Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эколого-биологическая оценка влияния агрохимических средств на свойства дерново-подзолистой почвы и продуктивность агроценоза

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Эколого-биологическая оценка влияния агрохимических средств на свойства дерново-подзолистой почвы и продуктивность агроценоза"

РГ6 од

? У С*"Н На правах рукописи

Диксон Джамбул О та

Эколого-биологическая оценка влияния агрохимических средств на свойства дерново-подзолистой почвы и продуктивность агроценоза.

Специальность 06.01.04. - агрохимия.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук.

Москва -1998

Работа выполнена на кафедре Агрохимии Московского Государственного Университета имени Ломоносова М.В.

Научный руководитель:

Академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.Г Минеев

Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор И.Н.Чумаченко. Доктор биологических наук, доцент Г.М.Зенова

Ведущее учреждение: Центральный институт агрохимического обслуживания (ЦИНАО)

Защита состоится 29 сентября 1998 года в 1530 час. На заседание специализированного совета К 053.05.086 по микробиологии и агрохимии в МГУ имени М.В.Ломоносова в аудитории М-2. Адрес: Москва, Воробьевы горы, МГУ, факультет Почвоведения, Ученый совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан 14 сентября 1998 года.

Ученый секретарь специализированного совета

Доцент И.П.Бабьева

1. Общая характеристика работы.

Актуальность работы. В настоящее время ухудшение экологической ситуации в совремменном земледелии в связи с применением высоких доз минеральных удобрений, химических средств защиты растений без достаточного научного обоснования, может привести к целому комплексу негативных воздействий на агрохимические и биологические свойства дерново-подзолистой почвы. Это может оказать существенное влияние на продуктивность агроценоза и качество растениеводческой продукции.

Повышение продуктивности земледелия в результате научно-технического прогресса небеспредельно. Возникает необходимость в глубокой оценке состояния современного высокопродуктивного земледелия, в комплексном научном анализе всех позитвных и негативных его сторон, и в поиске путей улучшения его экологической ситуации.

Между тем системных исследований проведено недостаточно, а полученные экспериментальные данные нередко противоречивы.

В связи с этим дальнейшее развитие агрохимических исследований с учетом экологизации и биологизации земледелия приобретает особую научную актуальность и практическое значение.

Научная новизна. Впервые проведены и обобщены результаты о влиянии последействия минеральных, органических удобрений и химических мелиорантов и произведены сравнения их эффективности на агрохимические и биологические свойства дерново-подзолистой почвы. Дана эколого-биологическая оценка полученным экспериментальным данным, с учетом трансформации тяжелых металлов в почвах и растениеводческой продукции.

Выявлены закономерности в изменении микробоценоза дерново-подзолистой почвы в период последействия агрохимических средств.

Практическая значимость работы. Полученные результаты позволяют разработать рекомендации по более эффективному использованию агрохимических средств в агроценозе и снижению возможных негативных последствий, особенно для получения экологически высококачественной продукции и воспроизводства плодородия почвы.

Цель исследований. В задачу исследований входило изучение следующих вопросов:

1. изучение динамики изменения физико-химических свойств дерново-подзолистой почвы под влиянием длительного применения агрохимических средств.

2. определение состояния основных биогенных элементов в системе почва-растение, их накопление и миграция по профилю почвы.

3. исследование накопления и трансформации тяжелых металлов (ТМ) в системе почва-растение.

4. изменение состава микробоценоза дерново-подзолистой почвы под влиянием длительного применения агрохимических средств.

5. влияние агрохимических средств на продуктивность агроценоза и качество продукции.

6. изучение влияния последействия агрохимических средств и химических мелиорантов на физико-химические и биологические свойства дерново-подзолистой почвы.

Апробация работы. Результаты экспериментальных исследований по теме диссертации были доложены на 5-ой научно-практической конференции в октябре 1997 года и заседании кафедры агрохимии факультета почвоведения МГУ.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 2 статьи, в которых отражено основное содержание проделанной работы.

Объем диссертации. Диссертация состоит из 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Диссертация содержит 170 страниц, 6 рисунков, 30 таблиц, приложений 5, список литературы включает 176 наименований, из них 50 иностранных авторов.

2. Условия и методика проведения исследований.

Исследования проводили в длительном полевом опыте на дерново-подзолистой окультуренной почве на агробиологической станции (АБС) "Чашниково", которая представляет типичный для Подмосковья сельскохозяйственный район с достаточно интенсивной системой земледелия.

Исследования проводили на стационарном полевом опыте, заложенном по методике и схеме академика Авдонин Н.С. в 1950 году.

Минеральные удобрения (двойной суперфосфат, аммиачную селитру, хлористый калий) были внесены ежегодно перед посевом с 1950 г. по 1967 г. в дозе N-90, Р2О5-60, К20-100 кг/га действующего вещества; с 1967 г. по 1972 г. в дозе N-90, Р205-60, К20-60 кг/га действующего вещества; а с 1972 г. по 1991 г. по 100 кг/га действующего вещества каждого элемента.

Действие минеральных удобрений изучали на следующих агрофонах: 1) ' кислая почва; 2) известкованная почва; 3) известкованная почва+навоз.

С 1950 года было проведено пять поддерживающих известкований из расчета по одной гидролитической кислотности в 1955, 1962, 1969, 1976, 1987 годах. Органические удобрения внесены в 1983, 1987 и 1992 годах из расчета 90 т/га за ротацию севооборота. В настоящее время (для минеральных удобрений - с 1991 г, извести - с 1987 и навоза - с 1992 годов) агрохимические средства и мелиоранты не вносятся, изучается их последствие. Севооборот четырехпольный: подсолнечник, ячмень, викоовсянная смесь, озимая рожь. Учетная площадь делянки - 40 м 2, опытное поле площадью 6062 м 2. Повтор-ность в опыте трехкратная. Отбор почвенных образцов проводили буром послойно через 20 см до глубины в 60 см. Образец почвы складывался из проб взятых в 9-ти точках трех повторностей опыта. Урожай всех культур учитывали методом пробного снопа (Доспехов, 1979). В 1993 году севооборот был изменен. В нем были высеяны многолетние травы (клевер и овсяница) и покровная культура - ячмень.

Растительность территории станции представлена смешанными лесами из хвойных и мелколиственных пород деревьев, кустарников и разнотравием

Климатические условия на станции умеренно континентальные, среднегодовая температура воздуха 3,6 Район характеризуется достаточной влаго-обеспеченностью. Среднегодовое количество осадков достигает 500 - 650 мм.

Исследования проводили комплексно с использованием инструментальных и химических методов. Агрохимический анализ (РН «шь, обменная и гидро-

литическая кислотность, подвижный алюминий, сумма поглощенных оснований, подвижный фосфор, подвижный калий, валовое содержание азота) проводили общепринятыми методами. Общее содержание гумуса определяли по методу Тюрина в модификации Никитина (1972).

Общий азот определяли по Кьелъдалю, подвижный фосфор - в вытяжке 0,2h.HCL по Кирсанову, а валовой фосфор - по Добрицкой (1973).

Для определения потенциального запаса микроэлементов и ТМ использовали вытяжку 1н.НСЦ подвижные формы их соединений извлекали Чн.ацетатно-аммонийным буферным раствором с pH 4,8 (ААБ pH 4,8).

Содержание микроэлементов определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре фирмы Хитачи модель 180-70. Использовали пламенный вариант ацетилен-воздух.

Определение микроэлементов и ТМ в растительных образцах проводили после сухого озоления в муфельной печи при 450 °С и растворения золы в 10 % смеси соляной и азотной кислот (Важенин, 1974).

Микробиологические показатели почвы опыта оценивали по численности спорообразующих бактерий Bacillus megaterium, азотобактера, олигонитро-фильных бактерий (по методу Виноградского, 1952) и токсичности почвы подавляющей рост тест-бактерий (азотобактера) (Красильников, 1966).

3. Результаты исследований.

3.1. Влияние действия и последействия удобрений и извести на свойства дерново-подзолистой почвы.

3.1.1. Физико-химические свойства.

Длительное применение физиологически кислых минеральных удобрений на кислой почве привело к резкому изменению агрохимических показателей (таб. 1-2). Анализ данных показывает, что под влиянием 37-летнего внесения минеральных удобрений возрастает актуальная кислотность. Происходит снижение рН почвы в пахотном слое с 4,3 на контроле до 3,9 в вариантах с минеральным удобрением. В подпахотном слое (20-40 см) - с 4,5 до 4,4. Тенденция повышения актуальной кислотности под влиянием удобрений наблюдалась и в слое 40-60 см.

