Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Динамика биохимических процессов в почвах Ленкоранской Мугани и пути их регулирования

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Динамика биохимических процессов в почвах Ленкоранской Мугани и пути их регулирования"

АКАДЕМИЯ НАУК АЗЕРБАЙДЖАНА ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ И АГРОХИМИИ

на правах рукописи

ГГ. од

2 О ПАЙ 'А*!

МИРЗОЕВ БАБАШАХ АГАЛИ оглы

ДИНАМИКА БИОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПОЧВАХ ЛЕНКОРАНСКОЙ МУГАНИ И ПУТИ ИХ РЕГУЛИРОВАНИЯ

03.00.27 - Почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

БАКУ - 1997

Работа выполнена в лаборатории биохимии и микробиологии почв Института почвоведения и агрохимии АН Азербайджана.

Научный руководитель:

- кандидат сельскохозяйственных наук: ст.н.с. М.А.ШЫХОВ.

Официальные оппоненты:

- доктор географических наук, профессор Б.К.ШАКУРИ

- кандидат сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник Ч.М. ДЖАФАРОВА

Ведущее учреждение: НПО "Элита" , Научно-Исследовательский Институт Земледелия МСХ Азербайджанской Республики.

Защита диссертации состоится "ôО "оу>*»51997 г. в ^¿^часов на заседании Специализированного совета Д 004.16.01 по присуждению ученой степени доктора наук при Институте почвоведения и агрохимии АН Азербайджана.

Отзывы на автореферат просим присылать в двух экземплярах по адресу: 370073. Баку-73, ул. М.Арифа, 5, ученому секретарю совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института почвоведения и агрохимии АН Азербайджана.

Автореферат разослан " № " Мссртс^ 1997 г.

Ученый секретарь Специализированного совета,

А.И.МАМЕДОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время перед тружениками сельскохозяйственного производства республики стоят важные задачи - при стабильности посевных полща-дей повсеместное увеличение урожайности зерновых культур и улучшение его качества. Успешное решение этих задач зависит от правильного и эффективного использования агротехнических приемов, биологических и биохимических факторов, повышающих плодородие почв, увеличивающих урожайность сельскохозяйственных культур.

Получение стабильных и качественных урожаев тесно связано с биохимическими процессами протекающими в почве, содержанием гумуса и его качественным составом, которые являются основными диагностическими показателями плодородия почв. В условиях интенсивного ведения сельскохозяйственного производства под воздействием антропогенного фактора в почвах происходят существенные изменения их биологической активности, интенсивности биохимических процессов и показателей гумусного состояния, которые приводят к снижению плодородия почв и продуктивности селъ-скохозяйственых культур. При этом особое внимание заслуживает изучение влияния удобрений на характер и направленность биохимических процессов, степень минерализации и восстановления гумусовых веществ под различными сельскохозяйственными культурами. Целенаправленное регулирование этих процессов относится к числу важнейших актуальных задач почвенной науки, имеет теоретическое и практическое значение.

Все вышеуказанные вопросы в почвах Ленкоранской Мугани Азербайджана до настоящего времени оставались крайне малоизученными. В связи с этим были изучены в динамике изменения биохимических процессов и параметры гумусного состояния почв Ленкоранской Мугани в стационарных условиях.

Цель и задачи исследования. Целью исследований были изучения характера и направленности биохимических процессов выявления изменений фракционно-группового состава

органического вещества, содержания, запасы гумуса и азота в почвах Ленкоранской Мугани при их сельскохозяйственном освоении и целенаправленное регулирование этих процессов путем разработки научно-обоснованных приемов.

В задачи исследований непосредственно входило:

- определить фракционно-групповой состав, содержание и запасы гумуса и азота в целинных и освоен пых почвах.

- выявить характер и направленность биохимических (нитрифицирующая и аммонифицирующая способность, интенсивность выделения углекислого газа, разложение целлюлозы) процессов в почвах.

- определить оптимальные нормы удобрений положительно влияющие на интенсивность биохимических процессов, параметров гумусного состояния и на производатсльность почв.

- выявить коррелятивные связи между параметрами плодородия почв и урожайностью сельскохозяйственных культур.

Научная новизна. Впервые в почвах Ленкоранской Мугани изучена динамика биохимических процессов; определена фракционно-группового состава органического вещества; распределение содержания гумуса и азота в почвенном профиле. Комплексным изучением динамики биохимических процессов и гумусное состояний почв выявлено направленность процесса гумусообразования почв используемых длительное время в сельскохозяйственном производстве.

Разработаны научно-обоснованные агрохимические приемы положительно влияющие на ход биохимических процессов в почве, способствующие сохранению и воспроизводству запасов гумуса в производственных условиях..

Практическая ценность и внедрение. На основе полевых и лабораторных исследований установлены оптимальные нормы удобрений ( КбоРбоКзо + 10 т/га навоза; 20 т/га навоза в отдельности), внесенная под озимую пшеницу, регулирующая биохимические процессы, создающий положительный баланс гумуса, увеличивающих уражайность озимой пшеницы. Результаты исследований внедрены в в производственных условиях на территории ЗОСа Джалилабадского района на площади 20 га. При этом урожайность зерна озимой пшеницы увеличивались на 2,6 - 3,2 ц/га по сравнению с производ-

ственном фоном. Это позволило получить хозяйству /2400028000 ман/ га. дополнительного дохода. В настоящее время рекомендуемая норма широко внедряется в хозяйствах Джа-лилабадского района в условиях богары.

Апробация. Основные положения и результаты работы обсуждены: 1) " на Всесоюзном съезде почвоведов", Новосибирск (1989); 2) на Всесоюзной конференции "Гуминовые вещества в биосфере, народнохозяйственное значение и экологическая роль", Москва (1990); 3) на расширенном заседании лаборатории биохимии и микробиологии почв (1997); 4) на ученом Совете Института почвоведения и агрохимии АН Азербайджана (1997).

Публикация. Основные положения диссертации опубликованы в 9 научных трудах соискателя.

