Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Динамика гумуса и карбонатов в черноземе обыкновенном южноевропейской фации

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Динамика гумуса и карбонатов в черноземе обыкновенном южноевропейской фации"

КУБА НС ЮЙ ОРДЕНА ТР/ДОЗОГО КРАС1ЮГО ЗНАНЬЮ? ГО СУ ДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНУЮ УНИВЕРСИТЕТ

На празах рукописи

Ж

РЫБЯНЕЦ ТАТЬЯНА ВИКТОРОВНА ¿Г /

ДИНАМИКА ГУМУСА И КАРБОНАТОВ В ЧЕРНОЗЕМЕ ОБЫКНОВЕННОМ ШЮЕВРОПЕЙСКОК ФАЦИИ

Специальность 06.01.03 - агропочвоведение

и агрофизика

Автореферат диссертации на соскание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Краснодар, Г9?4

Работа выполнена в НИИ биологии Ростовского ордена Трудово го Красного Знамени государственного университета в 1987 -1990 г.г.

Научный руководитель - доктор биологических наук,

профессор ВАНЬКОВ В.Ф.

Официальные оппоненты - доктор биологических наук,

профессор Т0НК0Н0ЖЕНК0 Е.В. кандидат биологических наук, C.H.C. БУГАЕВСКИЙ В.К.

Ведущее предприятие - ШНИИГипрозем

Защита состоится февраля 1994 г. в f-О час. на заседании специализированного Совета К,120.23.05. при Кубанском ордена Трудового Красного Знамени государственном аграрном униве] ситете по адресу: 360044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, КГАУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан января 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат с.-х. наук, доцент .В.КОБЛЯКОВ

а

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

/

Актуальность теш. Можно без преувеличения сказать, чтд проблема органического вещества является сейчас наиболее актуальной проблемой плодородия почв. Это в первую-очередь касается • черноземов, которые со времен Ь.В.Докучаева практически утратили 20 - 30% гумусового потенциала. В решении задачи бездефицитного баланса гумуса важнейшим аспектом становится углубленное изучение различных процессов, характеризующих гумусовое состояние

/

почв. До сих пор не исследована динамика органических веществ в черноземе обыкновенном шяоевропейской фации. Это касается как , общих запасов гумуса, его состава, так и водорастворимого гумуса. Актуальным является также изучение содержания и динамики различных форм карбонатов, поскольку карбонатный потенциал мо- • жет оказывать как положительное, так и негативное влияние на плодородие почвы.

Дель и задачи исследования. Цель исследования состояла в определении динамики содержания и состава гумуса, различных форм карбонатов и рН. В соответствии с этим в задачи исследований входило:

- определить изменение содержания валового и водорастворимого гумуса в течение периода весна - лето - осень под различными сельскохозяйственными культурами севооборота в черноземе обыкновенном шяоевропейской фации;

- определить изменение состава гумуса в почве за это время;

- определить динамику содержания валовых и "активных" кар-5онатов и рН ь данной почве за указанный промежуток времени.

Научная новизна работы. Впервые проведены комплексные исследования по изменению гуыусного и карбонатного состояния черноземов обыкновенных шноевропеИской фации, а также изучены разлитые формы гумуса и карбонатов. Кроме того, впервые для чернозема обыкновенного шшоевропейской фации установлены закономерности изменения гумусового и карбонатного состояния под раз-Ллгчнкми культурами севооборота в течение сезона весна - лето -осень в многолетнем цикле.

Практическая ценность работы. Гумусовый и карбонатный потенциалы чернозема являются важнейшими показателями плодородия я знание закономерностей их. динамики позволяет управлять продуктивностью почвы. Установлена методологическая основа объективности сравнительных исследований: необходимость одновременности отоора образцов по сезонам для анализа. В го же время нет сущест-генных различий между культурами агроценозов. Материалы диссертации используются в учебном процессе по курсу "Почвоведение".

Апробация работы. Основные материалы диссертации докладываюсь ка научно-технических конференциях, проводимых в Доме Науки у. Техники г.Волгограда в 1989 - 1990 г.г., на научно-практической конференции молодых ученых в украинском НИИ земледелия, а гакяе на научных конференциях молодых ученых Ростовского университета в 1989 - 1990 г.г.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 100 страницах машинописного текста, включает введение, 4 главы, выводы. Содержит 33 таблицы,.12 рисунков. Библиографический список состо ит из 117 наименований.

" СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ •

Б главе приводится обзор литературы, касающейся выбранного нами направления работ. Дана характеристика.черноземов обыкновенных кжноевропейской фацш. Указана.значительная роль в исследовании этих почв многих ученых (Алещенко, 1973; Вигутова, 1970; Гаврилюк, 1955; Гаврилюк и.др., .1983; Руденская, .1959).

Освещены работы исследователей в области изучения органического вещества черноземов, начиная с трудов В.В.Докучаева (1949) и по настоящее время. Приведены данные немногочисленных исследований, касащихся изучения карбонатного состояния почв в целом и черноземов в частности.

Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ШЮЕВРО-ПЕЙСКОЙ ФАЦИИ ИССЛЕДУЕМОГО СТАЦИОНАРНОГО- УЧАСТКА

Исследования динамики содержания различных форм гумуса и карбонатов проводились на стаицонарном участке чернозема обыкновенного южноевропейской фации. Условия проведения опыта и уровень агротехнических мероприятий оптимальны для данного региона.

Для определения однородности участка и общей генетической характеристики почвы были заложены три основных (базовых) разреза.

Глава 3. МЕТОДИКА ПОЛЕВЫХ И ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

, Исследования на участке опытного поля проводились в течение четырех лег с использованием районированных сортов озимой пшеницы, кукурузы, ячменя и яровой пшеницы.

Почвенные образцы отбирались из слоев 0-25 см, 25 - 40см, 40 - 55 см в течение вегетационного периода в основные фазы развития возделываемых сельскохозяйственных растений.

Отобранные образцы анализировались на содержание валового гумуса (по Тюрину), водорастворимого гумуса (бихроматная окисля-емость по Тюрину). Состав гумуса был исследован по Тюрину в модификации Пономаревой¿Плотниковой. 4анализ содержания валовых карбонатов проведен комгшексонометрически, "активных" - с помощью метода Дружно - Гале, рН - потекциометрическя.

Полученные данные обработаны методом дисперсионного анализа.

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЩНИЗ

лкнагятка содержания органического вещества в черноземе обыкновенном шноевропейског стации. Исследования по изучению данами-ки валового гумуса в черноземе обыкновенном ккноевропейской фа-цми выявили четкую закономерность изменения его содержания в почве за период весна - лето • осень. Характерной особенностью этой динамики, что подтверждается данными за все годы работы, является относительное уменьшение содержания валового гумуса ео всех исследованных слоях почвы к середине лета по сравнению с его содержанием в почве веско;; и относительного увеличения осенью примерно до содеркаинл гум-гса весной (рис. I).

вало-2Ш вой

гу- 150

ВДС,

т/га

100

ваяо-150 вой

гу- . ' тс, юо т/га

вало- . g?'- 150 тс', . • ■ т/га гоо

в.

50 О

вало-гу! '150

•вдь,

т/га 1Ш

1,5 водо-раствори-

т "п мый -L' ггаус, т/га

0 -.5 .

О ■ •

водо-раст-

1.0 уг

г илу с, т/га

водо-раот-'вори-

гтаус, т/га

0,5 О

1,0

0,5 О'

водо-■ раствори-■мык Т,0 гумус, т/га/>

■0,5

____;____О

О • 60 120- 180 .240 300 Рис. Г. Динамика запасов валового и водорастворимого гумуса в течение периода весна - лето - осень, а - агроценоз озимой пшеницы; б - агроценоз кукурузы;, в - агропзноз ячменя; г -агроценоз провой.пшеницы.

-а---валовой гумус;—о--водораствбр мый гукус.

съ абсцисс - сроки отбора почвенных образцо: (дни года)

а

Изменения запасов гумуса за 'вегетационный период растений от весеннего отбора образцов к летнему и осеннему лежат в пределах 4 - 15 т/га. . , - ' 4

- • ■ - „ - >.' < " '

, Динамика водорастворимого гумуса почти полностью идентична таковой для! валового за^все роды исследований (рис. I). у Различия ые*зду.данными о.содержании валового и водораство-

* ' - ' г

римого гумуса от- одного срока отбора образцов к последующему достоверны дл# всех исследованных агроценозов. Сравнение значений валового ж водорастворимого гумуса в' различные -годы исследований показалд отсутствие существенных различий между одними и теш же сроками•отбора образцов. •

Данные, -полученные о составе гумуса исследованной почвы в целом '.характерны для' данного подтипа' черноземов. В кинамике содержания различных групп и фракций гумуса отмечены,- следующие закономерности.. Содержание фракций гуминовых,кислот, связанных в основном с кальцием,' глинистой фракцией и устойчивыми полуторными- окислами. (ГК-2 и ГК-3 соответственно) практически постоян-1 * ,

ны в течение периода.весна - лето - осень (рис.. 2>. Аналогичный * * » .

