Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГУМУСОВЫХ КИСЛОТ ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ ПРИ БЕССМЕННОМ ВОЗДЕЛЫВАНИИ РИСА И ВНЕСЕНИИ УДОБРЕНИЙ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГУМУСОВЫХ КИСЛОТ ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ ПРИ БЕССМЕННОМ ВОЗДЕЛЫВАНИИ РИСА И ВНЕСЕНИИ УДОБРЕНИЙ"

государственный агропромышленный комитет ссср

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

ЧУЙ КО Василий Александрович

. УДК 631.445.4: 631.417.2: 633.18: 631.8

ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГУМУСОВЫХ кислот ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ ПРИ БЕССМЕННОМ ВОЗДЕЛЫВАНИИ РИСА И ВНЕСЕНИИ УДОБРЕНИЙ Специальность 06.01.03 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1989

Иогйг 'ЛФ ой^

/

Диссертация выполнена на кафедрах почвоведения, физической и коллоидной химии Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева. "

Научные руководители^ доктор сельскохозяйственных наук, академик ВАСХНИЛ," профессор Н. П. Панов; кандидат химических наук, доцент В. А. Кончиц.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Л. А. Гришина; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент В. Г. Ларешин.

Ведущее предприятие: Почвенный институт им. В. В. Докучаева.

Защита состоится ¿-¿(Л^**?^/ ..... 1989 г.

в «// » час. на заседании специализированного совета К.120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва, И-550, Тимирязевская ул., 49, ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан

1989 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук

Саблина С. М,

У

ОКДЛЯ ХАРАКТЕР! 1СТНКА РАБОТЫ

.,.- - Ахтуплъность твмя. Одним• из разных вопросов подъема Ьемле-•делия является всемерное повстанца плодородия почв на основе ' применения зональных научно обоснованных систем ведения хозяй-. ■ :-ства и внедрения интенсивах технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

В условиях интенсивного земледелия, остро ставятся- задача ■•:■ прогнозирования гумусового' состояния почв и его оптимизация, \ .¡поскольку суцествует.вероятность ускоренной минерализация органического вещества почвы и значительного изменения ого.качест- V венного состава.

гБие сказанное особенно справедливо в случае выращивания, ■^например, таких культур, как рис, когда искусственнотсоздаются .: особые почвенные.условия, обусловленные технологией возделывания данной культуры. . -■■ -Интенсивное-использование лугово-черноземных почв под.куль-туру риса приводит к нарушению естественного хода.почвообразова-" тельного процесса,' и в-первую очередь существенные изменения в

• этом случае претерпевает;органическое'вещество почвы,.что вира- ■ дается не только в снижении общего содержания гумуса,. но.и в

• его. качественном состава. .В настоящее время считается.нодоста-

• точным определение уровня плодородия.почв по^ общему содержанию, ■ - гумуса. Для. более правильного прогнозирования всех изменений, ■•■.-■•^происходящих' под' влиянием агротехнических приемов, необходимо.., :. ' контролировать" его качественное состояние, используя новые подходы визученин органического вечества почв: с привлечением сов. ■ ременних физико-химических методов. Именно■отому и посвящена ь

• данная работа. " _ ^

. *рГ ЦЕКГП^ЬНЛП, •• . | - НАУЧНАЯ ЕИБЛ^ЮТЕКЛ ». • . . • -1 ^ЗСК. сольскохоз. ачадемзтя

, ' Цель и задачи. Цель» работ являлось установление качествен-; них.изменений гумусовых-кислот,. происзедзшс .при длительном бес- ' смешом возделывании риса и внесении минеральных и органических : удобрений.. На основании проведенных исследований ставилась задача - установить, насколько сильно влияет длительное бессменное, возделывание риса (без удобрений, с внесением минеральных и ор-гашческих удобрений) на состав и физико-химические свойства гумусовых кислот. В нал:их исследованиях были, поставлены следующие задачи:--.

изучить'фракиионно-групповой состав гумуса исследуемых

почв;. ■ ...... «■■■,■. , ..■ V, '

- проследить "трансформацию каждой группы гумусовых кислот -при'бессменном' возделывании риса и внесении удобрений.., -,..1 . . ■* ■■ Научная новизна. Научная новизна работы заключается в использовании нетрадиционной методики В.В.Вильямса (1965),в^модифика- . .*■ нии Н.К.Семеновой (1977,1982) разделения гумусовых кислотна,;? сесть групп: гуминовыа,".уз2ьминовые, фульвеновые, :фульвиновые; : 'Фульвеновые, лигнофулызоновые..Впервые с помощью современных физико-химических -методов (элементный анализ, ИК-спектроскопия, диф{юренвд8лыю-^терм11ческий^ ди^еренпиально-термограв1шетричес-кий анализы) Тбыяи исследованы-все сесть групп гумусовых-кислот. Полученные "данные позволили выяснить изменения различных групп " гумусовыхГкислот, которые произошш под влиянием агротехнических приемов при возделывании риса. - "

; -Практическая значимость. Результаты исследований-открывают жартину качествешшх изменений отдельных групп гумусовых кислот, происходящих под влиянием.агротехнических приемов, связанных с, • возделыванием риса. Они могут служить научной основой при выборе',

- 2 -

того или иного агроприема', направленного на сохранение ¿1 расширенное воспроизводство плодородия затопляемк почв. :.

