния - 3,0-3,5$, наименьшей гидролитической стабильностью обладает продукт модификации гидролизного лигнина КО ТЭС при 20°С /ЛКП 111а/. Другой тип ЛКП, представляющий собой производное гидролизного лигнина и КО МХС обладал большей стабильностью во всех растворах: потеря массы ооставляла всего 7%, а кремния - 1%. Очевидно, что гидролитическая устойчивость разных типов ЛКП зависит от вида радикала при атоме кремния, обусловливающего изменение полярности связи Jt-O. Вытяжки смесью водных растворов уксусной кислоты и ее натриевой соли содержали 1-2% кремния от его содержания в исходных препаратах ЛКП 111 и 0,55? - 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 <Тюрмы ортокремниевой кислоты в почве достоверно повышалось по сравнению о контрояем на 21-64$ в зависимости от дозы. При использовании же ЛКП 1, где при атоме кремния находится метильная группа, содержание растворимого кремния повышалось на 9-30$, что в 2 раза'меньше, чем при использовании ЛКП 111. А ЛКП 11 не влияло на содержание мономерной формы ортокремниевой кислоты в почве /Таблица 3/. Однако последнее утверждение еще не свидетельствует о том, что кремний не переходит в раствор. Мы предполагаем, что он переходит в виде полимерных форм кремниевой кислота или же кромнийорганических соединении. В пользу этого говорят данные, получешше нами при опредалашш 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, 19Я2; Еахнсв и др., 1984/. В нашем огегге во всех вариантах, назашсино от типа ДКП зольность и содержание в растениях кремних послалось о ростом дозы вносимых удобрений.

При глубокой и обычной заделках ЛКП в хорошо окультурен^

Таблица 3.'

Содержание j¡ /мономерная форма ортокремниевой кислоты/ в дерново-подзолиотой почве в вегетационном опыте /вытяжка 0,1н НС1/.

Варна] R Т Содержание J/(^.мг/л 1987 год Содержание Ж'02,мг/л 1988 год

Название удобрения Доза, г/кг Среднее v,% Среднее vs

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

Гидролизный лигнин фон 0.4 + 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 16,4 17,36 20,05 20,98 2,00 16,36 18,32 15,53 15,11 17,21 5,47 8,92 2,29

МП 11 + Фон 0,4 4 16,4 17,35 15,46 13,06 3,01 8,53 5,66 15,29 14,20 13,94 7,61 5.15 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

F* » ут 2,29 10,26

Таблица 4.

Содержание 1Ю2' * Е ячмене и овсе при внесении разных типов и доз ЖЕ в вегетационном опыте.

В а о и а н т

а ч м е н ь

О в .е с

Название Доза Количество удобрения г/кг вносимого Цс ЛКП, г/кг

Зерно Солома

Солома

Ко'ттш

'ГГШ!р> /Тор/

Гаятотазний 4 лигнин +

ЦОЯ

.^лП 1 + /гон'

ЛЯП п + 'оон

ЛГЛ 1а *

юн

4

4

15,4 4

15,-

0,60

0,29 1.2С

0,44 1,79

0,44 0,47 0,51 0,67

о.еэ

С,79 1,12

1,21

1,43

1,23

2,35 2,42

2,18 4,50

1,64 2,01

2,77

2,59

4,25 4,03

ную почву отмечено также увеличение содержания подвижного кремния. При глубокой заделке содержание мономерной формы ортокремниевой кислоты достоверно увеличивалось на 10-25$ /19Р9 год/ и на 11-22^ в последействии /1990 год/ по сравнению с контролем и вариантами, где применяли гидролизный лиг-чин. Чтобы определить долю влияния внесенных ЖП на содержание подвижных форм кремния в почве, было определено содержание их в динамике. Дайте многофакторного дисперсионного анализа показали, что наибольшее влияние на подвижность кремния оказывают 'Такторн времени и вносимые нами удобрения, а при глубокой заделке еще и глубина, с которой взят образец. Таким образом доказана возможность использования ЛКП в качестве кедленодействующего кремниевого удобрения.