вывод можно _сделать, -относительно фракций фульвокислот, связанны: С ГК-2 к ГК-3 (§К-2 и-Ф^С-Згсоответственно). Изменение суммы фракций гуми&овых и .фульвокис-лот 'йрбисходиг за счет наиболее по движных форм, а именно фракций Ш, свободных и'связавших с подающими полуторными окислами (ГК-1) и фульвокислот, .связанных с подвижными -полуторными окислами и -ГК-1 (ФК-1а и ФК-1 соответственно); Как видно из рисунка 2, количество подвижных фракций гуминовых и фульвокислот. уменьшается к сёре^лне лета и увеличивается до первоначального уровня к осени.

С,% к 2,9

Собк. 2,7 почвы

(ГК-1,2*5

OK-la,2,3 <Ж-2)

2,1

а

1,9

С,% к 2 ? общ.

почвы о с

(ГК-1, ' ГК-3, ФК-1а,2,3 ОК-2)

2,1

б

1,9

О - • 60

С,% к -2,7

Собщ. почвы (ГК-1; ГК-3, 2,3 <Ж-1а, ФК-2) 2,1

в

1.9

к 2,?

общ. почвы 2,5 (ГК-1, ГК—3. о гз OK-Ia/;0* ФК-2) 2д

—о. •

О—240 р 300

:-6———/о

1,9

224 С,% к - ' общ.

то1 ПОЧВЫ

1Й • (ГК-2,

12

• б

ФК-1, ФК-3)

35Ь

С;% к

18 ^ббИ.

почвы

12, т-г,

'6. ФК-1, ФК-3)

0 -

300 360

с,% к

' с

та Общ.

■почвы то .(ГК-2, ФК-1, ФК-3)

300 360

С $ к

э Собщ. почвы то (ГК-2, ^ ФК-1. • ФК-3)

6 . о -

о 60 120 180 240' -300 , 360 Рес. 2. Динамика содержания различных фракций гумусу в. течение периода весна - лето - осень, а - агроценоз озимой пшеницы; б - агроценоз кукурузы; в -, агроценоз ячменя; г - ■

агроцен,оч яровой пшеницы: —а--ГК-1;—о—_ ГК-2;—г»— -

ГК-3; —а---ФК-rIaj ---ФК-1,-—- ФК-2;—-&-— ФК-3.

Ось абсцисс - сроки отбора почвенных образцов (дни, года). ■

0

г

1и

Разности между данными, относящимися к содержанию фракций ГК-1, ФК-1а и «К-1 в различные сроки отбора образцов в течение сезона весна - лето - осень существенны с 1%- ным уровнем значимости. Сравнение результатов фракционно-группового- состава гумуса в различных агроценозах позволило установить, что между значениями всех фракций, за исключением ФК-1, в одни а те же сроки отбора почвенных образцов в различные годы исследований нет существенных различий.

Динамика карбонатов в черноземе обыкновёнаом шнонвропей-ской фации. При исследовании валовых карбон&тов в черноземе обыкновенном икноевропейской фации под различными сельскохозяйственными культурами обнаружена определенная закономерность. Содержание их во всех исследованных слоях почвы увеличивается к середине лета, а к осени эта величина приближается к своему значении весной (рис. 3). Таким образом, наблюдается картина динамики, противоположная таковой для гумуса на том же участке за тот же период наблюдений.

динамика содержания "активных" форм карбонатов почти полностью идентична динамике содержания валовых карбонатов за весь период наблюдений-для всех исследованных агроценозов. Четкие максимумы содержания "активных"' карбонатов приходятся на середину лета (табл. I). . ' - .

Изменения содержания валовых и "активных" карбонатов от одного срока отбора образцов к последующему достоверны. Между значениями этих величин в одни и те же сроки отбора образцов в различные года исследований отмечены существенные различия. Карбонатная система почвы определяет реакции с>едп.

Рис. 3. Динамика содержания валовых карбонатое за период тесна - лег о - осенью а- агроценоэ озимой'пшеницы; б - агрсцексэ кукурузы; в - агросеяоэ ячменя; г"- агроценоз рровоП пиенипы.

-4---С - 25 см;—о--25 - 4С см;-а-- 40 - 55 см.