Влияние минеральных удобрений на актуальную, обменную, и гидролитическую кислотность дерново-подзолистой почвы в их действии и

последействии.

ФОН

Вари- Кислый Известь Известь + на-

ант воз

опыта

1 1 II 1 1 II • II

Актуальная кислотность

Кон- 4,3 4,6 5,2 6,2 5,6 6,2

троль 3,9 4,5 5,1 6,3 5,3 6,2

РК 3,9 4,5 5,2 6,4 5,5 6,5

ЫРК

Обменная кислотность

Кон- 0,55 0,58 0,39 0,34 0,26 0,27

троль 1,33 1,27 0,42 0,27 0,40 0,26

РК 1,55 1,21 0,42 0,25 0,38 0,20

ЫРК

Гидролитическая кислотность

Кон- 3,5 3,5 1.9 0,9 1,4 0,9

троль 5,4 4,4 2,5 0,9 1,9 0,9

РК 5,8 4,6 2,8 0,9 2,3 1,0

ЫРК

Примечание: I- 37 лет применение минеральных удобрений (1987г).

11- 6 лет последействия минеральных удобрений (1997г).

Влияние минеральных удобрений на содержание подвижного алюминия, сумму поглощенных оснований и степень насыщенности основаниями в дерново-подзолистой почве.

ФОН

Вариант опыта Кислая Известь Известь + навоз

Контроль РК ЫРК I I II 1 1 П 1 1 и

Содержание подвижного алюминия I в мг/ЮОг почвы)

4,4 10,6 12,0 4.6 10,2 9.7 3,1 3,4 3,4 2,7 2,2 2,0 2,1 3,2 3,0 2,2 2,1 2,6

Контроль РК ЫРК Сумма поглощенных оснований (в мг-экв/100г почвы)

6,5 5,2 5,1 6,4 6,0 7,0 7,0 6,0 6,0 9,6 9,5 10,0 8,7 7,5 8,4 11,6 11,6 12,0

Контроль РК ЫРК Степень насыи. енности почв основаниями (в %)

65.0 49.1 46,8 64,7 57,7 60,4 78,7 70,6 68,2 91,4 91,3 91,7 86,1 79,8 78,5 92,8 92,8 92,3

Примечание: I- 37 лет применение минеральных удобрений (1987г).

11- 6 лет последействия минеральных удобрений (1997г).После 6-летнего последействия минеральных удобрений наблюдались незначительные изменения рН почвы.

Под влиянием удобрений происходит увеличение обменной и гидролитической кислотности в слое почвы О-бОсм. Последействие минеральных удобрений (6 лет) привело также к постепенному увеличению обменной кислотности в слое 0-60 см почвы, а гидролитической кислотности - в слое 0-20 см.

Применение удобрений, как в прямом действии, так и в последействии привело к увеличению содержания обменного алюминия по всему профилю почвы (0-60 см). Содержание подвижного алюминия возросло с 4,4 мг/100 г почвы до 20,2 мг/100 г почвы (таб. 2).

Значительный интерес представляют данные по влиянию минеральных удобрений на сумму поглощенных оснований и состав почвенно-поглощенного комплекса, так как эти показатели дают необходимые сведения для решения вопроса об известковании почвы. Сумма поглощенных оснований при длительном применении минеральных удобрений (37 лет) уменьшалось с 6,5 до 5,1

мг-экв/100 г почвы в пахотном слое, а в подпахотном слое отмечалось ее увеличение до 7,8 мг-экв/100 г почвы. Снижение суммы поглощенных оснований под влиянием минеральных удобрений связано с вымыванием кальция и магния в нижележащие слои почвы.

На фоне последействия минеральные удобрения привели к увеличению суммы поглощенных оснований в пахотном слое с 6,4 до 7,0 мг-экв/100 г почвы, а в подпахотном слое сумма поглощенных оснований уменьшилась до 4,4 мг-экв/100 г почвы (таб.2).

Применение минеральных удобрений в их прямом действии и последействии существенно повлияло на степень насыщенности почвы основаниями (таб.2).

Таким образом, длительное применение минеральных удобрений на кислой дерново-подзолистой почве приводит к ухудшению ряда химических свойств почв: увеличению величины актуальной, обменной, гидролитической кислотности и содержания подвижного алюминия, уменьшению суммы поглощенных оснований и степени насыщенности почвы основаниями. Такая же закономерность наблюдалась на фоне последействия минеральных удобрений.

Внесение извести оказало положительное действие на свойства почвы. Так в пахотном слое на контроле известкованного фона рН почвы составил 5,2 против контроля на фоне без извести 4,3, в вариантах с удобрением - 5,15,2 против 3,9. В подпахотном слое различие между вариантами кислого и известкованного фона были незначительным (таб.1).

На фоне последействия извести величина актуальной кислотности по всем вариантам опыта изменялась незначительно. Величина гидролитической кислотности на известкованном фоне в пахотном слое почвы составила 1,9. В вариантах с минеральным удобрением - 2,5-2,8. На фоне последействия извести сложилось устойчивое равновесие гидролитической кислотности в пахотном слое на всех вариантах опыта.

На известкованном фоне величина обменной кислотности ниже, чем ее соответствующая величина на кислом фоне. На фоне последействия извести в вариантах с удобрением величина обменной кислотности уменьшалась примерно в 1,5-2 раза до глубины 40 см по сравнению с контролем.

Длительное применение извести увеличивало величину суммы поглощенных оснований в 1,2 раза (таб.2).

На фоне последействия извести отмечено увеличение величины суммы поглощенных оснований в 1,6 раза. На этом же фоне величина суммы поглощенных оснований в 1,3-1,7 раза больше аналогичной величины на фоне длительного применения извести.

Органические удобрения на фоне известкования снижали кислотность почвы и содержание в ней подвижных форм алюминия и одновременно увеличивали количество обменных оснований (таб.2).

При длительном применении навоза на фоне извести (из-

весть+навоз) в пахотном слое степень насыщенности почвы основаниями увеличилась примерно на 20 %, содержание подвижных форм алюминия снизилось в 2 раза. Обменная кислотность уменьшалась до 0,26 мг-экв/100 г почвы. В вариантах с минеральным удобрением отмечено незначительное подкисле-ние почвы.

Совместное внесение извести и навоза положительно влияло и на подпахотные слои дерново-подзолистой почвы.

Положительное последействие совместного внесения извести и навоза прослеживалось в течение всего изучаемого периода. По фону последействия извести с навозом сложилось устойчивое равновесие величины гидролитической кислотности во всех вариантах пахотного слоя почвы равной 0,9, и в подпахотном слое - 1,5; наблюдается увеличение суммы поглощенных оснований в пахотном слое, и ее уменьшение в подпахотном слое (таб. 2). Последействие совместного внесения навоза и извести привело к постепенному снижению кислотности в пахотном и подпахотном слоях почвы.

Таким образом, применение навоза на фоне известкования дает возможность полностью устранить негативное действие минеральных удобрений и перевести дерново-подзолистую почву по агрохимическим показателям в хорошо-окультуренную с оптимальными параметрами плодородия.

3.1.2. Гумусное состояние почвы.

Одним из важных показателей плодородия почвы является содержание гумуса. Как видно из данных таб.3, наибольшие изменения в содержании органического вещества в пахотном слое почвы на кислом фоне произошли в варианте с полным минеральным удобрением (NPK), причем разница с контрольным вариантом составила - 0,30 % . В ниже лежащих слоях накопления гумуса от вносимых минеральных удобрений были незначительными. Содержание гумуса при закладке опыта в 1950 г было 2,18 %, через 37 лет его содержание в пахотном слое почвы в контроле было 2,10 %, при 6-летнем последействии удобрении его содержание достигло 2,10 - 2,20 %. Следовательно, содержание гумуса на кислом фоне при 6-летнем последействии минеральных удоб-

рений изменялось незначительно (таб. 3).

Известкование почвы существенно повысило содержание органического вещества в почве. Прибавка гумуса в пахотном слое почвы от известкования составило 10 - 30 %, причем гумусированность почвы возрастала по профилю почвы до глубины 60 см. На кислом фоне с удобрением NPK содержание гумуса составило 2,40 %, а на фоне последействия извести с минеральным удобрением NPK его содержание не изменилось.