Испытывая ЛКП 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 иелью выяснения направления взаимодействия ЛКП и фосфора был проверен модельный эксперимент. Суть его состояла в сае-дуюшем: препараты ЛКП 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 ЛКП судили по его количеству в дистиллированной воде при настаивании в ней высушенных после сорбпии PgOg ЛКП. Лигчокрег.тняПорганическиэ 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 87,0£, т.е. 1г сухого препарата связывал в течение суток от 46 до 113мг фос{юра. ЛКП ноглошачи столько же или больше PgÔg, чем гидролизный лигнин. Интенсивность сорбиии не зависила от рН раствора, что косвенно свидетельствует о Физической сорбпии. Скорость десорбции значительно ниже: через сутки в растворе обнаружено лишь 0,4-Q,?/* PgOg, содержащегося в препаратах. В вегетационном опыте в почве наболтались незначительные изменения содержания под-рнг'ого f-ocfopa, которые обнаруживались и в последействии п/. Оли «ко эти изменения зависите только от типа ЖП п яр завиоили от лозн внесения, что не дает . п.-* дготаточннх оснований стаивать процесс уменьшения или

Таблица 5.

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

Вариант

:1азвание Доза, одобрения г/кг

рНКС1 менннх основа- У общ.» р2°5' °>

ний, % мг/кг мгЛииг п,

мг,экв/100г п.

Саи+ Са+Мо

контроль /фон/

лигнин + £юн

1КП 11 +

&он

Ш1 111а +

Ъон

Ш1 111 +

15он

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

4 5,9 5,00 1,51 6,51 0,09 11,44 3,3 6,27

16,4 5,8 5,00 1,84 6,84 0,09 11,61 3,8 6,47

4 ' 5,7 5,00 1,06 6,05 0,11 57,30 7,2 7,20

16,4 5,6 5,00 1,11 6,11 0,09 79,25 10,5 8,30

4 5,9 5,33 1,17 6,50 0,09 16,27 4,1 7,07

16,4 5,8 5,60 1,66 7,26 0,09 17,03 3,8 8,77

4 5,7 4,87 1,65 6,52 0,09 14,20 5,2 6,80

16,4 6,0 5,87'' 2,19 8,06 0,09 13,33 3,6 7,07

0,9 65,1 2,9 а,4

увеличения содержания почвенных фооТатов с действием иосле-дуешх нами ЛКП.

Работами Л.А.Комарова /1987;1988/, А.П.Русу /1976/ и М.А.Цуркан п П.А.Сувак /1979/ показано, что при внесении гидролизного 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 но изменяется при использовании ЛКП на почве, где минеральные удобрения не вносили; а также от типа. ЛКП: в вариантах с ЛКП 11 неблюдалось значительное увеличение /в1,5 раза/ А'03 по сравнению с контрольным вариантом. В последействии, ужа 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 Форш азота в 13 раз, что отмечалось и в последействии. В результате прибавки зерна ячменя составили 135$ и 250/5, 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, серы, подвижных форм калия и обменных оснований, потенциально доступных и комплексосвязанных форм железа, алюминия, марганца и микроэлементов, в том числе тяжелых металлов.

Агроэкологические 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 растения и их экологической безопасности.

Использование ЛКП 111 в дозах 0,4 и 4 г/кг дает возможность получить достоверные прибавки урожая зерна ячменя на 19,0-25,5? по сравнению о контрольным вариантом и вариантами, где прт-внялся гидролизный лигнин и КО ТЭС. Дальнейшее по-гл-гние дозы до 16,4 г/кг /50 т/га/ не пшводило к повыше-i'kv урохая. Внесение ЛКП 11, т.е. гидролизного лпгннна, могу !,.1"!г:>1?йл1гого Л",'JIXC в'дозах 4 и .16,4 г/кг понижало уоогаЯ

Таблица 6.

