Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Гумусное состояние дерново-подзолистых среднесуглинистых почв при применении различных систем удобрения

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Гумусное состояние дерново-подзолистых среднесуглинистых почв при применении различных систем удобрения"

РГ6 ОЛ

На правах рукописи

— " иФ'Л ¡йЛЛ

Эвали Оливье

УДК 631.445.24(043.3)

ГУМУСНОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРН0В0-Л0Д30ЛИСТЫХ

СРЁДНЕСУГЛШИСШХ ПОЧВ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ

Специальность 03.00.27 - почвоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург - Пушкин 1996

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор ДШСКИХ И.Н.

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент НАЗАРОВА A.B.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор КОРОЖОВ А .А., кандидат сельскохозяйственных наук ПОПОВ А.И.

Ведущее учреждение: Почвенный музей им. В.В.Докучаева

Защита состоится о&> ¿¿¿¡-¿Уо1996 г. в 14 час.30 мин. на заседании диссертационного совета К 120.37.01 в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 189620, Санкт-Петербург - Пушкин, Петербургское шоссе, 2, корп. 1а, ауд. 239.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат сельскохозяйственных наук,

доцент V Лунина Н.Ф.

Актуальность темы: Дерново-подзолистые почвы характеризуются низким естественным плодородием. Гумус является главным,наиболее мощным агентом формирования почвенного плодородия. Содержание гумуса и его состав в пахотном слое дерново-подзолистых почв формируется как за счет сохранения остаточных показателей, типичных для данной фракции целинных вариантов,так и за счет производственной деятельности человека. Органические и минеральные удобрения являются мощными регуляторами не только состава минеральной части,но и влияют на гумусное состояние почв. Вопросы влияния различных систем удобрения на гумусное состояние дерново-подзолистых почв все еще остаются недостаточно исследованными: не установлены закономерности изменения в содержании гумуса и азота; слабо изучены показатели,характеризующие состав гумуса; мало данных по изменению свойств гумино-вых кислот от применения удобрений.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы было изучение гумусного состояния дерново-подзолистых среднесугли-нистых почв при применении различных систем удобрения при возделывании многолетних злаковых трав.

В связи с этим основными задачами были:

1. Изучение действия минеральных, органических и органо-ми-неральных систем удобрения на содержание и запасы гумуса и азота.

2. Исследование группового и фракционного состава дерново-подзолистых почв при применении удобрений.

3. Выявление особенностей накопления лабильных форм гумусовых веществ от действия органических и минеральных удобрений.

4. Изучение состава и свойств гуминовых кислот.

Научная новизна работы. В работе отчетливо показано, что

значительное увеличение гумусированности происходит при ежегодной насыщенности органическими удобрениями 48 и 72 т/га. Достаточно ощутимое повышение содержания гумуса наблюдалось и при применении органо-минеральных систем. Использование органических удобрений отдельно и совместно с минеральными улучшает состав гумуса. Увеличивается относительное содержание гуминовых кислот. Применение органических и совместно органических и минеральных удобрений способствует уменьшению доли первой фракции ПС как в составе гумуса,так и в составе всех фракций гуминовых кислот,в то время как вторая фракция ПС,наоборот,увеличивается. Применение удобрений приводит к возрастанию доли

ГК-3 в составе гумуса. Среди исследуемых фракций фульвокислот преобладающее место занимает третья фракция, доля которой в составе гумуса от применения удобрений увеличивается. Установлены абсолютные и относительные величины лабильности гумусовых веществ от применения удобрений. Насыщенные органо-минеральные системы удобрения способствуют уменьшению доли лабильных фракций в составе гумуса. Применение больших доз навоза обеспечило отчетливое повышение количества углерода у гуминовых кислотах. Содержание водорода в IK почв вариантов с применением удобрений уменьшается,а кислорода,наоборот,увеличивается. Выявлены существенные различия в элементном составе по показателям отношений Н/С; С/и ; степени окисяенности и коэффициента экстин-ции.

Практическая ценность. Данные диссертации могут быть использованы для разработки приемов окультуривания дерново-подзолистых почв,а также для характеристики гумусного состояния пахотных почв,получающих высокие дозы органических и минеральных удобрений.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований докладывались и обсуждались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Санкт-Петербургского государственного аграрного университета в 1995 и 1996 годах. По материалам диссертации сдано в печать три статьи.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и списка литературы шЛ&З наименований,в том числе £5 иностранных. Содержащие изложено на страницах , включает ¿У таблиц, рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Роль окультуривающих мероприятий в формировании состава, свойств и гумусового режима дерново-подзолистых почв

В данной главе диссертации нашли отражение современные представления об окультуривании почв вообще и дерново-подзолистых почв в частности. Здесь изложены данные о почвообразовательных процессах в окультуренных почвах, формировании плодородия; показана изменчивость валового химического и минералогического состава, а также физико-химических и агрохимических свойств при окультуривании дерново-подзолистых почв. Выявлены особенности изменчивости состава и свойств гумуса под влиянием органических, минеральных и известковых удобрений.

2. Методы исследования

Изучение действия различных систем удобрения на гумусное состояние дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы проводилось на опытном поле кафедры почвоведения. Для этого был заложен в 1986 году опыт со следующей схемой: I.Контроль без удобрений; 2-wI20PI2C^I20» 3-/V240P24#240; 4-Навоз-24 т/га; 5-навоз-48 т/га; 6 - Навоз - 72 т/га; 7 - ЙХ20Р120К120 +нашз ~24 т/га;

I,I20^>I2C^I20 + нав03 48 т/га.