Объем и структура. Диссертация изложена на 114 страницах машинописного текста и содержит 23 таблицы, 10 рисунков, состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций. Список литературы включает 153 наименований, из них 5 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Условия почвообразования, характеристика объектов и методы исследований

Методы исследования. При выполнении аналитической работы использовались общепринятые химические, физические, физико-химические и агрохимические методы исследований. Образцы почв для исследований брались с глубины 0-20; 20-40; 40-60; 60-80; 80-100 см. Проведены следующие анализы: фракционно-групповой состав гумуса - по Тюрину в модификации Пономаревой и Плотниковой; валовой гумус - по Тюрину в модификации Симакова; валовой азот -по Кьельдалыо;механический состав - методом пипетки с подготовкой почвы пирофосфатом натрия; поглощенные Са и Mg - по Иванову; Ыа - по Гедройцу; карбонатность - калъ-

циметром; РН водной суспензии - потенциометрически; влажность - термическим методом.

При изучении интенсивности биохимических процессов в почве использованы следующие методы: "дыхание" почв - по Макарову; нитрификационная и аммонификацион-ная способность почв - по Кравкову в модификации Болотиной и Абрамовой; разложите целлюлозы - по Вострову и Петрову.

Выявлены влияния органических и минеральных удобрений на интенсивность биохимических процессов и на показатели гумусного состояния почв под озимой пшеницей в стационарных условиях.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по алгоритмам Г.Ф.Лакина (1980), данные урожайности обрабатывали по А.М.Мещерякову (1972), расчет экономической эффективности производили но Н.П.Баранову (1960).

Характеристика объектов исследований. Объектами исследований являются почвы Ленкоранской Мугапи, где ь стационарных условиях в течении трех лет (1991-1993 гг.) проводились исследования. Изученные почвы имеют поглотительную способность среднего уровня. Сумма поглощенных оснований в профиле изменяется от 19,0 до 32,7 мг.экв на 100 г почвы с преобладанием обменного кальция в 55,0-69,8%. Фиксируется довольно высокое и содержание обменного магния, составляющее от 26,5 до 42,4% от суммы поглощенных оснований. Количество поглощенного натрия в коричневых выщелоченных и серо-коричневых почвах составляет от 2,1 до 5,2%, а в сероземно-луговых почвах -5,3-7,0 %. Реакция почвенной среды слабощелочная и щелочная, рН водной суспензии изменяется от 7,4 до 8,3. Изученные коричневые выщелоченные и ссро-коричневые почве не являются карбонатными, а сероземно-луговые почвы высококарбонатными. Содержание СаСОз в профиле почв изменяется от 9,6 до 12,5 %. Возделывание сельскохозяйствнных культур на почвах приводит к уменьшение содержания поглощенного магния. Механический состав почв- суглинистый с преобладанием пылеватых частиц.

Динамика состава и содержания, гумуса и азота в почвах

Содержание, запасы гумуса и азота. Проблема органического вещества почти всегда занимала одно из центральных мест в теоретическом и прикладном почвоведении. Установлено, что в целинной коричневой выщелоченной почве гумус в профиле (0-100 см) изменяется от 0,60 % до 3,46 %, а общий азот от 0,05 до 0,21 %. Гумус этих почв обогащен азотом, о чем свидетельствует относительное низкое отношение С: N, изменяющееся от 7,0 до 10,7.

Использование этих почв в сельскохозяйственном производстве привело к уменьшению гумуса в верхнем (0-20 см) слое на 0,19 % к весу почвы. Количество гумуса в профиле освоенных почв изменяется от 0,60 до 3,27 %. Проведенные исследования показывают, что содержание гумуса в почвах под озимой пшеницей из года в год уменьшается и в конце третьего года составляет лишь 0,18 %. В среднем за три года уменьшение гумуса составило 0,13 % к весу почвы. Соответственно с уменьшением гумуса снижается и количество общего азота.

В серо-коричневых почвах содержание гумуса ниже по сравнению с коричневыми выщелоченными почвами. Гумус в профиле целинных серо-коричневых почв изменяется от 0,70 до 2,89 %, а азота 0,05 -0,22 %. Освоение этих почв привело к уменьшению гумуса в пахотном слое (0-20 см) на 0,33 % к весу почвы. Полученные данные по динамике гумуса свидетельствуют о имеющейся тенденции уменьшения его в серо-коричневых почвах под озимой пшеницей, однако интенсивность минерализации гумусовых веществ очень низкая, что говорит о их стабилизации .

В профиле целинных сероземно-луговых почв количество гумуса варьируеет в пределах от 0,35 до 2,40 %, а общего азота - 0,03-0,15 %. Обогащенность гумуса азотом в этих почвах очень высокая, о чем свидетельствует низкое отношение С: N - 6,4-9,5. Освоение этих почв приводит к уменьшению гумуса в пахотном слое на 0,23 % , к весу почвы, по сравне-

ншо с целинной. Данные по динамике гумуса показывают, что в течение трех лет в ссроземно-луговых почвах под хлопчатником гумус уменьшился на 6,8 % , тогда как содержание общего азота почти не изменилось.

Проведенные исследования дают возможность установить некоторые закономерности в изменении содержания гумуса почв при их сельскохозяйственном использовании; в почвах под различным а1роцснозами гумусовый профиль углубляется, гумус освоенных почв более обогащен азотом, что связано, с одной стороны, с минерализацией новообразованных гумусовых веществ, а с другой, с увеличением количества микроорганизмов под агроценозами. При этом установлено, что наиболее податливыми к антропогенным воздействиям оказались орошаемые серо-коричневые и серозем-но-луговые почвы.

