Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Активный пул органического вещества почвы при разных способах землепользования и системах удобрения
ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия
Автореферат диссертации по теме "Активный пул органического вещества почвы при разных способах землепользования и системах удобрения"
LT-
КУЗНЕЦОВ АЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ
АКТИВНЫМ ПУЛ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВЫ ПРИ РАЗНЫХ СПОСОБАХ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ И СИСТЕМАХ УДОБРЕНИЯ
Специальность 06.01.04 - агрохимия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук
? 1
Москва 2008
003454107
Диссертационная работа выполнена в лаборатории почвенных циклов азота и углерода Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН.
Научный руководитель: доктор биологических наук
Семенов Вячеслав Михайлович.
Официальные оппоненты: доктор биологических наук
Егоров Владимир Сергеевич,
кандидат сельскохозяйственных наук Лукин Сергей Михайлович.
Ведущее учреждение: Государственное научное учреждение
Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н.Прянишникова.
Защита диссертации состоится «<9Р» 2008 г. в ч в
аудитории М-2 на заседании диссерта^ионното совета Д 501.002.13 при МГУ имени М.В.Ломоносова по адресу: 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова.
Автореферат разослан «
» 1СРЛ^>Рх^" 2008 г.
Приглашаем вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании Диссертационного совета или прислать отзывы на автореферат в двух экземплярах по адресу: 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ имени М.В.Ломоносова, факультет почвоведения, Учёному секретарю диссертационного совета.
Учёный секретарь диссертационного совета,
доктор биологических наук, />
профессор Зенова Г.М.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Органическое вещество является важнейшим компонентом почвы, определяющим особенности её свойств и режимов. Определение фракционно-группового состава органического вещества почвы (ОВП) остаётся наиболее распространённым способом оценки его состояния и характера трансформации при разных природных и антропогенных факторах (Александрова, 1980; Орлов, 1990; Орлов и др., 1996; Орлов и др., 2004; Когут, 2003; Овчинникова, 2007). В агрономическом отношении наиболее важным является то ОВП, которого либо «не видно», либо «уже нет», т. е. постоянно оборачиваемое, легко минерализуемое, быстро стабилизируемое и поэтому трудно улавливаемое химическими способами. До сих пор нет идеального растворителя или процедуры экстракции, обеспечивающих полное выделение фракций ОВП, чувствительных к быстрым изменениям его состава и исключающих вероятность автоокисления или реполимеризации органических веществ при анализе (Hayes, 2006; Oik, Gregorich, 2006). Краткосрочные изменения ОВП связаны с его биологически трансформируемым, активным пулом, к которому относятся все органические вещества с Т0 s < 2 лет независимо от их химического и физического состояния (Jenkinson, Rayner, 1977; Paul et al„ 2006). Количественные параметры активного пула устанавливаются биокинетическим анализом разложения и минерализации ОВП и измерением микробной биомассы (Трофимов, 1997; Смагин и др., 2001; Семенов и др., 2005; Семенов и др., 2006; Paul et al., 1999; Collins et al., 2000; Franzluebbers et al., 2000).
Серые лесные почвы и чернозёмы - преобладающие почвы лесостепной зоны Европейской части России. Интенсивное сельскохозяйственное использование почв привело к уменьшению содержания органического углерода (С0рг) в 1.2-3.3 раза по сравнению с целинными участками и к значительному повышению доли ароматических компонентов в составе ОВП (Орлов, Бирюкова, 1995; Сорокина, Когут, 1997; Щербаков, Надежкин, 2000; Schmtzer et al., 2006). Убыль Сорг происходит в первую очередь за счёт его быстро разлагаемых фракций, слагающих активный пул ОВП. Недостаточная обеспеченность почв агроценозов активным органическим веществом может быть причиной ухудшения их водно-физических, физико-химических и агрохимических свойств, слабой азотминерализующей способности, высоких потерь азота и низкой эффективности минеральных удобрений. Применение удобрений и севообороты -общепринятые способы оптимизации плодородия почвы, однако до сих пор нет единого мнения о влиянии этих факторов на минерализуемость ОВП (Егоров, Бычкова, 2006; Мерзлая и др., 2006; Минеев и др., 2007; Alvarez, 2005). В этой связи представляется важным сравнить минерализационную способность ОВП агроценозов и естественных угодий, определить влияние минеральных и органических удобрений на обеспеченность пахотных почв углеродом и азотом активного органического вещества и установить долю микробной биомассы в его составе.
Цель работы: оценить минерализационную способность органического вещества серой лесной почвы и выщелоченного чернозёма в зависимости от характера землепользования и системы удобрений полевых культур.
Задачи исследований:
1) определить структуру активного пула ОВП и установить соотношение легко, умеренно и трудно минерализуемых фракций углерода в его составе;
2) оценить обеспеченность необрабатываемых и вовлечённых в сельскохозяйственное производство почв потенциально минерализуемым органическим веществом;
3) установить долю микробной биомассы в составе активного органического вещества почвы (АОВП) при разных способах землепользования и системах удобрения культур;
4) выявить характер краткосрочной динамики микробной биомассы в почве после внесения минеральных и органических удобрений;
5) показать роль АОВП в формировании почвенного пула минерального азота.
Научная новизна. Дана количественная оценка обеспеченности серой лесной почвы и выщелоченного чернозёма углеродом и азотом АОВП и установлено соотношение легко (¿>0.1 сут"1), умеренно (¿>0.01 сут"1) и трудно (¿>0.001 сут"') минерализуемых фракций в его составе. Установлен факт сильного обеднения пахотных почв потенциально минерализуемым углеродом (Спм) в основном за счёт умеренно минерализуемой фракции (0.1>¿>0.001 сут'1). Подтверждена ключевая роль микробной биомассы в формировании АОВП. Показана строгая зависимость обеспеченности почв активным органическим веществом от регулярности внесения органических удобрений и побочной продукции возделываемых культур. Впервые сопоставлены результаты биокинетического и химического фракционирования ОВП. Отмечено, что биокинетические и химические способы фракционирования отображают разные параметры качества и состояния ОВП. Получены новые данные, указывающие на нарушение минерализационно-иммобилизационной оборачиваемости азота в выщелоченном чернозёме агроценозов из-за недостаточной обеспеченности почвы минерализуемым органическим веществом.
Практическая значимость работы. Выявлено, что используемые в земледелии серая лесная почва и выщелоченный чернозём с традиционным набором агротехнических приёмов поддержания плодородия характеризуются острым дефицитом активного органического вещества, расходуемого в краткосрочных биологических процессах. Для устойчиво пролонгированного воспроизводства АОВП необходимо ежегодное внесение органических удобрений с обязательным возвратом растительных остатков и побочной продукции в почву. Результаты исследований могут быть использованы при моделировании потоков углерода в наземных экосистемах, при разработке целевых программ по ограничению антропогенной эмиссии парниковых газов, секвестрированию углерода и воспроизводству ОВП в агроэкосистемах.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на Юбилейной Всероссийской конференции «X Докучаевские молодёжные чтения - почвы и техногенез» (Санкт-Петербург, 2007), XIV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2007» (Москва, 2007), IX Международной Путинской школе-конференции молодых учёных «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2005),
Международной конференции «Ресурсосберегающие технологии земледелия» (Курск, 2005), Международной научно-практической конференции «Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие» (Пенза, 2005), III Международной конференции «Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии» (Пущино, 2007), II Международной научно-практической конференции «Роль молодых учёных в развитии науки» (Великие Луки, 2007).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ.
Объём и структура диссертации. Диссертация включает введение, обзор литературы, описание объектов и методов исследования, обсуждение экспериментальных результатов, выводы, приложения и список литературы. Материалы диссертации изложены на 129 страницах, содержат 44 таблицы, 21 рисунок, 22 приложения. Список литературы включает 200 наименований, в том числе 128 англоязычных.
Поддержка и благодарности. Работа выполнена в лаборатории почвенных циклов азота и углерода Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН по планам НИР Института, в рамках проектов РФФИ (№№ 0404-48670 и 07-04-00529) и российско-нидерландского проекта № 047.017.011.
Автор выражает благодарность научному руководителю, ведущему научному сотруднику, д.б.н. В.М. Семенову, заведующему лабораторией, д.б.н., профессору В.Н. Кудеярову, ст.н.с., к.б.н., доценту Т.В. Кузнецовой, ст.н.с., к.б.н. JI.A. Иванниковой, н.с. H.A. Семеновой, ведущему инженеру Е.М. Гультяевой за помощь в организации исследований, консультации и всестороннюю поддержку. Особая благодарность профессорам ФГОУ ВПО «ПГСХА» Т.Б.Лебедевой, Е.В.Надежкиной, С.М.Надежкину за предоставленную возможность работать на стационарных опытах и конструктивное содействие в течение всех исследований, а также руководителю группы биологического земледелия университета Вагенингена, профессору Ариене ван Бругген и ведущему научному сотруднику биологического факультета МГУ, д.б.н. А.М.Семенову.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ГЛАВА 1. РОЛЬ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ФОРМИРОВАНИИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
В четырёх разделах главы рассмотрены агроэкологические функции ОВП, показана ключевая роль органического вещества в поддержании физических, химических и биологических свойств почвы, дана сравнительная характеристика концептуальных подходов и экспериментальных методов подразделения ОВП на компоненты, пулы и фракции. Показаны преимущества и ограничения химических, физических и биологических способов фракционирования ОВП. Анализируются причины и механизмы процессов стабилизации - деградации ОВП естественных и сельскохозяйственных экосистем. Отмечена важная роль микробной биомассы в формировании активного пула ОВП, её высокая чувствительность к агрогенным воздействиям на почву, возможность индикации состояния ОВП по его доступности почвенным микроорганизмам.
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования выполнены на среднесуглинистых серых лесных почвах (Московская область, Серпуховский район, г. Пущино) и тяжелосуглинистом чернозёме выщелоченном (Пензенская область, Мокшанский район, с. Рамзай). В серии лабораторных исследований использовали образцы, отобранные из верхнего 0-20 см горизонта с участков неудобренных агроценозов, смешанного леса, залежи (опыт 1) и с вариантов мелкоделяночного (опыт 2) и стационарных полевых опытов (опыты 3 и 4).
В лабораторном опыте 1 исследовали влияние разных способов землепользования на структуру активного пула органического вещества серой лесной почвы и выщелоченного чернозёма, их обеспеченность потенциально минерализуемымыми углеродом и азотом.
Мелкоделяночный полевой опыт 2 проводили на агрогенно изменённой серой лесной почве. В первый год опыта на минеральном фоне 1 вносили N100P100K100 кг/га и 2.5 кг/га гербицида 2,4-Д, а на органическом фоне 2 -25 т/га свежего навоза КРС. Опытная культура - чёрная редька. Во второй год по фону 1 - N200P200K200 + 2.5 кг/га гербицида 2,4-Д, а по фону 2-50 т/га свежего навоза КРС. Опытной культурой была сахарная свёкла. Побочная продукция после уборки корнеплодов в сентябре заделывалась в почву. Основные агрохимические показатели агрогенно изменённой серой лесной почвы были следующими: Сорг - 3.42-3.86%, рНводн - 7.2-7.3, No6lu - 250-274 мг/100 г, NMHH -
- 4.1-4.3 мг/100 г почвы. Для сравнения параллельно отбирали образцы агрогенно изменённой серой лесной почвы неудобренного чистого пара и типичной серой лесной почвы с участка луга, расположенного в 30 м от опытных делянок (фон 3). Содержание Сорг в почве луга составляло 1.80%, Н>бЩ - 138 мг/100 г, NM„H - 0.40 мг/100 г, а рНводн было 7.30. Повторность опыта - трёхкратная, расположение делянок - рандомизированное. Площадь делянок - 4 м2. Содержание сухого вещества в свежем навозе КРС составляло 20.4±0.3%, Сорг - 37.5±1.4%, No6lI1 -
- 1.67±0.05% (на сухое вещество). Минеральные удобрения применяли в виде Naa,
Рсд и К™.
Опыт 3 заложен в 1980 г. профессором Т.Е. Лебедевой в учебно-опытном хозяйстве Пензенской ГСХА. Чернозём выщелоченный тяжелосуглинистый среднемощный характеризовался следующими агрохимическими показателями: рНКС| - 4.7-5.2; Нг - 5.8-9.6 мг-экв/100 г; V - 74-77%; Сорг - 3.49-3.68%; No6lll -
- 349-402 мг/100 г, Р205 - 5.30-7.30 и К20 - 9.20-13.40 мг/100 г почвы. Варианты опыта включали три уровня минерального питания (N0P0K0, N52P48K50 и N114P96K94) на двух фонах навоза (5 и 10 т/га севооборотной площади) в 5-польном севообороте. Навоз вносили один раз в пять лет под озимую пшеницу в дозах 25 и 50 т/га. Минеральные удобрения применяли в виде Naa, Рдс, Кх.
Опыт 4 проводится с 1992 г. в УОХ Пензенской ГСХА на выщелоченном чернозёме. Чернозём выщелоченный среднемощный тяжелосуглинистый в слое 0-30 см характеризовался следующими показателями: рНка - 4.70-4.75, Нг - 7.60-7.90; S -
- 28.7-29.5 мг-экв/100 г почвы; V - 78.0-79.5%, С^ - 3.77-3.87%, Р205 - 8.03-9.46 и К20 - 10.2-12.3 мг/100 г почвы. Исследуемыми вариантами были два уровня минерального питания (N0P0K0 и N72-96P78-96K78-102) в зернопаропропашном
(чистый пар - озимая пшеница - кукуруза - яровая пшеница - просо) и зернотравянопропашном (ячмень с подсевом клевера - клевер 1 г.п. - клевер 2 г.п. -- озимая пшеница - кукуруза) севооборотах. Текущими культурами в год отбора образцов были озимая пшеница в зернопаропропашном (ЗПП) севообороте и ячмень с подсевом клевера - в зернотравянопропашном (ЗТП). Виды, способы и сроки внесения минеральных удобрений, а также агротехника возделывания сельскохозяйственных культур были теми же, что и в опыте 3.