В указанной схеме опыта показана ежегодаая насыщенность удобрениями. В опыте возделывались многолетние злаковые травы,состоящие на 60-70$ из тимофеевки луговой и на 30-40^ из овсяницы луговой. Посев многолетних трав проведен беспокровно в год закладки опыта. Минеральные удобрения в год закладки были внесены под вспашку. В последующие годы они вносились в подкормку в мае. Органические удобрения,рассчитанные на пять лет проведения опыта в количестве 120, 240 и 360 т/га в 4,5,6 вариантах и в количестве 120 и 240 т/га в 7 и 8 вариантах были внесены под вспашку перед посевом многолетних трав. В течение пяти лег в опыте возделывались только многолетние травы. Опыт проведен в 4-кратной повторности.

Для изучения влияния разных систем удобрения на состав гумуса исследуемых почв нами была использована методака В.В.Пономаревой и Т.А.Плотниковой (1968). Гранулометрический состав определялся по методике Н.А.Качинского (1958) с подготовкой почвы к анализу пирофосфатным методом. Содержание гумуса определяли по методу И.В.Тюрина в модификации В.Н.Симакова. Определение азота производилось по методу Кьельдаля (использовался микрометод).

Исследование физико-химической природа гуминовых кислот производилось на препаратах, выделенных по методике Д.С.Орлова (1981) из почвы,декальцированной 0.1 н HCl. Очистка прера-ратов IK от органо-минеральных и минеральных коллоидов проводилась с помощью коагулянта - насыщенного раствора сернокислого натрия. Осаждение гуминовых кислот проводили двойным эквивалентным количеством I М H2so4> В препаратах гуминовых кислот определялись: элементный состав - содержание С,Н и и на анализаторе сш-240 фирмы Perkin-Elmer, кислорода по разности элементов. На основании элементного состава были произведены расчеты степени окисленности.бензоидности,содержания алифатических соединений,теплоты сгорания. Содержание кислых функциональных

групп определяли методом прямого потенциометрического титрования из сухих препаратов гуминовых кислот. В ходе анализа были сняты спектры светопоглощения в видимой области в растворах гуминовых кислот. По спектрам были определены следующие характеристики: коэффициенты экстинции при длине волны 465 Нм; коэффициенты цветности, представляющие собой отношения оптической плотности при 465 и 630 нм (Орлов,1980). Спектральная характеристика снималась на спектрофотометре СФ-10. Лабильные формы гумусовых веществ определялись по методу A.M.Лыкова,В.А. Черникова, Б.Л.Бончана (1981) в модификации A.M.Пупкова(1989). Выделялись четыре фракции лабильных гумусовых веществ последовательной экстракцией.

3. Дерново-подзолистые среднесуглинистые почвы - объект исследования

Дерново-подзолистые почвы, используемые для проведения опыта по влиянию систем удобрения на гумусное состояние .являются среднесугшнистыми. В них равномерно распределены основные гранулометрические фракции. Содержание илистых частиц минимальное (12.4%) в самом верхнем гумусовом горизонте «увеличивается в иллювиальном горизонте и материнской породе (25-27$).Емкость катионного обмена в пределах всего профиля достаточно высокая (17.4-21 м-экв/100 г). Среди обменных катионов преобладающее место занимает Са2+(12-15 м-экв/100 г), содержание Mg2+ в 2-3 раза меньше. Реакция слабокислая; почва характеризуется достаточно высоким содержанием гумуса (3.5$) и азота (0.16$).

4. Влияние органических,минеральных и органо-минеральных систем удобрения на формирование гумусного состояния дерново-подзолистых среднесуглинистых почв

Содержание и запасы гумуса. Применение высоких доз минеральных удобрений не увеличило содержание гумуса. Нет ощутимого повышения количества гумуса при использовании органической системы (навоз - 24 т/га). Совершенно другая картина наблюдается при использовании насыщенных органических систем (навоз - 48 т/га и навоз -72 т/га). В почве этих вариантов произошло отчетливое увеличение содержания гумуса. Достаточно ощутимое увеличение содержания гумуса наблюдалось и при применении органо-минеральных систем (Ni20pi20Ki20 + HaBO3~ 24 т/га и ^120^120^120 +навоз -48 т/га (табл.1).

В соответствии с увеличением содержания гумуса в почвах вариантов с насыщенными органическими и органо-минеральными системами возросли и запасы гумуса.

Таблица I

Содержание и запасы гумуса и азота

-р Содержа-Запасы Содержа- Запасы Вариант ние гу- гуму- ние азо- азота, __зонт'см муса,% са,тДата,$ т/га

I Контполь °"10 3.50 44 0.164 2.05

1. контроль 10_30 ЗЛ8 89 0Л58 4Л2

0-10 3.56 44 0.193 2.37

240 240 240 10-30 3.20 93 0.171 4.96

Навоз - 24 т/га

0-10 3.48 40 0.148 1.70 10-30 2.94 79 0.177 4.77

4 Навоз - 48 т/га 0-10 4-60 52 °-154 1-72 иавоз т/га 10_30 3_31 90 0Л94 5<28

5 Няппч - 7? т/ря 0-Ю 6-33 70 0-232 2.55 о. навоз т/га 10_30 5>13 135 0>235 6>20

6. И12ог120к120 + 0-10 5.06 58 0.236 2.71 навоз- 24 т/га 10-30 3.32 92 0.225 6.21

7. 20^120^120 + 0-ю 5.50 6 5 0.26 5 3.13 навоз-48 т/га 10-30 4.85 138 0.220 7.53

Содержание и запасы азота. Содержание азота в почве контрольного варианта колеблется в разных частях пахотного горизонта в пределах 0.158-0.164$ (табл.1). Ежегодное применение минеральных удобрений способствовало ощутимому увеличению количества азота как в самом верхнем десятисантиметровом слое,так и в остальной части пахотного слоя. Применение органических удобрений (навоз- 24 т/га, навоз - 48 т/га) способствовало повышению содержания и только в слое 10-30 см. Наибольшее увеличение количества азота наблюдается в почвах вариантов с насыщенными органическими и органо-минеральными системами. Суммарные запасы ы в почвах исследуемых вариантов изменяются от 6.5 до 10.7т/га. Минимальные они (6.4 т/га) в почве контрольного варианта и почве варианта навоз - 24 т/га. Во всех других вариантах запасы н в пахотном слое значительно выше.