сь абсцисс - срок: отбора почвенных образцов (дни года)/

Таблица I

Содержание «и запасы "активных" карбонатов в черноземе обыкновенном южноевропейской'фации

Сроки отбора почвенных образцов •

Глубина взятия образца, см

."Активные" карбонаты, %

"Активные^'СаСОо Запасы

--£ в слое

валовые СаСОо .0-55см, т/га.

"0 25 I 32 + 6 010 0 5 97,69

7.05.87. 25 _ 40 " I 49 0 008 • 0 5

40 - 55 2 23 1 0 012 ■ ' 0 5 -

0 — 25 I 80 + 0 006 0 6 ч ' 116,16

16.06.87. 25 _ 40- Г 58 + 0 004 0 5 4

40 _ 55 2 46 + 0 ого 4 0 5 ,

0 _ 25 I 31 4- 0 он 0 5 92 ,'63

22.09.87. .25 40 I 34 + 0 006 0 5 '

40 55 2 09 + 0 004 0 5 ч •

0 — 25 I 67 0 007 0 6 114,57,

10.05.88. 25 — 40 2 06 + 0 004 0 6

40 — 55 2 10 + 0 006, 0 5 -

0 — 25 2 04 + 0 004 • 0 7 132,01

4.07.88. 25 40 2 19 + 0 004 0 6

'40 — 55 2 41 + £ 0 ОН 0 5 '

0 — 25 Т 40 0 ОН. 0 5 87,34

12.09.88. 25 _ 40 I 24 + 0 004 . 0 4

40 55 I 72 + 0 006 0 4

• 0 — 25 I 69 + 0 006 0 .6 105,72

19.05.89. 25 40 I 39 0 006 0 3

40 55 2 20 + 0 004 0 5

0 25 2 25 + 0 006. 0 7, 128,05

5'. 06.83. 25 — 40 I 66 4- 0 004. • 0 5 '

40 — 55 2 35 •+ 0 006 0 5

0 _ 25 I 50 4- 0 011 0 5 * 97,52

6.09.В9. 25 40 I 59 4- 0 004 0 5

40 _ 55 I 82 + 0 006 0 4

0 25 0 87 + 0 ОН 0 3 . 49,01

25.05.90. 25 40 0 64 4- 0 008 0 2

40, _ 55 0 88 + 0 004 0 2

0 — 25 I 20 4- 0 оса 0 4 69,03

6.Об.УС. 25 - 40 т 03 4- 0 010 •о 3

40 _ '55 б 96 X 0 оп 0 <-> ...

0 — 25 0 УЗ 4- 0 0С6 ' 0 3 ' 56,60

I4.Q9.SG. 25 — 40 0 90 + г. СИ ' 0 3

40 - 55 0 90 4- 1 011 0 2

Для всех исследованных агроценозов к середине лета величина щелочности несколько увеличивается,- а к осени уменьшается вместе с уменьшением содержания карбонатов (табл. 2).

' - л , '

' . Таблица 2 • .

Значения рН .в черноземе обыкновенном шноевропейской фации

^■*Лгубияа взятия 0рок5Г\образца, . отбора образцов. 0 - 25 - 40 ■ 40-55

I 2 3 4

7.05.87. 28.05.87. [6.06.87. 22.07.87. 26.08.87. 22.09.87.

28.03.88 [0.05.88 4.07.88 27.07.88 [2.09.88

6.04.89. [0.05.89. 5.06.89. 3.07.89. 6.09.89.

>7.03.90. >5.05.90.

Агроценоз озимой пшеницу

7,84 ± 0,0028,12 $ 0,004 8,00- £' 0,004 7,96 ± 0,002 8,02 ± 0,004 7,76 ± О

7,92 £ 0,004 8,14 £ 0,006-8,13т£'0,005 8,21 .£ 0,006 8,09 £ 0,004 7,98 £ 0,004

8,10 ± 0,004 8,26 £ 0,006 8,31 ± 0,004 8,42 ± 0,004 8,28 £ 0,004 7,99 ± 0,015

8,08 £ 0,004 8,42 £ О 8,40 ± 0,004 8,08 ± 0,004 8,10 ± О

Агроценоз кукурузы -

7,95 ± 0,006- 8,00 ± 0,006

8,10 ± 0,004 8,12 £ 0,006

8,04 ± 0,006 8,14 ± О

8,12 ± 0,011 8,17 £ 0,004

7,98 £'0,004 7,96 £ 0,006

Агроценоз ячменя

' 7,64 ± 0,-004 7,88 ± 0,004 8,12 £ О

8,12 £ 0,006 8,14 £ .0,004 8,03 £ 0,004

8,18 £ 0,006 '8,06 £ 0,004 8,22 £ 0,004

----1"---- 8,18 £ 0,006 8,31 £ О

7,97 £ 0,004 8,00 £ 0,004

7|98 £-0;006 8,02 £ 0,006

Агроценоз яровой пшеница ■

7.68 £ 0,006. 7,89 £ 0,004 7,95 £ 0,006 ■ .7,95 £ 0,006

8,09 £ 0,004 8,12 £ 0,004

Продолжение таблицы 2

г-' 2 3 4 — .