Оперативную и глубокую диагностику состояния ОВП проводили путем его биокинетического фракционирования, предусматривающего длительную инкубацию предварительно инкубированных и предварительно высушенных (70°С в течение 24 час) образцов при 60% ППВ и температуре 22°С с количественным учётом С-СО2 (Семенов и др., 2005). Для инкубации образцов использовали колбы оригинальной конструкции, в которых обеспечивается равновесие внутреннего и внешнего давления газовой фазы и непрерывное поглощение С-СО2 раствором щёлочи (Иванникова, 2005).
Расчёт содержания углерода микробной биомассы (Смб) в почве производили по кумулятивному количеству С-СО2 за 13-14 суток инкубации предварительно высушенной почвы (уравнение 1):
С, = 0.45 Смб [1-ехр[-Н]] + В-1, (1)
где: С, - кумулятивное количество С-С02 (мг/100 г), выделившегося за время I (сут);
С„6- содержание углерода микробной биомассы (мг/100 г);
0.45 - доля углерода почвенного субстрата, минерализованного до С-СО2;
В - константа, характеризующая равновесие между приростом и отмиранием
биомассы при полной утилизации начального запаса субстрата.
Базальное дыхание (БД) определяли по средней скорости выделения С-СО2 почвой за 6-8 суток инкубации предварительно инкубированных образцов. Дыхательный коэффициент (яС02, мг С-С02/г С„б) рассчитывали по отношению скорости базального дыхания к микробной биомассе: цС02 = БД/С„б.
По результатам длительной (более 120 суток) инкубации предварительно высушенных почвенных образцов рассчитывали содержание потенциально минерализуемого (С„м) углерода, легко (СО, умеренно (Сг) и трудно (Сз) минерализуемых фракций АОВП (уравнения 2-4):
С, = Спм[1-ехр(-М)]; (2)
С, = С, [1-ехр(-М)] + С2 [1-ехр(-1'2'0]; (3)
С, = С, [1-ехр(-М)] + С2 [1-ехр(-А:2-1)] + С3 [1-ехр(-М)], (4) где: Спм - содержание потенциально минерализуемого углерода; Сь С2, Сз - содержание углерода легко, умеренно и трудно минерализуемых фракций АОВП;
ко, к\, к2, къ - константы скорости минерализации органического вещества соответствующих фракций (сут1).
Содержание активного углерода (Са|сг) рассчитывалось как сумма С1 + С2 + Сз фракций. По полученным С„ и кп вычисляли время пребывания (МЯТ=1Д:П, сут), полуразложения (Т0 ¡=1п2/кп, сут) органического вещества фракции в почве и поток углерода (У=Сп-кп, мг/100 г-сут1) во фракции.
Содержание в почве потенциально минерализуемого азота (N„M) оценивалось по накоплению минерального азота (ENMHH) за 120-суточный период инкубирования с последующим вычислением по уравнению 5:
ZNMim=NnM-[l-exp (-frt)]. (5)
Нетто-минерализацию (N„„) азота почвы вычисляли по разнице между накапливаемым в течение инкубации (Nt) и исходным (No) содержанием минерального азота, а также по уравнению 6:
2NM„H = N0+NHM-[l-exp(-£-t)]. (6)
Общий (N06,„) и минеральный азот в почве определялись колориметрически фенолятгипохлоритным методом (Кудеяров, 1965; Кудеяров, 1972; Бочкарёв, Кудеяров, 1982). Определение содержания органического углерода производили по Тюрину, а фракционно-группового состава ОВ выщелоченного чернозёма - по Тюрину в модификации Пономарёвой и Плотниковой (Агрохимические методы, 1975).
Расчёт биокинетических параметров и статистическая обработка результатов производились с помощью программ Statistica 7.0 и Excel 2007. Коэффициенты уравнений 1-6 с уровнем значимости Р > 0.05 отвергались.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. СТРУКТУРА АКТИВНОГО ПУЛА ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ И ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ЧЕРНОЗЁМА Основными компонентами активного пула органического вещества почвы (АОВП) являются растворимое органическое вещество, микробная биомасса, часть незащищённых гуминовых веществ, а сам активный пул ОВП во многом соответствует лёгкой его фракции и содержанию в почве Спм (Romkens et al., 1999; Franzluebbers et al., 2000; Paul et al., 2006). Количественной мерой активности ОВП является его доступность микроорганизмам, оцениваемая по кумулятивной продукции С-С02 за длительный промежуток времени (рис. 1).
В серой лесной почве и выщелоченном чернозёме естественных угодий достоверно выделялись три фракции АОВП, а в почвах неудобренных агроценозов - только легко (¿)>0.1 сут"1) и трудно (¿3>0.001 сут"1) минерализуемые фракции (табл. 1). Содержание углерода легко (Ci) и трудно (Сз) минерализуемых фракций в выщелоченном чернозёме агроценоза было в 2.2-6.2 раза ниже, чем под залежью, а в пахотной серой лесной почве в 1.9-3.3 раза меньше, чем в почве из-под леса. Активное органическое вещество серой лесной почвы и выщелоченного чернозёма было в основном представлено трудно минерализуемой фракцией. Содержание Срфракции в почвах естественных угодий было в 5-20 раз меньше фракции С3, но потенциальный вклад легко минерализуемых соединений во внутрипочвенный оборот углерода был в 6.7-10 раз выше, чем трудно минерализуемых. Величина потока углерода в Сгфракции ОВП естественных угодий составляла 13.0-16.8 мг/100 г в сутки, тогда как в Сз-фракции - 1.3-2.5 мг/100 г в сутки. В пахотных почвах, соответственно, 2.0-4.4 и 0.4-0.5 мг/100 г в сутки. Следовательно, чем выше константа скорости минерализации фракции, тем значимее роль фракции во внутрипочвенном обмене. Потеря пахотными почвами умеренно минерализуемой фракции - одна из
причин снижения биологической активности содержащегося в них органического вещества.
Если в первый год опыта 2 органическое вещество агрогенно измененной серой лесной почвы в чистом паре содержало умеренно минерализуемую фракцию (С2), то после второго года С2-фракция уже не выделялась (табл. 2). Ежегодное внесение побочной продукции на минеральном фоне обеспечивало сохранение умеренно минерализуемой фракции и увеличение доли трудно минерализуемой фракции. Самое существенное положительное влияние на структуру АОВП оказывало внесение органических удобрений с заделкой побочной продукции возделываемых культур в почву.
Серая лесная почва (опыт1)
80 100 -пашня
140
Чернозем выщелоченный (опыт 1)
80 100 120 °— залежь
140
Серая лесная почва (опыт 2,2005 г.)
20 40 60 80 100 120 140
Серая лесная почва (опыт 2,2006 г.)
20 40 60 80 100 120 140 >—1 -о-2 —*—3 -Х-4
Чернозём выщелоченный (опыт 3)
40 60 80 100 120 140-Время, сут
Чернозем выщелоченный (опыт 4)
40 60 80 100 120 140 Время, сут
Рис. 1. Кумулятивное продуцирование С-СО2 серой лесной почвой и выщелоченным чернозёмом. Опыт 2: 1 - чистый пар; 2 - минеральный фон; 3 -органический фон; 4 - луг. Опыт 3: 1 - контроль (без удобрений); 2 - навоз 5 т/га (фон 1); 3 - навоз 10 т/га (фон 2); 4 - фон 1 + Ы52Р48К50; 5 - фон 2 + N114Р96К94; 6 - фон 2 + Ы52Р48К50; 7 - фон 2 + N114Р96К94. Опыт 4: 1 - ЗПП (ШРОКО); 2 - ЗПП (Ы72-96Р78-96К78-102); 3 - ЗТП (ЫОРОКО); 4 - ЗТП (Ы72-96Р78-96К78-102).
Таблица 1. Структура активного пула органического вещества в почвах разных угодий (опыт 1)
Место отбора
Фракции АОВП, мг/100 г почвы
к, | С2 | к2 | С3 Серая лесная почва, Московская область
Лес 37±3 0.36±0.04 13.0±0.3 51±4 0.07±0.01 3.6±0.7 176±3 0.008±0.000 1.3±0.0
Агроценоз Залежь 19±1 Черн 20±0 0.24±0.02 4.4±0.2 озём выше; 0.85±0.01 16.8±0.2 нет юченный, 94±3 нет Пензенская 0.09±0.00 8.7±0.2 54±1 область 403±2 0.007±0.000 0.4±0.0 0.006±0.000 2.5±0.1
Агроценоз 9±0 0.23±0.03 2.0±0.06 нет нет 65±9 0.008±0.002 0.5±0.0
Примечание: С1...С3 - легко, умеренно и трудно минерализуемые фракции; над чертой - константы скорости минерализации (к1...к3, сут'1,), под чертой - поток углерода (V, мг/100 г почвысут"1).
Таблица 2. Структура активного пула органического вещества серой лесной почвы с разной удлобрительной нагрузкой (опыт 2)
Фракции АОВП с, 2005 г. 2006 г.
мг/100 г 22±3 к, сут"' Чистый пар (с 0.363±0.010 мг/100 г зон 1) 27±0 к, сут"1 0.192±0.003
с2 20±0 0.094±0.021 нет нет
С3 Ш00Р1С I С, 372±2 OKI 00 + 47 т/п чёрной редьки i 30±2 0.004±0.000 1 свежей ботвы фон 2) 0.371±0.025 270±6 ^00Р2001С ботвы сахар 36±3 0.006±0.000 :00 + 84 т/га свежей ной свёклы (фон 2) 0.323±0.017
с2 35±2 0.040±0.003 66±12 0.026±0.006
Сз Навоз 2 с, 424±27 5 т/га + 37 т/га чёрной редьки 39±3 0.003±0.000 свежей ботвы фон 3) 0.315±0.016 563±13 Навоз 50 т/ ботвы сахар 51±1 0.002±0.000 га + 71 т/га свежей ной свёклы (фон 3) 0.291 ±0.003
с2 35±1 0.043±0.003 85±7 0.025±0.001
Сз С! 449±44 Есч 15±4 0.003±0.000 ественный косимь 0.391±0.080 740±59 ш луг (фон 4) 17±0 0.002±0.000 0.350±0.021
с2 11±1 0.096±0.032 28±7 0.029±0.002
Сз 213±18 0.007±0.001 211±3 0.006±0.001
Примечание: С1...С3 - то же, что и в табл. 1.
Длительное, но периодическое внесение навоза в дозах 5 и Ют/га севооборотной площади обеспечило повышенное в 3.1-3.5 раза, по сравнению с контролем, содержание Сакт в выщелоченном чернозёме, но не предотвращало
потерю умеренно минерализуемой фракции (табл. 3). При органо-минеральной системе удобрения в выщелоченном чернозёме содержалось меньше активного ОВП, чем при органической системе. В АОВП всех вариантов опыта выделялись только легко и трудно минерализуемая фракции. Содержание трудно минерализуемой фракции было во много раз выше, чем легко минерализуемой.
Таблица 3. Структура активного пула органического вещества выщелоченного чернозёма при разных системах удобрения полевых культур (опыт 3)
№ Фракции АОВП
п/п с, с2 Сз
мг/100 г к, мг/100 г к, мг/100 г к3
1 8±0.4 0.234±0.031 Нет Нет 64±1.8 0.008±0.002
2 14±0.8 0.201±0.008 Нет Нет 208±57.2 0.002±0.000
3 16±0.8 0.248±0.010 Нет Нет 233±61.5 0.002±0.000
4 12±0.5 0.208±0.020 Нет Нет 178±25.4 0.003±0.000
5 12±0.9 0.170±0.013 Нет Нет 185±53.5 0.002±0.000
6 14±0.6 0.230±0.006 Нет Нет 140±20.8 0.003±0.001
7 10±0.5 0.268±0.035 Нет Нет 105±8.0 0.005±0.002
Примечание: номера вариантов те же, что и на рис. 1 (опыт 1); С].. .Сз - то же, что и в табл. 1.
Таблица 4. Структура активного пула органического вещества выщелоченного чернозёма в зависимости от севооборота (опыт 4)
№ Фракции АОВП
п/п с, с2 Сз
мг/100 г | к, мг/100 г | к2 мг/100 г | к3
Зернопаропропашной
1 27.1±0.4 0.194±0.005 Нет Нет 91±6.7 0.004±0.000
2 3 27.3±0.4 25.2±1.2 0.186±0.002 Зерн 0.199±0.007 Нет отравяноп Нет Нет эопаш Нет 85.2±2.4 ной 136±8.4 0.006±0.000 0.004±0.000
4 24.9±0.2 0.190±0.003 Нет Нет 122±1.4 0.005±0.000
Примечание: номера вариантов те же, что и на рис. 1 (опыт 4); С).. .С3 - то же, что и в табл. 1.
В почве ЗТП севооборота содержание АОВП было в 1.3-1.4 раза выше, чем в ЗПП севообороте, в основном за счёт Сз-фракции (табл. 4). Умеренно минерализуемая фракция АОВП, также как и в опыте 2, не обнаруживалась ни в одном из вариантов. Применение минеральных удобрений снижало содержание Сз-фракции, но способствовало небольшому увеличению констант скорости ее минерализации.
