Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Оценка влияния некоторых агроруд на биологическую активность системы почва-растение

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Оценка влияния некоторых агроруд на биологическую активность системы почва-растение"

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

Р Г &АК£ЫТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ, АГРОХИМИИ И ЭКОЛОГИИ 'г р, На правах рукописи

КОБЯКОВ Антон Анатольевич

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НЕКОТОРЫХ АГРОРУД НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ СИСТЕМЫ ПОЧВА—РАСТЕНИЕ

Специальность 03.00.27 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1994

Работа выполнена в Московской сельскохозяйственной академии им,- К. А. Тимирязева.

Научные руководители—-доктор биологических наук, профессор Н. Н. Игнатьев, кандидат геолого-минералогических наук, доцент П. И. Гречин. -

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ю. П. Жуков, кандидат химических наук, член-корреспондент АЭН А. В. Кузнецов.

Ведущее предприятие — Почвенный институт имени В. В. Докучаева.

Защита диссертации состоится «_1_» Ц^'&лаЬ_ 1994 г.

в часов на заседании специализированного совета

К 120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550. Москва И-550, Тимирязевская улица, 49. Учешый совет 'ГСХА.

' С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан «- _!М_» 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета— />

кандидат биологических наук Л. П. Родионова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы определяется необходимостью поиска новых путей сохранения и повышения плодородия почв в сельскохозяйственном производстве в условиях обострения экологических и экономических аспектов, землепользования.

В частности, перспективным представляется изучение возможностей пополнения и расширения минеральной сырьевой базы агрономических руд. Использование последних в_первую очередь обеспечивает определенные возможности для дальнейшего развития тепличного овощеводства, так как интенсивное развитие сельскохозяйственного производства в условиях защищеного грунта во многом сдерживают трудности формирования высокопродуктивных тепличных почв.

Альтернативным способом использования торфа й дерновых горизонтов почв лри.формировании тепличных субстратов может быть их частичная.замена агрономическими рудами, в частности, горными породами вулканического и осадочного происхождения. Однако способы формирования продуктивных почвенных субстратов с использованием в качестве компонентов горных пород разработаны недостаточно.

В связи с этим представляется актуальным изучение возможностей применения . горных пород : в качестве агроруд. Для этого необходимо обоснование выбора наиболее приемлемых горных пород: для формирования тепличных субстратов, определение оптимального соотношения почва: порода, выяснение механизма действия-породы в системе почва-растениб. Решение задач такого рода возможно на основе изучения биологической активности системы почва-растение.

Цель и задачи исследований. Основная цель настоящей работы состояла в изучении влияния вулканических и осадочных горных пород, • используемых'в качестве компонентов тепличных грунтов на ин-' тенсивность поглощения кислорода почвой с корнями растений, величина которой характеризует.состояние системы почва-растение в условиях применения агроруд.

■ /Для достижения указанной цели необходимо решение следующих задач: ■'.■';.

- изучить влияние осадочных и вулканических горных пород на поглощение, кислорода системой почва-растение в зависимости от содержания породы в почвосмеси;

- изучить влияние отобранных почвосмесей на урожай огурцов;.

-изучить влияние добавок в грунт исследуемых пород на

ферментативную активность тепличных субстратов: -

- определить особенности стимулирующего действия горных пород; ,

- установить изменение стимулирующей способности почвы в зависимости от количества и вида породы в почвосмеси;

- установить возможность совместного применения горных пород " и стимулирующего фактора.' .'. . '' ■

, Научная новизна. На основе современных представлений о плодородии почв и экспериментальных данных, полученных в .опытах с использованием достаточно широкого набора пород вулканического и осадочного происхождения, выявлены особенности воздействия пород на биологическую активность системы почва-растение и плодородие сформированных субстратов. Установлено стимулирующее ;•■; действие изученных горных пород и почвосмесей; Отмечены случаи достоверного воздействия торных породна ферментативную . - -.активность сформированных почвосмесей. Предложен и обоснован способ совместного использования цеолита и/стимулятора Симбионт-2.

Практическая значимость, Показана принципиальная возможность оценки плодородия и способов формирования тепличных почв по интет сивности поглощения кислорода системой почва-растение.:Определен! соотношения горных пород и тепличного грунта, обеспечивающие повышение урожая огурцов. Установлена, возможность использованш водных вытяжек из горных пород для повышения урожая огурцов. Способ , совместного : применения клиноптилолитового. туфа и препарат! Симбионт-2 позволил снизить дозу вносимого в.почву цеолита и по высить урожай ячменя. ; Д(лу -.'

: 'Л "■■■•■ - 3 -

Объекты и метода исследования. Любое благоприятное воздействие на растение, приводящее к. увеличению урожая, способствует усилению процессов синтеза в растительном организме, что требует увеличения энергетических затрат. Так как освобождение энергии осуществляется в актах дыхания, то усиление процессов синтеза в растении приводит к увеличению интенсивности поглощения кислорода системой почва-растение. Исходя.из этого, оценку эффективности внесения горных:пород в. тепличный грунт осуществляли по интенсивности .поглощения кислорода почвосмесями с корнями огуречных проростков. Для.вычленения роли корней использовался вариант без растения, что позволило по разнице установить количество поглощенного кислорода, приходящееся на корни и микрофлору, существование ■которой обусловлено наличием корней в почве. В вариантах без корней изменение количества поглощенного кислорода можно.отнести за счет колебаний активности почвенной микрофлоры. Для наглядности количества поглощенного кислорода в таблицах выражены не только в абсолютных единицах, но и в процентах..