Апробшгкя работа.,Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на-ежегодной переаттестации на ка^едро почвоведения ТСХА. Основные положения:диссертации были доложены на, 4-ой Всесоюзной конференшщ по агрохимии и почвоведешао:(г.Горький, 1907). '

. Объем работы.. Диссертация изложена на: 2011 "страница машинописного текста; состоит из предисловия,- обзора литературы, глав экспериментальной"части; 14 таблиц, 2 схем, 28 рисунков, выводов. Список литературы,включает 201' отечественных и 22 зарубежных источников. . ; . . ' ■ ■

Автор выражает искреннпи признательность и глубокуп.благодарность кандидату химических наук Семеновой Н.К.,'кандидату биологических наук Сидоренко 0.Д., заведующему отделом БШМриса,• кандидату сельскохозяйственных наук Шаценко В.&. за помочь, -. оказанную в выборе объектов и методов исследования. 3 /

ОБЪЕКТЫ И ¡етода.иссивдовАШЛ .'Объектом исследования служили лугово-черноземные почвы, расположенные в степной зоне в подзоне обыкновенных и южных черноземов Приазовско-Предкавказской провинции. Данные почвы имеют довольно моп?шй гумусовый горизонт от 0,5-1,15 м с содержанием гумуса в пахотном-слое_от 2,90 до 3,91 ,Содержание валового • •азота в.верхнем горизонте находится в.пределах от 0.18 до 0,20$, на глубине 70-80 см - 0,10-0,11:%. Обеспеченность доступными . формами ^О'И р£0§ высокая. Содержание Р2О5■в. пахотном горизонте . достигает. 18,5 ыг-зкв/ЮО г: почвы, а КдО. колеблется от 21,0 до 40,7 мг-экв/100 г почвы..Почвы характеризуются .высокой буферное—

тью,особенно в случае подкисления,Г^ксй®^»»®'качестве.иссле-' ' 3 -

дуемых образцов были взяты почвы длительного стационарного опыта в котором рис : возделывали'бессменно с 1937. года. В качестве контрольного варианта использовалась почва с участка, который на ходился под естественной, луговой .растительность». ■ • - -¡г: •г.\0пыт проводился по схеме: * 1 ' -

' -I) незатопляемый участок под естественной луговой растительностью, условно называемый в тексте как контрольный вариант; . • >2) монокультура риса - без удобрений; . • . ;

3) монокультура риса - ^80^120%0* •".'■■'■

'.'Л) ;монокультура риса - сидерати.(оз.рожь+оз.горох); ..■ : • монокультура риса - сидераты .+ Нюо^ЭО^О* ' -■■■■'. Сидераты в качестве органических удобрений используются.с . 1966 г. Отбор образцов почви проводили ■ .в слое ■ - 0-20 см до посева риса. Лабораторные исследования проводили на кафедрах поч- : воведения, физической и коллоидной химии. . , « ' •

вракпионно-групповой состав гумуса определяли по Пономаревой - Плотниковой (1968). Однако, изучение фракшонно-группового состава гумуса-не дает полной картины трансформации:гумусовых кислот, связанной с возделыванием риса и внесением удобрений. Согласно К.И.Кузьминой (1974)1 необходимо при определении состава гумуса изучать не только изменения содержания отдельных его фрак ций, но и их химическую природу, так как принципы разделения гумусовых веществ на'гуминовые и фульвокислоты с юс дальнейшим фракционированием по формам связи с минеральной частью почвы являются несколько, условными (из-за гетерогенности гумусовой системы),', в результате чего фракиионно-групповой'анализ хотя и дает представление-о качественном составе органического вещества, но. не,раскрывает специфику отдельных фракций."Метод Вильямса позво-

- 4

ллет получить препараты гумусовых кислот в количествах, достаточных для изучения их физико-химических свойств и постановки ыо-- дольных опытов с тми. В полученных порошкообразных гумусовых■ ■

■ кислотах (осиновых --ГК, ульминовых - УК, фульвеновых - 3-ен;. фульвшовых:-.й-ин, фульвановых - Ф-ан, лигнофульвоновых'- лигно)

.определяли олементный состав (анализатор "Паккард",*02А), термоустойчивость (дериватограф .^-1500-Д, ВНР) и сникали ШС-спектры ;на спектрофото!?ерс ; иЯ-20, ГДР.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛВДОВАШЙ

■ Влияние агротехнических приемов на фракиионно-групповой состав гумусовых кислот лугово-черноземной почвы ..

■ -• .: Зракииопно-'групповой .состав (табл.1) показал, , что длительная . (50 лет) моно!<удьтура риса привела к потере гумуса, которая составила по вариантам.опыта 2,4-29,7 % к контрою. Самим высоким; был выход гумусовых кислот в вытяжку 0,1 н. МаОН после декальци--рования - от 32,8 до 52,4 % по вариантам опыта." Следовательно, гумус лугово-черноземной почвы представлен в.основном.гуматами

;и фульватами кальция..По мнении.Д.Н.Александровой (1980), ото наиболее активная часть гумуса, участвующая в создании водопрочной структуры. Наибольшее количество гуматов Са перешло в вытяжку 'после декальцирования в варианте монокультура риса без удобре-; ний (52,4■%)< из них на гуминовые кислоты приходилось 27,9 5«, что. больше, чем,в других .вариантах, в том.числе в контрольном, • где их доля'составила 26,8 %. Следует отметить, что обцее содержание углерода* в варианте-Гконокультура риса без удобрений". • было меньше, чем в контроле.(1,47 против 2,09 %). Другими словами, длительное использование почви.под культуру риса приводит к