Таким образом, сельскохозяйственное использование серой лесной почвы и выщелоченного чернозёма приводит к уменьшению их обеспеченности активным органическим веществом с существенным нарушением структуры этого пула. Содержание фракций активного пула с разной скоростью минерализации и
величина потока углерода в каждой из фракций являются чувствительными индикаторами изменения качества ОВП.
3.2. ВЛИЯНИЕ АГРОГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ ПОЧВЫ ПОТЕНЦИАЛЬНО МИНЕРАЛИЗУЕМЫМ ОРГАНИЧЕСКИМ ВЕЩЕСТВОМ Физические и химические способы фракционирования ОВП раскрывают механизмы его стабилизации и деградации, природу и конфигурацию взаимодействий органических и минеральных веществ, но не дают цельного представления о доступности почвенного углерода микроорганизмам. Общепринятым показателем биологического состояния ОВП является содержание потенциально минерализуемого углерода (Спм), устанавливаемого по кумулятивному количеству выделившегося С-С02 за длительный период инкубации (Paul et al, 1999; Collins et al., 2000; Семенов и др., 2006).
Серая лесная почва и выщелоченный чернозём неудобренных агроценозов содержали в 3.9 и 5.2 раза меньше Спм, чем те же почвы естественных угодий (табл. 5). Агрогенное обеднение почв Спм было в 1.8 и 3.6 раза выше, чем валовым органическим углеродом. Используемый в земледелии выщелоченный чернозём характеризовался исключительно низкой обеспеченностью потенциально минерализуемым органическим веществом.
Таблица 5. Содержание потенциально минерализуемого органического вещества в разных почвах при одинаковых условиях инкубации (опыт 1)
Почва, регион Место отбора СПМ к % от Сорг
Серая лесная, Московская область Лес 181±17 0.031±0.005 8.9
Агроценоз 46±2 0.031±0.006 4.8
Чернозём выщелоченный, Пензенская область Залежь 276±4 0.009±0.001 5.2
Агроценоз 53±2 0.008±0.000 1.5
Примечание: С„„ - содержание потенциально минерализуемого углерода, мг/100 г почвы; к - константа скорости минерализации, сут"1
В агрогенно изменённой серой лесной почве после второго года применения минеральных удобрений с заделкой побочной продукции возделываемых культур содержание Спм оставалось на одном и том же уровне, а при внесении органических удобрений по органическому фону - дополнительно увеличивалось в 1.1 раза (табл. 6). В условиях чистого пара содержание Спм после второго года опыта уменьшилось в 1.1 раза. Обеспеченность почвы чистого пара Спмбыла в 1.2 и 1.3 раза ниже, чем при минеральной и органической системе удобрения.
В выщелоченном чернозёме применение органических удобрений один раз в пять лет в дозах 25 и 50 т/га привело к увеличению в 1.9 и 2.4 раза обеспеченности Спм по сравнению с контролем. Доля Спм в почве этих вариантов достигала 2.7 и 3.2% от Сорг(табл. 7). Внесение минеральных удобрений на фоне
навоза вызывало снижение содержания Спн. Чем выше была доза минеральных удобрений, тем меньше содержалось Спм.
Таблица 6. Содержание потенциально минерализуемого углерода в серой лесной почве (опыт 2)
2005 г. 2006 г.
Фон г ^пм Спм^С0рГ, /0 Фон г ^пм Спм/Сррг) ^
1 216±2 0.017±0.000 6.3 1 198±2 0.015 ±0.000 6.2
2 227±0 0.019±0.000 6.3 2 229±1 0.020±0.000 5.9
3 232±1 0 021±0.000 6.0 3 259±2 0.024±0.001 5.8
4 166±1 0.017±0.000 8.7 4 173±2 0.017±0.000 8.8
Примечание: номера фонов те же, что и в табл. 2; над чертой - Спм, мг/100 г, под чертой - константа скорости минерализации (к, сут').
Таблица 7. Содержание потенциально минерализуемого углерода (Спм) и константы скорости его минерализации (к) в выщелоченном чернозёме при разных системах удобрения сельскохозяйственных культур (опыт 3)
Вариант Спм, мг/100 г к, сут"1 % от Сопг
1. Контроль (ЫОРОКО) 53+2 0.00810.000 1.5
2. Навоз 5 т/га (фон 1) 99±6 0.006+0.001 2.7
3. Навоз 10 т/га (фон 2) 128+13 0.005+0.001 3.2
4. Фон 1 + №2Р48К50 94±5 0.005±0.000 2.4
5. Фон 1 +Ы114Р96К94 74+7 0.007+0.000 2.0
6. Фон 2 + №2Р48К50 57±3 0.014±0.001 1.4
7. Фон 2 + N114Р96К94 40±4 0.019±0.002 1.0
Таблица 8. Влияние севооборота на содержание потенциально минерализуемого углерода (Спм) и константы скорости его минерализации (к) в выщелоченном чернозёме
Вариант Спм, мг/100 г к, сут' % ОТ Сорг
Зернопаропропашной
1.№)Р0К0 61±1 0.034±0.002 1.6
2. Ш2-96Р78-96К78-102 65±4 0.030±0 003 1.5
Зернотравянопропашной
3. ЫОРОКО 85±0 0.020±0.003 2.0
4. Ы72-96Р78-96К78-102 89±2 0.020±0.002 2.0
В почве зернотравянопропашного севооборота содержалось в 1.4 раза больше Спм по сравнению с зернопаропропашным севооборотом (табл. 8). Увеличение количества растительных остатков, поступающих в почву
удобренных вариантов, не давало существенного прироста потенциально минерализуемого ОВП.
Таким образом, почвы агроценозов с традиционной системой удобрения культур и структурой полевых севооборотов испытывают острый дефицит потенциально минерализуемого органического вещества, который может быть частично устранен путём обязательной заделки в почву всей побочной продукции.
3.3. МИКРОБНЫЙ ПУЛ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВ И ЕГО ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОД ДЕЙСТВИЕМ АГРОГЕННЫХ ФАКТОРОВ
Наиболее существенные изменения ОВП происходят в его легко разлагаемых компонентах, наиболее доступных микроорганизмам. Поэтому содержание микробной биомассы является более важным количественным и качественным индикатором состояния ОВП и его краткосрочных изменений, чем содержание валового Copr (Scholes et al., 1997; Collins et al., 2000; Von Lutzow et al., 2002). Имеются противоречивые оценки влияния агрогенных факторов, в частности, применения удобрений, на динамику микробной биомассы (Ананьева, 2003). Судя по полученным в опыте 1 результатам, выщелоченный чернозём участков залежи и неудобренного агроценоза отличался экстремально низким содержанием углерода микробной биомассы (1.9 и 0.4% от Сорг, 38 и 27% от Спм соответственно), что указывает на недостаточную его биологическую активность и (или) высокую защищённость ОВП. В серой лесной почве леса и агроценоза доля углерода микробной биомассы (Смб) составляла 5.7 и 2.6% от Сорг (61 и 52 % от Спм).
В первый год опыта 2 содержание См5 в агрогенно изменённой серой лесной почве чистого пара было в 1.1-1.5 раза меньше, чем в почве удобренных фонов, а после второго года опыта снизилось ещё в 1.2 раза. Ежегодное внесение ботвы чёрной редьки и сахарной свёклы обеспечило рост Смд в 1.2-1.4 раза не только в почве с органическим удобрением, но и с минеральным. При высоком содержании Сорг в агрогенно изменённой серой лесной почве доля Смб в его составе была довольно низкой, хотя внесение органических удобрений способствовало небольшому расширению отношения СМб/Сорг.
Внесение минеральных и органических удобрений по-разному влияло на краткосрочную динамику С„б в агрогенно изменённой серой лесной почве. Через сутки после внесения NPK происходило снижение содержания Смб в 1.6 раза, а в варианте с органическим удобрением - накопление в 1.3 раза. Через 9 суток содержание Смб в почве обоих вариантов увеличилось в 1.1 раза. Если рост содержания С„е в почве минерального фона был обусловлен адаптацией микробного сообщества к изменившимся условиям почвенной среды, то в почве органического фона - освоением микроорганизмами органических удобрений. В последующие 9 суток содержание Смб в почве минерального фона продолжало возрастать, а органического фона - постепенно снижаться. Характер отклика микробной биомассы в почве минерального и органического фонов на внесение ботвы сахарной свёклы в сентябре был примерно одинаковым. После резкого и
быстрого повышения содержания С„б происходило его постепенное снижение в почве обоих фонов (рис. 2).
Весна 2006 г.
16Л/ 24. V 1Л/1
11. VI
^120 § 90
£ 60
ю 30 о „
Осень 2006 г. -0—1 —■—2 -
^р"■
-5 -а
4. IX 9. IX
30.1Х
Рис. 2. Краткосрочная динамика углерода микробной биомассы (С„б) в серой лесной почве. Весна: 1 - №00Р200К200 + 2.5 кг/га 2,4-Д; 2 - Навоз 50 т/га; 3 -Луг. Осень: 1 - Внесение 84 т/га зелёной массы ботвы сахарной свеклы, 2 -Внесение 71 т/га зеленой массы ботвы сахарной свёклы, 3 - Луг.
Длительное, но периодическое применение органических удобрений в опыте 3 способствовало увеличению в 1.2-1.3 раза содержания С„б в выщелоченном чернозёме по сравнению с контролем, однако доля микробного углерода в Сорг не превышала 0.4-0.6%. На фоне повышенных доз минеральных удобрений содержание микробной биомассы снижалось. Подобный эффект давало систематическое внесение полного минерального удобрения в зернопаропропашном (ЗПП) и зернотравянопропашном (ЗТП) севооборотах на выщелоченном черноземе (опыт 4). При этом в почве ЗТП содержалось больше Смб, чем в почве ЗПП севооборота.
Таким образом, уменьшение содержания микробной биомассы в серой лесной почве и выщелоченном чернозёме агроценозов является одновременно и причиной, и следствием их низкой обеспеченности потенциально минерализуемым органическим веществом. Существующая практика периодического применения органических удобрений не даёт существенного увеличения микробного пула в выщелоченном чернозёме, а внесение минеральных удобрений ведет к уменьшению его обеспеченности Смб. Ежегодная заделка всей побочной продукции возделываемых культур способствовала накоплению СМб в агрогенно изменённой серой лесной почве: как на фоне органических удобрений, так и на фоне минеральных удобрений.
3.4. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ФРАКЦИОННО-ГРУППОВОГО И БИОКИНЕТИЧЕСКОГО ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВЫ
Определение фракционно-группового состава ОВП является наиболее распространенным способом оценки его качества (Шевцова, 1988; Когут, 2003; Орлов и др., 2004; Овчинникова, 2007). В выщелоченном чернозёме контроля по сравнению с залежью снизилась доля углерода гуминовых кислот (ГК), но
заметно возросла доля негидролизуемого остатка (НО). Внесение навоза способствовало увеличению второй фракции ГК, второй и третьей фракций фульвокислот (ФК), а также НО. Применение минеральных удобрений на фоне органических давало обогащение ОВП наиболее подвижными фракциями ГК и ФК. В итоге, в вариантах с органо-минеральной системой удобрения наблюдался некоторый рост суммы фракций ГК+ФК за счёт снижения доли НО, на который приходилось почти столько же углерода от валового содержания, что и в почве залежи. Вклад органических удобрений в изменчивость фракционно-группового состава ОВП составил 25.7%, а минеральных удобрений - 54.4%.
Применение минеральных удобрений оказалось более действенным фактором влияния на показатели биологического состояния ОВП по сравнению с навозом, вклад которых составлял соответственно 50.3 и 34.8%. При этом действие минеральных удобрений на Спм, С1 и С3 было достоверным и отрицательным, а навоза - положительным, но не достоверным. Содержания углерода в биокинетических и химических фракциях, выраженные % от Сорг, имели между собой единичные и трудно объяснимые корреляционные связи. Для всего массива данных достоверная связь была выявлена между С„б и ГК+ФК, а также между Спм и второй фракцией ФК. В абсолютных величинах биокинетические показатели ОВП достоверно коррелировали почти со всеми его химическими фракциями, в том числе и с НО (табл. 9).
Таблица 9. Корреляционные взаимосвязи между показателями фракционно-группового состава ОВП и его биокинетическими характеристиками (опыт 3)
Показатели Смб Спм с, Сз ЧС02
ГК1 0.642* 0.469 0.649* 0.462 0.050
ГК2 0.892* 0.870* 0.881* 0.767* -0.517*
ГКЗ 0.922* 0.864* 0.928* 0.690* -0.416
сумма ГК 0.567* 0.466 0.559* 0.414 -0.254
ФК1а 0.375 0.173 0.385 0.174 0.270
ФК1 0.636* 0.490 0.642* 0.542* -0.031
ФК2 0.927* 0.915* 0.930* 0.811* -0.505*
ФКЗ 0.787* 0.722* 0.782* 0.736* -0.125
сумма ФК 0.050 -0.063 0.062 0.136 0.378
НО 0.911* 0.897* 0.910* 0.718* -0.468
Примечание: * достоверно при уровне значимости Р>0.95.
Таким образом, химическое и биокинетическое фракционирование ОВП отображают разные параметры его качества и состояния. Ни одна из фракций ГК и ФК не могла служить специфическим индикатором минерализационной способности ОВП. Микробная биомасса, накапливаемая в почве, является прямым источником формирования не только потенциально минерализуемых, но и химически устойчивых компонентов ОВП, составляющих его негидролизуемый остаток.