В качестве объекта в лабораторных исследованиях было использовано два тепличных грунта и дерново-подзолистая почва (пахотный горизонт). Материалы, представленнные ниже в таблицах, были получены при использовании тепличной почвы из пленочной теплицы, потери при, прокаливании для которой составляли 54,03 %, рН сол.~ 5.8 (почва 3). Дерново-подзолистая почва (почва 1) представляла собой легкий, суглинок, гумус по Тюрину - '2,3 %, рН соя. - 5,0.

Из вулканических пород в.опытах использовались пемзовый, базальтовый, ; ли-паритовый туфы, а также кислый пепел, из осадочных -клинопталолит-бентонитовая (парамоновская) и юрская глины, опока и глауконитовый песок. Изучалось пять уровней добавок пород к почве 5, .10, 20, . 30, 40 % от массы абсолютно сухой почвосмеси. Почву предварительно просеивали через сито с размером ячеек 3 мм, а добавки пород использовались в виде гранул 0,25.. л. 00 т. : л Почву, и ;почвосмеси набивали в стеклянные стаканчики в объеме

40 мл, в которых выращивались под лампой ДРЛФ-400 семидневные-проростки огурцов (одно растение на стаканчик).. . Интенсивность поглощения кислорода почвой и системой почва-растение определялась на аппарате Варбурга модифицированной конструкции (Н.Н.Игнатьев, 1972). Водно-физические характеристики почвы и почвосме-сей представлены в табл. 1. . ■ ■

. • Таблица 1 -

Водно-физические свойства исследованных почв

Содержание породы в почве, % от сухой массы почвосмеси Плотность твердой фазы почвы, г/см1 Плотность почвы, г/см5 * Общая пористость, % от объема почвы Поои- ст'ость аэра- ' ции. ж от объема почвы Полная влагое- мкость, % от сухой массы почвы Влажность почвы

% от сухой массы почвы % от полной влагоемко сти

Почва 1 2,77 1,46 47,41 20 32.54 18,82 57,84

Почва 2 2,09 0,79 62,20 .20 78,74 53. 42 67.84

Почва 3 2,01 0,65 67,89 20 105,17 74,19 70,54

•40 (ПТ) 2.18 0,71 . 67,47 20 ; 95,13 66,93 70,36.

40;(ЛТ) 2,31 0, 79 65,85 20 /■;. '83,48 58,13 69,63

40 (ПГ) ' 2, 17 0,70 67,64 20 96,33 67,84 70,42

40 (ГП)' :• 2. 32 0,85 63,44 20 / 74.78 .5.1,21 68,48 '

* Величины плотности почвы вычислялись до четвертого'знака посла запятой и в этом виде были использованы для дальнейших расчетов. В таблице полученные значения округлены до второго знака после: запятой. -л..//-;■.:■.;■ л/"■■'/:■■",•-:'/-■

/-.- Пористость аэрации задавалась на уровне 20 % путем полива'. Из. табл. 1 .видно, /что даже максимальные величины добавок пород невызывали неблагоприятных изменений водно-физических условий в почвосмесях по сравнению с почвой, в частности не было отмечено излишней плотности,. а также дефицита .или избытка влаги. ■/.■■■Поэтому не, было / оснований считать изменения .определяемых физических-характеристик в качестве/неблагоприятного фактора. V-. '■■■■■■■

/// Измерения скорости поглощения кислорода осуществлялось при 25 С./,/ Объемыпоглощенного кислорода приведены к о"с и нормальному давлению и отнесены к одному килограмму абсолютно сухой; почвы и

часу времени. В опытах использовались растения пшеницы (сорт. Мироновская-808), огурцов (сорт Эстафета) и др. Термины поглощение кислорода и дыхание Использовались как синонимы.

Для определения почвенных характеристик использовались общепринятые методы (£.В.Аринушкина, 1961; Г.Г.Вендило и др.. 1973). Определение микроэлементов в водной вытяжке из пород проведено в лаборатории химии почв Почвенного института им. В. В. Докучаева на атомно-абсорбционном спектрофотометре, определение ферментативной -.активности почвы проведено под руководством Е.А.Воробьевой на кафедре биологии почв МГУ. Фотохимическую активность хлоропластов определяли по методике С.М.Дрлянской (1994) по скорости обесире-. чивания 2,6-дихлорфенола индофенолята натрия на свету суспензией хлоропластов (Б.А.Ягодин и А.С.Плешков. 1988). При проведении де-ляночных опытов использовалась принятая в. хозяйствах агротехника.