Содержание гумуса в слоях почвы 20-40 и 40-60 см на фоне последействия извести в 1,5-2 раза ниже, чем аналогичное его содержание на фоне длительного применения извести с мнеральным удобрением.

Нельзя не отметить, что при последействии удобрений не наблюдалось повышения накопления гумуса, а наоборот наблюдалось его уменьшение.

Содержание гумуса в пахотном слое на фоне извести выше, чем его содержание на фоне без извести. Такая же тенденция наблюдалась в подпахотном слое почвы. Содержание гумуса значительно увеличилось по фону из-весть+навоз. Это обусловлено внесением органических удобрений (180 т/га) в 1983 и 1987 гг. Соответственно увеличился и урожай сельскохозяйственных культур, например, среднегодовая продуктивность севооборота за ротацию (1984-1987 гг) в варианте NPK составила 74 ц/га корм. ед. (таб.4). Это в свою очередь соответствовало образованию мощной корневой системы сельскохозяйственных растений (таб.5). А минерализация корневых остатков также способствовала значительному увеличению органического вещества на этом фоне.

Влияние минеральных удобрений на содержание гумуса и общего

азота в

дерново-подзолистой почве.

ФОН

Вариант опыта Кислая Известь Известь + навоз

Контроль РК ЫРК 1 1 ч 1 1 и 1 1 и

Содержание гумуса (в %)

2,10 2,00 2,40 1,95 2,10 2,20 2,27 2,38 3,15 2,30 2,50 2,40 3,11 3,37 3,78 2,90 3,10 3,10

Контроль РК ЫРК Содержание общего азота (в %)

0,107 0,101 0,128 0,089 0,098 0,110 0,113 0,124 0,137 0,098 0,107 0,117 0,120 0,121 0,141 0,108 0,117 0,120

Примечание: I- 37 лет применение минеральных удобрений (1987г).

11- 6 лет последействия минеральных удобрений (1997г).

Таблица 4

Влияние фона и минеральных удобрений при их длительном применении на урожай севооборота, ц/га корм. ед. в сумме за 4года (1984-1987

гг).

Вариант ФОН

Кислая почва Известь Известь+навоз

Контроль 58,6 152,0 217,2

РК 133,8 215,5 263,0

№К 169,5 244,8 297,7

X 120,6 204,1 259,3

НСР 0.95 37,7 31,7 27,0

Примечание: 1984 г - подсолнечник (зеленая масса),

1985 г - ячмень (зерно),

1986 г - викоовсяная смесь (зеленая масса),

1987 г - озимая рожь (зерно).

Таблица 5

Накопление корневых и поживных остатков сельскохозяйственных культур за ротацию звена севооборота, т/га (1984-1987гг.).

Вариант ФОН

Кислая почва Известь Известь+навоз

Контроль 6,69 11,96 15,81

РК 13,20 19,43 23,68

15,05 21,38 26,70

X 11,64 17,59 22,06

НСР 0.95 2,93 3,32 3,75

3.1.3. Азотный режим почвы.

Для оценки плодородия большое значение имеет содержание общего азота. Результаты наших исследований показывают, что количество общего азота в почве по большинству вариантов несколько выше на удобренных делянках (таб.3).

Наибольшее накопление общего азота отмечено в вариантах с

азотно-фосфорно-калийными удобрениями по фону известь+навоз. Прибавка в содержании общего азота на этом фоне составила 12 - 30 % от контроля кислой почвы. Большой интерес представляют данные о влиянии длительного применения (37 лет) минеральных удобрений на валовое содержание и запасы азота. Наибольшее накопление элемента в пахотном и подпахотном слоях наблюдалось при совместном применении азотных, фосфорных и калийных удобрений.

Известкование усилило процесс накопления общего азота во всех вариантах опыта по сравнению с кислой почвой.

Спустя 6 лет после прекращения применения минеральных удобрений, валовое содержание азота постепенно снижалось во всех вариантах опыта по сравнению с его значением на фоне длительного применения (37 лет) минеральных удобрений.

3.1.4. Фосфорный режим почвы.

При систематическом длительном (37 лет) применении минеральных удобрений (фосфорных), в различных сочетаниях с азотными и калийными на фоне кислой дерново-подзолистой почвы происходит накопление валового фосфора (таб.6). В пахотном слое прибавка в содержании валового фосфора

составила 31 - 38 % . Достоверная прибавка валового фосфора наблюдается до слоя 40-60 см.

Известкование почвы не изменило ни содержания общего фосфора, ни характера его распределения по исследуемому профилю (0-60 см) дерново-подзолистой почвы. Длительное применение минеральных удобрений на фоне известкования также повышало его валовые запасы. По сравнению с контрольным вариантом кислого фона прирост общего фосфора в слое 0-20 см от совместного внесения извести и навоза составил 7 - 14 % .

Интересными являются данные о валовом содержании фосфора после прекращения применения минеральных удобрений. Общее содержание фосфора в почве как кислого, так и известкованного фона постепенно снижалось, причем происходило самовосстановление прежних свойств почв.

Из данных наших исследований (таб.6) видно, что длительное применение минеральных удобрений на всех агрофонах повышало содержание кисло-то-растворимого фосфора (по Кирсанову). При изучении действия фосфорных удобрений на содержание подвижной формы фосфора в сочетании с периодическим известкованием кислой почвы установлена следующая закономерность: содержание подвижной формы фосфора существенно не изменялось (таб. 6). Так если на контроле кислой почвы (слое 0-20 см) содержание подвижного фосфора составило 5,6 мг/100 мг почвы, то на фоне известкованной почвы без применения минеральных удобрений величина подвижного фосфора составила 5,9 мг/100 г почвы. В вариантах с минеральным удобрением также не было отмечено значительного увеличения подвижной формы фосфора. Отмеченная закономерность наблюдалась по всему слою почвы (0-60 см).

Увеличение содержания подвижного фосфора при совместном внесении навоза и извести отмечалось до глубины 60 см. Содержание подвижного фосфора в почве контрольного варианта на фоне известь+навоз достигло 10,4 мг/100 г почвы. В вариантах с минеральным удобрением аналогичная величина увеличивалась в 2 раза.

В период последействия минеральных удобрений содержание подвижного фосфора незначительно снижалось во всех вариантах опыта. Последействие минеральных удобрений повлияло на увеличение подвижного фосфора в пахотных слоях кислой и известкованной почв. Так, если величина подвижного фосфора на фоне последействия минеральных удобрений на контроле кислой почвы составили 5,7 мг/100 г почвы, то на контроле известкованной почвы эта величина достигла 6,0 мг/100 почвы.

Анализируя данные таблицы 6, видно, что содержание подвижного фосфора на фоне последействия минеральных удобрений незначительно снизилось по профилю кислой почвы. На фоне извести и известь+навоз последействие минеральных удобрений также привело к небольшому снижению содержания подвижного фосфора по всем исследуемым слоям почвы.

Влияние минеральных удобрений на содержание валового и подвижного фосфора, обменного капия в дерново-подзолистой почве.

ФОН

Вариант опыта Кислая Известь Известь + навоз

Контроль РК ЫРК 1 1 и • I и 1 1 Л

Содержание валового фосфора (в мг/100г почвы)

0,110 0,152 0,144 0,103 0,125 0,130 0,106 0,146 0,139 0,105 0,128 0,125 0,125 0,162 0,160 0,120 0,139 0,134

Контроль РК №К Контроль РК ЫРК Содержание подвижной с поч1 эормы фосфора (мг/100г зы)

5,6 15,8 15,0 5,7 4,9 4,6 5,9 16,0 13,8 6,0 16,2 16,0 10,4 22,4 23,0 8,9 9,4 22,1

Содержание обменного калия (мг/100г почвы)

5,8 16,1 16,7 5,0 13,8 10,7 4,2 9,8 13,5 4,0 6,4 10,7 6,9 20,5 20,0 5,7 18,3 18,1

Примечание: I- 37 лет применение минеральных удобрений (1987г).

11- 6 лет последействия минеральных удобрений (1997г).

3.1.5. Калийный режим почвы.

Длительное применение минеральных удобрений в кислой дерново-подзолистой почве привело к накоплению обменной формы калия, как в пахотном слое, так и в подпахотном слое. В пахотном слое на кислом фоне содержание обменного калия составило 5,8 мг/ 100г почвы, а в вариантах с минеральным удобрением содержание обменного калия увеличилось в 2,5-3 раза. Однако в кислой почве отмечалась низкая необменная фиксация калия из удобрений, которая связанна с отрицательными физико-химическими свойствами почвы сдерживающими этот процесс.