3.5. АЗОТМИНЕРАЛИЗУЮЩИЙ ПОТЕНЦИАЛ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ И ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ЧЕРНОЗЁМА Вовлечение серых лесных и чернозёмных почв в интенсивное сельскохозяйственное производство с разными видами агрогенных нагрузок сопровождается существенными изменениями их азотного режима (Хабиров и др., 2001, Никитишен, 2002; Надежкина, 2003). Активный пул ОВП служит основным источником образования доступного растениям азота (Кудеяров, 1999; Семенов и др., 2001; Nicolardot et al., 1994; Deng et al., 2000). Поэтому обеднение пахотных почв активным органическим веществом может быть причиной нарушений минерализационно-иммобилизационной оборачиваемости азота с нежелательными агроэкологическими последствиями.
Судя по полученным в опыте 1 данным, серая лесная почва, залегающая под лесом, имела примерно такую же обеспеченность потенциально минерализуемым азотом, что и выщелоченный чернозём залежного участка (табл. 10). В условиях неудобренных агроценозов большей в 1.6 раза азотминерализующей способностью характеризовался выщелоченный чернозём. Обеспеченность серой лесной почвы и выщелоченного чернозёма неудобренных агроценозов общим азотом (NoC[I1) была на 44 и 50% ниже по сравнению с естественными угодьями, а потенциально минерализуемым азотом (NnM) - на 178 и 72% соответственно.
Таблица 10. Потенциальная и чистая минерализация азота в разных почвах естественных и сельскохозяйственных экосистем (опыт 1)
№ п/п* No6m N0 N„M NnM, % от ^общ N„M NHM, % отИобщ
Серая лесная почва, Московская обл.
1 147±4 4.14±0.16 7.43±0 15 0.116±0.002 5.1 4.55±0.19 0.022±0.002 3.1
2 102±1 1.60±0.13 2 67±0 23 0.099±0.003 2.6 3.68±0.09 0.005±0.004 3.6
Чернозём выщелоченный, Пензенская область
3 462±3 3.62±0.16 7.53±0 78 0.075±0.03 1.6 5 57±0.42 0.017±0.003 1.2
4 307±0 1.25±0.05 4.37±0 46 0.034±0.01 1.4 4 13±0.20 0.013±0.001 1.3
Примечание: * 1 - Лес, 2 - Агроценоз, 3 - Залежь, 4 - Агроценоз. Ыобш - Общий азот, мг/100 г; N0 - Исходное содержание минерального азота перед инкубацией, мг/100 г. Над чертой - содержание потенциально минерализуемого азота (Ыпм), мг/100 г; Под чертой - константа скорости минерализации (к), сут"1; 1Ч„М- нетто-минерализация азота, мг/100 г.
Наибольшая продукция Ымии в первые 10 суток инкубации выщелоченного чернозёма опыта 3 наблюдалась в органо-минеральных вариантах. К концу инкубационного периода содержание Ммин в органо-минеральных вариантах было уже ниже, чем на соответствующем органическом фоне. Минеральные удобрения, способствуя увеличению содержания в почве Ым„„, уменьшали чистую
минерализацию азота (N„„=N,-N0), а нетто-обогащение выщелоченного чернозёма минеральным азотом достигалось применением только органических удобрений (рис. 3).
Чернозём выщелоченный {опыт 4)
И1
В 2 □ 3
0-10 10-20 20-40 40-80 80-120 Время, сут
Чернозём выщелоченный (опыт 3)
07
10-21 21-42 42-70 70-120 Время, сут
Рис. 3. Нетто-минерализация азота (N„„=N,-N0) в выщелоченном чернозёме в течение инкубации, мг/100 г. Номера вариантов те же, что и на рис. 1.
Точно такой же вывод следует из данных, полученных путём аппроксимации фактических величин Ымин, установленных в течение инкубации, уравнением 6 (табл. 11). Применяемые системы удобрения повысили содержание Мпм в выщелоченном чернозёме в 1.1-1.5 раза по сравнению с контролем, однако доля в Мо6щ оставалась довольно низкой, составляя лишь 1.4-1.9%, что является подтверждением высокой защищённости органического вещества выщелоченного чернозёма.
Таблица 11. Потенциальная и чистая минерализация азота в выщелоченном чернозёме в зависимости от системы удобрения (опыт 3)
№ п/п ^общ N0 нпм % от Ко6щ Км Км, % от ^общ
1 307±0 1.25±0.05 4.37±0.46 0.034±0.01 1.4 4.13±0.20 0.013±0.001 1.3
2 317±0 1.42±0.11 4.87±0.47 0.039±0.01 1.5 4.30±0.30 0.016±0.003 1.4
3 341 ±4 1.82±0.14 5.18±0.57 0.040±0.01 1.5 6.20±1.40 0.008±0.003 1.8
4 315±4 2.55±0.11 5.25±0.51 0.089±0.04 1.7 3.06±0.14 0.033±0.004 1.0
5 320±4 2-92dh0.ll 5.42±0.57 0.100±0.05 1.7 2.85±0.15 0.034±0.005 0.9
6 335±4 3.68±0.05 5.53±0.70 0.111±0.07* 1.7 2.71 ±0.12 0.017±0.002 0.8
7 342±7 5.01±0.05 6.38±0.87 0.174±0.16* 1.9 1.62±0.07 0.034±0.004 0.5
Примечание: номера вариантов те же, что и в табл. 7; обозначения Мобщ, N0, Н,м и те же, что и в табл. 10; * недостоверно при Р>0.95.
Таблица 12. Потенциальная и чистая минерализация азота в выщелоченном чернозёме в зависимости от вида севооборота (опыт 4)
№ п/п N(>6111 N0 Н™, % от ^общ И,™, % от ^обт
1 314±4 1.91±0.07 4.06±0.41 0.074±0.03 1.3 2.64±0.12 0.023±0.003 0.8
2 348±0 4.81±0.03 5.96±0.83 0.183±0.18* 1.7 1.70±0 06 0.020±0.002 0.5
3 325±4 2.06±0.13 4.39±0.43 0.080±0.03 1.4 2.89±0 21 0.023±0.005 0.9
4 335±4 4.46±0.03 5 90±0.80 0 152±0.12* 1.8 1.93±0.05 0.022±0.002 0.6
Примечание, номера вариантов те же, что и в табл. 8; обозначения N„¡1,,,, N0, Ипм и Ы„м те же, что и в табл. 10; * недостоверно при Р>0.95.
Выщелоченный чернозём зернопаропропашного (ЗПП) и зернотравянопропашного (ЗТП) севооборотов опыта 4 мало отличался по обеспеченности потенциально минерализуемым азотом, содержание которого в удобренных вариантах было в 1.3-1.5 раза выше, чем на контроле (табл. 12). Так же, как и в опыте 3, доля Ыпм в Ыой|ц не превышала 2%. Нетто-минерализация азота существенно зависела от вида севооборота, фактические и расчётные величины которой были выше в почве ЗТП севооборота (рис. 3, табл. 12). Из полученных результатов следует, что систематическое применение минеральных удобрений ограничивает в 1.5-1.6 раз нетто-минерализацию азота как в ЗПП севообороте, так и в ЗТП севообороте.
Таким образом, уменьшение содержания общего азота в почвах агроценозов, по сравнению с естественными угодьями, происходит в основном за счёт его потенциально минерализуемых соединений. Внесение минеральных удобрений способствовало увеличению содержания в выщелоченном чернозёме N„,1™, но уменьшало чистую минерализацию азота. Обогащение выщелоченного чернозёма потенциально минерализуемым азотом достигалось только применением органических удобрений. Нетто-минерализация азота в выщелоченном чернозёме зернотравянопропашного севооборота была выше, чем в условиях зернопаропропашного севооборота.
ВЫВОДЫ
1. Органическое вещество почвы с продолжительностью существования менее 3 лет образует активный пул, подразделяющийся биокинетическим фракционированием на легко (¿>0.1 сут'1), умеренно (¿>0.01 сут"1) и трудно (¿>0.001 сут"1) минерализуемые фракции. В серой лесной почве и выщелоченном чернозёме естественных экосистем присутствуют все три фракции активного пула, а пахотные почвы в основном содержат только легко и трудно минерализуемые фракции. Ежегодное применение органических удобрений и полный возврат в почву побочной продукции возделываемых
культур позволяют оптимизировать структуру активного пула органического вещества обрабатываемых почв.
2. Серая лесная почва и выщелоченный чернозём неудобренных агроценозов содержат в 3.9 и 5.2 раза меньше углерода потенциально минерализуемого органического вещества, чем те же почвы естественных экосистем (0.18 и 0.28% соответственно). Агрогенное обеднение этих почв потенциально минерализуемым углеродом было в 1.8 и 3.6 раза выше, чем валовым органическим углеродом.
3. Содержание потенциально минерализуемого углерода в серой лесной почве после второго года применения минеральных удобрений в дозах Ш00Р200К200 с заделкой побочной продукции возделываемых культур оставалось на одном и том же уровне, а при внесении органических удобрений в дозе 50 т/га по органическому фону - дополнительно увеличивалось в 1.1 раза. Обеспеченность почвы чистого пара потенциально минерализуемым углеродом была в 1.2 и 1.3 раза ниже, чем при минеральной и органической системе удобрения соответственно.
4. Длительное применение на выщелоченном чернозёме органических удобрений в дозах 25 и 50 т/га с периодичностью один раз в пять лет способствовало увеличению в 1.9 и 2.4 раза содержания потенциально минерализуемого углерода по сравнению с контролем. Ежегодное внесение минеральных удобрений на фоне органических, повышая содержание Сорг в почве, уменьшало долю потенциально минерализуемой фракции в составе органического вещества. Выщелоченный чернозём зернотравянопропашного севооборота характеризовался повышенным в 1.4 раза содержанием потенциально минерализуемого углерода по сравнению с зернопаропропашным.
5. Содержание углерода микробной биомассы является чувствительным индикатором изменений активного пула органического вещества почвы под действием агрогенных факторов. В серой лесной почве и выщелоченном чернозёме неудобренных агроценозов содержалось в 4.6 и 7.3 раза меньше микробного углерода (2.6 и 0.4% от Сорг), чем в почвах естественных экосистем (5.7 и 1.9% от Сорг соответственно).
6. Внесение ЫРК+2,4-Д или органического удобрения оказывало принципиально разное влияние на краткосрочную динамику микробной биомассы в серой лесной почве: с резкой убылью и медленным накоплением углерода микробной биомассы в случае использования химических средств и быстрым увеличением его содержания с последующим уменьшением - после применения органического удобрения. Величины прироста микробной биомассы и характер её динамики после заделки растительных остатков были одинаковыми в почве минерального и органического фонов.
7. При минеральной и органической системе удобрения с ежегодной заделкой побочной продукции содержание углерода микробной биомассы в серой лесной почве было в 1.6 и 2.5 раза выше, чем в почве чистого пара. Длительное, но периодическое применение органических удобрений способствовало увеличению в 1.2-1.3 раза обеспеченности выщелоченного чернозёма микробным углеродом по сравнению с контролем, а ежегодное
внесение минеральных удобрений препятствовало накоплению микробной биомассы.
8. Биокинетические и химические способы фракционирования отображали разные параметры качества и состояния органического вещества выщелоченного чернозёма. Ни одна из групп или фракций ГК и ФК не была специфически чувствительным индикатором минерализационной способности почвенного органического вещества.
9. Азотсодержащие компоненты органического вещества выщелоченного чернозёма характеризуются большей устойчивостью к минерализации, чем серой лесной почвы. Внесение минеральных удобрений, повышая обеспеченность выщелоченного чернозёма минеральным азотом, уменьшало размеры нетто-минерализации азота органического вещества. Реальное обогащение выщелоченного чернозёма потенциально минерализуемым азотом достигалось применением только органических удобрений.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Кузнецов A.M., Иванникова Л.А. Микробный пул органического вещества выщелоченного чернозёма Среднего Поволжья // Сб. тезисов IX Международной Пущинской школы-конференции молодых учёных «Биология - наука XXI века». Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН. 2005. С. 234.
2. Семенов В.М., Иванникова Л.А., Кузнецов A.M., Надежкина Е.В. Агрогенные изменения биологического качества органического вещества выщелоченного чернозёма // Ресурсосберегающие технологии земледелия. Курск: ВНИИЗиЗПЭ. 2005. С. 526-529.
3. Кузнецова Т.В., Кузнецов A.M., Тулина A.C., Семенова H.A., Надежкина Е.В. Азотминерализующая способность серой лесной почвы и выщелоченного чернозёма // Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие. Пенза: РИО ПГСХА. 2005. С. 333-335.
4. Tatyana V. Kuznetsova, Anastasia Tulina, Alexander Kuznetsov, Nataliya Semenova, Elena Nadezhkina, Vyacheslav Semenov. Nitrogen mineralizing ability of gray forest soil and leached chernozem // 18th World Congress of Soil Science. July 9-15 2006. Philadelphia, Pennsylvania. USA. 2006. 163: 4.1B.
5. Кузнецов A.M. Изменение показателей биологического качества органического вещества выщелоченного чернозёма в агроценозах // Сборник тезисов Юбилейной Всероссийской конференции «X Докучаевские молодёжные чтения». Санкт-Петербург: 2007. С. 62-63.
6. Кузнецов A.M. Краткосрочные изменения микробного пула органического вещества почвы при внесении минеральных и органических удобрений // Тезисы докладов XIV международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2007». Секция «Почвоведение». М.: 2007. С. 41-42.
7. Semenov A.M., Semenov V.M., Kuznetsov A.M., Khodjhaeva A.K., Zelenev V.V., Dulov L.E., Semenova E.V., Lavrentieva E.V., Blok W., Van Brüggen A.H.C. Daily sampling of bacteria and green house gases from differently treated and cropped soils revealed wave-like dynamics of all variables // Тезисы докладов III Международной конференции «Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии». Пущино: 2007. С. 77.