Групповой и фракционный состав гумуса. Доля растворимой части гумуса изменяется от 63 до 69$. Соответственно доля нерастворимого остатка равна 31-37$. Наиболее высокой относительной подвижностью гумусовых веществ характеризуется почва варианта с применением высоких доз минеральных удобрений 67-68$(табл.2). Извлекаемая часть гумусовых веществ представлена гуминовыми (ПС) и фгульвокислотами (ФК). Доля ПС в составе гумуса изменяется по вариантам опыта от 29.5 до 34.7$. Минимальное количество ПС характерно; для почвы контрольного варианта 29.5-30.4%. Систематическое применение высоких доз минеральных удобрений

3

Таблица 2

Групповой состав гумуса (% от валового содержания С)

Вариант Тори-зонт, см Гуминовые кислоты Фульво-Нераст-кисло- воримый ты остаток «Ж

I. Контроль 0-10 10-30 30.4 29.5 35.0 35.5 34.6 35.0 0.87 0.83

2. Н120Р12С^120 0-10 10-30 31.1 30.6 33.0 33.5 35.9 35.9 0.94 0.91

3' М240Р240К240 0-10 10-30 33.2 31.3 34.1 36.8 32.7 31.9 0.98 0.85

4. Навоз - 24 т/га 0-10 10-30 32.5 32.5 34.0 36.7 33.5 30.8 0.96 0.88

5. Навоз - 48 т/га 0-10 10-30 35.4 34.7 30.5 30.5 34.1 34.8 1.15 1.14

6. Навоз - 72 т/га 0-10 10-30 34.3 35.9 31.3 29.8 34.4 34.3 1.10 1.20

7. Н120Р120К120. + +навоз 24 т/га 0-10 10-30 33.4 34.0 32.0 33.5 34.6 32.5 1.04 1.02

8. Н240Р240К240, + -шавоз 48 т/га 0-10 10-30 33.2 34.7 29.7 29.7 37.1 35.6 1.12 1.17

способствовало увеличению ПС в самом верхнем десяти сантиметровом слое (33.2$). Применение органических удобрений приводило к повышению доли 1К-33-36%. Совместное внесение органических и минеральных удобрений также увеличило долю Ш (33.4-34.7%),но несколько в меньшей степени,чем в почвах предыдущих вариантов.

Наибольшая относительная доля Ж характерна для гумуса почвы контрольного варианта (ЗЕЮ. При систематическом в течение пяти лет внесении минеральных удобрений наметилась отчетливая тенденция уменьшения ® в составе гумуса. В почве вариантов с насыщенными органическими и органо-минеральными системами происходит отчетливое уменьшение доли Ж в составе гумуса.

Использование удобрений приводит к изменению отношения Сд^: С®. Применение минеральных удобрений и относительно низких доз навоза (24 т/га) повысило это отношение незначительно (0.88-0.98). Использование насыщенных органических и органо-минеральных систем удобрения привело к тому, что состав гумуса вплотную приблизился к гуматному (по Л.Н.Александровой) типу.

Гуминовые кислоты. Среди гуминовых кислот выделено три фракции (табл.3). Содержание первой фракции 1К варьирует в широких пределах (0.2-0.46% С к массе почвы). Минимальным содержанием 1К первой фракции (0.2-0.3% С) обладают почвы контрольного варианта, вариантов с насыщенной минеральной (Н24ор240к240^

и органическими (навоз-24 т/га; навоз-48 т/га) системами. Шк-симальный выход данной фракции (0.35-0.46^0) характерен для почвы варианта с высокой насыщенностью органическими удобрения™ (навоз-72 т/га). Содержание 1К-1 в почвах других вариантов колеблется в пределах 0.22-0.36$ С. Существенной особенностью в распределении первой фракции 1К является более высокое содержание ее в самой верхней (0-10 см) части гумусового горизонта, чем в слое 10-30 см. Максимальное же относительное количество ГК-1 (13.1-13.9$) характерно душ почвы контрольного варианта. Использование удобрений способствовало закономерному уменьшению доли этой фракции в составе гумуса. Особенно заметное уменьшение доли ее (9.9?) в составе гумуса характерно для почвы варианта с насыщенной органо-минеральной системой (й120^120 К120+наво3 48 т/га). В других вариантах опыта снижение доли ГК-1 колеблется в пределах 1.5-З.С$.