Известкование существенно повлияло на калийный режим почвы. Известно, что известкование способствует необменной фиксации калия. Поэтому на фоне извести содержание необменной формы калия заметно повысилось. В тоже время на этом фоне наблюдалось значительное снижение содержания обменной формы калия (таб.6). Наиболее благоприятный режим калия в почве наблюдался на фоне известь+навоз. Несмотря на повышенное потребление этого элемента культурами севооборота, калий в значительном количестве накапливался как в обменной, так и необменной формах. В обменной форме количество калия повысилось от 5,8 мг/100 г почвы на контроле кислого фона до 20,0 - 20,5 мг/100 г почвы на фоне известь+навоз с минеральным удобрением.

В период последействия минеральных удобрений в дерново-подзолистой почве содержание обменной формы калия незначительно снижалось по всем вариантам.

3.2. Влияние агрохимических средств на содержание микроэлементов в дерново-подзолистой почве.

При возделывании сельскохозяйственных культур по интенсивным технологиям их потребность в микроэлементах повышается и при этом изменяются коэффициенты использования растениями макроудобрений. На подвижность микроэлементов и их поступление в растения значительное влияние оказывают свойства почвы, применение органических и минеральных удобрений.

В условиях возрастающей антропогенной нагрузки на почву необходим анализ поведения микроэлементов, включая их трансформацию из одной формы в другие с целью прогноза изменения состояния удобряемых почв.

Результаты наших исследований (таб.7) показывают, что потенциальный запас марганца (переходящий в 1 н. НС1) на контрольном варианте в пахотном горизонте кислой почвы составляет 498,2 мг/кг, а на вариантах с РК - 510,9, 1МРК - 540,5 мг/кг. Применение физиологически кислых удобрений привело к увеличению потенциального запаса марганца в почве в связи с подкислением почвенного раствора.

Наше исследование показывает, что содержание водорастворимых и об-меннопоглощенных форм марганца увеличивается с ростом рН среды и ростом доз минеральных удобрений. На кислой почве содержание подвижных (переходящих в ААБ рН 4,8) форм Мп на контрольном варианте составляет 80,6 мг/кг, а многолетние применения минеральных удобрений обусловили уменьшение запаса подвижных форм марганца в пахотном горизонте (таб.7).

Известкование кислых почв привело как к уменьшению потенциального запаса и подвижных форм Мп. На контроле известкованной почвы потенциальный запас Мп снизился на 6 %, подвижные формы - на 28 % по сравнению с контролем неизвесткованной почвы. Длительное применение минеральных удобрений на известкованном фоне тоже привело к снижению потенциального запаса и подвижных форм марганца.

Совместное применение извести и навоза повлияло на содержание Мп в почве. В контроле на фоне известь+навоз потенциальный запас Мп составляет 487,5 мг/кг, на вариантах с удобрением РК и ЫРК - 376,3 и 410,3 мг/кг соответственно. На фоне известь+навоз также наблюдается уменьшение подвижных форм Мп.

Длительное применение органо-минеральной системы удобрения в севообороте позволяет поддерживать почву на высоком уровне по обеспеченности доступными формами марганца и создает более благоприятные условия для растений.

Содержание в почве опыта подвижных форм марганца не превышает

ПДК.

Результаты наших исследований представленные, в таблице 7, показывают, что длительное применение минеральных удобрений существенно не изменило содержания потенциально доступных форм железа. На контрольном варианте неизвесткованной почвы содержание кислоторастворимых форм Ре (переходящих в 1 н. НС1) в пахотном горизонте составляет 4,47 г/кг, а на вариантах с удобрением РК -4,14 г/кг, ЫРК - 4,37 г/кг.

Внесение минеральных удобрений также повлияло на содержание водорастворимых и обменных форм железа. На контроле кислой почвы содержание подвижных форм железа равно 0,36 г/кг почвы, а на вариантах с удобрением эта величина снижалась на 3-11%.

Известкование кислых дерново-подзолистых почв снижало как потенциальный запас, так и подвижные формы железа. Применение органических удобрений в сочетании с минеральными на известкованной почве повысило потенциальный запас железа в пахотном горизонте на 0,04 - 0,65 г/кг по сравнению с контрольным вариантом известкованной почвы, но содержание водорастворимых и обменных форм железа на фоне известь+навоз ниже, чем на фоне извести.

Рост потенциального запаса Ре в почве имеет важное значение, так как увеличение подвижности Ре в почве при внесении минеральных удобрений является положительным фактором, поскольку этот элемент снижает токсическое действие марганца на развитие растений.'

Содержание всех форм цинка в дерново-подзолистой почве представлено в таблице 7. На контрольном варианте кислой почвы в пахотном горизонте потенциальный запас цинка составляет 4,80 мг/кг, водорастворимые и обменные формы - 1,10 мг/кг. На вариантах с удобрением потенциальный запас и подвижные формы Тп равны на РК - 5,35 и 1,13 мг/кг, а на МРК - 5,40 и 1,30 мг/кг. Увеличение потенциального запаса и подвижной формы 1п на вариантах с удобрением связано с разницей в величине рН.

Известкование почвы привело к снижению подвижных форм 2п, но при этом наблюдалось увеличение потенциального запаса Т.п. Так, содержание обменных и водорастворимых форм цинка составляло 0,8 - 1,1 мг/кг, а это содержание соответствует низкой обеспеченности почвы цинком.

Совместное применение органических и минеральных удобрений на известкованной почве привело к росту содержания потенциального запаса цинка в пахотном горизонте на вариантах РК и ЫРК на 27 и 35 %, по сравнению с контролем кислой почвы, а подвижных форм - на 5 и 27 % соответственно.

По содержанию подвижных форм 2п кислая почва опыта относится к группе со средней обеспеченностью (на границе с низкой). На известкованном фоне снижается подвижность цинка в почве и почва переходит в разряд низкообеспеченной этим элементом. Известкование в сочетании с органическим удобрением повышает количество подвижного цинка до средней

обеспеченности (на границе с низкой) за счет регулирующей роли органического вещества.

Содержание подвижных форм цинка в почве опыта не превышало ПДК.

Результаты проведенных нами исследований (таб.7) показывают, что на контрольном варианте кислой почвы в пахотном горизонте содержится 2,0 мг/кг потенциального запаса меди и 0,15 мг/кг подвижных ее форм, а на вариантах с удобрением РК- 2,10 и 0,21 мг/кг и ЫРК - 2,05 и 0,25 мг/кг почвы соответственно.

По содержанию обменной и водорастворимой форм меди, кислая почва относится к фуппе средней обеспеченности (на границе с низкой).

Известкование кислой почвы уменьшило содержание потенциального запаса меди на 20 - 22 % , но при этом увеличивалось содержание подвижных форм элемента в почве.

Совместное применение извести с навозом не снизило содержания легкодоступной меди в пахотном горизонте почвы, а потенциальный запас даже увеличился по сравнению с вариантами известкованной почвы.

Содержание в почве опыта подвижных форм меди не превышало ПДК.

Таблица 7

Содержание потенциального запаса и подвижных форм микроэлементов и ТМ на разных агрофонах в дерново-подзолистой почве, мг/кг почвы (усредненные данные за 1996-1997гг.).

Вариант опыта

эле- фон Биогенные микроэлементы

мент Кон- РК ЫРК

троль

Ре Без из- 4473,5 362,0 4140,7 321,40 4368,0 353,0

вести 0 0 5 26,30 0 0

Известь 3556,5 35,30 3670,5 24,35 4160,0 23,65

Из- 0 30,55 0 0 24,20

весть+на 3596,5 3340,2 4205,0

803 0 5 0

Мп Без из- 498,20 80,60 510,88 73,20 540,50 74,95

вести 470,40 57,90 385,75 46,50 401,75 40,15

Известь 487,50 65,90 376,25 39,30 410,25 47,10

Из-

весть+на

воз

гп Без из- 4,80 1,10 5,35 1,13 5,40 1,30

вести 5,16 0,79 5,60 0,95 4,98 1,05

Известь 6,35 1,10 6,10 1,15 6,50 1,40

Из-

весть+на

воз

Си Без из- 2,03 0,15 2,10 0,21 2,05 0,25

вести 1,60 0,17 1,58 0,18 1,62 0,20

Известь 1,80 0,17 2,06 0,19 1,90 0,26

Из-

весть+на

воз

Тяжелые металлы

N1 Без из- 1,80 0,37 1,62 0,34 1,20 0,31

вести 1,62 0,18 1,29 0,20 1,25 0,24

Известь 1,70 0,25 1,40 0,22 1,18 0,23

Из-

весть+на

воз

РЬ Без из- 5,70 0,50 5,62 0,48 5,59 0,52

вести 5,10 0,54 5,07 0,45 4,78 0,55

Известь 4,90 0,40 4,74 0,37 4,65 0,36

Из-

весть+на

воз

са Без из- 0,11 0,03 0,09 0,04 0,10 0,03

вести 0,07 0,04 0,08 0,04 0,08 0,06

Известь 0,12 0,06 0,07 0,03 0,07 0,04

Из- А В А В А В

весть+на

воз

Примечание: А - содержание потенциального запаса элемента (вытяжка

1н.Нс1)

В - содержание подвижных форм элемента(вытяжка ААБ РН 4,8)

3.3 Содержание тяжелых металлов в дерново-подзолистых почвах.