расшатыванию и;ослаблению связей гумуса с минеральной частью почш и способствует переходу его в почвенный раствор,. а в при-: сутствии/Са и ППК он связывается и закрепляется в виде гуматов ;

Л- / > 'г V '

.; Менее .¡.подвкяным оказался гумус в.варианте ■ совместного, внесения минеральншс "удобрений и сидератов. ;■ •

.Аналоп1Ч11ая.картина наблюдалась и в распределении, гумусовых кислот" по другим фракциям. Особый интерес представляет анализ Ш фракции и 'негядролизуемэго остатка. Наибольшее количество гумусовых кислот в вытяжке 0,02 н №0Н при 6-часовом нагревании на бане: обнаружено при раздельном применении минеральных удобрений > и сидератов (20*8 и 21,2 против 16, Э& в контроле),:причем в основном ото "гумитювые кислоты. По—видимому,' внесение>минеральных или органических,удобрений способствует закреплению гумуса, так .как данная фракция характеризует прочность связи с устойчивыми формамя^подуторгаж окислов и глинистыми минералами. Наибольшее ■ количе стбо тсегядролизуом ого' • о статка обе спочил осовмо стн ое применение'ми неральных удобрений и сидератов: 37,5&от общего коли- -«чества^углерода;в почве против.13,1% в варианте^'без удобрений: При-раздельном" внесении минеральных'.удобрений и -сидератов закрепление гумуса "минеральной частью почвы не ;превышало контрольного.'-;'соответственно 25,1-29,9 и 31,3$/■ .^•¿»¿••'Ж'4'* '

; ;Таким образом, .фракц?1онно-групповой анализ сввдотельствуот •о 'более,высоком содержании гумусовых:кимот,. прочно"связатшх с { -плюральной' частью почеы, .а также; о- стабильности" и .низкой под- , важности; гумуса, то есть способности противостоять любым-негативным . явлениям,.- приводящим к дегрздации'и: потере гумуса от. вымывания- и-выноса ого за пределы почвенного профиля. В нашем опыте увеличение негидролизуемого-остатка при внесении минераль-

- 6 -

. „■ '..í.............'. >■.'.,'-. .. . . ..Таблипа I

Содержание органического углерода в внтячкпх из почв:

" !0б- IНепосредственная 0,110,1 н !0,1 н МаОН'вкт/пка !0,02 н NaOH ситняга Шегид-

ШиЯ !н NaOH■• вытяяка----;:;„• i!кгапх-1 после.декальцирова- 16-часовое нагревание!ролиэу-в ! 1 _ - " -!ка (де! > ния _ . ! , на бане _ - Icvtfi

- * . !поч-1 "VT •Т "V7 НкалъпИ" 7 ~ Т\ ™ w" 7-Г Т га 'остаток

___~___J_ i _ I _ Í !,ialLil 1 I _ ! _ л ! _ !

" 2,09 0,17 :~o7Ó9 T 0,08" "o7m ",0,89** "oTsg" 0,33~ оТз4 " 0,зГ ~0,03 ~ 0,65

• - ■ - 100 9,13 4,50 3,63 I;77 42,5 '25,В 15,8 16,3 14,8 ' 1,57 31,3'

"снокульту- Ij47 • 0¿5 0J4 ¿II 0,01 '¿77 "p,4I-.' 0,33 ' 0^25 ■ 0^22 0,03 ' 0,19 умений" 103 I7'° 9¡39 7'61 °»54 52'4' 27,9 24,5 -17,0 -15,0 _ 1,77" 13,1

Монокульту- 1,65' 0,21 0,15.'-0,06 0,01 0,67 0,36 0,31 0,35 0,33 0,03 ' 0.4Г 'Fa4fri60 ' 100 12,7 ' 9,27 3,45 "0,42 40,6 21,8 18,3 21,2 20,0 1,51 • 25,1

Wco/ - - . , ; j ^ '

■f^f^l.GO 0,22 ' 0J5* 0^07 OJDI .0,68 0¿0 ,0^30 .0,35'0*32 ' 0,03 - 0,42 свдсрмы>' .100 13,1 '8,93 4,17 0,71 40,5" 22,6 !I7,9 ,20,8 -19,0 1,81 29,9-

-а-чс'а'Р" О'23 '' °'13 ' ОЛО 0,02-' 0,67' 0,38 0,29. 0,35 'р.ЗЗ 0,02 - 0,77 cv¿ega™ + ЮЭ.Л1.3 . 6,54 , 4,71. 1,18 32,8 18,6 1-1,2 17,2 16,2 0,88 37,5 ; ^103-90^0 ' " "r ' ' ' , ' • • , < - "

Нр'гсчание:' числитель - % к почве;'знаменатель - % к сб^еь-у "С" почеу. '

пых удобрений как отдельно, так и совместно с сидератами по сравнению с вариантом без удобрений .является положительным розульта.- -том,5 свидетельствуют»« о том, -что данное мероприятие >предйтвра-щает потери гумуса'и вынос его с поливной водой. , . ■..;.*•■■■ ■ "ОД Иначе говоря,* минералы^ю удобрения и сидераты-при -внесения под монокультуру риса способствуют не только накоплению,''НО-и закреплён!® гумуса" минеральной частью почвы, что снижает -воз-; >ожностЬл его разрушения и выноса из-почвы. В то;же время^дли- : тельное'возделывание'риса в монокультуре без удобрений приводит к повышению подвижности гумуса, уменьшению прочности'связи'с подвижными полуторными окислами'и Са» В результате 'содержание 'гумуса становится невысоким (1,4? 55) аа счет выноса за»пределы1почвен-ного профиля. ' ,