Фракционный состав гуминовых кислот

Таблица 3

Глуби- С, % Ри~ на. к

ант

Сцс1

_Сш-2_

см

почве

С,$

$ к С

почвы

С,$

$ к С почвы

С,$

$ к С почвы

8

0-10 10-30

0-10 10-30

0-10 10-30

0-10 10-30

0-10 10-30

0-10 10-30

0-10 10-30

0-10 10-30

2.01 1.83

2.70 2.42

2.05 1.82

2.00 1.69

2.62

1.90

3.64 2.95

2.91 1.91

3.16 2.79

0.28 0.20

0.36 0.29

0.27 0.22

0.25 0.20

0.30 0.24

0.46 0.36

0.36 0.21

0.30 0.29

13.9

13.1

13.3 12.0

13.2 12.1

12.5 11.8

11.4

12.6

12.6 12.2

12.4 II.0

9.5 10.4

0.11 0.11

0.14 0.13

0.14 0.12

0.12 0.12

0.21 0.14

0.24 0.15

0.16 0.13

0.21 0.19

5.5 6.0

5.2 5.4

6.8

6.6

6.0 7.1

8.0

7.4

6.6 5.1

5.5 6.8

6.6 6.8

0.22 0.19

0.34 0.32

0.27 0.23

0.28 0.23

0.41 0.28

0.55 0.55

0.45 0.31

0.54 0.49

II.0

10.4

12.6 13.2

13.2 12.6

14.0 13.6

15.6

14.7

15.1 18.6

15.5

16.2

17.1 17.5

Содержание гуминовых кислот второй фракции значительно ниже, чем первой и изменяется от 0.11 до 0.24$ С. Наиболее низкий абсолютный выход гуминовых кислот второй фракции характерен для почв контрольного варианта (0.11$ С), а также вариантов с минеральными и органической (навоз-24 т/га) системами - 0.12-0.14$С. Во второй группе почв, где применялись насыщенные органические и органо-минеральные системы удобрения,абсолютное

I

2

3

4

5

6

7

содержание гуминовых кислот, связанных с кальцием, увеличивается до 0.16-0.24$ С. В большинстве вариантов опыта количество 1К-2 более высокое в слое 0-10 см,чем в слое 10-30 см. Показатели относительной доли этой фракции в составе гумуса варьируют незначительно (5.5-8.0$). Количество 1К,прочносвязанных с минеральной частью (фракция 3),больше,чем содержание 1-й и 2-й фракций 1К. Абсолютное количество 1К-3 наиболее высокое (0.5-0.5Е$) в почвах вариантов с насыщенными органической (навоз -72 т/га) и органо-минеральной (н120Р120к120+навоз- 48 т/га) системами. Во всех других вариантах опыта абсолютные показатели выхода третьей фракции колеблются от О.З до 0.45$ С к массе почвы. Применение удобрений способствует увеличению доли этой фракции в составе гумуса. По относительной доле гуминовых кислот третьей фракции в составе всех фракций ПС испытуемые почвы относятся к 1руппе с высоким содержанием ее. Суммарное количество 1К, равное 30-36$, указывает на высокую степень гумификации органического вещества испытуемых вариантов.

Фульвокислоты. Содержание кислоторастворимых фульвокислот (фракция ФК-1а) в почвах испытуемых вариантов небольшое (0.06-0.1$С). Минимальным содержанием ее характеризуются почвы контрольного варианта и вариантов с применением минеральных удобрений (табл.4).

Таблица 4

Фракционный состав фульвокислот

№ Глуби-_на, см с, $ -1а СЖ" •I Сж-2 °ФК"3

вариан- к почве С, % % к С по- % к С по- с,$ % к С по- С,$ % к С по-

та чвы чвы чвы чвы

т 0-10 2.01 0.06 3.0 0.26 13.0 0.12 6.0 0.26 13.0

10-30 1.83 0.07 3.8 0.21 11.5 О.И 6.0 0.26 14.0

2 0-10 2.70 0.07 2.6 0.29 10.8 0.20 7.4 0.33 12.2

10-30 2.42 0.06 2.5 0.23 9.5 0.20 8.3 0.32 13.2

3 0-10 2.05 0.07 3.4 0.21 10.21 0.14 6.8 0.28 13.7

10-30 1.82 0.08 4.4 0.18 9.9 0.14 7.7 0.27 14.8

4 0-10 2.00 0.08 4.0 0.17 8.5 0.16 8.0 0.27 13.5

10-30 1.69 0.09 5.3 О.И 6.5 0.17 10.0 0.25 14.8

5 0-10 2.62 0.09 3.4 0.22 8.4 0.15 5.7 0.34 13-й

10-30 1.90 0.07 3.7 0.13 6.8 0.12 6.8 0.26 13.7

6 0-10 3.64 0.10 2.7 0.32 8.8 0.24 6.6 0.48 13.2

10-30 2.95 0.09 3.0 0.21 7.1 0.18 6.1 0.40 13.6

7 0-10 2.91 0.09 3.1 0.23 7.9 0.22 7.6 0.39 13-4

10-30 1.91 0.07 3.7 0.13 6.8 0.16 8.4 0.28 14.6

8 0-10 3.16 0.09 2.8 0.25 7.9 0.18 5.7 0.42 13.3

10-30 2.79 0.07 2.5 0.18 6.4 0.17 6.4 0.41 14.7

В почвах других вариантов эта фракция содержится в значительно 8

больших количествах (0.08-0.1$ С). Относительная доля ее в составе гумуса также небольшая (2.5-5.0$). В общей массе фульво-кислот данная фракция занимает примерно десятую часть. Содержание первой фракции фульвокислот (5К-1) в изучаемых вариантах опыта подвержено существенным колебаниям. Вариантами с повышенным (0.25-0.32$С) содержанием данной фракции являются контроль, вариант с применением минеральной (и120р120к120) и вариант с наиболее насыщенной (навоз-72 т/га) органической органической системами. Во всех других вариантах выход ФК-1 изменяется от 0.17 до 0.22$ С. Верхние части (0-10 см) гумусовых горизонтов почв практически всех вариантов опыта содержат значительно больше ®-1, чем нижняя часть (10-30 см) этих горизонтов. Максимальная относительная доля щелочнорастворимых фульвокислот первой фракции характерна для почв контрольного варианта и вариантов с использованием минеральных систем (10-13$). Во всех вариантах с органическими и органо-минеральными системами удобрения относительная доля <ЕС-1 снижена до 7-8.5%.