8. Кузнецов A.M., Семин В.Ю. Диагностика изменений качества органического вещества удобренного выщелоченного чернозёма // Сборник материалов II научно-практической конференции «Роль молодых учёных в развитии науки». Великие Луки: РИО ВГСХА. 2007. С. 54-55.
9. Кузнецов A.M., Иванникова Л.А., Семин В.Ю., Надежкин С.М., Семенов В.М. Влияние длительного применения удобрений на биологическое качество органического вещества выщелоченного чернозёма // Агрохимия. 2007. № 11. С. 21-31.
10. Semenov A.M., Van Brüggen A.H., Semenov V.M., Kuznetsov A.M., Khodjhaeva A.K., Kuznetsova T.V., Zelenev V.V., Blok W.J., Levchuk T.P., Semenova E.V. Can we relate oscillations in microbial populations and greenhouse gases to soil health? // Joint Meeting. 28.07-1.08.2007. San Diego, USA.
11. Семенова H.A., Иванникова Л.А., Семенов B.M., Кузнецов A.M., Задорожний А.Н., Кузнецова Т.В., Семенов A.M., Ван Бругген А.Х. Оценка углеродсеквестрирующей способности серой лесной почвы при минеральной и органической системе удобрения // Материалы Международной научно-практической конференции «Агрохимия и экология: история и современность». Том III. Нижний Новгород: 2008. С. 100-103.
12. Семенов В.М., Иванникова Л.А., Кузнецова Т.В., Семенова H.A., Кузнецов A.M. Активное органическое вещество как критерий качества почвы и индикатор его изменений // Тезисы докладов I Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям». М.: МГУ, Факультет почвоведения. 2008. С. 267-268.
13. Кузнецов A.M., Ходжаева А.К. Структура активного пула органического вещества серой лесной почвы при разных системах удобрения // Материалы Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева. Ростиздат: Ростов-на-Дону. 2008. С. 79.
14. Семенова H.A., Кузнецов A.M., Иванникова Л.А., Кузнецова Т.В., Семенов В.М. Влияние способов землепользования и систем удобрения на углеродсеквестрирующую ёмкость почв // Материалы Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева. Ростиздат: Ростов-на-Дону. 2008. С. 148.
Подписано в печать 30.09 2008 г. Печать лазерная цифровая Тираж 100 экз
Типография Aeg¡s-Pпnt 115230, Москва, Варшавское шоссе, д. 42 Тел.. (495) 785-00-38 \vww.autoref \vebstolica ги
Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Кузнецов, Александр Михайлович
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. РОЛЬ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В
ФОРМИРОВАНИИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ (обзор литературы)
1.1. Функции органического вещества почвы
1.2. Компоненты, фракции и пулы органического вещества почвы
1.3. Процессы ртабилизации и деградации органического вещества почвы
1.4. Микробная биомасса как динамический компонент органического вещества почвы
Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Активный пул органического вещества почвы при разных способах землепользования и системах удобрения"
Актуальность проблемы. Органическое вещество является важнейшим компонентом почвы, определяющим особенности ее свойств и режимов. Многообразие эколого-биосферных и биогеоценотических функций, выполняемых органическим веществом, зависит не только от его валового содержания в почве, но н от качества. Определение фракционно-группового состава органического вещества почвы (ОВП) остается наиболее распространенным способом оценки его качества и характера трансформации при разных природных и антропогенных факторах (Александрова, 1980; Орлов, 1990; Орлов, Бирюкова, 1995; Орлов и др., 1996; Когут, 2003; Орлов и др., 2004, Овчинникова, 2007). В агрономическом отношении наиболее важным является то ОВП, которого либо «не видно», либо «уже нет», т. е. постоянно оборачиваемое, легко минерализуемое, быстро стабилизируемое и поэтому трудно улавливаемое химическими способами. До сих пор нет идеального растворителя или процедуры экстракции, обеспечивающих полное выделение фракций ОВП, чувствительных к быстрым изменениям его состава и исключающих вероятность автоокисления или реполимеризации органических веществ при анализе (Hayes, 2006; Oik, Gregorich, 2006). Даже при самой селективной химической экстракции выделенные фракции ОВП не идентичны тем веществам, которые формируются и фракционируются с участием почвенных микроорганизмов. Краткосрочные изменения ОВП связаны с его биологически трансформируемым, активным пулом, к которому относятся все органические вещества с Т0.5 < 2 лет независимо от их химического и физического состояния (Jenkinson, Rayner, 1977; Paul et al., 2006). Количественные параметры активного пула устанавливаются биокинетическим анализом разложения и минерализации ОВП и измерением микробной биомассы (Иванникова, Гармаш, 1994; Трофимов, 1997; Смагин и др., 2001; Семенов и др., 2005; Семенов и др., 2006; Paul et al., 1999; Collins et al., 2000; Franzluebbers et al., 2000).
Серые лесные почвы и черноземы - преобладающие почвенные типы лесостепной зоны Европейской части России. Интенсивное сельскохозяйственное использование почв привело к уменьшению содержания органического углерода (Сорг) в 1.2-3.3 раза по сравнению с целинными участками и к значительному повышению доли ароматических компонентов в составе ОВП (Орлов, Бирюкова,
1995; Сорокина, ,Когут, 1997; Щербаков, Надежкин, 2000; Schnitzer et al., 2006). Убыль Сорг происходит в первую очередь за счет его быстро разлагаемых фракций, слагающих активный пул ОВП. Недостаточная обеспеченность почв агроценозов активным Сорг может быть причиной ухудшения их водно-физических, физико-химических и агрохимических свойств, слабой азотминерализующей способности, высоких потерь азота и низкой эффективности минеральных удобрений. Внесение минеральных и органических удобрений, использование разных севооборотов -наиболее характерные агрогенные воздействия на почву, однако до сих пор нет единого мнения о влиянии этих приемов на минерализуемость ОВП, структуру его активного пула. Применение органических удобрений однозначно считается основным способом повышения содержания ОВП и улучшения его фракционно-группового состава (Борисова и др., 2005; Егоров, Бычкова, 2006; Золотарева, 2006; Лапа, Босак, 2006; Минеев и др., 2007; Edmeades, 2003). Внесение минеральных удобрений рассматривается как фактор, усиливающий минерализацию и потери ОВП (Никитишен, 2002; Щапова, 2005; Мерзлая и др., 2006; Носко и др., 2006), либо, наоборот, способствующий дополнительному накоплению Сорг в почве (Edmeades, 2003; Alvarez, 2005; Varvel, 2006). В этой связи представляется важным сравнить минерализационную способность ОВП агроценозов и естественных угодий, определить влияние минеральных и органических удобрений на обеспеченность пахотных почв углеродом и азотом активного органического вещества и установить долю микробной биомассы в его составе.
Цель работы: оценить минерализационную способность органического вещества серой лесной почвы и выщелоченного чернозема в зависимости от характера землепользования и системы удобрения полевых культур.
Задачи исследований:
1) определить структуру активного пула ОВП и установить соотношение легко, умеренно и трудно минерализуемых фракций углерода в его составе;
2) оценить обеспеченность необрабатываемых и вовлеченных в сельскохозяйственное производство почв потенциально минерализуемым органическим веществом;
3) установить долю микробной биомассы в составе активного ОВП при разных способах землепользования и системах удобрения культур;
4) выявить характер краткосрочной динамики микробной биомассы в почве после внесения минеральных и органических удобрений;
5) показать роль активного ОВП в формировании почвенного пула минерального азота.
Научная новизна. Дана количественная оценка обеспеченности серой лесной почвы и выщелоченного чернозема углеродом и азотом активного органического вещества и установлено соотношение легко (&>0.1 сут'1), умеренно (£>0.01 сут"1) и трудно (&>0.001 сут"1) минерализуемых фракций в его составе. Выявлен факт сильного обеднения пахотных почв потенциально минерализуемым углеродом в основном за счет умеренно минерализуемой фракции (0.1>£>0.001 сут" '). Подтверждена ключевая роль микробной биомассы в формировании активного пула ОВП. Показана строгая зависимость обеспеченности почв активным органическим веществом от регулярности внесения органических удобрений и побочной продукции возделываемых культур. Впервые сопоставлены результаты биокннетического и химического фракционирования ОВП. Отмечено, что биокинетические и химические способы фракционирования отображают разные параметры качества и состояния ОВП. Получены новые данные, указывающие на нарушение минерализационно-иммобилизационной оборачиваемости азота в выщелоченном черноземе агроценозов из-за недостаточной его обеспеченности минерализуемым органическим веществом.
Практическая значимость. Установлено, что используемые в земледелии серая лесная почва и выщелоченный чернозем с традиционным набором агротехнических приемов поддержания плодородия характеризуются острым дефицитом активного органического вещества, расходуемого в краткосрочных биологических процессах. Для устойчиво пролонгированного воспроизводства активного органического вещества необходимо ежегодное внесение органических удобрений с обязательным возвратом растительных остатков и побочной продукции в почву. Результаты исследований могут быть использованы при моделировании потоков углерода в наземных экосистемах, при разработке целевых программ по ограничению антропогенной эмиссии парниковых газов и воспроизводству ОВП в агроэкосистемах.
Поддержка и благодарности. Работа выполнена в лаборатории почвенных циклов азота и углерода Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН по планам НИР Института, в рамках проектов РФФИ (№№ 0404-48670 и 07-04-00529) и российско-голландского проекта № 047.017.011 «Resilience of microbial communities to disturbances as an indicator of sequestration of С and N in soil: comparison of agricultural and semi-natural ecosystems».
Автор выражает благодарность научному руководителю, ведущему научному сотруднику, д.б.н. В.М. Семенову, заведующему лабораторией, д.б.н., профессору В.Н. Кудеярову, ст.н.с., к.б.н. Т.В. Кузнецовой, ст.н.с., к.б.н. JI.A. Иванниковой, н.с. Н.А. Семеновой, ведущему инженеру Е.М. Гультяевой за помощь в организации исследований, консультации и всестороннюю поддержку. Отдельная благодарность руководителю группы биологического земледелия университета Вагенингена, профессору Ариене ван Бругген и в.н.с. биологического факультета МГУ, д.б.н. A.M. Семенову. Особо признателен профессорам ФГОУ ВПО «ПГСХА» Т.Б. Лебедевой, Е.В. Надежкиной и С.М. Надежкину за предоставленную возможность работать на стационарных опытах и конструктивное содействие в течение всей исследовательской деятельности.
Заключение Диссертация по теме "Агрохимия", Кузнецов, Александр Михайлович
ВЫВОДЫ.
1. Органическое вещество почвы с продолжительностью существования менее 3 лет образует активный пул, подразделяющийся биокинетическим фракционированием на легко (£>0.1 сут"1), умеренно (£>0.01 сут"1) и трудно (£>0.001 сут') минерализуемые фракции. В серой лесной почве и выщелоченном черноземе естественных экосистем присутствуют все три фракции активного пула, а пахотные почвы в основном содержат только легко и трудно минерализуемые фракции. Ежегодное применение органических удобрений и полный возврат в почву побочной продукции возделываемых культур позволяют оптимизировать структуру активного пула органического вещества обрабатываемых почв.
2. Серая лесная почва и выщелоченный чернозем неудобренных агроценозов содержат в 3.9 и 5.2 раза меньше углерода потенциально минерализуемого органического вещества, чем те же почвы естественных экосистем (0.18 и 0.28% соответственно). Агрогенное обеднение этих почв потенциально минерализуемым углеродом было в 1.8 и 3.6 раза выше, чем валовым органическим углеродом.
3. Содержание потенциально минерализуемого углерода в серой лесной почве после второго года применения минеральных удобрений в дозах N200P200K200 с заделкой побочной продукции возделываемых культур оставалось на одном и том же уровне, а при внесении органических удобрений в дозе 50 т/га по органическому фону дополнительно увеличивалось в 1.1 раза. Обеспеченность почвы чистого пара потенциально минерализуемым углеродом была в 1.2 и 1.3 раза ниже, чем при минеральной и органической системе удобрения соответственно.
4. Длительное применение на выщелоченном черноземе органических удобрений в дозах 25 и 50 т/га с периодичностью один раз в пять лет способствовало увеличению в 1.9 и 2.4 раза содержания потенциально минерализуемого углерода по сравнению с контролем. Ежегодное внесение минеральных удобрений на фоне органических, повышая содержание Сорг в почве, уменьшало долю потенциально минерализуемой фракции в составе органического вещества. Выщелоченный чернозем зернотравянопропашного севооборота характеризовался повышенным в 1.4 раза содержанием потенциально минерализуемого углерода по сравнению с зернопаропропашным.
5. Содержание углерода микробной биомассы является чувствительным индикатором изменений активного пула органического вещества почвы под действием агрогенных факторов. В серой лесной почве и выщелоченном черноземе неудобренных агроценозов содержалось в 4.6 и 7.3 раза меньше микробного углерода (2.6 и 0.4% от Сорг), чем в почвах природных экосистем (5.7 и 1.9% от Сорг соответственно).
6. Внесение №К+2,4-Д или органического удобрения оказывало принципиально разное влияние на краткосрочную динамику микробной биомассы в серой лесной почве с резкой убылью и медленным накоплением углерода микробной биомассы в случае использования химических средств и быстрым увеличением его содержания с последующим уменьшением - после применения органического удобрения. Величины прироста микробной биомассы и характер ее динамики после заделки растительных остатков были одинаковыми в почве минерального или органического фонов.
7. При минеральной и органической системах удобрения с ежегодной заделкой побочной продукции содержание углерода микробной биомассы в серой лесной почве было в 1.6 и 2.5 раза выше, чем в почве чистого пара. Длительное, но периодическое применение органических удобрений способствовало увеличению в 1.2-1.3 раза обеспеченности выщелоченного чернозема микробным углеродом по сравнению с контролем, а ежегодное внесение минеральных удобрений препятствовало накоплению микробной биомассы.