При изложении материалов были использованы следующие сокращения: ИПК - интенсивность поглощения кислорода; СЛР - система почва-растение; БАП - биологическая активность почвы; ПТ - пемзовый туф; ЛТ ~ липаритов.ый туф; БТ - базальтовый туф; КП - кислый пепел; ЮГ - юрская глина; ПГ - парамоновская-глина; ГП - глаукони-товый песок;' ОЛ - опока; КГ - клиноптилолитовый туф.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на научных' конференциях молодых.ученых ТСХА (199£, 1992, 1993 г.г. ). По ма- • териалам диссертации опубликовано 2 и 2 статьи находится в печати.

Структура и объем работы, 'диссертация состоит из введения, семи глав,, заключения, выводов, предложений. Основное содержание изложено, на .... страницах, машинописного текста и включает .... таблиц. 3 рисунка. Список использованной литературы включает — наименований, из.них ,-.., на'иностранных языках.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

: 1. Влияние вулканических горных пород на поглощение , кислорода системой почва-растение .

. Влияние пород, использованных • в . качестве добавок при

формировании тепличного грунта, на интенсивность поглощения кислорода (ИПК) можно проследить на примере использования пемзового туфа (ПТ) (табл. 2). Действие остальных вулканических пород ха- . рактеризуют графики приведенные на рис. 1.

Из табл. 2 видно, что добавки ПТ способны вызвать достоверное увеличение скорости поглощения кислорода системой почва-растение (СПР). В вариантах без корней 10 % и 20 % добавка ПТ к почве повышала ипк соответственно на 25,7 % и 17,4 %. Увеличение дозировки ПТ достоверно снижало ИПК, причем, ниже контроля. Не исключено, что мог иметь место эффект угнетения породой активности поч- . венной микрофлоры, а также снижение биологической активности за счет уменьшения содержания почвы. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что ПТ способен оказывать регулирующее влияние на активность почвенной биоты.

В вариантах с растением во всех случаях имело, место увеличе-

. Таблица 2

Поглощение кислорода почвосмесыо и корнями огурцов при различном содержании пемзового туфа в смеси ;■:.

Содержание породы % от сухой массы . Интенсивность поглощения кислорода

N п. п. мл /(кг*ч)

Почва с корнями Почва. Разница Почва с корнями Почва Разница

1 Почва ; 3,76 2.13 ,; 1,58 100.0 ..>100, 0 100,0.

2 5 6,78 2.14 4,64 180,3 ■ 98.2 233,7

3 10 : 5,.47 : 2, 74 2.73 145.5 125,7. 172,8.

4 20 . 6,14; 2.56 3, 58 163.3 . 117.4 226.6

5 30. . 5,06 . .1,98 3.08 ■ 134.6 30.8 194,9

6 4.51 1, 65 . 2.86 . : 120.0 75.7 181.0

. НСР 0, 05 0,62 0.32

ние ИПК с максимумом 6,78 мл/(кг*ч) в варианте с'5 % содержанием породы. Это на 80,3 % выше контроля. Прирост ИПК на. долю растения

- . - 7 -

и ризосферной микрофлоры максимальный и равен 4,64 мл/(кг*ч). Наличие двух пиков ИПК (график 3. рис. 1а) можно объяснить, если предположить, что биологическому действию ПТ присущи два действу- • ющих фактора, влияющих на развитие СПР. Причем, каждый дает максимум на своем количественном уровне.

Несовпадение максимумов поглощения кислорода в вариантах с корнями и без корней (графики 3, рис. 16 и 1в) дает основание говорить о разлитой реакции микроорганизмов почвы и корневой системы на дозировку ПТ. Для корней действие породы имело активизирующий характер. Таким образом, отмечена неоднозначность действия породы в СПР. Так как максимумы поглощения кислорода в СПР приурочены к содержанию породы 5 % и 20 %, то именно эти варианты и были использованы для проверок по урожаю в условиях деляночных опытов.

4-

Чг, дг-ч

а

мл

О мл-

% /ТА' V

2, К Г-Ч

4-

"чу ¿75 1Г~ЗК * Ч 1а 'го А"м

зл ад

ЧГ4

Почва,с корнями

Почва без корней

Разница

Рис. 1 Поглощение кислорода тепличной почвой при внесении . , вулканических пород. 1 ~;БТ, 2 - КП. 3 - ПТ. 4 - ЛТ.

-а - .

Согласно графиков .4 на рис. 1 внесение липаритового (ЛТ) способствовало активизации дыхания СПР. Это качество зафиксировано в вариатах с 10 % и 20 % содержанием породы в смеси. При 5 Я и 40 % дозировке- действие ЛТ имело ингибирующий характер, дыхание СПР ниже контроля.