. . Элементный анализ гумусовых'кислот. . ; ^ . •

Гумусовые кислоты являются химически -разнйродкымя соединениями. Поэтому естественно предпол'бжитв-, ,-что "различный агротехнические приемы будут по-разнсму'влия^' нл'-свОЙства этих' кислот, в частности, на "их элементный'-состав. • •

Содержание углерода'и водорода/а 'гумйНовых кислотах колеб-• лется соответственно :в предела«"42>'4-4б>3 ат.^и 29,6^-34,7 (табл.2). В связи• с-отам4соотношение Н:С составляет меньше I, ; . т.е. практически всЬ 'агроприемы ив большей степени монокультура риса без-удобрений приводит к.уменьшению алифатических фраг-; ментов в составь !ГК.

Групгл .уяьммновых кислот от гуминовых отличается более низ- -кимсодертьнйем углерода (40,1-44,5 лт.%) и почти одинаковым содерканИем водорода (29,1-34,9 ат.%). Соотношение Н:С остается-

.на такш же уровне, что и в гуминовых кислотах,- В сравнении с

, Гумилевыми кислотами ульминовые значительно обеднели' азотом, об_,

отом свидетельствуют данные;как по, содержания,азота.в ат.#, так . ;

и соотношение С: Я, .> С табл. 2). В ульминовых кислотах,. как ив гу-"*

миновых.бользуп обуглеро^енность их состава вызывает, возделыва- -

ние риса без удобрений, в, сравиешш.сдругими-агроприемами., •

„■■■. Пределы колебания в содержании углерода и водорода в«группахд

фульвокислот лшеят-более равномерный характер распределения; но

,-*''" < ' ' ' ' отличный от групп гуминовых и ульииновых:■ кислот. Фульвокислоты ■

характеризуются более низким содержаниемгуглерода:(30,7-39,1•

ат.%),. более-высоким содержанием. водорода (32,6-43,8 ат.£) и...

"кислорода (23,3-30,7'ат¡Среди фульвокислот группы' фульвано-- -Л

вых и лигнофульвоновых кислотимеют.соотношение Н:С больно-1,0,

. ' . " ' . , ч •. - г '

что указывает на увеличение.алифатических фрагментов.,в их соста- ,

ве,в сравнении с другими;группами.:В содержании азота¡среди'всех.4

т групп фульвокислот.выделяются такхе-фульвановые■кислоты,м которые .

• по (количеству его: в, их' составе превышают Iгуминовые .кислоты. •;По

всей всроятаости, группа фульвановых кислот может, служить хорошим

■4 резервом органического. азота и может в критических условиях быть

' ~ - ~ ' * » ' \ ,

источником питания микроорганизмов. , „

- .; - , " * - . - " •. „ ■ '.. На основе графо-статистического анализа, , используя соотноге-

' г'.« - * " V . „ . . -

ния: Н:С и 0:С, все исследуемые гумусовые кислоты можно разделить "на две группы по однотипности процессов и характеру отих процессов в зависимости от агротехнических приемов.В первую группу можно _ включить фульвеновые, фульвановые'и лигиофульвоновые.кислоты, влементный состав которых изменяется¡под,влиянием одних и тех же! процессов вне зависимостиот'агротехнических приемов;'. Элементный

. .Таблица 2 .

•••> ••••• Элементный состав, гумусовых кислот..(ат.£). - ■■<•

~ ~ "Вариант !~С~ Т;Н ~!~кГ Т о ~Ш:С 1о7с~1С:Й 7 ~

* Группа п^ноеых кислот . ■ . "" .• .•: >

Контроль ' 43,1 3*1,7 2,26 19,9 0,81 0,46 19,1 +0,118;

Монокультура риса ». ; . • • •

без удобрений 46,3 31,5-2,62 19,4 0,68 0,42 17,7 +0,157

^ВО^О^О ' 45,6 32,0 2,61 19,7 0,70'0,43 17,б' +0,162

сидераты л . : : 43,7 30,8 2,39 22,9 0,70-0,52 18,3 +0,344"

сидераты.+ Н^одРз^эд 42,4 29,6 2,35 25,4 0,70 0,60 18,0 +0,500

Группа улы/иновых кислот ' .