Таблица 1

Изменение запасов гумуса и азота в почвах под сельскохозяйственными культурами

Запасы, т/га в слоях 0-20/0-100 см

Почвы 1991 г. 1992 г. 1993 г. в среднем за

(1991-1993гг)

гумус азот гумус азот гумус азот гумус азот

Коричневая 83,7 5,1 82,7 ¿3 83,5 83,3 ¿2

выщелоченная, 199,6 12,8 198,3 12,8 199,6 12,6 199,1 12,7

целина

Коричневая вы- 79,1 4,6 76,5 41 74,8 4,3 76,8 43

щелоченная, под 198,3 12,0 195,5 11,7 194,3 11,8 197,4 11,8

озимой пшеницей

Серо-коричневая, 69,9 5,5 69,4 5^3 69,21 5^ 69.5 5Д

целила 175,4 13,5 175,2 13,6 175,5 13,2 175,5 13,4

Серо-коричневая, 61.9 48 60,9 М 60,8 46 61,1 М

под озимои пше- 170,1 13,1 169,1 13,1 167,7 12,7 168,9 12,9

ницей

Сероземно-луго- 58,1 м 57,6 м 58,5 М 58,1 3^5

вая, целина 129,5 10,0 130,5 9,5 133,1 10,3 131,0 9,9

Сероземно-луго- 52,5 Ы 50,1 м 48,9 Ш 50^5 М

вая, под хлопчат- 133,7 9,0 127,5 9,2 126,6 8,8 129,3 9,0

ником

Запасы г умуса и азота в отдельных генетических горизонтах или в профиле почв в целом позволяют судить о потенциальном плодородии и ее энергетических ресурсах, обусловленных органическим веществом, в связи с чем показатель запаса гумуса во многих случаях столь же важен, как и процентное содержание гумуса.

Запасы гумуса в целинных коричневых выщелоченных почвах в слое 0-20 см составляет 83,7 т/га, а в метровом - 199,6 т/га, тогда как запасы азота 5,1 и 12,8 т/га. Дефицит в балансе гумуса по сравнению с целиной в пахотном слое освоенных почв составляет 4,6 т/га. Уменьшение запасов гумуса в коричневых выщелоченных почвах под озимой пшеницей в среднем за три года составило 2,3 т/га или 0,76 т/га в год (табл.1).

Дефицит в балансе гумуса в пахотном слое серо-коричневых почв составило 8,0 т/га, а общего азота 0,7 т/га, относительно же целины интенсивность спада запасов гумуса этих почв под озимой пшеницей несколько меньше, в среднем за три года запас гумуса здесь уменьшился на 0,8 т/га или 0,3 т/га в год, а азота 100 кг/га.

Запасы гумуса и азота на целинных ссроземно-луговых почвах значительно меньшие по сравнению с коричневыми выщелоченными и серо-коричневыми почвами. В этих почвах дефицит в балансе гумуса в пахотного слоя по сравнению с целиной составляет 5,6 т/га. В среднем за три года потеря гумуса в пахотном слое составляет 2,0 т/га или 0,7 т/га в год, тогда как в запасе азота изменений не наблюдалось (табл. 1).

Фракционно-групповой состав гумуса. Фракционно-групповой состав гумуса является функцией биохимических процессов и выявление происходящих изменений в составе гумуса почв при их сельскохозяйственном использовании дает возможность судить о характере и направленности процессов гумусообразования.

Установлено, что в составе гумуса целинных коричневых выщелоченных почв особое место занимают фракции гуминовых и фульвокислот, связанные с кальцием, составляющие соответственно 14,7 и 5,7 % от общего углерода почв. Сумма фракции гуминовых кислот довольно высокая, в верхнем слое достигает 27,4 % и вниз по профилю почв снова

уменьшается, тогда как количество фракций фульвокислот наименьшее в верхнем слос, в отличии от гуминовых кислот, его содержание вниз по профишо почв увеличивается. Количество негидролизируемого остатка высокое - 52,3-54,0 % от общего углерода почв. Отношение Сгк : Сфк в профиле почв изменяется от 0,95 до 1,47; при этом тип гумуса гуматный в верхних и фульватно-гуматный в нижних слоях почв (табл.2).

Определение фракционно-группового состава целинных серо-коричневых почв выявило, что количество подвижных фракций гуминовых кислот (фракция 1) в профиле этих почв составляет от 2,7 до 3,1 % от общего углерода почв. Среди фракций гумусовых кислот основное место занимает фракция связанная с кальцием (фракция 2), составляющая от 5,4 до 12,5 %. Сумма фракций гуминовых кислот относительно низкая по сравнению с коричневыми выщелоченными почвами. Гумус этих почв в верхних слоях определяется фульватно-гуматным (С,к: СфК=1,10-1,36), а в более нижних гуматпо-фульватным (Сге: СфК=0,82), составом.

В составе гумуса целинных сероземно-луговых почв содержание подвижной фракции гуминовых кислот но сравнению с уже упомянутыми почвами несколько ниже, тогда как фракция, связанная с кальцием преобладает над другими фракциями и в профиле составляет от 9,8 до 14,7 % от общего углерода почв. Тип гумуса в этих почвах относится к гумат-но-фульватному, с исключением верхнего слоя почв, где соотношения С1К: Сфк > 1,0.

Возделывание сельскохозяйственных культур в исследуемых почвах приводит к уменьшению в составе гумуса подвижной фракции гумусовых кислот, с одновременным увеличением фракций, связанных с кальцием и глинистами минералами по сравнению с гумусом целинных почв. Наблюдается увеличение суммы фракций гуминовых кислот в освоенных почвах по сравнению с целиной. Отношение Сгк! Сфк несколько возрастает, особенно в пахотном и подпахотном слое почв. Гумус освоенных почв становится более гуматным и фульватно-гуматным, по сравнению с гумусом целинных почв. Другой отличительной особенностью гумуса изученных

Таблица 2

Изменение фракциошю-груплового состава гумуса в почвах под сельскохозяйственными культурами (в %-х от общего углерода почв)