При анализе ингибируодего действия обращает на себя внимание обстоятельство, которое среди всех изученных пород наблюдалось только в опытах с ЛТ. Во всех вариантах ИПК корнями огурца и сопутствующей им микрофлорой ниже контроля. В то же время отмечалось активизирующее действие породы на поглощение кислорода СПР и собственно почвосмесыо. Так, в варианте с содержанием ЛТ 20 % дыхание почвы с корнями и почвы без корней было выше контроля соответственно в 1,38 и 1,76 раза. В то же время доля корней и.ризос-ферной микрофлоры в общем дыхании СПР. на 14,6 % ниже контрольного уровня. Такая, ситуация возможна, если действующий, фактор -порода, вызовет излишне высокий уровень корневых выделений, который может частично подавлять биологическую активность микрофлоры (Л.А.Кожевин. 1989; Г.Н.Егрина; 1991),

Среди исследованных пород кислый пепел '(КП) обладает чрезвычайно сильным влиянием на СПР. Уже при содержании КП 5 % в смей наблюдалось максимальное стимулирующее действие;; прирост ИПК .1 варианте с растением составил 110 %, а без растения - 35 %.. Однако увеличение дозировки КП приводит к ингибироваяию процессов ды хания. Уже при 10 % : содержании КН.получено' достоверное снижени ИПК на 5.9 %' для'почвосмеси с растением и на 22 % для корней сопутствующей им микрофлоры. Наиболее чувствительна к ингибирую щему действию КП система корни-ризосферная млкрофлсра. : ; ' Таким образом* вулканические породы . кислого ряда в состав почвосмеси. способны заметно усиливать процесс ; дыхания почвы . СПР. Такжеотмечены уровни содержания пород в почвосмесях,: пр которых процесс - поглощения кислорода в условиях опыта не.интена

■'■■': -э - ... • .. ' \ - В. опытах с вулканической породой основного состава, базальто-. вым туфом (БТ), наблюдалось два максимума поглощения кислорода. • На графиках 1 (рис.1) эти максимумы соответствуют вариантам с содержанием породы соответственно 5 % и 20 %. Важно то, что ИПК в. этих вариантах для СПР практически совпадают. В то же время разрыв значений по: дыханию для почвы достигает 34 %,. а для корней -53,8 %. В варианте с 30 % добавкой воздействие туфа на корни в 2.7 раза больше, чем на почву. В то же время добавка породы в количестве 10 % в 17.1 раз сильнее интенсифицирует процесс дыхания . - собственно почвосмеси (без растения). ; Эти данные свидетельствуют о существенно разном действии пород . на почвенную микрофлору и систему корни-'ризосферная микрофлора..

Если учесть, что увеличение поглощения кислорода СПР . свидетельствует .об увеличении процессов синтеза в растении, то это. должно привести к повышению урожая. Имея такие основания мы выбрали наиболее обнадеживающие варианты среди опытов с вулканическими породами, и провели проверку по урожаю в условиях деляноч-ного опыта на огурцах.в тепличном комбинате "Марфино" (г.Москва). ',.> . : - ; : . Таблица 3 /

Влияние вулканических пород на урожай огурцов (24 сбора) .

N П. п. Горная порода, вносимая в грунт ■ . : ". Содержание породы в грунте. % от сух. массы Урожай

кг/кв.м. %

1: Контроль 7.13 100,0

2 . Пемзовый туф . '5: - 8.90 124,8

3 ■ 20 3.43 132,3 .

4 Липаритовый туф 10 . 7, 52 . ■ 105,5

5 20 • 7,88 110.5

6"'.. 7 Базальтовый .туф ./'5 ; . ; ip- 8.78 , ; . 8,70 . 123,1 122,0

8 . 30 9,06 127,1.

■■ НСР 0. 05 . .1.19 -

, ю -' . . ; .

В. табл. 3 представлены результаты этих опытов, свид тельству-ющие о положительной роли вулканических пород в качестве компонентов тепличного грунта на урожай огурцов в условиях деляночных. опытов. -.'■■'-.

Анализ полученных данных указывает на отсутствие ожидаемой пропорциональности между величинами прибавок урожая -и прироста ИПК. Об этом свидетельствуют варианты с БТ. В лабораторных опытах с этой пород- «! для того же состава смесей, что и в табл. 3, ИПК, имела следующие возрастающие показатели 5,03; 6,40; 7,24 мл /(кг«ч). Как видим, урожай тоже нарастает, но не прямо пропорционально. Поэтому правомерно сформулировать вывод только качественного характера: увеличение ИПК в СПР свидетельствует о возможном увеличении урожая. ..■";■ ; -

2. Влияние осадочных горных пород на поглощение кислорода системой почва-растение

, Влияние осадочных пород: на ИПК в зависимости от содержания порода в почвосмеси можно ; проследить . на ■■ примере использования

..., ■.■ .¡л/';'--;- , ^^ .'. ' Таблица 4

, Поглощение кислорода почвосмесыо и корнями огурцов

при различном содержании парамоновской глины в смеси - ,

Содержание нг сухой массы Интенсивность поглощения кислорода

N п.п. , мл /(кг*ч)

Почва с корнями Почва Разница- Почва с корнями Почва Разница

1 Почва 3,76 2. 18 1,58 100,0 ;-100, 0. 100,0

2 5 5,23 . 2,57 2,71 ■ 140,4 117,9 172,6

3 10 , 6,76 2,75 4,01 ,179,8. 126, 1 254.3

4 ■ : 20 ' 7,05 3, 54 . 3,51 - : 187,5 162,4 . 222,2

5 30 6,70, 3,41 3.29. ■178.2 156,4 .208,1

6 40 5, 87 .3,01 2,86 156.1 138,1 181,3

НСР 0,05 0,56 0, 34 - ■ -

парамоновской глины (ПГ) (табл. 4), действие остальных осадочных-пород характеризуют графики приведенные на рис. 2.