Контроль - 42,2:33,9 1,66.22,2 0,80.0,53 25,4 +0,249

Монокультура.риса " ,

без удобрений 45,4 31,4,1,70 21,6 0,69. 0,48-2б;7 +0,260,

^180Р12С^60 42,3 34,9 1,45-21,3 0;82 0;50 29,2 +0,182

сидераты ' 40,1. 29,Г1,60 29,2 0,73; 0,73 25,1 +0,730

сидераты + И100Р90К60 44,5 30,9 1,79 22,8 0,69 0,51 24,7 +0,330

Группа фульвиновьгх кислот " ' :

Контроль '* 36,6 34,3 1,31 27,7'0;94 0,76.27,9 +0,577

•Монокультура риса

без удобрений 38,0 32,6 1,14 28,2 0,86 0,74 33,3 +0,626

^180Р120%) - 37,8 33,5 1,33 27,5 0,89 0,73 28,4 +0,569

сидераты- 35,3.32,6 1,35 30,7 0,92 0,87 '26,1 +0,816

■ сидераты+ М10оР9о%о 35»7-3?»8 1,10 27,3 1,00 0,76 32,4 +0,527

Группа фульвеновых кислот. -

Контроль 39,1 33,5 1,78 25,6 0,85 0,65 22,0 +0,453

■ Монокультура риса V:

без удобрений 38,1 34,1 1,58 26;0 0,89 0,68 24,0 +01470

**180Р120%0 36,8 35,6:2,02.25,6 0,96 0,69 18,2 +0,424

сидераты ' , 35,5'38,3 1,59 24,5 1',07 0,69 22,3 + 0,301 сидераты".+.:М100Рд0К60 35,0'37,9 1,78 25,2 1,08 0,71 19,7 +0,357

■ Группа $ульвановых кислот

Контроль ' л. 35,7 35,5 2,94 25,8 0,99 0,72:12,2_+0,45Г

Монокультура' риса - • * •

без удобрений • 33,3 36,6 2,07 27,3 1;Ю 0,82 Л6,1 .+0.541-

^180Р120К60 ; - 33'8 30,4'3,17 24,5 1,13 0,72 10,7-+0,314

Продолжение-таблицы 2

Вариант !~С~ Т Н t N* 7 0 ~tH:CToTc~tC:N Т 7;

сидераты" ~"Г 3375~37,5 2,5I~2S,4'I,12~о7те тз7з~+0,457

Сидераты + NjqqPqqK^q 33,3 35,4 2,42 28,8 I,ОС 0,86 13,7 +0,667.

..... • - . Группа 'ЛИГНОфуЛЬВОНОВНХ кислот .

Контроль' i • 30,7 43,8 2,27 23,3,1,42 0,76.13,5 +0.C9I-

Монокультура риса v. ■ v' < ' - .

без-удобрений Л - -34,0 36,5 1,Зо. 27,9 1,07' 0,62 25,0 +0,568.;

Mie0PI20ii60 31,0 41,2 2,05 25,6;1,33 0,83.15,1 +0,323

Сидераты 35,4 34,7 1,59 28,3 0,98 0,60 22,2 +0,018"

Сидераты + NjqqPqqKqq 33,1 34,6 1,30 27,7.0,96 0,77 27,8 +0,576

состав фульвеновых и фульвановнх кислот.изменяется под влиянием, гидратации (основной процесс) с незначительным участием карбокси лирования или декарбоксилированин, элементный состав лингнофуль-bohoeux кислот - под влиянием дегидратации . (основной¿процесс.) с более .или;менее значительным карбоксилированием. Для второй группы, в которую •• входят гуминовне, ульмйновые, фульвиновые кислоты, характерна зависимость.процессов, ¿.результате которых меняется их элементный состав. от агротехнических приемов. Однако гуминавые кислоты, с этой точки зрения, являются наиболее ста- . бильными. .. • •• ■. - ■ . .

• • Инфракрасная спектроскопия гумусовых кислот , . При: сравнении всех шести групп гумусовых кислот, независимо .•; от.влияния агроприемов, можно отметить; что наиболее часто ветре чающимися полосами поглощения, являются валентные и деформашюн-ные колебания: адсорбционной, воды," алифатических фрагментов, азот—и кислородсодержащих группировок, а таюке свободшхх и иони ■зированш« .карбоксильных, групп. Ароматические фрагменты на спект pax в основном представлены палентньч/и; колебаниями С я С аромати

- II'--:!

ческого■кольца при 1630-1610 см~7;'внеплоскостнЪ/ деформационным л колебанием.в области частот 900-700 см"^.%Менее • всего - встречая т!'. ся валентные колебания азотсодер^ачих^ группировок в области час- тот.3800-2700 см7*,;деформационные колебания в метиленовых груп-¿пах при 1460-1430:см", ,г плоскостные деформационные колебания в

■ * . • ■ 1 т , > " '

сн2 - группах при 1425 см-1. ' ^ ' г - \ ;

По выраженности; л интенсивности »полос поглощетш' алифатичес^ • ких фрагментов моото'выделить следующие'группы кислот:0-ин = ^ ГК=лигно>*<3-ен- > '2-сн. Более ¡частое' появление :полос, погло-," *щения1 алифатических фрагментов при 2950,и 2870 см~А.происходит в; варианте монокультура без:удобрений, за исключением группы фуль-^валовых кислот.^Максимальнойинтенсивности оти полосы¡поглощениям достигают;в группе лигнофульвоновых;кислот,:что,безусловно, указы-.вает на'более разветвленную -алифатическую■часть' о той группы кис-" лот.. Менее всего интенсивность этихполос поглощения:при внесе-,;, ■ нии.одних'минеральных удобрений,.-особенно в.таких-группах,кислот, 5как гуминовые,'• фульвеновые;'. лигнофульвоновые,' а в таких группах--" 4 как ульминовко; фульвиновко.и фульвановыо,их •интенсивность,нао-, ■ борот, увеличивается ¿¡ особенно в группо'фульвановых кислот,■; что:;1'.; указывает ла бельцу»алифатичность - данной группы кислот, отого :> варианта; .Внесение сидератов- отдельно.и совместно с.минеральными" удобрениями вызывает-появление одинаковых;по штенсивности полос поглощена алифатических»фрагментов■во всех группах.кислот. . ' Полосы "поглощения ароматических структур не всегда проявляются' одинаково по группам гумусовых -кислот .и вариантам опыта. Во- -л лее частое их появление отмечается в групп оГК,затем фульвино- Ц вых' кислотах,■ в ■ которых основные > ароматические - структуры пред-»у.? ставлены полосами поглощения, внеплоскосотых, деформационных коле-

баний С-Н в ароматическом кольне, но их доля Ж составе кислот незначительна. •.-. ■ ' - .'