Абсолютный выход второй фракции фульвокислот (ЗК-2) неодинаков и подвержен большим колебаниям (0.125-0.240$С) показателей. Минимальное содержание <Ж-2 приурочено к почве контрольного варианта, а также к почвам вариантов с насыщенной минеральной ( и240р240к240^ и органическими (навоз - 24 т/га, навоз-48 т/га) системами - 0.11-0.1?$С. В почвах других вариантов опыта содержание ФК-2 значительно выше (0.18-0.24$С). Относительная доля данной фракции в составе гумуса исследуемых почв вариантов достаточно высока (6-10$). Минимальной относительной долей (6$) Ж-2 характеризуется гумус контрольного варианта. Среди испытуемых систем удобрения наибольшее действие на увеличение доли Ж-2 в составе гумуса оказали минеральные, органическая (навоз - 24 т/га) и органо-минеральная (н120р120к120+ навоз -24 т/га) системы удобрения. В почве этих вариантов доля Ж-2 в составе гумуса достигает 8.2-10$. Относительная доля ее в составе всех фракций фульвокислот значительная (17-27$).

Содержание третьей фракции фульвокислот (ФК-3) в почвах испытуемых вариантов высокое (0.25-0.45$С). Наибольшее количество <Ж-3 сосредоточено в почвах вариантов с насыщенными органической (навоз -72 т/га) и органо-минеральными системами (0.4-0.48$С). Несколько меньше ее (0.33-0.34$С) в почвах вариантов с применением минеральной (1*120г120к120) и органической (навоз 48 т/га) систем удобрения. Во всех других вариантах опыта ко-

личество этой фракции минимальное - 0.25-0.27%С. Получены достаточно однородные данные, характеризующие относительное участие данной фракции в составе гумуса - 13-14.5$. В составе всей массы фульвокислот доля Ж-3 достаточно велика и колеблется в пределах 37-49.Наименьшее участие ее (37-39.4%) в составе Ж характерно для почвы контрольного варианта и варианта с применением минеральной (ы12о1>120к120^ системы удобрения.

5. Особенности накопления лабильных Форм гумусовых веществ в дерново-подзолистых почвах при применении различных систем удобрения

Минимальное количество водорастворимых органических веществ характерно для почвы контрольного варианта - 27-32 шС на 100 г (табл.5). Применение удобрений способствует повышению содержания этой группы органических соединений. Особенно большой прирост их наблюдается в почвах вариантов с насыщенными системами удобрении (50-76 мгС на 100 г) (навоз-72 т/га; Ni2ori20Kl20 + навоз 24 т/га; Ni20p120k120 + навоз- 48 т/га). При этом в самом верхнем (0-10 см) слое количество водорастворимых веществ больше, чем в горизонте 10 см. В составе лабильной части гумуса эта фракция занимает 4.3-7.1%.

Таблица 5

Содержание лабильных форм гумусовых веществ _

В^ГГлу- Водораст- О-1'* °'1н jMJL Сумма

^ бина, воримые На4р2°7 НаОН Фракций

та см р а %~к ~ ¡T7 _ % к % к |Пс ь,/0 вало- С,% £ * С,% вало-р * вало- г <* валовому вому вому вому

Т 0-10 0.032 1.6 0.33 16.4 0.19 9.5 0.18 8.9 0.73 36.3

1 10-30 0.027 1.5 0.29 15.8 0.14 7.7 0.11 6.0 0.57 31.0

о 0-10 0.046 1.7 0.45 16.6 0.20 7.4 0.24 8.8 0.94 34.4

¿ 10-30 0.039 1.6 0.40 16.5 0.18 7.4 0.21 8.7 0.83 34.3

о 0-ю 0.041 2.0 0.34 16.6 0.17 8.3 0.18 8.8 0.73 35.6

á 10-30 0.033 1.8 0.30 16.5 0.15 8.2 0.16 8.8 0.64 35.2

д 0-10 0.036 1.8 0.34 Г7.0 0.16 8.0 0.16 8.0 0.70 35.0

4 10-30 0.029 1.7 0.28 16.6 0.14 8.3 0.12 7.1 0.57 33.7

е 0-10 0.050 1.9 0.45 17.2 0.20 7.6 0.18 6.8 0.88 33.6

ü 10-30 0.034 1.8 0.31 16.3 0.16 8.4 0.17 8.9 0.67 35.3

R 0-10 0.076 2.1 0.56 15.4 0.30 8.2 0.30 8.2 1.24 34.0

b 10-30 0.059 2.0 0.44 14.9 0.20 6.8 0.16 5.4 0.86 29.1

г, 0-10 0.058 2.0 0.46 15.8 0.21 7.2 0.20 6.9 0.93 31.9

' 10-30 0.034 1.8 0.30 15.7 0.15 7.8 0.12 6.3 0.60 31.4

О 0-10 0.063 2.0 0.49 15.5 0.17 5.4 0.16 5.1 0.88 27.8

а 10-30 0.050 1.8 0.42 I5.I 0.16 5.7 0.16 5.7 0.79 28.3

Максимальное количество гумусовых веществ, извлекаемых 0.1 М ИадР2°7 (450-550 мгС на 100 г) приурочено к почвам вариантов с минеральной (и 120р120к120)>органическими (навоз-48 т/га; навоз -72 т/га) и органо-минеральными системами. В других вариантах опыта количество данной фракции уменьшено до 300-330 мгС на 100 г. Количество этой фракции находится в высокой корреляционной зависимости от валового содержания углерода в исследуемых вариантах опыта. Относительная доля ее в составе гумуса очень постоянна (15.5-16.5$). В составе общей массы лабильного гумуса данная фракция гумусовых веществ занимает 45-50$.