Как,видно из табл. 4, применение ПГ в качестве компонента тепличной почвы сильно активизирует дыхание как почвосмесей без растения, так и почвбсмесей с растением. Максимум ИПК для СПР получен при 20 % добавке породы. Самый высокий прирост ИПК обусловленный присутствием растения в грунте, равный 4.01 мл/(кг*ч) получен в вариантах с 10 % содержанием ПГ в смеси. В отличии от опытов с вулканическими породами высокое содержание ПГ в почвос-месй не вызывало снижения поглощения кислорода как почвой с корнями, так и лочвосмесью без-корней. Поэтому варианты опыта с 30 % и 40 % содержанием ПГ в тепличном грунте можно рекомендовать для проверки по урожаю. .

Практически одинаково влияют на ИПК добавки глауконитового песка (ГП) и юрской глины (ЮГ) (графики 2 и 3, рис. 2). Их достоверное активизирующее действие зафиксировано во всем диапазоне

Г дозировки породы. Самый высокий показатель дыхания СПР для опытов '■с ГП получен при его 30 % содержании в смеси. При этом уровень .интенсифицирующего действия ГП на корни растения и сопутствующую им микрофлору в 2.2 раза выше, чем на микрофлору почвосыеск. ' На основании графика 2 (рис. 2в) можно заключить, что влияние: : РГ на жизнедеятельность корней также значительно выше, чем на дыхание почвы. Так; при 30 %. . содержании. ЮГ прирост ИПК для почвы составил 46.3 %, а прирост, . приходящийся на долю корней ; равен 93,1%. Следовательно влияние породы на растение в, два раза еиль-':' нее. чем на микрофлору почвы. -;: ■ ;'"' л - "У ■ у;--.' - ■■'■ .{.-. .ч"' ''■•■'■■ Высокую, активность СПР в условиях- опыта обеспечила опока : (ОП). Максимальные достоверные результаты ИПК зафиксированы при ; ¡30 % ее содержании в субстрате. По!сравнению-'с.контролем прирост 5 ИПК составил 98.4 % для-СПР и 203, 2 % для системы корни-ризес-': ферная микрофлора. .. Среди изученных осадочных пород это самые вы-; : сокие показатели изменения биологической активности почвосыесей, . Пик ИПК в вариантах без растений отмечен при 10 % .' .содержании ОП. Здесь прирост ИПК составил 71 55. :

3. Влияние горных пород на ¿-¿рм-^нтативную активность . .. почвенных смесей. - •.:./■. ,. .. .-А'-

Изучение ИПК полученными почвенными смесями позволяет, конста-; .тировать, что внесение горных пород в определенных соотношениях в тепличный грунт способствует увеличению биологической активности, почвы. Отдельные .. стороны биохимических процессов характеризует ферментативная активность почвы, в частности активность гидролитических ферментов находится в соответствии с ростом растений й может служить одним из критериев при оценке- почвенного плодородия (э.К1бз !-1.а1.. 1978). ; - г;.,;

■ При анализе изменений ферментативной , активности тепличных грунтов, вызванных использованием горныхУ пород можно отметить случаи ; достоверного увеличения активности каталазы. инвертазы и дегидрогеназы. -■■ ; , - /,..--. - 1 '-

- В опыте с ПТ максимум ИПК соответствует максимумам активности инвертазы и дегидрогеназы. Аналогичный эффект наблюдался в опытах с ПГ. В тоже время добавки ПГ достоверно снижали активность ката-■ лазы, а' внесение ПТ достоверно увеличивало каталазную активность. Для остальных пород подобные закономерности в условиях опыта не проявились, что свидетельствует о разнокачественном действии пород на ферментативную активность тепличной почвы. : Указанные результаты дают основание предполагать наличие специфичности действия пород на ферментативную активность тепличной ПОЧВЫ. •

.4.- Анализ причин увеличения поглощения кислорода системой ' почва-растение в условиях применения горных пород

Среди вероятных причин, в ,силу которых добавка породы к тепличному грунту приводит:к повышению расхода кислорода в системе почва-растение и повышению урожая, можно отметить изменение физического состояния почвы, изменение уровней питания и- стимулирую-г : щую способность горных пород. . . .

Как уже отмечалось, внесение пород в почву не изменило благоприятного фона физических условий по сравнению с контролем. Во всех вариантах отсутствует дефицит влаги,- . нет излишнего снижения ' общей'пористости.1 .Четкого соответствия между ИПК и имеющимися физическими характеристиками почвосмесей не прослеживалось. В частности.; плотности почвосмесей хотя к возрастают по мере увеличения содержания в них породы, однако отмечались варианты с более высокими величинами плотности почвосмесей1, где ИПК-были выше, чем в вариантах с меньшей плотностью.,

•Одной из причин увеличения интенсивности поглощения кислорода при добавках горных пород может, быть изменение уровней питания.. На примере . ПГ -можно - проследить изменения в количественном содержании ДОК в почвосйеси в начале и в конце опыта в связи с добавками породы .(табл. : 5) . Оценка состояния питания растений в конце опыта обусловлена.тем, .что было необходимо выяснить, име-

лись ли к этому времени остаточные количества элементов питания в почвосмеси. ■ , '■■■■•■

..;... Таблица 5.