Об- Сум- Сум- Не

Глу- щин ма ма Спь гидро-

Почвы бина, угле- Фракции ГК Фракции ФК дизу-

род фрак фрак- Сфк емын

см почв цин ции оста-

% 1 2 3 ГК 1» 1 2 3 ФК ток

Коричневая 0-20 2,01 4,2 14,7 8,5 27,4 2.9 ■4,9 5,7 5,1 18,6 1,47 54,0

выщелочен-ная, :0-40 1,28 4,0 14,2 7,0 25,2 3,1 4,9 8,8 5,7 22,5 1,12 52,3

целина 40-60 0,62 3,7 10,5 8,2 22,4 3,2 5,2 9,6 6,0 29,6 0,95 54,0

Коричневая 0-20 1,89 2,9 19,2 9,4 31,5 3.0 4,0 8,5 6,2 20,6 1,53 47,9

вьяцслочен-ная, 20-40 1,36 2,7 16,5 8,1 27,3 3.2 4,5 9,2 6,9 21,5 1,27 51,2

под озп-мой 40-60 0,63 2,0 13,6 8,1 23,7 3,2 5,0 10,3 5,1 26,3 0,90 50,0

пшеницей

Серо-коричневая 0-20 1.67 3,1 12,5 8,9 24,5 2.9 4,7 5,4 5,0 18,0 1.36 57,5

целина 20-40 0,97 3,0 10,7 8,6 22.3 3.0 4,5 6,6 6,2 20.3 1,10 57,4

40-60 0,58 2,7 9.2 9,0 20,9 3,5 5,6 8,3 7,8 25,5 0,82 53,6

Серо-коричне-вая 0-20 1,48 2,7 14,2 11,8 28,7 3.1 3,6 7,3 5,2 19,3 1,49 52,0

под озн-мой 20-40 1,01 2,0 12,9 10,4 25,3 3.2 3,9 8,0 6,0 21,1 1,20 53,6

пшеницей 40-60 0,61 1,9 10.7 8,6 21,2 3.9 4,7 9,4 6,9 24,9 0,85 53,9

Сероземно- 0-20 1,39 3,6 14,6 4,1 22,3 2.9 4,5 7,1 5,1 19,6 1,14 58,1

лутовая, целина 20-40 0,68 3,1 12,7 5,9 21,7 3,2 4,9 10,4 5,6 24,1 0,90 54,2

40-60 0,49 2,7 10,1 6,8 19,6 4.3 5,0 8,8 6,4 24,5 0,80 55,9

Сероземио- 0-20 1,26 2,0 16,7 7,8 26,5 2,9 4,0 8,2 7,0 22,1 1,20 51,4

луговая, под 20-40 0,72 2,1 13,5 8,6 24,2 2,9 4,7 4,7 5,6 17,9 1,35 57,9

хлопчатиком 40-60 0,56 1,7 11,7 7,0 20,4 3,6 5,3 7,8 6,0 22,7 0,90 56,9

почв является высокое содержание негидролизуемого остатка, что обусловлено: в первую очередь, сухостью климата.

Динамика биохимических процессов в коричневых выщелоченных почвах

Влияние удобрений на нитрифицирующую способность почв. Одним из путей превращения азотисгых органических соединений являются процессы нитрификации и аммонификации, осуществляемые большим числом микроорганизмов, приспособленных к самым различным условиям.

Проведенные исследования показывают, что нитрифицирующая способность коричневых выщелоченных почв в зависимости от фазы развития растений, форм и дозы внесенных удобрений под озимую пшеницу значительно варьирует. В кошрольном варианте накопление нитратного азота в пахотном слое (0-20 см) в среднем за три года составляет от 22,8 до 33,0 мг/кг почвы, а в подпахотном (20-40 см) от 19,2 до 24,6 мг/кг (рис.1.А). Внесение минеральных удобрений в норме №оР9оКбо усиливают нитрификационные процессы в почве. При этом накопление N-N03 в среднем за три года составлял от 21,4 до 38,6 мг/кг почвы. Наиболее благоприятные условия для протекания нитрификационных процессов отмечаются при совместном внесении минеральных и органических удобрений в норме №оРбоКзо + 10 т/га навоза. При этом накопление N -N0? в среднем за три года составил от 21,5 до 41,1 мг/кг почвы.

Определение нитрифицирующей способности почв при внесении органических удобрений выявило, что наиболее интенсивно этот процесс протекает при внесении навоза из расчета 20 т/га. Увеличение нормы навоза до 30 т/га к существенным количественным изменениям нитратного азота в почве по сравнению с вариантом 20 т га не приводит. Видимо, внесение повышенной нормы навоза в течение трех лет несколько ослабляет нитрифицирующую способность почвы. Следует отметить, что наиболее интенсивно процесс нитрификации протекает в фазе цветения и кущения озимой пшеницы, а наименее - в фазе полной спелости растений .

Влияние удобрений на аммонифицирующую способность почв. Установлено, что внесение удобрений под озимую пшеницу усиливает аммонификационную способность и приводит к накоплению аммиачного азота в коричневых выщелоченных почвах. Если в контрольном варианте в среднем за три года накопление аммиачного азота составляет от 14,3 до 26,5 мг/кг почвы, то при внесении №оР9оКбо этот показатель увеличиваясь, изменяется в пределах от 17,0 до 41,3 мг/кг. Наиболее интенсивно процесс аммонификации протекает при совместном внесен™ минеральных и органических удобрений в норме ИбоРбоКзо +10 т/га навоза, где количество накопившейся в почве И-ИНз варьирует в пределах 18,3-45,5 мг/ кг почвы. Среди вариантов с органическими удобрениями более эффективным является внесение 20 т/га навоза, где в среднем увеличение И-ЫНз относительно к контрольному варианту составляет от 4,9 до 10,1 мг/кг почвы, тогда как между вариантами 20 и 30 т/га навоза по накоплению аммиачного азота существенных отличий не наблюдается (рис.1,Б).

Влияние удобрений на интенсивность разложения целлюлозы в почвах. Источником целлюлозы в почве являются, в основном, растительные остатки, которые попадают в почву, подвергали разложению под действием микроорганизмов и другой почвенной биоты.

