Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ПОЧВ И ПУТИ ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ПОЧВ И ПУТИ ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЯ"

я-тщ

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

На правах рукописи УДК 631.41

УАН АМАДУ ИБРАХИМ

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ПОЧВ И ПУТИ ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Специальность 06.01.03 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА —1988

Работа выполнялась с 1982 по* 1985 год на кафедре почвоведения ТСХА.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Савич В. И. .

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Е. А. Дмитриев, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Ю. К. Чуприков.

Ведущее учреждение — Университет дружбы народов им. П. Лумумбы. л „

Защита состоится ». 1985 года

в часов на заседании Специализированного совета

К 120.3501 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49, сектор защиты диссертаций ТСХА,

С дисертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан

Ученый секретарь Специализированного совета —

доцент . Н. А. Гончарова

ЦЕНГРА/;ь.ЧАЯ ' НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА ".'сок. сэяьслохоз. академии уп. <С. А "кмирязвва

-гЫз. -—-----

ВВЕДЕНИЁ

Повышение" интенсификации сельскохозяйственного про* изводства сопровождается усилением химизации и мелиорации почв. Однако эффективное осуществление этих меро-Ьриятий не может быть проведено без детального знания свойств почв, прогноза их изменения при орошении, осушении и внесении удобрений! Работа посвящена исследованию одного из малоизученных параметров почвенного режима — окислительно-восстановительного состояния в системе почва-растение.

На почвах временного избыточного увлажнения, при затоплении и подтоплении почв паводковыми водами и осадками урожай сельскохозяйственных культур снижается, а в ряде случаев совсем пропадает. Сохранение урожая в неблагоприятные годы с избыточным количеством осадков, повышение урожая на глеевых и глееватых почвах имеет большую практическую значимость.

Среди ряда вопросов,, которые необходимо изучить на стыке нескольких специальностей для решения этой проблемы, важное значение имеет и. регулирование ОВ-состояния в системе почва-растение. Как показал литературный и патентный поиск, к мбменту выполнения диссертационной работы данные по регулированию ОВ состояния в системе почва-растение очень немногочисленны и.фрагментарны. ,

При исследовании была предложена рабочая гипотеза, за» ключавшаяся.в следующем: Улучшение роста культур в условиях частичного анаэробиозиса может быть достигнуто:

1) за счет улучшения ОВ условий в почве;

2) за счет регулирования ОВ состояния в системе почва-растение. -

Улучшение ОВ условий не обязательно проводить во всей почве, достаточно изменения I в> прикорневой зоне. Растения легче перенесут анаэробиозис,. если в: отдельных микрозонах почв,, где будет; развиваться; часть корневой системы, создать условия с-более .высоким окислительно-восстановительным потенциалом: (при условии;^ что в других микрозонах нет ток-

сичных соединений). Создание очагов с более аэробными условиями может быть достигнуто при применении минеральных и органических удобрений.

В системе почва-растение улучшение ОВ условий может быть достигнуто применением нитратного азота, повышением активности нитрат- и нитритредуктазы за счет улучшения обеспеченности растений микроэлементами. В этом случае растения могут использовать в анаэробных условиях кислород нитратов.

Актуальность работы. Актуальность работы определяется малой изученностью вопросов распространения потенциала и регулирования ОВ состояния, е почве,, важностью проблемы повышения урожая сельскохозяйственных культур в условиях недостатка кислорода.

Научная новизна работы. В работе впервые установлено волновое распространение потенциала в почве при внесении органических и минеральных удобрений, окислителей и восстановителей. Показана возможность значительного изменения Е11 в микрозонах почв при внесении общепринятых доз органических и минеральных удобрений. Получены материалы о возможности улучшения развития проростков на почвах с ярким проявлением анаэробиозиса при увеличении обеспеченности растений ЫОз.

Практическая значимость работы. Полученные результаты-необходимы для теоретической трактовки, окислительно-восстановительного состояния в системе почва-растение. Установлена возможность целенаправленного изменения ЕЬ в микрозонах за счет внесения органических и минеральных удобрений, улучшения роста культур на почвах с развитием анаэробиозиса за счет внесения нитратов; Приемы рекомендуются к проверке в производственных условиях.

Обсуждение и публикация материалов. Материалы диссертации трижды заслушивались в ТСХА, по ним задепони-рована 1 работа.