Содержание элементов питания в почвосмесях с ' ' парамоновскими глинами в конце микровегетационного опыта

N П. П. Содержание поводы, сухой массы мг / 100 гр. почвы Поглощение кисло. рода.. : мл 7кг*ч

водная вытяжка 0.2 П НС1 .

И0Ь ► ■ЛИ, 0* / к^.

П П + Р п П+Р п П.--+ Р П + Р

1 * Почва 14 - 160 71 -

2 * Контроль 31 19 200 191 ■79 ■ 04 3,76

3 5 ■ 27 17 200 191 109 88 5,28

4 10 24 16 170 168 135 ' 105 6, 76

5 20 21 14 : 140 140 184 114 7,05 :

6 30 21 14 130 129 230 200 6.70

7 40 19 И 110 : 110 .330 310 5.87

П - почва без растения; (П+Р) - почва с растением. »^Почва -почва перед опытом; Контроль - почва в конде опытз: (5...40) -почвосмеси в конце опыта.

Из табл. 5 видно, что по мере увеличения количества породы в почвосмеси содержание элементов питания, кроме калия уменьшалось, однако сохранялось их. достаточное количество, которое растением не было использовано. Это свидетельствует о том, что не : было причин для усиленного развития корневой системы.' вызванного дефицитом питания, которое могло привести к усилению дыхания СПР (А. В. Петербургский, 1971). .

Что касается калия, то его количество возрастало по мере увеличение породы в почвосмеси. Сама вносимая порода может служить источником калия. Объяснить усиление интенсивности дыхания СПР только увеличением содержания в почвосмеси калия нельзя. Как видно из табл. 5, в вариантах 3. 4 и 5 рост содержания.калия в смеси сопровождается увеличением скорости поглощения кислорода. . Однако

дальнейшее увеличение содержания калия в 6 и 7 вариантах опыта сопровождается ослаблением дыхания. При этом следует отметить, что разница между вариантами с растением и без него выражала максимум поглощенного растением калия, равном 70 мг в пятом варианте при максимальном поглощении кислорода. В 6 и 7 вариантах при меньшем поглощении кислорода количество поглощенного растением калия уменьшилось (соответственно на 30 и 20 мг). хотя общее его содержание в -почвосмеси увеличивалось.

Таким образом, в условиях опыта не-прослеживается с достаточной определенностью влияние элементов питания на ИПК почвой с корнями огуречных проростков. ■

Литературные данные свидетельствуют о том, что некоторые горные породы обладают стимулирующим действием, которое благоприятным образом отражается, на развитии корневой системы растений, улучшает всхожесть семян, активизирует полезную микрофлору почвы (В.3.Блисковский и Д.А.Минеев, 1986; У. Г. Дистаиов и др., 1990).

Для выявления стимулирующей способности исследованных агроруд был использован метод определения ИПК семенами пшеницы и почвой с корнями семидневных проростков огурцов. Тагае подсчитыеалось число корней проростков и определялась фотохимическая активность хлоропластов в листьях. Водными вытяжками, полученными из пород

при соотношении порода: дистиллирован!

ая вода.' равном 1:3 замачи-т, семена пшеницы 10 секунд.

!в действие БТ'и ПТ, что вы-

■ вали семена огурцов в течении 60 мину

V-Результаты опытов, полученные для вулканических пород представле НЫ В табл. 6. .;''•

Было отмечено сильное стимулирующе :.' разилось в достоверном увеличении ИПК почвой с корнями, сопро-; воздавшееся : заметным усилением ветвления корней огурцов и увеличении фотохимической активности хлоропластов. Вытяжка из КП спо-, собствовала достоверному увеличению фотохимической активности хлоропластов, однако по ИПК семенами пшеницы. СПР и по числу корней ее стимулирующее действие не прослеживается. С учетом изло-

Таблица 6

Влияние водной вытяжки из горных пород вулканического происхождения на поглощение кислорода семенами пшеницы, . почвой с корнями 7-дневных проростков огурцов, ветвление : корней, фотохимическую активность хлоропластов (ФАХ) и урожай огурцов (30 сборов)

Горная порода Поглощение 0^ Число корней на одно растение, шт. ФАХ. д опти-чеокой плотности, мА ! Урожай кг/кв. м.

семенами мл/кг сух семян час почвой с корнями мл У(кг*ч)

Контроль 256,2. 4, 07 49 ■' 80 ' 6.64

Базальтовый туф 268,5 -А 92 64 . 120 7.90

Пемзовый туф 262,6 6.61 : 65 110 8. 06 .

Липаритовый туф 259.4 5.34 56 105 6.82

Кислый пепел 259,0 4,05 • 52 100 6.72

НСР 0,05 2.47 0.45 2,52 1.98 0.49

женных выше результатов снижение ИПК почвосмесямй с КП может быть объяснено особенностями корневых выделений, подавляющих микрофлору, в силу избыточной стимулирующей активности этой породы. .Действительно, фотохимическая активность хлоропластов семидневных проростков огурцов достоверно увеличилась, что свидетельствует о наличии стимулирующего действия вытяжки, однако при этом скорость поглощения кислорода СПР ■остается на уровне контроля. Это можно объяснить отрицательным действием корневых выделений. Что касается ЛТ, то вытяжка из него напоминает действие-КП. но не столь выраженное. . л

Стимулирующее влияние вытяжек на поглощение кислорода СПР при замочке семян огурцов зафиксировано (табл. -7) для всех осадочных пород.