Вследствие глобального загрязнения тяжелыми металлами (ТМ) биосферы в последнее десятилетие характерно возрастание фонового содержания ТМ для почв развитых стран.

Результаты опыта по содержанию свинца в пахотном горизонте дерново-подзолистых почв представлены в таблице 7. Так, на контрольном варианте неизвесткованной почвы в пахотном горизонте содержание кислоторастворимых форм свинца составляет 5,70 мг/кг, а на вариантах с удобрением РК - 5,62 и - 5,59 мг/кг почвы.

Применение минеральных и органических удобрений в сочетании с известкованием почвы привело к снижению потенциального запаса свинца и подвижных форм элемента.

Содержание в почве опыта подвижных форм свинца не превышало ПДК.

Кадмий представляет собой один из самых опасных тяжелых металлов. Из-за малых величин доступных форм и потенциального запаса кадмия в дерново-подзолистой почве, трудно прослеживать какую-либо закономерность (таб.7).

Содержание в почве опыта подвижных форм кадмия не превышало ПДК.

В настоящее время никель считается одним из опасных поллютантов. Содержание никеля в дерново-подзолистой почве при длительном применении минеральных удобрений существенно не изменяется (таб.7). В пахотном слое на контрольном варианте кислой почвы содержание кислоторастворимых форм никеля составляет 1,80 мг/кг, а на вариантах PK - 1,62 , и NPK- 1,20 мг/кг почвы.

Известкование кислой почвы привело как к уменьшению потенциального запаса никеля, так и снижению подвижных форм металла. Так, на известкованной почве по вариантам содержание потенциального запаса никеля снизилось на 10-31 %, а содержание подвижных форм на 35 - 51 % уменьшилось по сравнению с контролем кислой почвы.

Совместное применение минеральных удобрений и навоза на известкованной почве не привело к увеличению, как содержания потенциального запаса никеля, так и подвижных форм металла по сравнению с вариантами кислой почвы.

Увеличенное содержание потенциального запаса никеля и подвижных форм металла в контроле и в вариантах с удобрением на кислой почве по сравнению с известкованной почвой свидетельствует о антропогенном воздействии на почву.

Содержание в почве опыта подвижных форм никеля не превышало ПДК.

4. Влияние последействия минеральных удобрений на микробиолические активности дерново-подзолистой почвы.

Относительная численность бактерий В, Megaterium, полученная в опыте представлена в таблице 8. В кислой почве содержание В. Megaterium достаточно низкое, что обьясняется низким pH. Внесение извести в почву создает благоприятную величину pH для развития данных бактерий, абсолютная численность которых значительно возрастает по сравнению с кислым фоном, даже если по кислому фону вносится NPK. Внесение по фону извести PK и особенно NPK увеличивает численность данных бактерий.

Интересно отметить, что количество В. Megaterium возрастает при накоплении в почве ТМ. В данном случае также выявляется прямопропорциональ-ная зависимость численности бактерий от содержания цинка, меди (таб.7).

Таблица 8

Изменение численности спорообразующей бактерий Bacillus megaterium в дерново-подзолистой почве в период последействия агрохимических средств.

Общая чис- Численность Bacillus megaterium

Вариант ленность Мпн/r %

опыта бактерий на

глюкозо-

пептонной

среде (млн/г

почвы.)

Кислая почва (контроль) 0,40 0,02 5

РК 0,50 0,12 13

NPK 0,40 0,03 7

X 0,44 0,05 -

НСР 0.95 0,03 0,03 -

Известь 1,80 0,15 8

РК 2,00 0,26 13

NPK 3,70 2,77 73

X 2,52 0,97 -

НСР 0.95 0,64 0,90 -

Из-весть+наво 3 0,90 0,18 20

РК 0,80 0,20 25

NPK 2,90 0,39 13

X 1,46 0,25 -

НСР 0.95 0,72 0,07 -

Более высокое содержание индикаторной бактерии в процентном отношении по сравнению с кислой почвой обнаружено на фоне известь+навоз. Интересно отметить, что при внесении РК как по кислому фону так и по фону известь+навоз обнаруживается наиболее процентное содержание данных бактерий. Это связано с тем, что для этих бактерий характерна высокая фосфатазная активность для разрушения фосфорорпанических соединений (Красильников, 1959). В период последействия, очевидно, возрастает роль микроорганизмов с фосфатазной активностью, ферментных систем растений и их корневых выделений в поддержании питательного статуса в почве, в том числе, фосфатного режима.

Одним из показателей наличия благоприятных условий в почве является азотобактер, обогащающий почву атмосферным азотом. Данные представлены в таблице 9.

Содержание азотобактера и олигонитрофильных бактерий в дерново-подзолистой почве в период последействия агрохимических средств

Вариант опыта Глубина взятия образца (см). Численность (% обрастания комочков почвы на среде Эшби) Содержание бактерий, вырастающих на поверхности комочка почвы, помещенного на среду (%).

Азотобактера олигонитро-филов

Кислая Почва (контроль) 0-20 - 20 -

20-40 9

РК 0-20 - 88 -

20-40 - 100 6

ЫРК 0-20 - 44 -

20-40 - - -

Известь (контроль) 0-20 - 100 -

20-40 100

РК 0-20 20 100 -

20-40 24 28 -

40-60 12 8 -

ЫРК 0-20 - 30 -

20-40 - 20 -

Известь +навоз (кон-троь) 0-20 - 42 -

20-40 20 4

РК 0-20 6 100 -

20-40 4 100 -

40-60 - 4 -

0-20 2 100 -

20-40 - 100 12

Для активного физиологического (вегетативного) состояния азотобактера наиболее благоприятным оказалось сочетание РК по фону извести и по фону известь+навоз. По фону извести внесение РК обеспечивает развитие азотобактера во всём исследованном слое почвы - О-бОсм, по фону известь+навоз азотобактер также обнаруживается в слое почвы 0-40см. Азотобактер выявлен также в почве с по фону известь+навоз. Обнаружение

азотобактера свидетельствует о создании или сохранении благоприятных условий в почве и возможности обогащения почвы биологическим азотом в период последействия удобрений. Представленные данные свидетельствуют о том, что именно сочетание РК благоприятно для азотобактера.

Олигонитрофильными микроорганизмами изучавшиеся почвы обогащены в достаточной степени, особенно при внесении РК и в ряде случаев МРК на фоне известь+навоз. Не исключается, что среди олигонитрофилов могут обнаруживаться также азотобактеры. Судя по росту колоний бактерий непосредственно на поверхности почвы, в качестве среды, обеспечивающей рост бактерий, служат следующие варианты: РК на кислом фоне, слой 20-40см; известь+навоз, 20-40см; ЫРК по фону известь+навоз, слой 20-40см. Следует отметить, что рост таких бактерий обнаружен в почве на глубине корнеобитаемо-го слоя. Это указывает на особую важность прижизненных корневых выделений растений и поступающих в почву растительных остатков для почвы в период последействия агрохимических средств.

Соответственно увеличению содержания грибного мицелия в изученных почвах развиваются также бактерии (миколитические), функция которых состоит в разрушении созданной биомассы грибов (таб.10).

В почвах, содержащих известь и в кислой почве, развиваются актиномицеты и актинолитические бактерии, но менее активно, чем миколитические бактерии. Более активно развиваются на почвенных частицах актиномицеты в случае внесения в почву извести.