Объем работы. Диссертационная работа содержит 140 страниц машинописного текста, 14 графиков, и рисунков, 35 таблиц. Список использованной1 литературы- включает 132 наименования.

Обзор литературы. В главе рассмотрена литература, посвященная проблеме изучения и регулирования ОВ состояния в системе почва-растение. Анализ работ позволяет отметить следующие-положения; Для разработки , путей регулирования окислительно-восстановительного состояния в системе почва-растение необходима комплексная оценка ОВ режима почв по факторам; емкости, интенсивности, кинетики, мобильности (Савич В. И., 1980), микробиологической и ферментативной активности в почве и ризосфере (Емцев В. Т., 1971;. Хазиев

Ф.-Х., 1982), процессов метаболизма-в.растениях при- явлениях гипоксии (Гринева Г. М., 1975).

В литературе имеется достаточно большое числа данных по изменению свойств почв: в условиях избыточного увлажнения (Сердобольский: И. П., 1949; Неунылов Б1 А., 1961; Гречин И.П., 1965; Зайдельман Ф. Р., 1974, 1975, 1981; Каури-чев И. С., Орлов Д. С., 1982; Костенков Н. М., 1976, 1978, 1980; Николаева С. А.,1976). В то же время регулирование окислительно-восстановительного состояния в почве изучено недостаточно. Возможно регулирование за счет анодного окисления (Савич В. И., 1980), внесения регуляторов ОВ состояния (Савич В. И.," 1981), применения окисленных соединений (Лопатин В. Д., 1963; Преображенский К- И., 1967), полива водой с перекисью водорода (Блэк К. А., 1973). Процес'сы образования/токсичных восстановленных продуктов могут быть задержаны за счет ингибирования отдельных групп микроорганизмов (Байменова; А. Т., 1983; Нелидов С. Н. с соавторами, 1979, 1980, 1982), связывания токсичных продуктов в малорастворимые осадки и комплексы (КарабелешЭ. П., 1984), окисления восстановленных продуктов (Овчаренко М." М„ 1972) . Изменение окислительно-восстановительного состояния почв происходит и при применении органических и минеральных удобрений (Петровский Е. И., 1979). Регулирование окислительно-восстановительных процессов в системе почва-растение возможно за счет изменения активности окислительно-восстановительных ферментов в растениях, активации, отдельных реакций в процессах метаболизма (Гринева Г. М., 1975), инокуляции растений и почв определенными группами микроорганизмов (Емцев В. Т., 1971); Нелидов С. Н., 1982; Ким Нон Гир, 1985; Теппер И. Т., 1971).

Объекты исследования. В качестве объектов исследования выбраны отличающиеся по свойствам почвы СССР и Мали.

I. Дерново-подзолистая среднесуглинистая почва, развитая на покровных отложениях Московской области. Варианты: неокультуренная, среднеокультуренная без внесения удобрений,; среднеокультуренная с высокой дозой внесения удобрений, высокоокультуренная с внесением удобрений из расчета использования, в фотосинтезе, растений 3% солнечной радиации.

.. 2. Чернозем выщелоченный мощный среднесуглинистый на четвертичном карбонатном лессовидном суглинке Тамбовской области; Варианты: под пашней и целина.

3. Красная лессовированная; легкосуглинистая почва, развитая на'древнеаллювиальных5 отложениях из района Данга (республика Мали) ¡. ■■-■■

4. Буро-красная слабожелезистая легкосуглинистая почва, развитая на делювиально-пролювиальных отложениях района Кенема, (республика Мали).

5. Серозем светлый остаточно-солончаковатый легкосуглинистый на древнеаллювиальных отложениях Ташкентской области;

Методика исследования. Методика исследования ■ состояла в изучении свойств почв в лабораторных условиях, в анализе химических-автограмм почвенных монолитов в полевых условиях, постановке модельных и вегетационных опытов. Из агрохимических и физико-химических свойств почв определены рН, ЕЙ, рМ03 на ионометре ЭВ-74 с хлорсеребряным электродом: сравнения и' соответственно со стеклянным, платиновым, ионселективным измерительными электродами (Д. Мид-гли, 1980). В почвенных растворах определены Са, М^,-Ре, Мп, 2п, Си на атомном абсорбционном спектрофотометре; К —на пламенном фотометре. В почвах оптимального и избыточного увлажнения определена активность каталазы, в почвах и в растениях в модельных опытах — активность перокси-дазы, нитратредуктазы, сульфатредуктазы (Хазиев Ф: X., 1982). В почвах, компостированных в условиях избыточного увлажнения, определены буферные свойства- почв в кис лотно-шелочном и окислительно-восстановительном* интервале (Сзвич В. И., 1980). Изучена комплексообразую-щая способность почвенного раствора по оригинальной методике. Сняты дериватограммы исследуемых почв разной-степени увлажнения (Горбунов Н. И., 1975) . В свежих монолитах почв, взятых в полевых условиях, для дерново-подзолистых почв изучено состояние соединений Са, Мд, Ре, К методом химической автографии на основе электролиза (Савич В. И., 1985).