Содержание лабильных форм гумусовых веществ,растворимых в 0.1 н НаОН, значительно ниже,чем содержание предыдущей фракции (140-300 М1<3 на 100 г почвы). Наиболее высокой обеспеченностью (190-300 шО на 100 г) щелочнорастворимыми гумусовыми веществами характеризуются почвы вариантов с применением минеральной

120^120^120)Iорганических (навоз-48, навоз-72 т/га) и ор-гано-минеральной (Н"120г120к120 +навоз -24 т/га) систем,а также контрольного варианта. Доля данной (фракции в составе гумуса колеблется в пределах 5.5-9.5$. В составе всей массы лабильных гумусовых веществ эта фракция занимает 19.3-25$.

Наибольшее количество лабильного гумуса,извлекаемого смесью 0.1 М Иа4Р2Оу + 0.1н ЫаОН (200-300 мгС на 100 г) сосредоточено в почвах вариантов с применением минеральной №-)20р120к120) > насыщенной органической (навоз 72 т/га) и органо-минеральной (11120р120к120 +навоз 24 т/га) систем удобрения. Во всех других вариантах опыта абсолютный выход данной фракции колеблется в пределах 160-180 мгС на 100 г. Относительная доля ее в составе гумуса изменяется по вариантам опыта от 5.5 до 9.5$. Наибольшая она (9.0$) в почве контрольного варианта, а наименьшая (5.5$) в почве с насыщенной (И120р120к120 +навоз-48 т/га) органо-минеральной системой. В почвах других вариантов данная фракция изменяется от 7 до 8.7$.

Наибольшим суммарным выходом лабильного гумуса характеризуется почва варианта с применением насыщенной органической (навоз - 72 т/га) системой -1.24$С. Почвы других вариантов опыта содержат 0.73-0.9$С. Эти данные характерны для десятисантиметрового слоя. В горизонте 10-30 см пахотного слоя содержание лабильного гумуса значительно ниже. Применяемые в опыте системы удобрения оказали малое влияние на суммарное относительное содержание лабильных фракций в составе всей массы гумуса (32.535.0$). Исключением является вариант с применением органо-ми-

II

неральной (н120Р120к120 +навоз - 48 т/га) системы удобрения, в почве которого относительная доля лабильных фракций в составе гумуса снизилась до 28$. Запасы лабильного гумуса в почвах исключительно велики - 23-35 т/га.

6. Физико-химические свойства гуминовых кислот дерново-подзолистых почв различной удобренности

Элементный состав. Применение органических удобрений в относительно небольших дозах (навоз - 24 т/га) не изменило степень обуглероженности ГК (табл.6). Содержание С в них равняется 36.5$. Внесение больших доз навоза (навоз-48 т/га; навоз-72 т/га) обеспечило отчетливое возрастание количества С в Ш до 38.5-39.5 %. Содержание Н в ПС почв, удобренных как минеральными, так и органическими удобрениями, уменьшается в сравнении с таким содержанием водорода в ПС контрольного варианта (от 44.5 до 34.9-38$). Содержание азота в ПС изменяется по вариантам опыта незначительно. Отчетливо прослеживается увеличение содержания кислорода в ПС почв вариантов с применением удобрений. Наиболее высоким количеством 0 характеризуются ПС почвы варианта с применением высоконасыщенной органической системы (22-23.3$). Содержание кислорода в ПС почвы контрольного варианта равно 18.9$.

Наиболее высокое отношение н/с (1.12-1.22) в гуминовых кислотах характерно для почв контрольного варианта и вариантов с минеральными и органической (навоз-24 т/га) системами. Применение наиболее высоких доз органических удобрений (навоз - 48 т/га; навоз-72 т/га) способствовало уменьшению отношения Н/С в ПС до 0.89-0.97. В почвах вариантов с органо-минеральными системами ПС имеют отношение Н/С - 1.01-1.07. Отношение с/и в исследуемых препаратах ПС изменяется от 13 до 16.3. Наиболее низкие показатели этого отношения характерны для ПС почв контрольного варианта и почвы варианта с минеральной системой (н120г120К120^ " 13.0-13.9. Во всех других препаратах ПС отношение с/Я значительно выше и изменяется от 14.5 до 16.3.

Рассчитанные показатели степени окисленности ПС изменяются от -0.19 до +0.29. Степень окисленности ПС почв контрольного варианта, а также ПС почв вариантов с применением минеральных систем находится в восстановительном плече ( СдЭг -0.003 -(-0.19). Степень окисленности гуминовых кислот почв вариантов с органическими и органо-минеральными системами характеризуется показателями ( +0.05-+0.29) с четко выраженной окисленно-стью.