.у Азотсодержащие компонент» на спектрах гумусовых кислот-проявляются не всегда четко. ¡5х появление отмечается иногда в,области частот 3800-2700 см~*.и в"области 1900-700 смт* полосами '*' поглощения N1^ и шед-1.Наибольшее количество'полос поглощения л азотсодержащих. компонентов отмечается • в фульвеновых,» фульвоновых (. фульвиновых кислотах..В гуминовых и ульмйновых-кислотах эти поло-;-• сы появляются лишь-в некоторых вариантах в виде валентного коле-. бания амид 1-при 1б50см~*. Стабильность появления полос погло-<>; :щения азотистых соединений можно отметить лишь в варианте "конт- -•роль" всех групп гумусовых кислот. Появление полос поглощения азотсодоржащих компонентов не всегда согласуется с, данными элементного состава как, например, в случае возделывания монокульту-г, :ры ряса'без удобрений в группе фульвеновых кислот..Это, по всей вероятности, связано со сложность» структуры данных кислот. .; ... " Полосы поглощения кислородсодержащих группировок присущи всем" группам ■ кислот,. но их количество и интенсивность зависят от при-- ::; меняемой агротехники. Более интенсивные полосы поглощения этих :. функциональных групп появляются.,в лигнофульвоновых кислотах при Я ^раздельном внесении минеральных удобрений и сидератов. В остальных группах гумусовых, кислот их интенсивность^увеличивается при ./ внесении сидератов как отдельно, так и совместно с минеральными { .удобрениями. . , ■ .V ■ >..:1

.у . ■ Термический анализ, гумусовых кислот. . Все исслодуегао группы гумусовых.кислот характеризуются набо-. /ром.различных;по термоустойчнвости компонентов," температура раз--* '■■рушения которых колеблется в пределах'от 200 до 600°. . V ;

> Удаление:адсорбционной« водыvиз- гумусовых кислот ^происходит: в области,температур-до 100°. Температурный диапазон как от приме, нлемых Агроприемов, так и,по группам гумусовых кислот колеблется .в-пределах 65-100°, свидетельствуя о различной прочности связи • Í

• адсорбционной воды с гумусовыми кислотами, г По'потере массы в --.этом температурном интервале можно судить <;об' их гигроскопичности

Почти во всех группах гумусовых'.кислот применяемые агроприемы приводят -к уменьшению."температуры удаления¡адсорбционной воды, подчеркивая тем самым менее прочную связь .ее с гумусовыми кислотами. Наиболее четко данное явление отмечается:в'группе лигно-ч-фульвоновых кислот,■где.температура удаления адсорбционной вода . . на 15-40° ниже в; сравнении с контрольным-вариантом,- В отношении i гигроскопичности (по потере массы)?гумусовые кислоты мо^но-рас-' положить в-следуюцем.порядке: лигно>: 2-ин> 3-ен > й-ан> ГК>УК Среди применяемых агроприемов на гигроскопичность гумусовых кислот в-больней мере оказало внесение сидератов как отдельнотак . 'и"совместно с минеральными удобрениями, так -как ее.потери по í

• группам;гумусовых кислот1гораздо'больше, чем в контрольном вари-.анте..Внесение минеральных удобрений. в, сравнении с другими-- arpo-, -приемами-уменьшает.потерю массы-адсорбционной'воды' во всех' груп-.

пах «гумусовых: кислоттем самым уменьшая .' их гигроскопичность. : : : v ; Разрушение структурных-компонентов;:'в;зависимости от их тер-, моустойчивости ■ разделяется. на две; области: низкотемпературную.> ■ ••/ (200-400°) ; и высокотемпературную.(400-600 ). Первая область ха-: -: рактеризует различные по термоустойчивости компоненты, представ-» 'ляшцие.периферическую часть гумусовых'кислот ¿.вторая:область : представляет'термоустойчивые.компоненты центральной части." Отнесение потерь массы в, низкотемпературной области к высокотемпературной характеризуется показателем Z г* f который может быть ис- ;

" - 14 - ' '......

пользован в-качестве количественной характеристики, позволяющей оценить вклад периферической и центральной частей, составляющих",, гумусовые кислоты. ' ■ -

В группе гуминовых кислот в процессе термодеструкции происходят существенные изменения,в большей степени при.возделывании монокультуры риса как.без удобрений,:так и при?применении минеральных удобрений. В обоих случаях происходит потеря низкотемператур- . кьгс структурных компонентов периферической части в области-тем-.