Как видно из табл. 7 замочка семян одновременно . усиливает развитие корневой системы и повышает фотосинтетическую активность хлоропластов. Причем разное время замочки семян в условиях опыта не влияет на эффективность такой обработки. Скорость поглощения

Таблица 7

Влияние водной вытяжки из горных пород осадочного происхождения на поглощение кислорода семенами пшеницы, почвой с корнями 7-дневных проростков огурцов, ветвление корней, фотохимическую активность хлоропластов (ФАХ) и урожай огурцов, (за 30 сборов)

Горная порода Время замочки, минут Поглощение 0г Число корней на одно растение, шт. ФАХ, д оптической плотности, мА Урожай кг/м*

семенами мл/кгсух семянчас почвой с корнями мл/(кг»ч)

Контроль 60 256,2 4.07 49 80 6.64

Юрские глины 30 , - ■ 7. п; 75 120 -

То же 60 271,7 7,18 76 120 -

Парамоновские глины То же 30 '60 267,1 . 7,12 7,03 75 73 120 120 8,49

Глауконитовый песок . : То же . 30 60 273, 5 7,00 7,05 73 . 73 115 115 -

Опока . 60 265,3 6,51' 61 110 7.56

НСР 0.05 2,20 0, 29 2,23 1,42 0,75

кислорода СПР практически не изменяется.

Для проверки. . стимулирующего действия водных вытяжек по урожаю был проведен деляночный опыт в .тепличном комбинате им. Моссовета (г. Москва). Результаты представлены в табл. 6 и 7. Получение данные свидетельствуют о тем, что использование предпосевной замочки семян огурцов в. вытяжках из ПГ. ОП. ПТ и БТ способствовало' увеличению биологической активности1СПР и повышению урожая огурцов. В, условиях.опытов вулканические-породы по сравнению с осадочными не имели преимуществ по стимулирующему действию.

При анализе причин стимулирующего действия водных вытяжек из пород, есть основания полагать, * что стимулирующий эффект вероятно связан с наличием в них микроэлементов. Содержание Си. 2п, Мп, Со. N1, Ге.; И, Сг. ЭГ в водных вытяжках оказалось следующим; из кислого пепла Ге — 0,13; Сг - 0,16; Зг - 0.4;. из липаритового- ту-

фа: ?е - 4,42; из базальтового туфа: Ге - 0,13; Сг - 0,16; из пемзового туфа: Мп - 0.63; Те - 0,13; Сг: - 0.16: Эг - 0.4; из опоки: Те - 1,26; Эг -.0,6; из юрской глины: Си - 0,18; Ъх\ -0,24; Мп - 0,1; N1 - 0,24; Те - 0,20; Бг'- 6,6; из глауконитового песка: 1п - 0.11; Мп - 3,39; Со - 0.13; ■ N1 - 0.72; Ре - 0,27; 2г

- 5,0; из парамоновской глины: гп - 1.8; Мп - 2.72; Со - 0,22; N1

- 1,36; Ге - 17,4; Сг - 0,16; Бг - 3,0 мкг/мл. ' ' V

Так как проведенные эксперименты выявили заметную стимулирующую способность исследованных горных пород, то вполне очевидно. что за счет внесения агроруд стимулирующая способность почвосмесей также изменяется. В связи с этим представлялось,целесообразным изучить изменения стимулирующей способности тепличного грунта под влиянием добавок горных пород как фактора плодородия. Для изучения взяты вытяжки из почвосмесей, для которых отме-

: Таблица 8

Влияние водной вытяжки из почвосмесей на поглощение : кислорода семенами пшеницы и почвой с корнями . . семидневных проростков огурцов

N П. п. Варианты Поглощение кислорода

Почвой с корнями проростков огурцов, МЛ/(КГ*Ч) Семенами, мл/кг сухих семян в час.

1 Контроль 4,83 264.8

2 Глауконитовый песок 30 % 6. 13 294,3

3 Юрские глины 30 % 6,08 • 288.1

4 Кислый пепел 5 % 6.02 290,1

5 Базальтовый туф 20 % 5,75 279.0

6 Парамоновскне глины 20 % 5,69 278.6

7 Пемзовый туф 20 % 5,48 ■ '.".■ -V, 274,5 1

8 Опока 30 % 5,12 . 274.6

9 Липаритовый туф 20 % 4.99 . 269,7

НСР 0,05 0.19 1,64

чены наибольшие значения ИПК. Водные вытяжки получали при весовом соотношении почва: дистиллированая вода, равном.1:5 соответственно. В них семена пшеницы замачивали в течении 10 сек и после суточного проращивания измеряли ИПК. Полученные результаты достоверно выше контроля и свидетельствуют об увеличении стимулирующего действия вытяжек из почвосмесей. которое можно■отнести за счет активизации почвенного раствора (табл. 8).