На основе проведенных исследований выявлено, что в контрольном варианте убыль клетчатки из разложившегося льняного полотна в среднем за три года составила от 7,0 до 16,2 %. В отличии от контрольного варианта при внесении минеральных удобрений под пшеницу в норме №оР;>оКбо убыль клетчатки значительно увеличилась и составила от 9,6 до 19,4 %, оставаясь наивысоким в фазе цветения растений. Внесение минеральных удобрений совместно с органическими в норме 1ЧбоРбоКзо + 10 т/га навоза, относительно к предыдущим вариантам и к варианту, где навоз вносили в норме 10 т/га, приводит к интенсификации процесса разложения целлюлозы в почве. При этом убыль льняного полотна в среднем за три года составила от 11,0 до 24,1 %. Установлено, что среди изученных вариантов наиболее сильное разложение целлюлозы в почве протекает в вариантах, где органические

Л Б

Фазы развития растений В Г

Фазы развития растений

Рис. 1. Влияние удобрений на динамику биохимических процессов в коричневых выщелоченных почвах под озимой пшеницей:

Примечание: А - нитрифицирующая, Б - аммонифицирующая способность почь,

В - разложение целлюлозы, Г - интенсивность выделения углекислого газа; Фазы развития растений: 1 - кущение, II - трубкование, III - цветение, IV- полная спелость. Варианты опыта: 1- контроль; 2 - NmPswKm ; 3 - №оР«оКзо+10 т/га навоза; 4- 10 т/га навоза; 5-20 т/га навоза; 6 - 30 т/га навоза.

удобрения вносились в норме 20 и 30 т/га навоза в отдельности. Проведенные исследования свидетельствуют о том, что внесение удобрений под озимую пшеницу положительно влияет на ход биохимических процессов и значительно увеличивают разложение целлюлозы в коричневых выщелоченных почвах, особенно в фазах цветения и кущения растений (рис.1.Б).

Влияние удобрений на интенсивность продуцирования углекислого газа из почв. Изменение интенсивности выделения углекислого газа из почв создает представление о масштабе деятельности почвенных микроорганизмов, характеризует интенсивность биохимических процессов и является чувствительным показателем общей биологической активности почв.

Установлено, что в зависимости от фазы развития озимой пшеницы в контрольном варианте интенсивность продуцирования углекислого газа из коричневых выщелоченных почв в среднем за три года изменяется от 1,83 до 3,76 кг/га час, тогда как при внесении минеральных удобрений этот показатель несколько увеличиваясь достигает от 2,14 до 3,85 кг/га час. При совместном внесении минеральных и органических удобрений, концентрация углекислого газа при почвенном воздухе увеличивается от 0:48 до 1,40 кг/га час относительно к контрольному варианту. При внесении органических удобрений наиболее благоприятные условия для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов создаются в варианте из расчета 20 т/га навоза. В среднем за три года содержание СОг при внесении навоза 10 т/га увеличивается от 5,1 до 24,5 %, относительно к контрольному варианту, а при внесении 20 т/га этот показатель достигает от 16,2 до 75,4 % , оставаясь высоким в фазах кущения и цветения озимой пшеницы (рис.1.Г).

Состав, содержание, запасы гумуса и азота в коричневых выщелоченных почвах

Влияние удобрений на содержание, запасы гумуса и азота. Изучено влияние удобрений на содержание, запасы

гумуса и азота в коричневых выщелоченных почвах под озимой пшеницей. До начало постановки опытов содержание гумуса в пахотном (0-20 см) слое коричневых выщелоченных почв составило 2,29 % , а общего азота - 0,14 % , запасы их соответственно равны 56,5 т/га и 3,4 т/га. Количество гумуса постепенно уменьшается вниз по профилю почв. Наблюдаег-ся тенденция к уменьшению гумуса в контрольном (без удобрений) варианте, где в среднем за три года в пахотном слое таковое составило 0,3 т/га. Внесение минеральных удобрений в отдельности в норме №оР9оКсо в течение трех лег не привело к существнному изменению содержания гумуса по сравнению с контрольным вариантом, однако наблюдается стабилизация гумуса на соответствующем уровне.

Совместное внесение минеральных и органических удобрений в норме ЫьоРбоКзо +10 т/га навоза способствуют к значительному увеличению гумуса в пахотном слое почв, где в среднем за три года составила 0,26 % к весу почв или 6,5 т/га, а количество общего азота 0,7 т/га, при этом наблюдается обогащение гумуса азотом.

Внесение различных норм навоза также положительно влияет на содержание гумуса и азота. Отмечено, что внесение 10 т/га навоза в течение трех лет приводит к увеличению гумуса на 0,12 % к весу почвы или 3,0 т/га, а 20 т/га навоза - 0,19 % или 4,7 т/га, тогда как при внесении 30 т/га навоза на 0,22 % к весу почвы или 5,5 т/га. Наряду с увеличением гумуса повышается и общий азот в почве и обогащенность гумуса азотом.

Влияние удобрений на фракционно-групповой состав гумуса почв. Внесение удобрений в почву влияет не только на содержание, запасы гумуса и азота, но и на фракционно-групповой состав гумуса, который характеризует его качество и является одним из важнейших элементов гумусного состояния почв. На основе проведенных исследований установлено, что внесение удобрений способствует повышению новообразований гумусовых веществ в коричневых выщелоченных почвах и приводит к увеличению подвижных фракций гуми-новых кислот, особенно при внесении 20 и 30 т/га навоза. Внесение минеральных удобрений совместно с навозом и в

отдельности уменьшает содержание фракций гуминовых кислот связанных с кальцием, тогда как органические удобрения; наоборот увеличивают их количество в составе гумуса, что может быть связано с готовыми гумусовыми веществами, поступающими в почву с навозом. Среди фракций фульфо-кислот также преобладает фракция, связанная с кальцием, и внесение удобрений увеличивает его количество в составе гумуса.

В групповом составе гумуса отмечено уменьшение С™: Сфк при внесении минеральных удобрений совместно с навозом и в отдельности. Однако, внесение лишь навоза приводит к значительному увеличению отношений С™: Сфк и переходу гумуса от фульватно-гуматного, к гуматному типу, что наиболее отчетливо выражено в вариантах с 20 и 30 т/га навоза. Следует отмстить, что количество негидролизуемого остатка в составе гумуса при внесении удобрений (особенно органических) также уменьшается.