8. Биокинетические и химические способы фракционирования отображали разные параметры качества и состояния органического вещества выщелоченного чернозема. Ни одна пз групп или фракций ГК и ФК не была специфически чувствительным индикатором минерал изацион ной способности почвенного органического вещества.
9. Азотсодержащие компоненты органического вещества выщелоченного чернозема характеризуются большей устойчивостью к минерализации, чем серой лесной почвы. Внесение минеральных удобрений, повышая обеспеченность выщелоченного чернозема минеральным азотом, уменьшало размеры нетто-минерализации азота органического вещества. Реальное обогащение
3.4.1. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Длительное сельскохозяйственное использование выщелоченного чернозема не привело к изменениям фракционно-группового состава органического вещества, выходящим за пределы характерных для данного подтипа почвы градаций. Биокинетические и химические способы фракционирования отображали разные параметры качества и состояния ОВП. Ни одна из фракций ГК или ФК не могла служить специфически чувствительным индикатором минерализационной способности ОВП и его биологической активности. Все химические фракции ОВП способны минерализовываться микроорганизмами, хотя и с разной скоростью. Микробная биомасса, накапливаемая в почве, является прямым источником формирования не только потенциально минерализуемых, но и химически устойчивых компонентов ОВП, составляющих его негидролизуемый остаток.
3.5. АЗОТМИНЕРАЛИЗУЮЩИЙ ПОТЕНЦИАЛ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ
И ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ЧЕРНОЗЕМА
Валовое содержание азота и соотношение химически гидролизуемых и негидролизуемых его форм, хорошо демонстрируя эволюционно-генетические особенности разных почв, не дают должного представления о запасе активного азота, трансформируемого микроорганизмами и используемого растениями. Трансформация азота почвы зависит от защищенности органических соединений и веществ и носит многостадийный характер, завися от большого числа факторов (Назарюк, 2002; Егоров, Бычкова, 2006; Шарков и др., 2007). Азотсодержащие органические вещества фракции глины (<2 мкм) и мнкроагрегатов (<250 мкм) менее доступны минерализации по сравнению с более крупными гранулометрическими фракциями и макроагрегатами; грибная масса труднее минерализуется, чем бактериальная, а легко минерализуемые простые соединения становятся трудно минерализуемыми при образовании высокомолекулярных гумусовых веществ или органо-минеральных комплексов.
Активный пул азота включает в себя минеральные формы и часть органического азота, способного к минерализации (Семенов и др., 2001). Полный прямой учет активного пула Nopr провести сложно, поскольку химически идентифицировать его фракции не представляется возможным. Однако активный пул азота можно установить путем определения потенциально минерализуемых соединений, азотминерализующей способности почв и моделирования кинетики минерализации азота в почве (Хабиров и др., 2001). Непрерывный переход минерализуемого азота в синтезируемое ОВ и отношение иммобилизованного азота к его неорганическим формам представляют минерализационно-иммобилизационную оборачиваемость. Гросс-минерализацией называется сумма NH4+, высвобождаемого микроорганизмами из органических форм. Разница между гросс-минерализацией и иммобилизацией представляет собой нетто-минералпзацию (нетто-иммобилизацию). Обычно подсчитывают нетто-минерализацию вследствие сложностей прямого измерения гросс-минерализации.
Однокомпопептная модель Стэнфорда и Смита (Stanford, Smith, 1972) определяет потенциальную минерализацию азота почвы как количество ОВП, способного к минерализации, и скорость минерализации (к) в соответствии с кинетикой первого порядка. Эта модель широко используется (Hadas et al., 1986; Carter, Macleod, 1987) для описания кинетики минерализации азота почв в разных типах землепользования, возделываемых сельскохозяйственных культурах и климатических условиях.
ОВП является основным источником азота для микроорганизмов и растений. Обеспеченность исследуемых почв естественных экосистем общим азотом (N06iy) была существенно выше, чем их пахотных аналогов (табл. 5).
Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Кузнецов, Александр Михайлович, Пущино
1. Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука. 1975. 656 с.
2. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука. 1980. 287 с.
3. Алифанов В.М. Палеокриогенез и современное почвообразование. Пущино: ОНТИ. 1995. 320 с.
4. Ананьева Н.Д. Микробиологические аспекты самоочищения и устойчивости почв. М.: Наука. 2003. 223 с.
5. Ананьева Н.Д., Благодатская Е.В., Демкина Т.С. Оценка устойчивости микробных комплексов почв к природным и антропогенным воздействиям // Почвоведение. 2003. № 5. С. 580-587.
6. Ахтырцев Б.П. К истории формирования серых лесных почв Среднерусской лесостепи // Почвоведение. 1992. № 3. С. 5-18.
7. Благодатская Е.В., Ананьева Н.Д. Оценка устойчивости микробных сообществ в процессе разложения поллютантов в почве // Почвоведение. 1996. № 11. С. 1341-1346.
8. Благодатская Е.В., Ананьева Н.Д., Мякшина Т.Н. Характеристика состояния микробного сообщества по величине метаболического коэффициента // Почвоведение. 1995. № 2. С. 205-210.
9. Благодатский С.А., Благодатская Е.В., Горбенко А.Ю., Паников Н.С. Регидратационный метод определения микробной биомассы в почве // Почвоведение. 1987. № 7. С. 64-71.
10. Борисова Т.С. Чимитдоржиева Г.Д., Цыбенов Ю.Б. Изменение гумусного состояния дефлированиой каштановой почвы под влиянием удобрений при выращивании кормовых культур // Агрохимия. 2005. № 3. С. 22-29.
11. Бочкарев А.Н., Кудеяров В.Н. Определение нитратов в почве, воде и растениях // Химия в сельском хозяйстве. 1982. № 4. С. 49-51.
12. Важенина Е.А. Оптимизация пищевого режима серых лесных почв // Оптимизация свойств почв Нечерноземья и повышение их плодородия. М. Почвенный институт. 1984. с. 35-42.
13. Ганжара Н.Ф. Гумус, свойства почв и урожай // Почвоведение. 1998. № 7. С. 812-819.
14. Ганжара Н.Ф. Концептуальная модель гумусообразования // Почвоведение.1997. №9. С. 1075-1080.
15. Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А. Гумусообразование и агрономическая оценка почв. М.: Бизнес-центр «Агроконсалт». 1997. 82 с.
16. Добровольский Г.В. Структурно-функциональная роль почвы в устойчивости наземных экосистем // Экология и почвы. Том 1. Пущино: ОНТИ.1998. С. 9-15.
17. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. М:, Наука. 1990. 260 с.
18. Егоров B.C., Бычкова JI.A. Последействие различных систем удобрения на азотный режим дерново-подзолистой почвы // Агрохимия. 2006. № 5. С. 12-19.
19. Жеряков Е.В. Агробиологическое обоснование приемов регулирования плодородия чернозема выщелоченного в условиях Правобережной лесостепи Среднего Поволжья. Автореферат дисс. кандидата сельскохозяйственных наук. Пенза: ФГОУ ВПО ПГСХА. 2004. 23 с.
20. Золотарева Б.Н. Влияние органических удобрений на плодородие старопахотной серой лесной почвы // Агрохимия. 2006. № 9. С. 13-23.
21. Иванникова JI.A. Способ определения минерализации органических веществ в почве по количеству продуцируемого С02 // Методы исследований органического вещества почв. М.: Россельхозакадемия ГНУ ВНИПТИОУ. 2005. С. 376-385.
22. Иванникова J1.A., Гармаш Г.Г. Определение параметров минерализации органических веществ в почве способом реакционно-кинетического фракционирования // Почвоведение. 1994. № 9. С. 28-36.
23. Когут Б.М. Принципы и методы оценки содержания трансформируемого органического вещества в пахотных почвах // Почвоведение. 2003. № 3. С. 308-316.
24. Когут Б.М. Трансформация гумусового состояния черноземов при их сельскохозяйственном использовании //Почвоведение. 1998. № 7. С. 794-802.
25. Кононова М.М. Органическое вещество почв, его природа, свойства и методы изучения /М.: Изд-во АН СССР. 1963. 314 с.
26. Кораблева Л.И., Авдеева Т.Н., Бойко Т.А. Изменение плодородия аллювиальных луговых почв центральных районов России в условиях антропогенного воздействия // Почвоведение. 1994. № 9. С. 80-89.
27. Кудеяров В.Н. К методике определения общего азота в почвах и растениях // Агрохимия. 1972. № 11. С. 125-128. ^ 28. Кудеяров В.Н. Колориметрическое определение аммонийного азота в почвахи растениях феноловым методом //Агрохимия. 1965. № 6. С. 146-151.
28. Кудеяров В.Н. Цикл азота в почве и эффективность удобрений / М.: Наука. 1989.216 с.
29. Кудеяров В.Н., Башкин А.Ю., Кудеярова А.Н., Бочкарёв А.Н. Экологические проблемы применения минеральных удобрений / М.: Наука. 1984. 213 с.
30. Кузнецова Т.В., Ходжаева А.К., Семенова Н.А., Иванникова Л.А., Семенов В.М. Минерализационно-иммобилизационная оборачиваемость азота в почве при разной обеспеченности разлагаемым органическим веществом // Агрохимия. 2006. №6. С. 5-12.
31. Лапа В.В., Босак В.Н. Влияние длительного применения удобрений на продуктивность севооборота и плодородие дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы //Агрохимия. 2006. № 10. С. 15-18.
32. Мерзлая Г.Е., Зябкина Г.А., Фомкина Т.П. Длительное применение органических и минеральных удобрений при оптимизации их доз и сочетаний на легкосуглинистой почве //Агрохимия. 2006. № 10. С. 33-40.
33. Мерзлая Г.Е., Шевцова Л.К. Гумус и органические удобрения как основа плодородия // Плодородие. 2006. № 5. С. 27-29.
34. Минеев В.Г., Кинжаев P.P., Арзамасова А.В. Влияние длительного применения и последействия удобрений на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы и иммобилизацию биогенных и токсичных элементов в агроценозе // Агрохимия. 2007. № 6. С. 5-13.
35. Назарюк В.М. Баланс азота удобрений в зависимости от условий азотного питания овощных культур и картофеля // Агрохимия. 1989. № 2. С. 10-18.
36. Назарюк В.М. Баланс и трансформация азота в агроэкосистемах // Новосибирск: Издательство СО РАН. 2002. 257 с.
37. Никитишен В.И. Плодородие почвы и устойчивость функционирования агроэкосистемы. М.: Наука. 2002. 214 с.
38. Носко Б.С., Бабынин В.И., Юнакова Т.А., Корецкая JI.K., Шаповалова B.C. Динамика гумусного фонда чернозема типичного после распашки залежи при разных системах удобрения // Агрохимия. 2006. № 2. С. 5-15.
39. Овчинникова М.Ф. Особенности трансформации гумусовых веществ в разных условиях землепользования (на примере дерново-подзолистой почвы). Автореферат дисс. доктора биологических наук. М.: МГУ. 2007. 49 с.
40. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд -во МГУ. 1990. 326 с.
41. Орлов Д.С. Химия почв. М.: Изд во МГУ. 1985. 376 с.
42. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Суханова Н.И. Органическое вещество почв Российской Федерации. М.: Наука. 1996. 256 с.
43. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н. Запасы углерода органических соединений в почвах Российской Федерации // Почвоведение. 1995. № 1. С. 21-32.
44. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н. Устойчивость органических соединений почвы и эмиссия парниковых газов в атмосферу // Почвоведение. 1998. № 7. С. 783-793.
45. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. 2004. № 8. С. 918-926.
46. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Реальные и кажущиеся потери органического вещества почвами Российской Федерации // Почвоведение. 1996. № 2. С. 197-207.
47. Плодородие черноземов России. Под ред. Милащенко Н.З., ВИУА. М.: 1998. 686 с.
48. Полянская JI.M., Головченко А.В., Звягинцев Д.Г. Микробная биомасса в почвах // Докл. АН. 1995. Т. 344. № 6. С. 846-848.
49. Полянская Л.М., Звягинцев Д.Г. Содержание и структура микробной биомассы как показатель экологического состояния почв // Почвоведение. 2005. № 6. С. 706-714.
50. Полянская Л.М., Лукин С.М., Звягинцев Д.Г. Изменение состава микробной биомассы при культивации почв // Почвоведение. 1977. № 2. С. 206-212.
51. Придворьев Н.И., Дедов А.В., Верзилин В.В., Королев Н.Н. О негидролизуемом остатке гумуса черноземов // Почвоведение. 2006. № 4. С. 450457.
52. Семенов В.М., Ходжаева А.К. Агроэкологические функции растительных остатков в почве // Агрохимия. 2006. №7. С. 63-81.
53. Семенов В.М., Иванникова J1.A., Кузнецова Т.В. и др. Разложение и минерализация фитомассы в серой лесной почве: кинетический анализ // Почвоведение. 2001а. № 5. С. 569-577.
54. Семенов В.М., Кузнецова Т.В., Иванникова J1.A., Семенова Н.А., Лисова Е.П. Участие растительной биомассы в формировании активной фазы почвенного азота // Агрохимия. 2001b. №7. С. 5-12.
55. Семенов В.М., Иванникова Л.А., Кузнецова Т.В. Лабораторная диагностика биологического качества органического вещества почвы // Методы исследований органического вещества почв. М.: Россельхозакадемия ГНУ ВНИПТИОУ. 2005. С. 214-230.
56. Семенов В.М., Иванникова Л.А., Кузнецова Т.В., Семенова Н.А. Роль растительной биомассы в формировании активного пула органического вещества почвы // Почвоведение. 2004. № 11. С. 1350-1359.