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

1 а р и а н т Урожай, г/оооуц Структура урожая

[азпание лобгюния Лоза г/кг Зерно Солома Чиоло стеблей шт./оооуд Масса 1СОО

всего о колоском 301)вн» г

«щрю, ицро газннй лигнин ОД 1 - 1,33 2,40 н е о п р е .и е л а и о

4 ' 4 0,79 4,68 1,51 8,05 н е н в о п р е д в о п р в д в I е н о л в н о

ОД' П • 4 3,14 7,73 н в о п р е д е .18110

- 9,40 13,09 28 17 40,00

« вдронизннй тагнин • 4 16,4 9,73 10,50 13,67 13 .69 • 29 26 1й 17 42,30 " $5,06

а п 1 16,* 2,29 0,20 6,74 6,01 24 30 17 21 ,Ш 21-, ГС

СП Ша 4 16,4 11,27 10,71 12,78 9,53 за 39 19 15,С1Ь 4'5,97

) тэо 2,9 /ми/кг/ 10,66 13, Й7 30 16 1а, 13

зерна ячыоня в 4 и 47 раз соответственно. В нашем опыте показано, что использовать ЛКП необходимо совместно о минеральны;® 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 маооа 1000 зерен повыоилаоь на 9,6-16,0$, исключением явилось действие ЛКП 11 /Таблица 6/.

В микрополевом опыте /НТО "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 /Рф:Рт=2,38/.

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

вывода

1. Изучено влияние новых нетрадиционных органических удобрений - лигяокремнийорганических производных /ЛКП/, содержащих 30-35% С, 23-47$ О, 4-6Í Н и 5-30$ И, 0,1-0,2$ азота я следа калия и фосфора, а также незначительное количество микроэлементов, на химические свойства дерново-подзолистой почяы. Показано, что ЛКП и гидролизный лигнин в дозах 1,2; 12; 30 и 50 т/га не оказывают влияния на рН, содержание об-:ттннх оснований, обшей серн и азота, подвижность катая, а го-

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 с увеличением дозы ЛКП до 50 т/га происходит увеличение абсолютного и относительного содержания негидоолизуемого остатка. Наличие ЛКП в составе негидролизуемого остатка гумуса подтверждено методом ЭПР.

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

4. В вегетационном и микрополевом опытах при использовании ЛКП содержание мономерной Формы ортокремнневой кислоты в почве увеличивается на 21-64^ 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 с ЛКП, но не коррелирует о содержанием мономерной формы H^jtO^ в ней, что, по-видимому, связано с возможностью поглощения растениями как мономерной формы ортокремнневой кислоты, так и кремнийорганических соединений, которые могут образоваться в процессе транс {юрмаиии ЛКП.

6. Установлено, что разные типы ЛКП оказывают неодинаковое влияние на рост и развитие растений. Из изученных нами типов ЛКП только ЛКП 111 на фоне минеральных удобрений и извести повышает урожай зерновых по сравнению с контролем и другими вариантами, в том числе о гидролизным лигнином и креы-нийорганическими соединениями. На слабоокультуранной дерново-подзолистой почве можно рекомендовать применение ЛКПА, в состав которых входит 7-9? азота. ЛКПА характеризуйся последействием, повышая урожай ячменя и овса и пе ухудшая при этом качества продукции. При глубокой заделке ЛКП повышают урожая вико-овсяной смеси.

7. Методом ко тичественной цито(/отометрии устаноьлыю повышение содержания ДТХ в интор1<азннх ядрах клвти'к яч-мичя и овса, выраженных на почве с примененном ЛКП 111.

8. Согласно лагашя вегетационного и микропщевих оичт-м:

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

ОСНОВНЫЕ ПОЛОШШ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

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

2. Лигчокремнийорганические удобрения // Научно-техничес-киП семинар по использованию лигнина и его производных в сельском 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/,

ГРНИИП 3,1из1.1 Тираж 100 27.05.01.