Гумусное состояние коричневых выщелоченных почв и урожайность озимой пшеницы

Влияние удобрений на показатели гумусного состояния почв. Показатели гумусного состояния почв претерпевают значительные изменения при внесении удобрений под озимую пшеницу. При этой гумус пахотных и подпахотных слоев почв характеризуется низким и очень низким уровнем обеспеченности. Внесение удобрений под озимую пшеницу в течение трех лет приближает содержание гумуса к среднему уровню обеспеченности. Запасы гумуса в контрольном Варианте в слоях 0-20 см и 20-40 см характеризуются низким уровнем обеспеченности. Внесение органических и органо-минеральных удобрений в течение трех лет приводит к увеличению запасов гумуса и его запас переходит в среднему уровню обеспеченности - особенно при норме навоза 20 и 30 т/га.

Степень гумификации органического вещества - очень важный показатель гумусного состояния почв. Этот показатель как в контрольном, так и при внесении минеральных удобрений среднего уровня. В то же время внесение под пше-

ницу органических удобрений способствует повышению степень гумификации органического вещества достигая в коричневых выщелоченных почвах от среднего к высокого значениям. Увеличение этого показателя наблюдается также и в подпахотном (20-40 см) слое почв. Тип гумуса от фульвашо-гуматного в контрольном варианте переходит к гуматному, что прослеживается по всему профилю почв.

В системе гумусного состояния почв важную роль играют фракции 1 и 2 гуминовых кислот, являющиеся одним из факторов регулирующих питание растений и структурообра-зование. Величина фракций 1 гуминовых кислот в составе гумуса небольшая и составляет от 8,7 до 17,6 % от суммы всех фракций. При внесении удобрений доля фракций несколько увеличивается, оставаясь тем не менее на очень низком уровне. Фракция 2 в составе гумуса характеризуется высоким уровнем - 63,9-76,4 % от суммы гуминовых кислот. Это свидетельствует о ведущей роли кальция в процессе почвообразования и накоплении органического вещества в коричневых выщелоченных почвах. Количество фракций 3 гуминовых кислот и содержание "гуминов" в составе гумуса характеризуется средним уровнем.

Влияние удобрений на урожай озимой пшеницы сорта безостая-1. Оптимизация свойств почв, в том числе и гумусного состояния, предполагает раработку таких приемов хозяйственной деятельности, которые могут создать условия для получения высоких и устойчивых урожаев.

Нами выявлены оптимальные нормы удобрений вносимых под озимую пшеницу в целях стабилизации плодородия почв и увеличения урожая зерна. Полученные данные свидетельствуют о том, что в неудобренном варианте урожай из года в год уменьшается, тогда как внесение различных норм удобрений приводит к увеличению урожайности озимой пшеницы.Наибольшее увеличение урожайности наблюдается при внесении минеральных удобрений совместно с органическими в норме №оРбоКзо+ 10 т/га навоза. При этом прибавка урожая в среднем за год составила относительно к производственному варианту 3,2 ц/га (табл.3).

Таблица 3.

Влияние удобрений на урожайность озимой пшеницы сорта безостая-1

Варианты опытов 1991 г. 1992 г. 1993 г. Среднее за 3 года

Урожайность ц/га Прибавка Урожайность ц/га Прибавка Урожайность ц/га Прибавка Урожайность ц/га Прибавка

ц/га % ц/га % ц/га % ц/га %

Контрол-б у 20,7 - - 19,5 - - 18,5 - - 19,2 - -

№оР9оКбо 24,8 4,1 19,8 25,0 5,8 30,2 25,7 7,2 38,9 25,2 5,7 29,2

ИеоРбоКзо + 27,9 7,2 34,7 28,5 9,3 48,4 28,9 10,4 56,2 28,4 8,9 45,6

Ют/га навоза 23,5 2,8 13,5 24,2 5.) 26,0 24,7 6,2 33,5 24,1 4,6 23,5

20 т/га навоза 27,7 7,0 33,8 28,2 9,0 46,8 27,5 9,0 48,6 27,8 8,3 42,6

30 т/га навоза 28,4 7,7 37,1 27,9 8,7 45,3 27,0 8,5 45,9 27,7 8,2 42,0

Расчетные статистические параметры Урожай 1991 г. Урожай 1992 г. Урожай 1993 г.

НСРо^5=0,60 ц/га НСРо^5=).76 ц/га НСРо,95=0,66 ц/га

Р = 0,68 % Р = 0,82 % Р = 0,70 %

V = 1,37 % V = 1,72 % V = 1,50 %

Наиболее целесообразным среди вариантов с органическими удобрениями является внесение навоза в норме 20 т/га. При этом прибавка урожая озимой пшеницы относитеь-но к производственному варианту составляет 2,6 ц/га. Повышение нормы навоза до 30 ц/га к существенному увеличению урожая озимой пшеницы, относительно к варианту 20 т/га навоза не приводит.

Коррелятивная связь между показателями плодородия почв с урожаем озимой пшеницы. Определение корреляционной зависимости от основных параметров плодородия почв и урожайностью озимой пшеницы показало наличие тесной прямолинейной связи. Коэффициент корреляции между содержанием гумуса и урожайностью озимой пшеницы составляет от 0,80 до 0,89 оставаясь высокими в первом году иссле-дований.Коэффициент корреляции ( г ) между содержанием общего азота в почве и урожаем относительно ниже - 0,600,65. Отмечается довольно высокая коррелятивная связь между разложением целлюлозы в почве ( г =0,62-0,72), суммой поглощенных оснований (г = 0,72) и урожаем озимой пшеницы. Среди изученных параметров почв относительно низкая коррелятивная связь с урожаем отмечается в связи с аммонифицирующими и нитрофицирующими способностями почв -г = 0,57-0,60. Наиболее тесная и высокая коррелятивная связь между урожаем озимой пшеницы отмечается с интенсивностью выделения углекислого газа из почвы. При этом коэффициент корреляции ( г ) оставаясь более стабильным по отдельным годам исследований изменяется в пределах от 0,89 до 90.

Экономическая эффективность применения удобрений под озимую пшеницу. Целесообразность применения удобрений основывается на их экономической эффективности. В связи с этим приобретает важное значение изучение разницы между стоимостью прибавочного урожая по государственным закупочным ценам и затратами от применения удобрений.

В качестве отправной точки рассчетов служила идентичность исходных условий во всех вариантах опыта. Допускалось, что фоновые агротехнические мероприятия везде ода-

никовы. Определена общая сумма всех затрат и чистый доход от применения удобрений.