57. Смагин А.В., Садовникова Н.Б., Смагина М.В. и др. Моделирование динамики органического вещества почв. М.: Изд во МГУ. 2001. 120 с.
58. Сорокина Н.П., Когут Б.М. Динамика содержания гумуса в пахотных черноземах и подходы к ее изучению // Почвоведение. 1997. № 2. С. 178-184.
59. Травникова Л.С., Рыжова И.М., Силева Т.М., Бурякова Ю.В. Исследование органического вещества черноземов Приволжской лесостепи методами физического фракционирования // Почвоведение. № 4. 2005. С. 430-437
60. Трофимов С .Я. О динамике органического вещества в почвах // Почвоведение. 1997. №9. С. 1081-1086.
61. Умаров М.М. Роль микроорганизмов в устойчивости почв // Экология и почвы. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН. 1998. С. 15-21.
62. Фокин А.Д. Идеи В. В. Докучаева и проблема органического вещества почв // Почвоведение. 1996. № 2. С. 187-196.
63. Фокин А.Д. О роли органического вещества почв в функционировании природных и сельскохозяйственных экосистем // Почвоведение. 1994. № 4. С. 4045.
64. Хабиров И.К., Габбасова И.М., Хазиев Ф.Х. Устойчивость почвенных процессов. Уфа: БГАУ. 2001. 327 с.
65. Шарков И.Н. Влияние азотных удобрений на баланс углерода в почве в условиях вегетационного опыта // Агрохимия. 1984. № 10. С. 3-10.
66. Шарков И.Н., Данилова А.А., Колбин С.А., Прозоров А.С. Особенности минерализации почвенного азота при минимизации зяблевой обработки выщелоченного чернозема в Западной Сибири // Агрохимия. 2007. № 6. С. 14-21.
67. Шевцова Л.К. Гумусное состояние и азотный фонд основных типов почв при длительном применении удобрений. Автореферат дисс. доктора биол. наук. М.: 1988.48 с.
68. Щапова Л.Н. Влияние удобрений и извести на микробиологическую активность почвы// Агрохимия. 2005. № 12. С. 11-21.
69. Щербаков А.П., Надежкин С.М. Антропогенная эволюция гумусного состояния черноземов в лесостепи Поволжья // Антропогенная эволюция черноземов. Воронеж: Воронежский Государственный Университет. 2000. С. 145170.
70. Adu J.K., Oades J.M. Physical factors influencing decomposition of organic materials in soil aggregates // Soil Biol. Biochem. 1978. V. 10. P. 109-115.
71. Alvarez R. A review of nitrogen fertilizer and conservation tillage effects on soil organic carbon storage // Soil Use and Management. 2005. V. 21. P. 38-52.
72. Amato M., Ladd J.N. Assay for microbial biomass based on ninhydrin-reactive nitrogen in extracts of fumigated soils // Soil Biol. Biochem. 1988. V. 20. P. 107-114.
73. Anderson J.P.E., Domsch K.N. A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils // Soil Biol. Biochem. 1978. V. 10. P. 215221.
74. Anderson T.-H., Domsch K.H. Application of ecophysiological quotients (qC02 and qD) on microbial biomasses from soils of different cropping histories // Soil Biol. Biochem. 1990. V. 22. P. 251-255.
75. Anderson T.-H., Domsch K.H. Determination of ecophysiological maintenance carbon requirements of soil microorganisms in a dormant state // Biol. Fertil. Soils. 1985. Vol. 9. № l.P. 81-89.
76. Anderson T.-H., Domsch K.H. Ratios of microbial biomass to total organic carbon in arable soils // Soil. Biol. Biochem. 1989. V. 21. № 4. P. 471-479.
77. Baldock J.A., Masiello C.A., Golinas Y., Hedges J.I. Cycling and composition of organic matter in terrestrial and marine ecosystems // Marine Chemistry. 2004. V. 92. P. 39-64.
78. Barrios E., Buresh R.J., Sprent J.I. Organic matter in soil particle size and density fractions from maize and legume cropping systems // Soil Biol. Biochem. 1996. V. 28. P. 185-193.
79. Beare M.H., Cabrera M. L., Hendrix P.F., Coleman D.C. Aggregate-protected and unprotected organic matter pools in conventional- and no-tillage soils // Soil Sci. Soc. Am. J. 1994. V. 58. P. 787-795.
80. Bernoux M., Cerri C.C., Neill Ch. et al. The use of stable carbon isotopes for estimating soil organic matter turnover rates // Geoderma. 1998. V. 82. P. 43-58.
81. Boix-Fayos C., Calvo-Cases A., Imeson A.C., Soriano-Soto M.D. Influence of soil properties on the aggregation of some Mediterranean soils and the use of aggregate size and stability as land degradation indicators // Catena. 2001. V. 44. P. 47-67.
82. Bossio D.A., Scow K.M., Gunapala N., Graham K.J. Determinants of soil microbial communities: effects of agricultural management, season, and soil type on phospholipid fatty acid profiles // Microb. Ecol. 1998. V. 36. P. 1-12.
83. Boudot J.P., Bel Hadj Brahim A., Steiman R., Seigle-Murandi F. Biodegradation of synthetic organo-metallic complexes of iron and aluminum with selected metal to carbon ratios // Soil Biol. Biochem. 1989. V. 21. P. 961-966.
84. Bradley R.L., Fyles J.W. A kinetic parameters describing soil available carbon and its relationship to rate increase in С mineralization // Soil Biol. Biochem. 1995. Vol. 27. №2. P. 167-172.
85. Bronick C.J., Lai R. Soil structure and management: a review // Geoderma. 2005. V. 124. P. 3-22.
86. Brookes P.C., Landman A., Pruden G., Jenkinson D.S. Chloroform fumigation and the release of soil nitrogen: a rapid direct extraction method to measure microbial biomass in soil // Soil Biol. Biochem. 1985. V. 17. P. 837-840.
87. Cambardella C.A., Elliott E.T. Particulate soil organic matter changes across a grassland cultivation sequence // Soil Sci. Soc. Am. J. 1992. V. 56. P. 777-783.
88. Cambardella C.A., Elliott E.T. Methods for physical separation and characterization of soil organic matter fractions // Geoderma. 1993. V. 56. P. 449-457.
89. Carter M.R., Angers D.A., Gregorich E.G., Bolinder M.A. Characterizing organic matter retention for surface soils in eastern Canada using density and particle size fractions // Canadian Journal of Soil Research. 2003. V. 83. P. 11-23.
90. Carter M.R., Macleod J.A. Biological properties of some Prince Edward Island soils: relationship between microbial biomass nitrogen and mineralizable nitrogen // Can J. Soil Sci. 1987. V. 67. P. 333-340.
91. Chaney K., Swift R.S. The influence of organic matter on aggregate stability in some British soils // J. Soil Sci. 1984. V. 35. P. 223-230.
92. Cheshire M.V., Christensen B.T., Sorensen L.H. Labeled and native sugars in particle size fractions from soils incubated with 14C straw for 6 to 18 years // J. Soil Sci. 1990. V. 41. P. 29-39.
93. Christensen B.T. Decomposability of organic matter in particle size fractions from field soils with straw incorporation // Soil Biol. Biochem. 1987. V. 19. P. 429-435.
94. Christensen B.T. Physical fractionation of soil and structural and functional complexity in organic matter turnover // European J. Soil Sci. 2001. V. 52. P. 345-353.
95. Coelho R.R.R., Sacramento D.R., Linhares L.F. Amino sugars in fungal melanins and soil humic acids // European J. Soil Sci. 1997. V. 48. P. 425-429.
96. Cole С.V., Paustian К., Elliot E.T., Metherell A.K., Ojima D.S., Parton W.J. Analyses of agroecosystem carbon pools // Water Air Soil Pollut. 1993. V. 70. P. 357-371.
97. Collins H.P., Elliott E.T., Paustian K. et al. Soil carbon pools and fluxes in long-term corn belt agroecosystems // Soil Biol. Biochem. 2000. V. 32. P. 157-168.
98. Curtin D., Campbell C. A., Messer D. Prediction of titratable acidity and soil sensitivity to pH change // Journal of Environmental Quality. 1996. V. 25. P. 280-284.
99. Don A., Kalbitz K. Amounts and degradability of dissolved organic carbon from foliar litter at different decomposition stages // Soil Biology and Biochem. 2005. V. 37. P. 2171-2179.
100. Drury C.F., Stone J.A., Findlay W.I. Microbial biomass and soil structure associated with corn, grass and legumes // Soil Sci. Soc. Am. J. 1991. V. 55. P. 805-811.
101. Edmeades D.C. The long-term effects of manures and fertilizers on soil productivity and quality: a review // Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2003. V. 66. P. 165-180.
102. Ekschmitt K., Liu M., Vetter S., Fox O., Wolters V. Strategies used by soil biota to overcome soil organic matter stability why is dead organic matter left over in the soil? // Geoderma. 2005. V. 128. P. 167-176.
103. Falloon P., Smith P., Coleman K., Marshall S. How important is inert organic matter for predictive soil carbon modelling using the Rothamsted carbon model? // Soil Biology Biochem. 2000. V. 32. P. 433-436.
104. Falloon P.D., Smith P. Modeling refractory soil organic matter // Biol Fertil. Soils. 2000. V. 30. P. 388-398.
105. Fauci M.F., Dick R.P. Soil microbial dynamics short and long term effects of inorganic and organic nitrogen // Soil Sci. Soc. Am. J. 1994. V. 58. P. 801-806.
106. Franzluebbers A.J., Haney R.L., Honeycutt C.W., Schomberg H.H., Hons F.M. Flush of carbon dioxide following rewetting of dried soil relates to active organic pools // Soil Sci. Soc. Am. J. 2000. V. 64. P. 613-623.
107. Franzluebbers A.J., Haney R.L., Hons F.M., Zuberer D.A. Determination of microbial biomass and nitrogen mineralization following rewetting of dried soil // Soil Sci. Soc. Am. J. 1996. V. 60. P. 1133-1139.
108. Franzluebbers A.J., Hons F.M., Zuberer D.A. Soil organic carbon, microbial biomass and mineralisable carbon and nitrogen in sorghum // Soil Sci. Soc. Am. J. 1995. V. 59. P. 460-466.
109. Gaudinski J.B., Trumbore S.E., Davidson E.A. et al. Soil carbon cycling in a temperate forest: radiocarbon-based estimates of residence times, sequestration rates and partitioning of fluxes // Biogeochemistry. 2000. V. 51. P. 33-69.
110. Glaser В., Lehmann J., Fiihrboter M. et al. Carbon and nitrogen mineralization in cultivated and natural savanna soils of Northern Tanzania // Biol. Fert. Soils. 2001. V. 33. P. 301-309.
111. Gregorich E.G., Monreal C.M., Schnitzer M., Schulten H.-R. Transformation of plant residues into soil organic matter: chemical characterization of plant tissue, isolated soil fractions and whole soils // Soil Sci. 1996. V. 161. P. 680-693.
112. Hadas A., Feigenbaum S., Feigin A., Portnoy R. Nitrogen mineralization in profiles of differently managed soil types // Soil Sci. Soc. Am. J. 1986. V. 50. P. 314-319.
113. Hassink J. Density fractions of soil macroorganic matter and microbial biomass as predictors of С and N mineralization // Soil Biol. Biochem. 1995a. V. 27. P. 1099-1108.
114. Hassink, J. Decomposition rate constants of size and density fractions of soil organic matter// Soil Sci. Soc. Am. J. 1995b. V. 59. P. 1631-1635.
115. Hassink J., Bouwman L.A., Zwart K.B., Bloem J., Brussaard L. Relationships between soil texture, physical protection of organic matter, soil biota, and С and N mineralization in grassland soils // Geoderma. 1993a. V. 57. P. 105-128.
116. Hayes M.H.B. Solvent Systems for the Isolation of organic components from soils // Soil Sci. Soc. Am. J. 2006. V. 70. P. 986-994.
117. Haynes R.J. Labile organic matter as an indicator of organic matter quality in arable and pastoral soils in New Zealand // Soil Biol. Biochem. 2000. V. 32. P. 211-219.
118. Haynes R.J., Mokolobate M.S. Amelioration of Al toxicity and P deficiency in acid soils by additions of organic residues: a critical review of the phenomenon and the mechanisms involved // Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2001. V. 59. P. 47-63.
119. Haynes R.J., Naidu R. Influence of lime, fertilizer and manure applications on soil organic matter content and soil physical conditions: a review // Nutrient Cycling in Agroecosystems. 1998. V. 51. P. 123-137.
120. Hopkins D.W., Shiel R.S. Size and activity of soil microbial communities in long term experimental grassland plots treated with manure and inorganic fertilizers // Biol. Fertil. Soils. 1996. V. 22. P. 66-70.
121. Houghton R.A. Tropical deforestration and atmospheric carbon dioxide // Climatic Change. 1991. V. 19. P. 99-118.
122. Islam K.R., Weil R.R., Mulchi C.L. et al. Freeze-dried soil extraction method for the measurement of microbial biomass С // Biol. Fert. Soils. 1997. V. 24. P. 205-210.
123. Jans-Hammermeister D.C., McGill W.B. Evaluation of three simulation models used to describe plant residue decomposition in soil // Ecological Modelling. 1997. V. 104. P. 1-13.
124. Jardine P.M., Weber N.L., McCarthy J.F. Mechanisms of dissolved organic carbon adsorption on soil // Soil Sci. Soc. Am. J. 1989. V. 53. P. 1378-1385.
125. Jastrow J.D., Boutton T.W., Miller R.M. Carbon dynamics of aggregate associated organic matter estimated by Carbon-13 natural abundance // Soil Sci. Soc. Am. J. 1996. V. 60. P. 801-897.