Таблица 6

Элементный состав (на сухое беззольное вещество), атомные %, атомные отношения, степень окисленности, теплота сгорания и степень бензоидности

анты •

опыта

см

Содержание, атомные

С

н

о

N

Атомные отношения

С/К С/0 С/И Н/С . О/С

Степень Теплота Степень ■окислен-сгора- бензоидности, ния, ности.% кал/Б

1

2

3

4

5

6

7

8

0-10 10-30

0-10 10-30

0-10 10-30

0-10 10-30

0-10 10-30

0-10 10-30

0-10 10-30

0-10 10-30

36.6 36.1

34.9 37.9

35.5 36.3

36.5

36.5

38.6

39.5

39.3 39.3

§2-2 37.8

37.6 38.3

44.5 42.8

42.5

39.3

41.8 40.5

40.9 40.5

37.7

36.5

36.6 34.9

39.7 38.2

39.4

37.5

18.9 18.9

20.1 19.9

20.3 20.7

20.2 20.7

21.0 21.3

22.0 23.3

20.7 21.5

20.7 21.5

2.64

2.78

2.62 2.90

2.40 2.45

2.42 2.36

2.71

2.80

2.42 2.47

2.47 2.53

2.31 2.64

0.82 0.86

0.82 0.97

0.85 0.89

0.89 0.90

1.02 1.08

1.07 1.13

0.94 0.99

0.95 1.02

1.94 1.91

1.74 1.91

1.74

1.75

1.81

1.76

1.84 1.86

1.78 1.69

1.80 1.76

1.81 1.78

13.9

13.0

13.3

13.1

14.8

14.8

15.1 15.5

14.2

14.1

16.2

15.9

15.0 15.0

16.3 14.5

1.22

1.17

1.22 1.03

1.18 1.П

1.12 1.11

0.97 0.92

0.93 0.89

1.07 1.01

1.05 0.98

0.52 0.52

0.58 0.52

0.37 0.59

0.55 0.37

0.54 0.54

0.56 О.ЭЭ

0.56 0.57

0.55 0.56

-0.19 -0.12

-0.06 -0.01

-0.003 +0.03

-0.03 +0.02

+0.11 +0.15

+0.22 +0.29

+0.04 +0.14

+0.05 +0.11

4294 4302

3973 4293

3913 3915

4032 3924

4123 4150

3926 3760

3991 3933

3990 4000

58.6 62.4

58.6 72.9

61.6 66.9

66.2 66.9

77.4 81.2

80.4

83.5 69.9 73.7

72.2 77.4

со

Наибольшая величина теплоты сгорания (4300 кал/г) характерна для 1К почвы контрольного варианта. Применение минеральных удобрений снизило показатели теплоты сгорания ГК до 3900 кад/г. Применение органических удобрений также способствовало уменьшению показателей теплот сгорания 1К, но это уменьшение было менее выражено, чем в ПС почв вариантов с минеральными системами (3924-4120 кал/г). Применение органических и органо-мине-ральных систем ощутимо увеличило степень бензоидности гумино-вых кислот.

Кислые функциональные группы и оптические свойства гумино-вых кислот. Длительное применение удобрений во всех вариантах опыта не привело к существенному изменению содержания карбот-сильных групп. Количество их в ПС колеблется от 330 до 359 м-экв/100 г. Точно так же не обнаружено существенных изменений и в содержании феногидроксильных групп (406-439 м-экв/100 г). Суммарное количество кислых функциональных групп равняется 750-773 м-экв/100 г.

Наименьшие величины коэффициента экстинции (Е) характерны для ПС верхних горизонтов почв вариантов с минеральными системами (0.032-0.035). Применение органических удобрений способствовало тому, что коэффициенты экстинции ПС верхних горизонтов почв увеличились до 0.040-0.044. Такое повышение показателей Е свидетельствует о зрелости гуминовых кислот и увеличенном количестве ароматических структур (66-80$) в них. Гумино-вые кислоты из верхних горизонтов почв,в которых применялись органо-минеральные системы, характеризуются более низкими по- -казателями Е (0.033-0.041), чем ПС почв вариантов с органическими системами. Вариабельность показателей Е коррелирует с содержанием ароматических структур в молекулах гуминовых кислот.

швода

1. Дерново-подзолистые почвы, используемые для проведения опыта, являются средаесуглинистыми с достаточно высокой емкостью катионного обмена, среди катионов которой преобладающее место занимают Са^+ и Ые2+ (80-90$). Они характеризуются достаточно высоким содержанием гумуса (3.5) и азота (0.16$).

2. Применение высоких доз минеральных удобрений не увеличило содержание гумуса. Ощутимое увеличение содержания и запасов гумуса происходит при использовании как отдельно высоких доз органических,так совместно органических и минеральных удобрений.

3. Ежегодное применение высоких доз минеральных удобрений

способствовало ощутимому увеличению количества азота как в самом верхнем десятисантиметровом слое, так и в остальной части пахотного слоя. Наибольшее увеличение количества азота наблюдается в почвах вариантов с насыщенными органическими и орга-но-минеральными системами.

4. Доля растворимой части гумуса изменяется от 63 до 69$. Наиболее высокой относительной подвижностью гумусовых веществ характеризуется почва с применением высоких доз минеральных удобрений - 67-68$. Доля ПС в составе гумуса изменяется по вариантам опыта от 29.5 до 34.7$. Наибольшее увеличение ПС (3336$) в составе гумуса достигается применением органических удобрений. Совместное внесение органических и минеральных удобрений также увеличило долю ПС, но в меньшей степени (34$), чем при использовании только одних органических. Соответственно применение органических и совместно минеральных и органических удобрений уменьшает долю СЕК в составе гумуса. Применение минеральных удобрений и относительно низких доз навоза повысило отношение Сш : С® незначительно (0.88-0.98). Использование насыщенных органических и органо-минеральных систем удобрения привело к тому, что состав гумуса вплотную приближается к гу-матному (по Л.Н.Александровой) типу.