Установлено, что экономически наиболее эффективными являются совместное внесение органических и минеральных удобрений в норме КйоРйоКзо + 10 т/га навоза и норма навоза из расчета 20 т/га, несмотря на то, что 30 т/га по ряду других показателей более предпочтительная. Чистая прибыль от применения №оРбоКзо + 10 т/га навоза составила 28000 ман/га, от внесения 20 т/га навоза - 24000 ман/га. На основе полученных данных рекомендовано внесение под озимую пшеницу на коричневых выщелоченных почвах ИбоРвоКзо + 10 т/га навоза и 20 т/га навоза в отдельности.

ВЫВОДЫ

1. На основе стационарных и лабораторных исследований установлено, что изученные коричневые выщелоченные, серо-коричневые и ссроземно-луговые почвы имеют среднюю поглотительную способность, рН почвенной среды изменяется от щелочного до слабощелочного, механический состав суглинистый с преобладанием пылеватых частиц, серо-земно-луговые почвы-высококарбонагны. Возделывание сельскохозяйственных культур на этих почвах способствует уменьшению содержания органического углерода и поглощенного кальция с одновременным увеличением поглощенного магния в составе обменных оснований. При этом наиболее податливыми к антропогенному воздействию оказались верхние слои почв.

2. На основе комплексного узучения фракционно-группового состава органического вещества, содержания, запасов гумуса и азота установлено, что возделывание сельскохозяйственных культур на коричневых выщелоченных, ссро-коричневых и сероземно-луговых почвах приводит к уменьшению содержания, запасов гумуса и азота в пахотном (0-20 см) слое почв, углублению гумусового профиля и увеличению его количества в более глубоких слоях (20-40; 40-60 см) сравнительно с их целинными аналогами. При этом отмечено, что дефицит в балансе гумуса в пахотном слое составляет от

2.1

4,6 до 8,0 т/га, оставаясь высокими в орошаемых серо-коричневых почвах.

3. Наряду с изменением содержания, гумуса и азота существенно изменяйся и фракциошю-групповой состав гумуса. Наблюдается уменьшение в составе гумуса количества подвижных фракций гуминовых и фульвокислот с одновременным увеличением менее подвижных фракций, вследствие чего гумус целинных коричневых выщелоченных и серо-коричневых почв переходит от фульфатно-гуматного (Сне: СфК- 1,00-1,47) к гуматному (Сга: Сфк - 1,27-1,53) под агроцено-зами, а в сероземно-луговых почвах от гуматно-фульватного (Сга: Сфк - 0,90-1,14) к фульватно-гуматному (С гК: Сфк - 1,201,49) типу.

4. Внесение удобрений под озимую пшеницу способствует увеличению нитрифицирующей и аммонифицирующей способности коричневых выщелоченных почв, создает благо-прятные условия для превращения азотистых веществ и тем самым значительно улучшает их плодородие. Установлено, что наиболее интенсивное накопление нитратного и аммиачного азота в почве отмечается при внесении 20 т/га навоза в отдельности и совместном внесении минеральных и органических удобрений в норме ИбоРбоКзо + 10 т/га навоза, особенно в фазах цветения и кущения растений.

5. Выявлено, что внесение под озимую пшеницу как органических, так и минеральных удобрений положительно влияя на ход биохимических процессов значительно повышает разложение целлюлозы и интенсивность продуцирования углекислого газа из коричневых выщелоченных почв. Наиболее интенсивное протекание биохимических процессов отмечается при внесении 20 и 30 т/га навоза в отдельности, а также где минеральные удобрения вносилось совместно с органическим в норме КбоРбоКзо + 10 т/га навоза.

6.Установлено, что на производственном фоне минеральных удобрений (№оР9оКбо) увеличение содержания гумуса и азота в коричневых выщелоченных почвах под озимой пшеницей не отмечается. Среди изученных вариантов наиболее благоприятное условие для накопления гумуса и азота наблюдается при совместном внесении минеральных и орга-

нических удобрений в норме ИбоРбоКзо + 10 т/га навоза, где в пахотном слое в среднем за три года содержание гумуса увеличивается на 0,26 % к весу почв или 6,5 т/га, а среди вариантов с органическими удобрениями внесение 20 т/га навоза, где количество гумуса повышается на 0,19 % или 4,7 т/га. Наряду с увеличением гумуса повышается и общий азот в почве и обогащенность гумуса азотом.

7. На основании проведенных исследований установлено, что внесение удобрений способствует изменению фракционно-группового состава гумуса и улучшает гумусное состояние в целом. При этом отмечено, что в составе гумуса повышается доля подвижных фракций гуминовых кислот, отношение С^гк : СфК, с одновременным уменьшением фракции 3 гуминовых кислот и негидролизуемого остатка. Тип гумуса коричневых выщелоченных почв переходит от фульватно-гуматного к гуматному при внесении навоза.

8. Выявлено, что внесение удобрений наряду с положительным влиянием на гумусное состояние и ход биохимических процессов в коричневых выщелоченных почвах, значительно увеличивает урожайность озимой пшеницы в условиях богары. В оптимальных вариантах прибавка урожая в среднем за три года составила 2,6-3,2 ц/га.

9. Выявлено, наличие тесной коррелятивной связи между интенсивностью выделения углекислого газа (г = 0,90), содержанием гумуса (г = 0,85), суммой поглощенных оснований (г = 0,72), разложением целлюлозы в почве (г = 0,68) с урожаем озимой пшеницы сорта безостая-1.

10. Для регулирования биохимических процессов в почве, сохранения и воспроизводства гумуса и повышения урожайности озимой пшеницы в условиях богары рекомендуется внесение на коричневые выщелоченные почвы минеральных удобрений совместно с органическим в норме Т^оРбоКзо + 10 т/га навоза, а также отдельное внесение навоза из расчета 20 т/га.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Рзаев Н.М., Шыхов М.А., Мирзоев Б.А., Набиева Г.М. Измените содержания и запаса гумуса мелиорированных земель Муганской степи под различными с/х культурами. "Пути повышения плодородия орошаемых и эродированных почв. Баку, 1987, с. 41.