Модельные опыты проведены по следующим разделам; 1. Изучено изменение свойств почв при компостировании их в условиях, избыточного увлажнения.-2. Определен характер распределния и распространения окислительно-восстановительного потенциала в почвах при их окислении и восстановлении. 3. Оценено изменение рН, ЕЬ, подвижности элементов в*микрозонах при добавлении органических и минеральных удобрений.

Микровегетационные опыты проводились с проростками по следующим разделам: 1. Изучено влияние на развитие проростков (на почвах с различной степенью анаэробиозиса) МОз-удобрений, ЫОз-ионитовых мембран, торфосмеси, содержащей окислители. 2. Изучено влияние на развитие^ проростков , (на "■4

почвах-с различной степенью анаэробиозиса) замачивания семян в растворах микроэлементов, комплексонов.

Одновременно в этих же опытах определена ферментатив-'ная активность почв и растений (активность каталазы, перо-ксидазы, сульфатредуктазы, нитратредуктазы). Определения проведены в 3—12, а в некоторых исследованиях в 50—75 повторностях. Относительная ошибка определений, используемых для выводов, не превышает 10% (Е. Л. Дмитриев, 1972).

. .Экспериментальная часть. В работе выделяются 3 этапа исследования. На первом этапе изучено изменение почв, в условиях избыточного увлажнения, установлено, что величи-"на ЕЬ и подвижность элементов, с ней взаимосвязанных, значительно варьируют по микрозонам почв. То есть растения и в реальных условиях развиваются, размещая корневую систему в микрозонах с различной величиной окислительно-восстановительного потенциала. Установлено волновое распространение потенциала при внесении в почву окислителен и восстановителей.

На втором этапе исследования выявлена возможность целенаправленного изменения ЕЬ в микрозонах за счет применения органических и минеральных удобрений, уменьшения'в микрозонах рЫОз при окислении почв и внесении нитратов.

На третьем этапе исследования установлена возможность улучшения развития проростков на почвах с развитием анаэробиозиса при внесении КИОз, торфосмеси с окислителями, при обработке семян растений Л, Мо, Мп, Си.

Варьирование рН, ЕЙ; среды,.состояния соединений Те, Мп, Са, Мд. в микрозонах почв р азл ичной степени увлажнения -

Для изучения варьирования рН и ЕЬ среды, состояния соединений поливалентных катионов в микрозонах почв различной степени увлажнения использовался метод химической автографии почвенных монолитов на основе электролиза (Трубицина Е. В., 1983). Часть полученных данных приведена на рис. 1 и в таблице 1.

Как. видно из представленных данных, в почве имеются и положительно ( + ) и отрицательно (—) заряженные соединения железа, представленные, очевидно, комплексами с органическими и неорганическими лигандамн. Аналогичные данные получены и для Са, М^, Мп. Последовательно увеличивая напряжение на электродах и время взаимодействия, удатся вытеснить из почвы соединения железа различной прочности связи. Полученные данные показали увеличение „ подвижности соединений Ре,..Мп,. Са, Мй при избыточном

увлажнении почв, расширение отношения подвижных форм ¡те : Л1п. ..:....

Величины рН и Еп почв, содержание и-состояние соединений изучаемых катионов значительно варьируют по микрозонам, почв. В'монолитах 12X45 см величина коэффициента

... . Таблица!