8.06.90. 10.07.90. 14.09.90. 7,89 7,94 ■ 7,99 + + + 0,006■ 0,004 0,004 8 ,.05 •8,00 7,84 + + + С,004 0,004 . 0,006 3,21 6,00 7,96 + + + 0,004 0,004 0,006 .

Различия мезду данными о значениях рН для различных сроков отбора почвенных образцов в течение. периода весна - лето -осень достоверны.-Между значениями.этой величины в одни и те ке сроки отбора образцов в различные годы исследований нет существенных различий. ' .

внво'да

Б ходе исследовании, проведенных при выполнении- диссертационной работы, были получены .следующие- результаты и выводы:

1. Валовой гумус исследованного.участка характеризуется определенной динамикой в течение сезрна весна - лето - осень в различных агроценозах: его содержание в верхних почвенных слоях уменьшается к середине лета и вновь возрастает к осени, сто связано с микробиологической деятельностью, особенностями физиологии растении и состоянием уитомассы.

2. динамика водорастворимого гумуса.аналогична таковой для валового, причем изменение содержания валового гумуса происходит в основном за счет- его водорастворимых форм.

о. изменения содержания гумуса во времени тесно связаны с данакикой наиболее подвижных гсракцй* гуминовых и оульвокислст.

4. Картина динамики валовых карбонатов противоположна таковой для гумуса с относительным максимумом в середине лета, что тесно связано с микробиологической деятельностью и дыханием почвы.

5. Изменение содержанияваловых карбонатов в течение вегетационного периода растений происходит за чсет наиболее реакци-онноспособных их форм - "активных" карбонатов.

6. Динамика величины рН в течение периода весна - лето -осень тесно связана с изменениями почвенной карбонатной системы с максимумом в середине лета.

7. Дисперсионный анализ позволил установить существенность изменения всех исследованных почвенных показателей от каждого срока отбора образцов к последующему. Это. позволяет судить о достоверности выбора времени отбора почвенных образцов при изучении динамики гумуса и карбонатов.

8. Значения валового гумуса, его состава, водорастворимого гумуса и рН в одни н те же сроки отбора почвенных образцов дая различных лег исследований находятся в пределах ошибки опыта. Значения ке валовых и "активных" карбонатов существенно различаются для исследованного слоя почвы.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

I. Рыбянец Т.В., ГаЕдамакина Л,и., Паремузова Л.А. Влияние амикобакгерина на динамику содержания водорастворимого гумуса и почвенной микрофлоры чернозема обыкновенного вжнсевропей-ской фации // Мелиорация л химизация земель Молдавии: Тез.

докл. респ. конф. - Кишинев, 1988. - С. 56.

2. Рыбянец Т.В., Гайдамакина Л.Ф., Паремузова Л.А. Динамика содержания водорастворимого гумуса и почвенной микрофлоры чернозема обыкновенного шноевропейской фации при использовании аминобактерина // Интенствное земледелие и охрана окружающей среда: Тез. докл. респ. н. - т. конф. - Волгоград, 198Э. -

С. 159.

3. Рыбянец Т.В., Гайдамакина Л.Ф., Пареи^узова Л.А. Динамика гумуса и почвенной микрофлоры в агроценозе ячменя на черноземе обыкновенном южноевропейской фации при внесении аминобактерина // Интенсификация и рациональное использование земель: Тез. докл. респ. н. - т. конф. - Волгоград, 1990. - С. 189.

4. Рыбянец Т.В. Динамика гумуса в зерновом севообороте на черноземе обыкновенном шноевропейской фации // Вклад молодых ученых в янетнсификацию сельскохо хозяйства: Тез. докл. научн.-пгакт. конф. молодых ученых и специалистов. - Чабаны, 1990."-С. 81.

5. Эколого-биологичеекие особенности черноземов обыкновенных юкноевропейской фации. - Ростов/на-Дону: изд. ЕГУ, 1994,

8 п.л. (в соавторстве), (в печати).