Одним из интегральных показателей состояния почвы служит её токсичность - подавление роста микроорганизмов и растений. В данном случае в качестве индикаторной бактерии использовался азотобактер.

Данные исследования представлены в таблице 11. Наиболее сильное действие водной вытяжки из почв характерно для кислой почвы и варианта с ЫРК по кислому и известкованному фонам. Однако, токсичность обнаруживается лишь в слое 0-20 см, ниже токсическое действие ослабевает, возможно потому, что происходит обогащение нижних слоёв корневыми выделениями растений, снижение ТМ с глубиной.

Для РК по всем фонам характерно лишь слабое бактериостатическое действие или слабый токсикоз почвы. В случае извести в слое 20-40см. и РК на фоне извести в слое 20-40см. токсичность почвы отсутствует, а в верхнем слое почвы на фоне извести с РК почва приобрела свойство стимулировать бактериальный рост. В остальных вариантах токсическое действие изученных почв на период наблюдений может быть характеризовано как невысокое.

Характеристика микробного сообщества дерново-подзолистой почвы в период последействия агрохимических средств.

Глу- Частота встречаемости в 90 полях зрения

бина светового микроскопа (%)

Вариант взя- Мице Спо- Ми- Споро- Мико- Акти-

опыта тия ЛИЯ роно- целия ноше- логи- ноли-

об- гриб ше- акти- ний ческих тиче-

раз- ов нии номи- акти- бакте- ских

ца гри- цетов номи- рий бак-

(см) бов цетов терии

Кислая 0-20 50 - 3 - 46 -

почва 20-40 20 - 3 - - 2

РК 0-20 55 - 5 - 63 3

20-40 40 - 3 - 2 -

0-20 41 - 3 - - -

20-40 23 - 13 - - -

известь 0-20 14 - 6 3 56 -

20-40 11 - 10 - - -

РК 0-20 5 - 7 - 66 -

20-40 10 - 16 - 13 3

0-20 23 6 16 - 6 -

20-40 21 - 16 - 26 -

Из- 0-20 22 - 15 8 3 -

весть+на 20-40 10 - 20 20 - -

воз

РК 0-20 6 - 10 - 6 -

20-40 3 - 10 - 100 6

ЫРК 0-20 10 - 21 - 50 -

20-40 23 - 23 - 6 -

Токсичность водной вытяжки из дерново-подзолистой почвы опыта в период последействия агрохимических средств (по микробному тесту).

Вариант опыта Глубина взятия образца (см). Величина зоны токсического действия (мм) Интенсивность токсического действия на бактериальную тест-культуру

Кислая Почва (контроль) 0-20 60 Лизис*1

20-40 35 Бактериостазис*^

РК 0-20 30 Слабый бакте-риостазис

20-40 40 Слабый бактерио-стазис.

ЫРК 0-20 35 Лизис

20-40 40 Бактериостазис

Известь (контроль) 0-20 30 Бактериостазис

20-40 - Отсутствие токсичности

РК 0-20 - Стимуляция роста

20-40 - Отсутствие токсичности

ИРК 0-20 45 Бактериостазис

20-40 20 Бактериостазис

Из- весть+нав оз (контроль) 0-20 20 Бактериостазис

20-40 20 Бактериостазис

РК 0-20 20 Слабый бактериостазис

20-40 20 Слабый бактериостазис

ЫРК 0-20 20 Бактериостазис

20-40 20 Бактериостазис

Примечание: *1 -полное растворение клеток тест-культуры *2-временное подавление роста клеток тест-культуры

5. Влияние агрохимических средств на урожайность и качество растительной продукции.

5.1. Урожайность культур и качество продукции.

Получение высококачественной продукции растениеводства - основная цель в условиях современного интенсивного земледелия. Комплекс агрономических мероприятий направленный на повышение плодородия и улучшение свойства почвы, основан на создании оптимальных условий питания сельскохозяйственных культур с учетом их биологических особенностей.

Результаты исследования по урожайности показаны в таблице 12. Как видно из данных, на кислом фоне урожай зерна ячменя составил 8,1 ц/га корм ед. а на этом же фоне с минеральным удобрением урожай зерна ячменя увеличился в 1,3-1,5 раза. Низкое значение урожая зерна ячменя на кислой почве связано с отрицательными свойствами почвы, особенно с кислотностью почвы.

Внесение извести в кислую почву дало возможность получить гарантированный урожай зерна ячменя. На контроле известкованного фона, урожай зерна ячменя увеличился в 2 раза по сравнению с контролем кислого фона. На фоне извести с внесением минеральных удобрений наблюдали увеличение урожая зерна ячменя в 2,6 - 3,2 раза относительно контроля по кислому фону.

Наибольшее действие минеральных удобрений на урожай зерна ячменя получено на фоне известь+навоз. Максимальный урожай зерна ячменя получен на этом фоне с применением ЫРК.

Отмечено достоверное увеличение урожая клевера при длительном применении минеральных удобрений на разных агрофонах (таб.12). На кислом фоне урожай клевера составил 29,9ц/га корм ед., а при внесении минеральных удобрений на этом фоне наблюдалось некоторое снижение урожая клевера.

Известкование почвы привело к увеличению урожая клевера в 1,2 раза по сравнению с контролем кислого фона. На фоне извести с минеральным удобрением урожай клевера увеличивался в 2 раза против контроля на кислом фоне.

При совместном применении известкования и навоза отмечено увеличение урожая клевера лишь на варианте с РК, а на контроле и на варианте с ^К наблюдалось снижение урожая клевера. На кислом фоне урожай овсяницы равен 27,6 ц/га корм ед., а на вариантах с удобрением на этом же фоне урожай прибавился в 1,3 раза. На фоне извести минеральные удобрения удвоили урожай овсяницы. Совместное применение известкования и навоза на кислой почве привело к увеличению урожая овсяницы на всех агрофонах в 2 - 2,5 раза.

Урожайность культуры на дерново-подзолистой почве в зависимости от агрофона в ц/га.корм.ед (Данные за 1996-1997гг.)

Вариант опыта Ф Кислая почва и. известь Известь+навоз

куль тура Ячмень (зерно) Многолетние травы Ячмень (зерно) Многолетние травы Ячмень (зерно) Многолетние травы

клевер овсяница клевер овсяница кле вер ов ся ни ца

кон-трол ь 8,1 29,9 27,6 16,1 32,1 39,1 18,5 28,9 51, 2

57,5 71,2 80,1

РК 10,1 28,8 28,0 21,1 49,9 43,7 21,8 48,7 53, 9

56,8 93,6 102,6

NPK 10,9 29,7 36,4. 26,0 43,6 53,2 31,2 26,7 57, 0

66,1 96,8 83,7

X 9,9 60,1 21,1 87,1 24,2 88,7

НСР 0.95 0,9 3,5 3,3 9,2 4,2 8,0

В последние годы вопросу повышения качества сельскохозяйственной продукции и прежде всего улучшению ее химического состава, уделяется пристальное внимание в связи с проблемами здравоохранения.

Длительное применение минеральных удобрений на разных агрофонах повлияло не только на урожай сельскохозяйственных культур, но и на химический состав продукции (таб.13).

Применение минеральных удобрений на кислой почве привело к увеличению содержания белка в зерне ячменя с 9,4 % на контроле до 11,9 % на варианте с ЫРК (рис. 1). Известкование увеличивало накопление белка в зерне ячменя на 13% по сравнению с контролем кислой почвы. Применение минеральных удобрений на фоне извести повышало содержание белка в зерне ячменя на 26% отностительно контроля на кислой почве. Прибавка в содержании белка в зерне ячменя от фона известь+навоз с минеральным удобрением составила 28 % против контроля на кислой почве.

Отмечено некоторое снижение содержания белка в зерне ячменя на всех агрофонах по варианту с фосфорно-калийным удобрением.

влимиедотгмогеф

'НаоедарпммсьеогобагмамрммммяЗД

Рис.1

1 2 3

1«—«Ьч4»у2ч—18ТЦ»'1М1ПЛ|1|—М

Влияние минеральных удобрений на химический состав овсяницы показано в таблице 13. На кислом фоне применение минеральных удобрений почти не повлияло на содержание азота и фосфора в зеленой массе овсяницы. На контроле содержание азота и фосфора в овсянице составило 1,19% и 0,47% соответственно.