- ператур от 200 до .400°, но"увеличивается доля различных по термо. устойчивости компонентов в высокотемпературной области, характе- :

ризующих центральную часть гуминовых кислот. Запайка сидератов. " отдельно и ¿совместно"с минеральными удобрениями обогащает состав гуминовых кислот, как низкотемпературными компонентами, так и высокотемпературными компонентами, т.е. поступление свежей органи- ' : ческой массы,вместе.сминеральными удобрениями-создает не только :.благоприятный питательный режим, но:и способствует образованию. ^ ■различных по;термоустойчивости структурных компонентов, входящих. • в, состав,гум1Шовых. кислот. Возделывание монокультуры риса без •.}■ удобрений и внесение минеральных удобрений без поступления све- . /жего^оргшического вещества приводит к обеднению периферической * . ■ части структурными компонентами. В результате периферическая .•; ; часть гуминовых кислот отих-вариантов разрушается в процессе од-:ной реакции при температуре.265° (монокультура без удобрений)'и -260° (применение минеральных удобрений), тем'самым создается Г опасность дальнейшей деградации гуминовых кислот.

- -. В группе ульминовых кислот"процесс термодёструкшш носит тайкой же характер, что и в гуминовых кислотах, но с той лишь разницей, что увеличивается количество (по потере массы) структур-

ных компонентов, разрушающихся в.низкотемпературной области. Возделывание монокультуры риса без удобрений и с применением минеральных удобрений также способствуют обеднения периферическими компонентами, тем самым, усиливая;процессы деградации ульминовых кислот, и лишь запашка сидератов■отдельно и совместно с минераль ными удобрениями обогащает состав ульминовых кислот различными по термоустойчивости компонентами, представляющими;как-периферичес-;кую, так и центральную части. В:большей'степени-это проявляется при запашке сидератов, где доля периферических компонентов, гораз до'больше, чем в контрольном варианте (показатель 2 2,15 против 1,50). ' • ■ ; .

; ••:■■' Теркодеструкиия каждой отдельной группы, фульвокислот имеет \ неоднотипный характер.. В каждой группе она протекает по-разному.

. Термическое разрушение фульвеновых'кислот протекает, в более широком интервале, чем в гуминовых и ульминовых кислотах, от 220 до 790°, причем высокотемпературные реакции при 720, 750 и 790° отмечаются в одном варианте "монокультура без удобрений". -. По ; всей вероятности, данные реакции связаны с процессами разрушения металлорганических соединений. В результате высокотемпературная < область данного варианта представлена лишь одним1компонентом, разрушающимся при 410° с потерей массы 11,0 связи с.чем показатель 2 увеличивается до 62. Внесение минеральных удобрений, а также зьпашкасидератов отдельно и совместно с шшераль-ными -удобрениями; в сравнении с контрольным вариантом.способствуют обогащению периферической части;различтлми по термоустойчивости компонентами. Хотя периферическая часть,в варианте "минеральные удобрения" представлена одним компонентом,: но его доля составляет 39,3 % по потере массы,: что превышает потери массы в

■контрольной варианте:'-В сравнении с рлсеь'отреюалш ш.-ке rpynnat-;ми: гушшовктли, ульмшювими - фульвеновие кислоты имеют более ' алифатический характер, так как;основная часть их разрушается ■в низкотемпературной области. ■ ;

.В фульвинових.кислотах, тагае как и в фульвеновых, термо-, деструкция протекает, в"-широком диапазоне = от 22.0 до 765°. Более "существешше изменения в данной группе^произошли под влиянием . ■ минеральных удобрешШ. Исключая^высокотемпературные реакции при ;-:730-й .765° данного варианта, низкотемпературная и высокотемг.ера-; • турная области представлены двумя компонентами, разрушающимися . 'при 260 и*430°.¡Компонент, характеризующий" . периферическую , -ачасть' по потере массы/незначительно преобладает над компонентом-. '■; ¡ центральной части. Таким образом, применение минеральных удоб-j. ' , ■рений по сравнению с монокультурой риса без"удобрений,способ- * : ствует дальнейшей деградации данной группы кислот. И лиь внесе-. ние сидератов отдельно/и совместно с минеральными удобрениями :

• увеличивает в'составе;фульвиновых кислот* наличие различите по ': г

* -термоустойчивости компонентов, но со значительна: преобладанием : компонентов периферической части; тем самым подчеркивая более ;

разветвленный алифатически»1 характер фульвиновых кислот. ■'.'• Процесс термодеструкиии "фульвановых кислот показывает, что в сравнении с- рассмотрённшй группами фульрокислот (фульвеновыми, Г -■ фульвиновыми) в составе дайной группы преобладают.термоустойчи-. вые компоненты центральной, час.ти, и лиаь. только в случаях раз- i ' дольного внесения минеральных удобрений и сидератов наблюдается . незначительное»преобладание 'структурных компонентов, представля-. ■•ющих периферическую часть. В целом^возделываниё-риса в" монокультуре как без.удобрений^ так и с применением различных видов

• удобрений увеличивает.долга менее термоустойчивых-компонентов периферической части в сравнении с контрольным вариантом. ■ : , Лигнофульвоновые кислоты,по данным термического анализаотличает от.рассмотренных выше фульвокислот меньшее количество реакиий термического разрушения,' а.значит^в их составе имеется меньшее количество различных по терлоустойчивости структур. Термодеструкпия лигнофульвоновых кислот контрольного варианта -показывает, что7 основные'компоненты в их•составе представляют ' центральную часть. Возделывание риса в монокультуре без удобрений, .а.также раздельное внесение минеральных удобрений.и сидера-тов, напротив,увеличивают долю структурных компонентов.перифе-

■ рической.части,и лишь совместное внесение сидератов с минеральными удобрениями увеличивает количество компонентов центральной части..В результате показатель 2 равен 0,66, что приближает

■ лигнофульвоновые кислоты к контрольному варианту. .