Содержание подвижных соединений железа в дерново-подзолистых почвах (в мкг/смг М±ш)

Почва Вариант увлажнения Ф= 1=1 5 в; м Ф=»75 в; t = l м (р=75 в; t=30 м

— + _ + _ . +

опт. 0,29 ± 0,32 ± 0,29 ± 0,16± 0.26± 0,36 ±

ДП2ок 0,01 0.02 0,02 0,02 0,03 0,03

изб. 1,01.± 1.18± 0,69 ± 0,75 ± 0,63 ± 0,71 ±

0,10 0,03 0,01 0,02 • 0,03 0,04

опт. 1,58± 1,03± 1,1Э± 1,05 ± 2.54 ± 1,07±

ДП2ок3 0,23 0,04 0.06 0,07 0,84 0,06

изб. 2,00 i: 2,06 ± 2,17± 2.35± 2.21 ± 2,47 ±

0,09 0,09 0,08 0,11 - 0,08 0,08

варьирования достигала от 3,2 до'33,1%. Полученные результаты свидетельствуют о том, что'в естественных условиях отдельные участки корневой системы растений развиваются в мезозонах с различным состоянием соединений элементов. Наличие и положительно, и отрицательно заряженных соединений катионов говорит о возможности их передвижения в почве под действием разности электрохимических потенциалов, о Необходимости исследования влияния на рост культур соединений элементов питания с различной величиной и плотностью заряда. Проведенные исследования показали и значительное варьирование по микрозонам почвенного профиля ферментативной активности.

* Изменение- окислительно-восстановительного* потенциала в почве на различном удалении от поверхности -

Окислительно-восстановительный потенциал изменяется в зависимости от степени удаленности точки измерения от поверхности почвы. Избыточное увлажнение почв в связи с затруднением диффузии кислорода в почву и при расходе кислорода на химические, биохимические и биологические процессы сопровождается падением. окислительно-восстановительного - 6

Где. -i

Картографа расщаделекля сокапатилез eR. ' ej козо-scHi.ii ли pu съ о~псд з C.-U1 стой скудьтурешкя почвы ;

1 EL ко ХСЭ

Оатимидьнйя владшссть '

100-115 K b

■ П&-130 WB J30-I4Í. «В I4&-IG0 Ь'Л ICO-200 WB

■ " ■■ - 200-240 мь 240-230 «ь

320-3 СО иь

ИаЗиточ

рис. Л

Распределение окаслительно-восстанавдтельншс потенциалов на поверхности дерн сво-подзоли стоя сла<3 ооку ль туренной почвы, ксмпостаровавтеася в условиях избыточного увлажнения.

. ' 117.5

. .106,?

.5

рас. '

Бодиоьое распространение окисления в чернозем« ¿ГА i «- *сл Вишня - ыгаашльшя влажность.

120

1Ь»шни - иэОиточияя влааность

потенциала. Величина снижения ЕЬ для разных слоев почв неодинакова. Как видно из данных таблицы 2, при затоплении почв величина ЕЬ в напочвенной воде и в горизонтах почв резко отличается. Таким образом, частично и при затоплении корневые системы растений могут находиться в более аэробных условиях верхнего слоя почвы и напочвенной воды. Разность потенциалов между водой на поверхности почвы и почвой нижних горизонтов свидетельствует о возможной миграции соединений по профилю за счет электродвижущей силы.

Таблица 2

. Изменение ЕЬ на различной глубине при < компостировании почв ■ в условиях избыточной влажности (ЕЙ мв по хсэ. 1=14 дней)

Почва В воде 1—3 см от поверхности Около дна ЛЕИ ыв

105 95 — 105 210

пашня . . .... 163 80 — 80 245

Дерново-подзолистая высокоокуль-

■195 285 —235 430-

Контроль......... 88 135 —135 223

Высокая доза удобрений .... 90 — 115 — 195 285

145 — 120 — 180 325

Таким образом, материалы первого этапа исследования показали, что величина ЕЬ и состояния соединений элементов значительно варьируют по микрозонам на разной глубине. Очевидно, растения и в естественных аэробных условиях имеют вблизи отдельных участков корневой системы неблагоприятные значения ЕЬ, но растут, используя кислород и отдельные элементы питания из других, более аэробных микро-зон.

Проведенные исследования показали, что при избыточном увлажнении почв в значительной степени меняется подвижность и состояние элементов, доля положительно и отрицательно заряженных соединений. Очевидно, одним из путей улучшения роста культур на почвах с развитием ^анаэробио-зиса может быть регулирование состояния соединений элементов в почве.