Известкование кислой почвы не повлияло на содержание азота в овсянице, но отмечено незначительное увеличение содержания фосфора в овсянице в вариантах с удобрением на 28-30 % по сравнению с контролем на кислой почве. Совместное применение известкования и навоза увеличило содержание азота и фосфора в овсянице. На контроле этого фона содержание N и Рг05 равно 1,22% и 0,61% соответственно. Внесение минеральных удобрений на фоне известь+навоз повышало содержание азота в овсянице на 7-14 %, и содержание фосфора на 28 - 45 % отностительно контрольного варианта кислого фона.

Таблица 13

Влияние агрохимических средств на содержание азота и фосфора в надземной массе овсяницы (в %)

Вариант опыта Кислая почва известь Известь+навоз

N (%) Рг05 (%) N (%) р2о5 (%) N (%) р2о5 {%)

контроль 1,19 0,47 1,20 0,60 1,22 0,61

РК 1,20 0,48 1,22 0,59 1,27 0,65

ЫРК 1,17 0,50 1,24 0,61 1,36 0,68

X 1,17 0,47 1,21 0,58 1,28 0,64

НСР 0.95 0,02 0,03 0,02 0,02 0,05 0,03

5.2. Содержание микроэлементов в растениях на разных агроФонах.

Изменение микроэлементного состояния почв в условиях интенсивной химизации оказывает влияние на поглощение микроэлементов растениями. Знание закономерностей этих процессов позволяет регулировать правильное поступление элементов, необходимых для нормальной жизнедеятельности культур.

Изучаемые в опытах культуры содержат железа от 17,5 до 37,2 мг/кг сухого вещества (таб. 14-16). Содержание железа в зерне ячменя на контроле кислого фона составило 24,8 мг/кг сухого вещества, а на вариантах с минеральным удобрением снизилось содержание железа в 1,3-1,5 раза. На контроле кислого фона содержание железа в овсянице равно 19,5 мг/кг сухого вещества, а при внесении минеральных удобрений отмечалось незначительное увеличение содержания железа.

Известкование кислой почвы привело к увеличению содержания железа, как в зерне ячменя, так и в зеленой массе овсяницы. На фоне известь+навоз отмечено увеличение содержания железа в зерне ячменя только в контрольном варианте, а при внесении минеральных удобрений на этом фоне наблюдалось снижение содержания железа. Содержание же железа в зеленой массе овсяницы в вариантах с удобрением на фоне известкования и органического удобрения наоборот возрастало. На кислом фоне в зерне ячменя поступает в 1,5-2,0 раза больше железа, чем в растения овсяницы. На фоне извести и из-

весть+навоз различие в содержании железа в растениях овсяницы и ячменя незначительное.

В наших опытах в зеленой массе овсяницы содержание железа находится на нижней границе оптимума. Содержание железа в зерне ячменя оптимально.

Содержание марганца в зерне ячменя, клевере и овсянице снижается по мере улучшения свойств кислой дерново-подзолистой почвы (таб. 14-16).

На кислом фоне содержания марганца в зерне ячменя на контроле составило 18,6 мг/кг, а при внесении минеральных удобрений, содержание Мп уменьшалось в 2-2,5 раза. Клевер и овсяница имели примерно равное количество марганца на удобренных вариантах кислого фона.

Известкование привело к снижению накопления марганца ячменем приблизительно в 2 раза, клевером - 1,5 раза и овсяницей - 2,5-3 раза.

Применение минеральных удобрений по фону известь+навоз

тоже снижало накопление марганца ячменем, клевером и овсяницей.

Клевер и овсяница накапливают марганец в 3-4 раза больше, чем ячмень. Содержание марганца в зерне ячменя на кислом фоне находится на нижней границе оптимума, на фоне известь+навоз ниже границы оптимума. Содержание марганца в клевере и овсянице на всех фонах выше оптимального.

Максимальное накопление цинка наблюдается в зерне ячменя (таб. 1416). На контрольном варианте кислого фона содержание цинка равно 24,5 мг/кг сухого вещества. В надземной массе клевера содержится в 1,5-1,7 раза больше цинка, чем в надземной массе овсяницы.

Улучшение свойств кислой почвы вследствие применения известкования и органических удобрений способствует увеличению содержания цинка в растениях, что объясняется ростом обеспеченности почв подвижным элементом.

На кислом фоне и на фоне известь+навоз отмечались близкие величины по содержанию цинка в растениях. Содержание цинка в зерне ячменя опти-

мально, в зеленой массе клевера находится на нижней границе оптимума, в овсянице на всех фонах (особенно на фоне извести) его было в 1,6-2 раза меньше нижней границе оптимальных значений.

Закономерностей распределения содержания меди в растениях опыта по фонам и вариантам не найдено (таб. 14-16). Наибольшее содержание меди наблюдается в зеленой массе клевера (от 5,9 до 6,6 мг/кг сухого вещества). Наиболее страдает от недостатка меди овсяница, содержание элемента в зеленой массе овсяницы колеблется от 2,1 до 3,0 мг/кг.

Содержание меди на всех фонах в надземной массе клевера в 1,6-1,8 раза выше, чем в ячмене, и в 2,2-2,7 раза выше, чем в надземной массе овсяницы. Содержание меди в клевере и зерне ячменя находится в пределах оптимального содержания данного элемента в кормах. Содержание меди в овсянице было ниже оптимального и составило 2-3 мг/кг в зависимости от агрофона.

Мы изучали содержание РЬ, Сс1 в растениях при длительном применении агрохимических средств целью выяснить степень загрязнения этими элементами растительной продукции, так как, они не являются физиологически необходимыми для культурных растений.

Содержание никеля в растениях опыта колеблется от 0,12 до 3,50 мг/кг сухого вещества (таб. 14-16). На контрольном варианте кислого фона в зерне ячменя содержание никеля составило 0,12 мг/кг, в зеленой массе клевера -3,12 мг/кг и в овсянице - 1,06 мг/кг сухого вещества. Влияние длительного применения минеральных удобрений на накопление никеля в растениях на кислом фоне не выявлено.

Известкование кислой почвы способствовало снижению содержания никеля в зеленой массе клевера и овсяницы. Под влиянием сочетания минеральных удобрений на фоне известь+навоз появилось тенденция к росту никеля в зерне ячменя и в зеленой массе овсяницы.

Содержание никеля в клевере находится в небольшом интервале на всех фонах. На кислом фоне содержание никеля в овсянице приближается к нижней границе значений и на двух других фонах оно составило половину от нижней границы допустимого интервала.

Содержание свинца в растениях опыта колеблется от 0,09 до 0,60 мг/кг сухого вещества (таб. 14-16). Клевер и овсяница накапливают свинец в 2-4 раза больше, чем ячмень. На контроле кислого фона содержание свинца в зерне ячменя равно 0,11 мг/кг, в клевере - 0,33 мг/кг, и в овсянице - 0,60 мг/кг сухого вещества. Применение минеральных удобрений на кислой почве привело к незначительному увеличению накопления свинца в зерне ячменя и в зеленой массе клевера, но снижало содержание свинца в зеленой массе овсяницы в 1,5-2 раза.

Применение известкования и органических удобрений почти не повлияло на накопление свинца в зеленой массе клевера, но намечалось снижение накопления свинца в зеленой массе овсяницы и в зерне ячменя. Применение орга-но-минеральной системы удобрений на известкованной почве способствовало меньшему накоплению свинца в растениях, что связано с снижением подвижности свинца при применении навоза.

Содержание кадмия в зерне ячменя, в зеленой массе клевера и овсяницы не превышает ПДК для кадмия.

Из-за малых величин содержания кадмия в растениях опыта закономерности распределения кадмия по фонам и вариантам не найдено (таб. 14-16).

Содержание микроэлементов и ТМ в зерне ячменя, выращенного на разных агрофонах (мг/кг сухого вещества).

Вариант опыта

эле- фон Биогенные микроэлементы

мент Контроль РК

Ре Без извести 24,8 16,2 19,5

Известь 31,4 20,1 23,2

Из- 37,2 17,5 29,3

весть+навоз

Мп Без извести 18,6 7,7 10,5

Известь 13,2 7,4 9,4

Из- 8,4 7,0 8,5

весть+навоз

Тп Без извести 24,5 25,9 27,7

Известь 20,7 20,4 24,7

Из- 23,7 22,7 29,0

весть+навоз

Си Без извести 4,40 3,50 4,20

Известь 3,80 4,20 3,70

Из- 3,70 3,40 3,30

весть+навоз

Тяжелые металлы

№ Без извести 0,12 0,15 0,20

Известь 0,15 0,17 0,18

Из- 0,18 0,20 0,25

весть+навоз

РЬ Без извести 0,11 0,14 0,12

Известь 0,09 0,11 0,10

Из- 0,10 0,12 0,11

весть+навоз

Сс1 Без извести 0,06 0,07 0,03

Известь 0,05 0,04 0,03

Из- 0,07 0,05 0,04

весть+навоз

Содержание микроэлементов и ТМ в надземной массе клевера, выращенного на разных агрофонах (мг/кг сухого вещества).