5. Среди гуминовых кислот выделено три фракции. Максимальное относительное количество 1К-1 (13.1-13.9$) характерно для почвы контрольного варианта. Использование удобрений способствовало закономерному уменьшению доли этой фракции в составе гумуса. Особенно заметное уменьшение доли ее (9.5$) характерно для почвы варианта с насыщенной органо-минеральной системой. Содержание ПС-2 значительно ниже,чем первой и изменяется от 0.11 до 0.24$С. В большинстве вариантов опыта количество ПС-2 более высокое в слое 0-10 см,чем в слое 10-30 см. Показатели относительной доли этой фракции в составе гумуса варьируют незначительно (5.5-8.0$). Количество ПС, прочносвязанных с минеральной частью (ПС-3).больше,чем содержание 1-й и 2-й фракций ПС. Абсолютное количество ПС-3 наиболее высокое (0.5-0.55$) в почвах вариантов с насыщенными органической и органо-минеральной системами. Применение удобрений способствует увеличению доли этой фракции в составе гумуса. Суммарное количество ПС, равное 30-36$, указывает на высокую степень гумификации органического вещества испытуемых вариантов.

6. Относительное количество кислоторастворимых Ш небольшое (2.5-5.0%). Содержание Ж-I подвержено существенным колебаниям (0.17-0.32%С). Верхние части (0-10 см) гумусовых горизонтов почв практически всех вариантов опыта содержат значительно больше Ж-1,чем нижняя часть (10-30 см) этих горизонтов. Максимальная относительная доля их (10-13$) в почве контрольного варианта и вариантов с минеральными удобрениями. В других вариантах опыта показатели ее значительно ниже. Абсолютный выход Ш.-2 неодинаков и подвержен большим колебаниям (0.125-0.240%С) показателей. Минимальной относительной долей (6%) ФК-2 характеризуется гумус контрольного варианта. Среди испытуемых систем удобрения наибольшее действие на увеличение доли Ж-2 в составе гумуса оказали минеральные, органическая (навоз-24 т/га) и органо-минеральная (н120Р12оК1го +навоз -24 т/га) системы удобрения (8.2-10%). Содержание Ж-3 высокое (0.25-0.45 %С). Наибольшее количество Ж-3 сосредоточено в почвах вариантов с насыщенными органической (навоз - 72 т/га) и органо-мине-ральными системами (0.4-0.48%С). Несколько меньше ее (0.330.34 %С) в почвах вариантов с минеральной (Ni20p120k120 и органической (навоз -48 т/га) системами. Во всех других вариантах опыта количество ее минимальное - 0.25-0.27%С. Доля SK-3 в составе гумуса изменяется незначительно (13-14.5%).

7. Минимальное количество водорастворимых органических веществ характерно для почвы контрольного варианта - 27-32 мгС на 100 г. Применение удобрений увеличивает выход их. Особенно большой прирост этой группы веществ наблюдается при использовании насыщенных систем удобрения. Максимальное количество гумусовых веществ,извлекаемых 0.1 М Иа4Р2°7>приурочено к почвам вариантов с внесением больших доз органических и минеральных удобрений (450-550 мгС на 100 г). В других вариантах опыта содержание данной фракции сшг.ено до 300-350 мгС на 100 г.Содер-жание лабильных форм гумусовых веществ,растворимых в 0.1 н НаОН, значительно ниже (140-300 мг на 100 г). Наибольшее количество лабильного гумуса, извлекаемого смесью 0.1 М На4?2о? + 0.1 н Каон(200-300 мгС на 100 г) сосредоточено в почвах вариантов с применением минеральной (Ni20p120k120) и насыщенной органической (навоз -72 т/га) и органо-минеральной 0'120P120 Kj20 +навоз 24 т/га) систем удобрения. В других вариантах абсолютный выход его колеблется в пределах 160-180 мгС на 100 г.

■ 8. Наибольшим суммарным выходом лабильного гумуса характе-

ризуется почва варианта с применением насыщенной органической (навоз-72 т/га) система -1.24&С. Почвы других вариантов содержат 0.73-0.9$С. Эти данные характерны для десятисантиметрового слоя. В горизонте 10-30 см пахотного слоя содержание лабильного гумуса значительно ниже.

9. Применение высоких доз органических удобрений увеличило содержание С в гуминовых кислотах. Содержание Н в ГК почв,удобренных как органическими,так и минеральными удобрениями,уменьшается в сравнении с содержанием Н в ГО почвы контроля. Содержание N в ГК изменяется по вариантам опыта незначительно .Отчетливо увеличение 0 от использования удобрений. В соответствии

с изменяющимися содержанием С и К отношение Н/С в гуминовых кислотах от применения удобрений уменьшается от 1.12-1.22до 0.890.97. Неодинаковы ГК по степени окисленности. Восстановительный характер показателей степени окисленности характерен для 1К почв контрольного варианта и вариантов с применением минеральных удобрений. Четко выраженная окисленность (+0.05 ... +0.29) свойственна ГО почв вариантов с органическими и органо-минеральными системами. Применение органических удобрений отдельно и совместно с минеральными увеличивает степень бензоидности ГК.

10. Длительное применение удобрений во всех вариантах опыта не приводило к изменению содержания кислых функциональных групп. Наименьшие величины коэффициента экстинции (Е) характерны для 1К верхних горизонтов почв вариантов с минеральными системами (0.032-0.035). Применение органических удобрений способствовало тому,что коэффициенты экстинции Ш верхних горизонтов почв увеличились до 0.040-0.044. Вариабельность показателей Е коррелирует с содержанием ароматических структур в молекулах гутлиновых кислот.

По результатам диссертации сданы в печать три статьи.

Подписано к печати 17.04.96. Заказ 100 Объем I п.л. Тираж 100 Ц0П СПГУ. 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова,6.