Регулирование окислительно-восстановительного состояния почв применением минеральных .и органических удобрений

С целью получения оптимальных свойств почв, для повышения, урожайности с.-х. культур на. почвах с развитием ана-эробиозиса необходимо изменять рН и ЕЬ в микрозонах почв. Это может быть достигнуто регулированием водного н воздушного режимов, микробиологической активности, внесением регуляторов окислительно-восстановительного состояния, орга-

г. 7

нических и минеральных удобрений. Для исследования- рас-' сматриваемого вопроса было поставлено 4 опыта: 1. 'По'изу-" чению влияния на ЕЬ регуляторов ОВ состояния [Ре2(504)3, КзУРе(СЫ)вУ]. 2. Па изучению влияния, на ЕЬ соломы, навоза, Са(Н2Р04)2. 3. По изучению влияния на ЕЬ почв в микрозонах внесения МН4МОэ, соломы, Са (НгР04)2, навоза, КС1. 4. По изучению влияния на ЕЙ и рН различных доз К2504, (МН4)2504, суперфосфата, , КС1, СаСОэ.

В таблице 3 приведены данные по влиянию на ЕЬ почв в микрозонах внесения 0,25 см2 ЫаГч'Оз; СаНР04; КС1.

Таблица 3

Изменение рН.и-ЕЬ.в.микрозонах.почв при.внесении.ШМОз.СаНРО«,. КС1 (через 20 дней компостирования)

Определяемый параметр Вариант

Почва СаНРО|: КС1 • . Ма.МОз контроль

Чернозем пашня и целина рН ЕЬ по хсэ 5.5 ¿0,2 • 1!5,7±4,8 • 5,7 ±0,3 • 124,0± 9,1 5,6 ±0,2 109,0±0,6 ,

Дерново-подзолиста я контроль РН • ЕЬ по хсэ 5,1±0,1 132,7±21,1 5,0±0,1 132.5 ±6.8 5,0 ±0,1 ПЭ,5±11,4

Дерново-подзолистая . хорошо окультуренная : рН : ЕЬ по хо 6,3 ±0,2. 94,7 ±8,5 6,5 ±0,2 ' 102,0±0,1 6,5 ±0,3 20,5 ±1,6

В большинстве вариантов внесение СаНР04, КС1 и особенно ЫаМОз привело к увеличению степени окисленности микрозоны. Внесение сена, и навоза привело к увеличению буферности почв в изучаемых микрозонах, что при данном сроке компостирования также способствовало повышению ЕЬ по сравнению с контролем. Окисление и восстановление от точек внесения удобрений фронтально распространялось по почве. Пример такого распространения приведен на рис. 2, где в верхней части рисунка зона внесения МН4М03, в нижней— КС1; в левой — Са(НгР04)2, в правой — навоза; в центре— микрозона внесения соломы. Изменение окислительно-восстановительного потенциала во всей массе почвы происходит при внесении достаточно высоких доз удобрений. В таблице 4 приведены данные модельного опыта, показывающие • изменение, рН и ЕЬ при внесении удобрений из расчета 200 .(Л) и 600 (Б) кг действующего вещества на гектар.

Полученные данные показали возможность увеличения степени окисленности избыточно увлажненных почв при внесении изучаемых мелиорантов и удобрений в принятых в опыте \ 8?-

дозах. Очевидно, такое изменение рН и ЕЙ возможно и . прй меньших дозах удобрений вблизи очагов.внесения.-. . • Та блица'4

рН и ЕЬ-дерново-подзолистой почвы,,компостировавшейся,при избыточной влажности 1 месяц с внесением минеральных удобрений ■

1 Вариант рн Eh мв по хсэ рн Eh мв по хсэ

после компостирования после промывания НаО

Контроль. 7.5 —290 7,5 _ 90-

(NHihSOi А 7,0 — 7.3 • 80 '

Б - 6,2 75 6.8 < 150

NaN03 А; 7.6 — 40 7.9 — 75

Б 7.8 90 7,8 - 205

KjSO« ...... А' 7,4 — 85 7.5 — 70 '

Б ; 7.4 — 35 7,5 — 65

Суперфосфат- А 7,6 — 120 7.6 — 55 .

Б 7.6 — 70 7,6 —юо ;

Изучение'распространения окисления и: восстановления -в.почве

При расчете доз регуляторов требуется знание характера распространения в почве окислительно-восстановительного .идругих-потенциалов- Для-выяснения-этого вопроса-изучаемые .типы почв компостировались при оптимальной и избыточной-влажности. В дальнейшему центр чашки помещались КМпО< или БпСЬ и. изучалось изменение ЕЙ по радиусу в 8 повторностях. Часть полученных результатов приведена.на рис. 3 и в таблице 5. ' '

Таблица 5

Волновое распространение окисления > в красной' лессивированной почве ' - . (Mim; n=8r Eh мв по-хсэ)

/ ... '. Влажность- Ряд:. . Eh Mim .