Вариант опыта

эле- фон Биогенные микроэлементы

мент Контроль РК ЫРК

Мп Без извести 89,50 75,70 70,10

Известь 67,20 64,50 62,80

Из- 75,40 70,30 69,20

весть+навоз

гп Без извести 19,58 19,65 19,60

Известь 18,71 18,10 18,50

Из- 19,40 19,45 19,30

весть+навоз

Си Без извести 5,90 6,10 5,90

Известь 6,50 6,60 6,30

Из- 5,70 6,20 6,10

весть+навоз

Тяжелые металлы

№ Без извести 3,12 3,01 2,95

Известь 2,30 2,37 2,45

Из- 3,50 3,10 2,90

весть+навоз

РЬ Без извести 0,33 0,34 0,33

Известь 0,35 0,30 0,40

Из- 0,40 0,32 0,25

весть+навоз

Сс1 Без извести 0,07 0,09 0,07

Известь 0,05 0,06 0,05

Из- 0,06 0,07 0,05

весть+навоз

Содержание микроэлементов и ТМ в надземной массе овсяницы, выращенной на разных агрофонах (мг/кг сухого вещества).

Вариант опыта

элемент фон Биогенные микроэлементы

Контроль РК ЫРК

Ре Без извести 19,5 16,7 21,0

Известь 20,1 17,9 18,5

Из- 18,3 20,1 20,7

весть+навоз

Мп Без извести 71,5 70,5 57,2

Известь 24,5 22,5 20,8

Из- 29,0 27,2 26,8

весть+навоз

гп Без извести 12,6 11,6 11,8

Известь 10,6 9,2 10,5

Из- 11,9 11,0 11,2

весть+навоз

Си Без извести 2,50 2,10 2,80

Известь 2,30 2,40 2,48

Из- 3,00 2,50 2,90

весть+навоз

Тяжелые металлы

№ Без извести 1,06 1,10 1,20

Известь 0,50 0,46 0,40

Из- 0,30 0,48 0,67

весть+навоз

РЬ Без извести 0,60 0,30 0,40

Известь 0,40 0,35 0,37

Из- 0,25 0,22 0,20

весть+навоз

СЛ Без извести 0,06 0,05 0,06

Известь 0,05 0,04 0,03

Из- 0,04 0,03 0,02

весть+навоз

Таким образом, интенсивная химизация сельскохозяйственного производства при нарушении научно-обоснованной технологий применения удобрений может сопровождаться снижением качества продукции. Поэтому на стадии проведения полевых опытов при разработке рекомендаций по применению удобрений необходимо тщательно изучить условия, способствующие получению урожая, не загрязненного токсичными веществами.

вывод.

1. Длительное (37 лет) одностороннее применение минеральных удобрений на дерново-подзолистой почве привело к ухудшению ее физико-химических свойств: повысились актуальная, обменная и гидролитическая кислотность, содержание подвижного алюминия, снизилась сумма поглощенных оснований, степень насыщенности почв основаниями.

2. Применение минеральных удобрений в сочетании с навозом и периодическим известкованием устраняло негативное влияние длительного одностороннего использования минеральных удобрений, существенно улучшало физико-химические свойства почвы, которые отвечали биологическим требованиям культурного агроценоза. По агрохимическим показателям дерново-подзолистая почва соответствовала хорошо-окультуренной с оптимальными параметрами плодородия.

3. Последействие (6 лет) совместного применения минеральных удобрений и навоза в сочетании с периодическим известкованием привело к улучшению свойств почвы: снизилась кислотность, увеличилась емкость катионного обмена, насыщенность ППК кальцием и буферность почвы.

4. Применение минеральных удобрений несколько повышало содержание гумуса лишь при тройном сочетании (МРК). Больший эффект отмечен при их использовании на фоне периодического известкования. Наибольшее содержание гумуса было при внесении минеральных удобрений, навоза на фоне периодического известкования. При 6-летнем последействии агрохимических средств на всех 3 фонах наблюдалось снижение содержания гумуса в почве.

Изменение содержания общего азота по вариантам минеральных удобрений и трем фонам находилось в соответствии с динамикой изменения содержания гумуса в почве.

5. Длительное применение фосфорных удобрений в сочетании с азотом и калием способствовало заметному накоплению валового фосфора до слоя почвы 40-60 см. Известкование почвы практически не изменило содержание и распределение по профилю почвы этого элемента.

При последействии (6 лет) содержание фосфора постепенно снижалось. Оптимальный фосфатный режим почвы был создан при комплексном использовании агрохимических средств (минеральных и органических удобрений в сочетании с периодическим известкованием почвы).

6. Применение минеральных удобрений значительно повысило содержание обменного калия в почве. На фоне известкования почв количество обменного калия снизилось вследствие усиления необменной его фиксации. Наиболее благоприятный калийный режим отмечен при применении минеральных удобрений на фоне навоза и известкования. В период последействия агрохимических средств количество обменного калия снижается.

7. Длительное применение минеральных удобрений повышало накопление подвижных форм микроэлементов: марганца, железа, в меньшей степени

цинка и меди. Известкование снижает подвижность микроэлементов. Применение навоза слабо повлияло на динамику микроэлементов в почве. В период последействия агрохимических средств содержание биогенных микроэлементов постепенно снижалось.

8. Содержание тяжелых металлов в почве было незначительным. Накопление их под влиянием длительного применения удобрений и извести не установлено. Тенденция к иммобилизации подвижных форм тяжелых металлов отмечена при применении минеральных удобрений на фоне извести и навоза. В почве всех вариантов опыта содержание тяжелых металлов было значительно ниже ПДК.

9. В период 6-летнего последействия удобрений в вариантах PK по фону извести и PK и NPK по фону известь+навоз сохраняются в жизнеспособном состоянии бактерии, обогащающие почву биологическим азотом, представленные азотобактером. Фосфорно-кзлийное удобрение независимо от фона поддерживает высокую долю в бактериальном сообществе бактерий вида Bacillus megaterium, известного своей высокой фосфатазной активностью.

10. В почве с известью (20-40 см) и PK по фону извести (20-40 см) токсичность почвы по микробному тесту отсутствует. В верхнем слое почвы по фону извести с удобрением PK почвенная вытяжка даже стимулирует рост тест-культуры (азотобактера). Отсутствие токсичности почвы с известью и PK по фону извести, а также развитие колоний бактерий на поверхности самой почвы свидетельствует о возрастании роли корневых выделений и корневого опада в почве в поддержании активности микроорганизмов в период последействия удобрений.

11. Наибольший эффект по продуктивности агроценоза получен от применения минеральных удобрений на фоне навоза и известкования. В этом варианте продукция выращиваемых культур отличается и лучшим качеством.

12. Содержание микроэлементов и тяжелых металлов в зерне ячменя и надземной массе клевера и овсяницы изменялось незначительно. Определенных закономерностей не установлено за исключением несколько большего содержания железа в вариантах без минеральных удобрений и на фоне навоза и известкования, а марганца в этих вариантах было наименьшее содержание. Накопление никеля в зерне ячменя наибольшим было в варианте NPK на фоне навоза и извести, но изменение содержания тяжелых металлов в сене клевера и овсяницы по вариантам опыта было небольшим.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Влияние длительного применения минеральных удобрений в их действии (41 год) и последействии (6 лет) на свойства дерново-подзолистой почвы, в кн.: Удобрения и химические мелиоранты в агроэкосистемах; материал 5 научно-практической конференции, Москва, 1997 г., издат. МГУ 1998 г. с-199-206. (Гомонова Н.Ф., Диксон Д.О,)

2. Влияние последействия минеральных удобрений на микробиологическую активность дерново-подзолистой почвы, журнал Афохимии № 12, издат. МГУ 1998 г. (Минеев В.Г., Гомонова Н.Ф., Скворцова И.Н., Диксон Д.О.)

Работа выполнена на кафедре Агрохимии Московского Государственного Университета имени Ломоносова М.В.