Рассмотренный выше материал позволяет.считать,.что¡трансформация гумусовых кислот, происходящая • под влиянием агротехш!чес-ких приемов, , приводит.к обеднению структуры гумусовых кислот... ' . .азотсодержащими и к обогощению кислородсодержащими компонентами. Основным процессом трансформации гумусовых кислот при возделыва-■ нии риса без удобрений является дегидратация. Применение мине- . ральных удобрений.также вызывает дегидратация гумусовых кислот, но в меньшей мере, чем монокультурариса без удобрений; Внесение органических удобрений-в еще большей степени способствует развитию окислительных процессов, при некотором сохранении процессов дегидратации. Совместное внесение органических и минеральных -удобрений вызывает лишь карбоксилирование, что.подтверждается:.5;

данными ПК-спектроскопии. • ' ' 1

' . ' . 18 -

• .. Совместное внесение органических и мшеральных удобрений ; способствует увеличению доли термоустойчивых компонентов в структуре гумусовых кислот, в отличие от возделывания риса в виде монокультуры без удобрений и при применении только минеральных удобрений. Применение органо-минеральиой системы удобрений при возделывании риса позволяет приостановить негативные процессы изменения качествешюго состава гумуса и способствует его улуч- ; пения. • ■ - . '■'- ••• "' :

вы В о д ы

1. Длительное (50-лет) использование лугово-черноземных почв под культуру риса привело к значительна потерям гумуса (от 2,4 ■ до 29,7 %) по вариантам опыта. Внесение одних минеральных удоб- . . рений и. сидератов приостанавливает процесс дегумификации, но. исходный уровень содержания гумуса в почве не достигается, и лишь совместное внесение минеральных удобрений с запашкой сидератов • способствует прекращению:потерьгумуса и' усилению процессов: гу-мусонакопления..Содержание гумуса почти достигает исходного \\ уровня: контроль - 3,60 %, .сидераты + %оо^90%0 ~ 3,52 %.

2. Гумус при длительном возделывании-риса в монокультуре без удобрений становится более подвижным. Суммарный выход гумусовых веществ.по фракциям составляет 69,7 тогда как при совместном внесении сидератов с минеральными удобрениями - 51,1 %.■ Внесение одних минеральных удобрений и сидератов, а также их ! совместное внесение, способствуют.более:равномерноцу распределению гумуса по фракциям и закреплению минеральной частью почвы.

... 3. Анализ олементного состава показал, что устойчивость гу-< мусовых кислот.(изменение элементного состава за счет потери или приобретения алифатических, азот- и,кислородосодержащих фрагментов"), а также процессы,' приводящие к Их деградации,в опреде-

•• ленной мере зависят-.от их химической природа: и, в частности; -от количественного-соотноления:различных структурных компонен- • тов| входящих в состав гумусовых*кис.лот.*:Наиболее устойчивыми'- • и деградации являются-гуминовые•кислоты, а наименее устойчивы-.. мь-.лигнофульвоновые.:-Оульваиовая.-'фуяьвиновал и фульвеновая-.-- занимают промежуточное полевение. ' \ -

;4.- Возделывание, риса ■ в виде: монокультуры * как- с внесением , . * • минеральных удобрений,- так-и'без удобрений по-разному сказыва-,стся на содержании функциональных;групп различных фракций гумусовых кислот. Независимо от, этого фульвокислоты содержат'': больше функциональных групп, чег гуташовые кислоты.

; 5.v Применение.кинеральних:и • органических -удобрений приводит 'К ешгяенст темпорчтугу удаления адсорбционной вода на 10-40° что свидетельствует о менее прочной связи ее с гумусовыми кислотами. ' "

n-r - G. Внесение свежего- органического'.вещества под рис отдельно ;и совместно с: минеральтгми • удобрениям».4 способствует образования .более разветвленной структуры гумусовых:кислот, представленной -различными по . теркоустоВчивости: компонентами5 как-в" периферической; так и,в.центральной (ядерной)'-,частях. Это..свидетельствует,• об устойчивости гумусовых кислот -к-проиессам- деградации, связен ных с длительнп; возделкванием монокультуры риса. • 7. Внесение минеральных удобрений в дозе 'NjßQPjgo^o ; в сравнении с-монокультурой риса без удобрений вызывает.обеднение гумусовых кислот периферическими компонентами. Это. показывает, -что трансформация гумусовых-'кислот.при дефиците привносимого ор ганического '.'вещества'сопровождается. отбором -.термодинамически-;.:•!■ устойчивых фрагментов. Для злду.ти-стабильной,.ядерной части от разрушения необходимо внесение свсгхего органического вещества.:-,

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Методы определения разлагаемости органических веществ/К. Зй-верт,' М. Кершенс, В. Зиверт и др.//Авторское свидетельство № 259460, AI, ГДР, 1987.

2, Изменение физико-химических свойств гуминовых кислот лугово-черноземных почв при бессменном возделывании риса и внесении удобрений/В. А. Чуйко, В; А. Кончиц, Н. П. Панов и др.//Изв. ТСХА,— 1988.— Вып. 2, —С. 71—77.

Л-32076 24.01.89 г. Объем I1/, п. л.

Тираж 100

Заказ 213.

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44