1 316,*2±3,9 ■ ,,

; ■ Оптимальная 2 267,5 ±9,4

3 220.0s: 9,3 t

1 207^5 ±11,7

Избыточная 2 123,7 ±4,0

• • 3 98,1 ±1,3

Полученные данные показали фронтальное распространение потенциала.от точки внесения окислителя,- восстановителя во все стороны. В связи с неоднородностью почвы при установлении равновесия не наблюдается строго сферического распределения потенциала. Так как растворение и реакция-окислителей и восстановителей с почвой проходят постепенно, то можно предположить неупорядоченное волновое распространение потенциала.

Таким образом, второй этап, проведенных исследований подтвердил возможность целенаправленного изменения ЕЬ в"почве и в микрозонах почв за счет применения удобрений, позволил оценить способы распространения потенциала в почве. . '

По проведенным исследованиям, в соответствии с фронтом распространения потенциала меняется состояние и подвижность катионов и анионов в почве. В частности, с увеличением степени окисленности уменьшается отношение подвижных! форм железа и марганца, так как соединения железа .в почв переходят в восстановленное состояние (что значительно увеличивает их растворимость) при' более низком значении потенциала, чем соединения марганца. В таблице 6 в качестве примера приведены данные для чернозема.

Таблица 6

Соотношение Ре: Мп в целинном черноземе при различном развитии■анаэробиозиса -

Параметр Оптимальная влажность Избыточная влажность Избыточная влажностьЧ-солома, навоз Избыточная влажность ЫНЛ'Оз

Ие* 0.08 0.72 ±0.15 0,79 ±0,2 0,37±0,1

Мп* 5,93 ±3,0 0,78±0Д 0,73±0,1 1.2±0,1

Ре: Мп • 0.01 0,9 1,1 0,3

: * п :'р = 1: 2 (мг/л)

' '' Регулирование О В состояния и процессов, с ним взаимосвязанных,. в: системе почва-растение

Для повышения урожая сельскохозяйственных культур на почвах с развитием анаэробиозиса наряду с приемами, на-• - правленными на повышение ЕЬ почв и устранение токсичных концентраций ряда соединений, могут использоваться приемы, •увеличивающие устойчивость рАстений к гипоксии. Одним из путей увеличения адаптации растений к недостатку кислорода является повышение активности нитрат- и нитритредуктаз (чему поможет обеспеченность растений микроэлементами) и достаточное снабжение растений нитратами. В этом случае растения могут использовать в качестве источника кислорода

кислород нитратов. В таблице 7 приведены данные о влиянии КЬЮз и мембран Ма-40, насыщенных Ы03» на ЕЬ почв.

Во всех проведенных исследованияхт ЫОэ повышало ЕЬ почв и улучшало развитие проростков на почвах с проявлением анаэробиозиса. Положительное влияние оказывало N03 и при развитии проростков пшеницы на залитых водой почвах.

Таблица 7

Влияние N0$ на ЕЬ почв и развитие проростков пшеницы на залитых водой почвах (1= 14 дн.)

Вариант ЕЬ мв по хоэ рЖ>3 . Зес в % к • контролю

в воде слое 1—3 см около дна в воде в слое 1—3 СМ : около дна корней- .стеблей

Чернозем контроль +МА— N03 +кыо3 (105 •105 125 95 75 110 -105 60 170 3,75 1,00 2,15 4,0 4,0 2,0 5.0 2,0 100 . 342 ■247 100 125 , 155

Дерново-подзолистая хорошо окультуренная +МА—ЫОз +кмо3 195 105 165 125 150 -235 —1120 105 4.5 4.0 2,0 4.0 4,0 1.0 5.0 4.0 2,0 100 124 155 100 213 277

Как видно из представленных данных,, добавление в почву МА-И Оз и особенно КЫ03 увеличило ЕЬ в воде в верхнем слое почвы и в значительно большей степени в слое почвы около дна. Это же относится и к концентрации ;Ы03. Как результат увеличения М03! и ЕЬ в'почве,, является увеличение массы.корней и стеблей проростков пшеницы-на вариантах с внесением ЫОз. Аналогичный эффект оказало и внесение с семенами торфосмеси, содержащей Ре, Мп, Си, ЫОз. Добавление в модельных опытах в избыточно увлажненную почву Л, Мо, Мп, Си в общепринятых: формах и дозах увеличило активность пероксидазы, каталазы, увеличило зеленую массу проростков.