126. Jenkinson D.S., Powlson D.S. The effects of biocidal treatment on metabolism in soil. V. A method for measuring soil biomass // Soil Biol. Biochem. 1976. V. 8. P. 209213.
127. Jenkinson D.S., Rayner J.H. The turnover of soil organic matter in some of the Rothamsted classical experiments // Soil Science. 1977. V. 123. №. 5. P. 298-305.
128. Kaiser E.-A., Martens R., Heinemeyer O. Temporal changes in soil microbial biomass carbon in an arable soil: consequences for soil sampling // Plant and Soil. 1995. V. 170. P. 287-295.
129. Kalbitz K., Solinger S., Park J.-H., Michalzik В., Matzner E. Controls on the dynamics of dissolved organic matter in soils: a review // Soil Science. 2000. V. 165. P. 277-304.
130. Kalbitz К., Schwesig D., Rethemeyer J., Matzner E. Stabilization of dissolved organic matter by sorption to the mineral soil // Soil Biol. Biochem. 2005. V. 37. P. 13191331.
131. Karlen D.L., Ditzler C.A., Andrews S.S. Soil quality: why and how? // Geoderma. 2003. V. 114. P. 145-156.
132. Khaleel R., Reddy K.R., Overcash M.R. Changes in soil physical properties due to organic waste applications: a review // Journal of Environmental Quality. 1981. V. 10. P. 133-141.
133. Korschens M., Weigel A., Schulz E. Turnover of soil organic matter (SOM) and long-term balances tools for evaluating sustainable productivity of soils // Zeitschrift fur Pflanzenernahrung und Bodenkunde. 1998. V. 161. P. 409-424.
134. Kowalenko G.G. Organic nitrogen, phosphorus and sulfur in soils // Soil Organic Matter. Developments in Soil Science. M. Schnitzer, S.U. Khan (Eds.). Amsterdam: Elsevier. 1978. V. 8. P. 95-136.
135. Kulik D. A., Aja S.U., Sinitsyn V.A., Wood S.A. Acid-base surface chemistry and sorption of some lanthanides on K+-saturated Marblehead illite: II. A multisite-surface complexation modeling//Geochim. Cosmochim. Acta. 2000. V. 64. P. 195-213.
136. Ladd J.N., Amato M., Grace P.R., van Veen J.A. Simulation of 14C turnover through the microbial biomass in soil incubated with 14C-labelled plant residues // Soil Biol. Biochem. 1995. V. 27. P. 777-783.
137. Lai R. Soil carbon dynamics in cropland and rangeland // Environmental Pollution. 2002. V. 116. P. 353-362.
138. Lai R. Soil carbon sequestration to mitigate climate change // Geoderma. 2004. V. 123. P. 1-22.
139. Lavahun M.F.E., Joergensen R.G., Meyer B. Activity and biomass of soil microorganisms at different depths // Biol. Fertil. Soils. 1996. V. 23. № 1. P. 38-42.
140. Linhares A.A., Linhares L.F., Coelho R.R.R. Neutral sugars in melanins synthesized by actinomycetes from Brazilian soils // Biol. Fertil. Soils. 1998. V. 27. P. 162-167.
141. Loveland P., Webb J. Is there a critical level of organic matter in the agricultural soils of temperate regions: a review // Soil and Tillage Research. 2003. V. 70. P. 1-18.
142. Manna M.C., Swarup A., Wanjari R.H., Slingh Y.V., Ghosh P.K., Singh K.N., Tripathi A.K., Saha M.N. Soil organic matter in a West Bengal inceptisol after 30 years of multiple cropping and fertilization // Soil Sci. Soc. Am. J. 2006. V. 70. P. 121-129.
143. Marschner P., Kandeler E., Marschner B. Structure and function of the soil microbial community in a long-term fertilizer experiment // Soil Biology and Biochem. 2003. V. 35. P. 453-461.
144. Martens R. Current methods for measuring microbial biomass С in soil: potentials and limitations // Biol. Fertil. Soils. 1995. V. 19. P. 87-99.
145. Martin J.P., Haider K., Farmer W.J. et al. Decomposition and distribution of residual activity of some 14C-microbial polysaccharides and cells, glucose, cellulose and wheat straw in soil // Soil Biol. Biochem. 1974. V. 6. P. 221-230.
146. McGrath S.P., Sanders J.R., Shalaby M.H. The effects of soil organic matter levels on soil solution concentrations and extractibilities of manganese, zinc and copper // Geoderma. 1988. V. 42. P. 177-188.
147. Mikutta R., Kleber M., Torn M.S., Jahn R. Stabilization of soil organic matter: association with minerals or chemical recalcitrance? // Biogeochemistry. 2006. V. 77. P. 25-56.
148. Molina J.A.E., Smith P. Modelling carbon and nitrogen processes in soils // Adv Agron. 1998. V. 62. P. 253-298.
149. Molina J.A.E., Crocker G.J., Grace P.R. et al. Simulating trends in soil organic carbon in long-term experiments using the NCSOIL and NCSWAP models // Geoderma. 1997. V. 81. P. 91-107.
150. Motavalli P.P., Palm C.A., Parton W.J., Elliott E.T., Frey S.F. Comparison of laboratory and modeling simulation methods for estimating soil carbon pools in tropical forest soils // Soil Biol.Biochem. 1994. V. 26. P. 935-944.
151. Nicolardot В., Molina J.A.E., Allard M.R. С and N fluxes between pools of soil organic matter: Model calibration with long-term incubation data // Soil Biol. Biochem. 1994. V. 26. P. 235-243.
152. Oik D.C., Gregorich E.G. Overview of the symposium proceedings, «Meaningful pools in determining soil carbon and nitrogen dynamics» // Soil Sci. Soc. Am. J. 2006. V. 70. P. 967-974.
153. Omay A.B. Soil microbial and chemical property under long crop rotation and fertilization// Soil Sci. Soc. Am. J. 1997. V. 61. P. 1672-1678.
154. Paul E.A., Collins H.P., Leavitt S.W. Dynamics of resistant soil carbon of Midwestern agricultural soils measured by naturally occurring 14C abundance // Geoderma. 2001. V. 104. P. 239-256.
155. Paul E.A., Harris D., Collins H.P. et al. Evolution of C02 and soil carbon dynamics in biologically managed, row-crop agroecosystems // Applied Soil Ecology. 1999. V. 11. P. 53-65.
156. Paul E.A., Morris S.J., Conant R.T., Plante A.F. Does the acid hydrolysis-incubation method measure meaningful soil organic carbon pools? // Soil Sci. Soc. Am. J. 2006. V. 70. P. 1023-1035.
157. Paustian K., Six J., Elliot E.T. et al. Management options for reducing C02 emissions from agricultural soils // Biogeochemistry. 2000. V. 48. P. 147-163.
158. Powlson D.S., Brooks P.C., Christensen B.T. Measurement of soil microbial biomass provides an early indication of changes in total soil organic matter due to straw incorporation// Soil Biol. Biochem. 1987. V. 19. P. 159-164.
159. Puget P., Chenu C., Balesdent J. Total and young organic matter distributions in aggregates of silty cultivated soils // European Journal of Soil Science. 1995. V. 46. P. 449-459.
160. Quails R.G., Haines B.L. Geochemistry of dissolved organic nutrients in water percolating through a forest ecosystem // Soil Sci. Soc. Am. J. 1991. V. 55. P. 1112-1123.
161. Quails R.G., Bridgham S.D. Mineralization rate of 14C-labelled dissolved organic matter from leaf litter in soils of a weathering chronosequence // Soil Biology and Biochem. 2005. V. 37. P. 905-916.
162. Romkens P.F.A.M., van der Plicht J., Hassink J. Soil organic matter dynamics after conversion of arable land to pasture // Biol. Fertil. Soils. 1999. V. 28. P. 277-284.
163. Schloter M., Dilly O., Munch J.C. Indicators for evaluating soil quality // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2003. V. 98. P. 255-262.
164. Schnitzer M., McAithur D.F.E., Schulten H.-R., Kozak L.M., Huang P.M. Long-term cultivation affects on the quantity and quality of organic matter in Selected Canadian prarie soils // Geoderma. 2006. V. 130. P. 141-156.
165. Scholes M., Powlson D., Tian G. Input control of organic matter dynamics // Geoderma. 1997. V. 79. P. 25-47.
166. Six J., Conant R.T., Paul E.A., Paustian K. Stabilization mechanisms of soil organic matter: implications for C-saturation of soils // Plant and Soil. 2002. V. 241. P. 155-176.
167. Six J., Paustian K., Elliott E.T., Combrink C. Soil structure and organic matter: I. Distribution of aggregate-size classes and aggregates-associated carbon // Soil Sci. Soc. Am. J. 2000. V. 64. P. 681-689.
168. Six J., Bossuyt H., Degryze S., Denef K. A history of research on the link between (micro)aggregates, soil biota, and soil organic matter dynamics // Soil & Tillage Research. 2004. V. 79. P. 7-31.
169. Six J., Frey S.D., Thiet R.K., Batten K.M. Bacterial and Fungal Contributions to Carbon Sequestration in Agroecosystems // Soil Sci. Soc. Am. J. 2006. V. 70. P. 555569.
170. Sollins P., Robertson G.P., Uehara G. Nutrient mobility in variable- and permanent-charge soils //Biogeochemistry. 1988. V. 6. P. 181-189.
171. Sollins P., Homann P., Caldwell B.A. Stabilization and destabilization of soil organic matter: mechanisms and controls // Geoderma. 1996. V. 74. P. 65-105.
172. Stanford G., Smith S.J. Nitrogen mineralization potential of soils // Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 1972. V. 109. P. 190-196.
173. Starr M., Westman C. J., Ala-Reini J. The acid buffer capacity of some Finnish forest soils: results of acid addition laboratory experiments // Water, Air and Soil Pollution. 1996. V. 89. P. 147-157.
174. Stemmer M., Roth K., Kandeler E. Carbon mineralization and microbial activity in a field site trial used for 14C turnover experiments over a period of 30 years // Biol. Fert. Soils. 2000. V. 31. P. 294-302.
175. Stevenson F.J. Humus chemistry: genesis, compositions, reactions. 2nd ed. New York: John Wiley & Sons. 1994.
176. Swanston C., Homann P.S., Caldwell B.A., Myrold D.D., Ganio L., Sollins P. Long-term effects of elevated nitrogen on forest soil organic matter stability // Biogeochemistry. 2004. Y. 70. P. 229-252.
177. Swanston C.W., Torn M.S., Hansen P.J., Southon J.R., Garten C.T., Hanlon E.M., Ganio L. Initial characterization of processes .of soil carbon stabilization using forest stand-level radiocarbon enrichment // Geoderma. 2005. V. 128. P. 52-62.
178. Trumbore S.E. Age of soil organic matter and soil respiration: radiocarbon constraints on belowground С dynamics // Ecological Applications. 2000. V. 10. P. 399411.
179. Vanlauwe В., Dendooven L., Merckx R. Residue fractionation and decomposition: the significance of the active fraction // Plant and Soil. 1994. V. 158. P. 263-274.
180. Varadachari С., Mondal A.H., Ghosh К. Some aspects of clay humus complexation: effect of exchangeable cations and lattice charge // Soil Sci. 1991. V. 151. P. 220-227.
181. Varadachari C., Mondal A.H., Nayak D.C., Ghosh K. Clay-humus complexation: effect of pH and the nature of bonding // Soil Biol. Biochem. 1994. V. 26. P. 1145-1149.
182. Varvel G. E. Soil organic carbon changes in diversified rotations of the Western corn belt // Soil Sci. Soc. Am. J. 2006. V. 70. P. 426-433.
183. Wardle D.A. A comparative assessment of factors which influence microbial biomass carbon and nitrogen levels in soil // Biol. Rev. 1992. V. 67. P. 321-358.
184. Wardle D.A. Changes in the microbial biomass and metabolic quotient during leaf litter succession in some New Zealand forest and scrubland ecosystems // Functional Ecology. 1993. V. 7. P. 346-355.
185. Wardle D.A., Ghani A. A critique of the microbial metabolic quotient (qC02) as a bioindicator of disturbance and ecosystem development // Soil Biol. Biochem. 1995. V. 27. P. 1601-1610.
186. Wardle D.A., Yeates G.W., Watson R.N., Nicholson K.S. Response of the soil microbial biomass and plant litter decomposition in maize and asparagus cropping systems // Soil Biol. Biochem. 1993. V. 25. P. 857-868.
187. Willson T.C., Paul E.A., Harwood R.R. Biologically active soil organic matter fractions in sustainable cropping systems // Appl. Soil Ecol. 2001. V. 16. P. 63-76.
188. Wolters V. Invertebrate control of soil organic matter stability // Biol. Fert. Soils. 2000. V. 31. P. 1-19.
189. Wong M.T.F., Gibbs P., Nortcliff S., Swift R.S. Measurement of the acid neutralizing capacity of agroforestry tree prunings added to tropical soils // Journal of Agricultural Science. 2000. V. 134. P. 269-276.•леспашняо а
-
Кузнецов, Александр Михайлович
-
кандидата биологических наук
-
Пущино, 2008
-
ВАК 06.01.04
- Активное органическое вещество в серой лесной почве при органической и минеральной системах удобрения
- Гумусное состояние дерново-подзолистых почв Предуралья при различном землепользовании и длительном применении удобрений и извести
- Агрогенная трансформация гумуса дерново-подзолистых почв на основе исследования информации длительных опытов
- Активный пул органического вещества чернозема типичного и его связь с урожайностью зерновых культур
- Особенности трансформации энергии органического вещества чернозема типичного при разных формах сельскохозяйственного использования земель