2. Рзаев Н.М., Шыхов М.А., Мирзоев Б.А. Гумусное состояние сероземно-луговых почв Муганской степи в севообороте. Тез.докл.УШ дель съезду почвоведов. Новосибирск, 1989, книга И, с. 79.

3. Шыхов М.А., Захидова Б.Б., Мирзоев Б.А. Физико-химические свойства гуминовых кислот, выделен пых из некоторых типов почв Азербайджана. Тез. докладов всесоюзной конференции "Гуминовыс кислоты в биосфере, народнохозяйственное значение и экологическая роиъ". Москва, МГУ, 1990, с.

4. Шыхов М.А., Мирзоев Б.А., Кулиева Е.Н. Влияние удобрений на интенсивность разложения целлюлозы в коричневой выщелоченной почве под пшеницей. Тр. Почвоведов Азербайджана, вып.2. Баку, 1993, с. 120.

5. Шыхов М.А., Мирзоев Б.А. Влияние удобрений на интенсивность выделения углекислого газа из коричневых выщелоченных почв. Труды почвоведов Азербайджана, вып.З. Баку, 1993, с.96.

6. Шыхов М.А., Мирзоев Б.А. Влияние удобрений на фрак-ционно-групповой состав гумуса коричневых выщелоченных почв. Труды почвоведов Азерб. Вып. V, 1995, с. 112.

7. Мирзоев Б.А. Динамика нитрифицирующей и аммонифицирующей способности коричневых выщелоченных почв под озимой пшеницей. Труды почвоведов Азербайджана. Вып. VI, 1996. с.59-63.

8. Мирзоев Б.А. Влияние удобрений на содержание, запасы гумуса и азота в коричневых выщелоченных почвах. Труды почвоведов Азербайджана. Вып. VI, 1996. с.44.

9. Мирзоев Б.А. Влияние удобрений на состав и содержание, гумуса в коричневых выщелоченных почвах в условиях бо-гари. Аграрная наука Азербайджана., 1997. № 3-4.

Б.Э.МИРЗЭ^В

Лонкоран Муганы торпагларында биоким]ави просеслорин динамикасы вэ онларын тензим олунмасы рллары

ХУЛАСЭ

Ьумус вэ азотун мигдарынын, еЬщ'атынын, профил узрэ па[панмасынын, Иумусун фракси]а во груп тэркибинин, торпагда селлулозанын парчаланмасынын, карбон газынын а}рылма интенсивли]инин, аммонификаси]а во иитрифика-си]а просеслоринин конд тэсорруфаты биткилори алтында до]ишилмоси илк дэфэ олараг комплекс шэкилдэ е]рэнилэ-рок торпагларда биоким]ави просеслэрин динамикасы во Ьумуслулуг вози^эти муоуон едилмишдир. Хам торпаглара нисбэтэн ]у]улмуш гоЬвэ]и, боз-гоИвэдо вэ чомэн-боз торпаларын экин гатында Иумусун еИт^атынын 4,6-8,0 т/Иа азалмасы ашкар едилмишдир.

Ьумусун торкибиндэ мутэИэррик фракси]аларын вэ фулвотуршуларын азалмасы илэ ]анашы ге]ри-мутэЬэррик фракси|аларын артмасы сарсиндэ Ьумусун хам jyjyлмyш гоИво]и во боз-гоИво^ торпагларда Иуматлы-фулватлы узви бирлошмолэр типиндэн истифадо олунан торпагларда Иуматлы, чэмон-боз торпагларда исэ фулватлы-Иуматлы узви бирлшмэлэр типиндон Иуматлы-фулватлы узви бир-лэшмэлэр типинэ кечмэси тэ']ин едилмишдир.

Кэнд тэсорруфаты истеИсалында узун муддэт истифадэ олунан ]у]улмуш гоЬвэ]и торпагларда аммони-фикаси]а, нитрификаси^а, селлулозанын парчаланмасына, карбон газынын а]рылма интенсивли]'ино мусбэт то'сир кестэрэн елми чэИотдэн осасландырылмыш тэдбирлэр муэ^он олунмушдур.

иу]улмуш гэЬвэ]и торпагларда Иумусун сахланмасына во бэрпа олунмасына, па]ызлыг буеда биткисинин мэИсул-дарлыгынын артырылмасына собэб олан узви-минерал во узви кубро нормалары муэдэн олунмуш вэ тосэрруфата тэтбиг едилмишдир. Торпаг мунбитлидонин эсас амиллэри ило па]ызлыг бугданын моИсулдарлыгы арасында ри]ази элаго то^ин едилмишдир. Апарылан тодбирлор игтисади сэмэрэлилик кесюричилэри ило тэсдиг едилмишдир.

B.A.Mirzayev

The biochemical dynamic of process and their estimating way at the Lankaran Mugan soils.

Summary

It was work out the first the complex studing quantity humus and nitrogen stock and their profile distribution and fraction and group contain of humus celilosia's being pieces, sepcrating the carbon gase intencivity, the changing amonification and nitrofication processes under agrocultural plants and was defined the dynamic of biochemical processes and state of humus. It was become evident the humus stock 4,6-8,0 t/ha in growing washing (lixivation) brown, gray-brown and medow-gray soils than in the virgin lands.

In the contain of humus mobile fractions and fulvoacids diminish and increasing indefinite mobile and thanks to them it was defined that the humus in washing brown and gray-brown virgin lands the humatic-fulvatic orcanic adheres type but in the estimeting soils humut, medow-gray soils, from fulvat-humut organic adheres type changed to humatic-fulvatic organic type.

In the washing estimeting brown soils which were using a long time under agrocultural productivity ammonification, nitrofication, being pieces of celilosia was work out the afTermative case on seperating to the carbon gase on scientific point of view.

In washing brown soils for keeping the humus and its reliving, for increasing the productivity of autumn corn plants the organic-mineral and organic fertilizers norms were applicded in the agrocultural plants. There was defining the relation between the main subject of soil fertility and autumn corn plants productivity increasing.

The getting investigations confirm with fruitful economic indexes.