По данным, полученным на - кафедре почвоведения■ ТСХА, добавление- микроэлементов,увеличивало и активность ©В: . ферментов-в-растении, в том-числе активность нитрат- и ни-• тритредуктазы. .

. ' Таким» образом, проведенные исследования? позволили установить варьирование рН, ЕЬ, состояния соединений элементов по мезозонам почвенного профиля. Впервые применен -метод химической автографии;на?основе ионитовых мембран: •в.варианте для монолитов, компостированныхт в условиях оптимальной - и> избыточной- влажности.; Впервые установлено

•волновое распространение потенциала и'концентрации ионов в почве. Показана возможность направленного измененияЕЬ •почв при применении удобрений и изменения ферментативной активности почв за счет внесения микроэлементов. Получены данные о положительном влиянии на развитие растений на почвах избыточного увлажнения внесения: N03, микроэлементов, разработанной торфосмеси. * » >

; Выводы :1 *' •

. ...........н...... .........

. 1. Содержание подвижных соединений Са, Мр, Ре, К, величина рН и ЕЬ среды, активность каталазы значительно варьируют в пределах мезозон почвенного профиля и пахотного горизонта. В монолитах 12X45'см величина варьирования достигает 31%. Это свидетельствует о развитии корневой системы растений в мезозонах с различной величиной ЕЬ среды, состоянием, подвижностью и соотношением элементов.

^ 2. При избыточном, увлажнении почв-в условиях недостатка кислорода уменьшается величина ЕЬ среды, увеличивается подвижность соединений Ре, Мп, соотношение подвижных форм соединений Ре:Мп; меняется активность окислительно-восстановительных ферментов,, соотношение положительно и отрицательно заряженных форм соединений катионов, ком-плексообразующая способность почвенного раствора. Степень проявления анаэробиозиса в почвеннЬм профиле носит мозаичный характер. В воде, которой залита почва, и в верхнем горизонте степень окисленностн значительно выше,.чем в нижележащем слое почвы (ЕЬ выше на 80—400 мв),

3. Разность потенциалов между водой на поверхности почвы и почвой нижних слоев, между микрозонами почв, наличие

■в почве положительно и отрицательно заряженных соединений •катионов свидетельствует о возможности миграции и передви--жения соединений по профилю за счет электродвижущей силы. ......

4. Установлено волновое распространение в почве потенциала при внесении КМп04, ЁпСЬ; волновое распространение концентрации катионов.

5. Установлено увеличение ЕЬ среды в почвах избыточного увлажнения при внесении (МИ«ЬБО«, суперфосфата, КгБОь КС1, Ыа^'Оз в дозе из расчета 200 кг/га; ре2(504)3, ЫаГ^Оз, СаНР04, КС1 в микрозоны вблизи растений^ При этом меняется подвижность и соотношение соединений катионов Са, М&, Ре, Мп.

■ . 6. Установлено улучшение развития.растений на почвах :с проявлением анаэробиозиса при применении -КЬ'Оз,-подкормке растений Мп, Мо, Си, Л; применении торфосмеси, со-(держащеГгК^Оз, Ре2(504)з, Мп504,-КМпО4.:

1.12

Добавление в почву анионитовой мембраны, насыщенной ИОз, КИОз, торфосмеси, привело к увеличению ЕЙ и активности Ы03 в,воде, которой была залита, почва, в верхнем и-в нижнем слоях почвы..

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ*

Полученные результаты по регулированию ОВ" состояния в системе почва-растение рекомендуются к технологической доработке и к испытанию в микрополевых опытах на почвах с развитием анаэробиозиса. Данные об изменении ЕЬ в микрозонах при внесении удобрений, о распространении потенциала в почве рекомендуются к использованию в курсе «Почвоведение».

Список опубликованных работ

I. С а вич В. И. Уан Ам а ду . И б р а хи м. Активность каталазы в почвах разной степени увлажнения. — Деп. во ВНИИТЭИСХ журнал «Удобрение с.-х. культур. Агропоч-воведение», 1985, Ма 4, с. 49. № 5040 № 62/13-85.

Объем 1 п. л.

Заказ 2278.

Тираж 100

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

Бесплатно