Это было подтверждено в опытах по определению ИПК. почвой с корнями семидневных проростков огурцов. В отличии от опыта с пшеницей семена огурцов замачивали один час. Результаты опытов подтверждают увеличение стимулирующей активности почвенного раствора при внесении в почву горных пород.

-Таким образом, внесение горных пород вулканического и осадочного происхождения в тепличный грунт приводит к увеличению биологической активности СПР и повышению урожая огурцов. Одной из причин этого можно, считать биологически активное действие пород. Однако указанные эффекты проявляются не однозначно применительно к разним породам.

5. Влияние клиноптилолитового туфа на биологическую активность системы псчва-растение

;;.• Известно, чтоиспользование биологически активного препарата Симбионт-2 путем замочки им прослоек из. . селикагеля и керамзита :интенсифицирует .процессы дыхания .СПР и способствует увеличению урожая огурцов (Н.И.Игнатьев и др., 1939).

С учетом рекомендаций по примене шю цеолитов предложено ис-: пользовать прослойки из клиноптилолитового туфа' при выращивании рассады в закрытом грунте: Использование таких прослоек позволит значительно снизить количество вносимого в почву цеолита.

Был поставлен опыт, в котором использовалась тепличная почва 2 (табл. /1), характеризующаяся потерей при прокаливании - 20,40 %, рН сол.- 5,6. Клиноптилолитовый туф вносился в почву в виде прослоек толщиной 5 мм на глубину от поверхности 5 см в сосуды

Лииса. . '

В качестве критерия оценки действующих факторов здесь также использована ИПК СПР. Для измерения ИПК почвой с корнями в возрасте растений 7. 14. 20 и 30 дней использовалась манометрическая техника Лииса. Для обработки туфа применялся Симби-онт-2 в концентрации 0,00001 % . от исходной. Результаты опыта' представлены в табл. 9.

. ' Таблица 9 V

Поглощение кислорода тепличной почвой с прослойкой из клиноптилолитового туфа и корнями огурцов

N П. п. Варианты Поглощение кислорода, мл/(кг*ч)

Возраст растений, сутки

,7 14 • 20 30 -

1 Почва <5ез туфа 3.10 4,10 3.26 3,80

2 Почва и туф 5,94 5.60 5,28 4,82

3 Почва и туф, обработанный Симбионтом-2 6.60 5.70 . 7.78 6,92

. КСР 0,05 0,41 0.18 0,59 о, 70:

Как видно из табл. 9, во всех вариантах опыта наблюдается достоверное стимулирующее действие цеолитовой. прослойки. В: контрольном варианте (возраст проростков семь дней) количество поглощенного кислорода составило 3.10 мл/(кг*ч). За счет введения в почву прослойки цеолита интенсивность поглощения- кислорода увеличилась до 5,94 мл/(кг*ч).

После замочки цеолита Симбионтом-2 поглощение кислорода достоверно увеличилось и составило 6,60 мл/(кг*ч). Аналогичное увеличение поглощения кислорода при введении в.почву цеолитовой. прослойки имело место на 20-й и 30-й день опыта.. : Обработка-цеолита препаратом обеспечивала дополнительные прибавки, скорости поглощения кислорода, как и на 7-й день опыта.

Из опыта следует, что использование препарата Симбконт-2 совместно с клиноптилолитовым туфом . путем замочки последнего, поз-

воляет.заметно усилить эффект его действия.

Использование прослоек из цеолита в почве возможно, главным образом, в условиях защищеного грунта. Для больших площадей открытого грунта приходится Цеолит смешивать с почвой в пахотном горизонте, затрачивая при этом породы до 10 т/га и более. Учитывая повышение эффективности действия цеолита за счет его обработки

«

препаратом Симбионт-2, ■ сделана попытка уменьшить его расход при внесении в почву,', применив указанную обработку.

Эффективность действия КТ и биопрепарата Симбионт-2 проверена в условиях деляночного-опыта на культуре ячменя (сорт "Московский 121") в колхозе "Путь Ильича" Волоколамского района Московской области на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве. Гранулы КТ дроблением (О,67...2,5) мм обрабатывались препаратом Симбионт-2 в разведении 0,00001 % от исходной, вносились в почву и смешивались . в пределах пахотного горизонта. В контрольном варианте культура возделывалась на почве без внесения КТ. Результаты опытов показали, что внесение обработанного стимулятором туфа обеспечило увеличение прибавки урожая зерна на 15.4 X Внесение в почву необработанного препаратом туфа не дало заметной прибавки урожая. . :; Таким образом, обработка цеолита препаратом Симбионт-2 позволила на порядок сократить его количество, вносимое в почву.

ВЫВОДЫ: '

■ 1. По интенсивности поглощения кислорода системой почва-растение установлена возможность использования горных пород вулканического (кислый пепел, пемзовый туф, липаритовый туф, базальтовый ТУФ) и осадочного (парамоновская глина, глауконитовый песок, юрская глина, опока) происхождения в качестве агрономических руд при формировании тепличных почв. ■ . , .

2. Установлено достоверное . влияние, добавок . вулканических пород к тепличной :почве на поглощение кислорода почвосмесями с корнями огуречных проростков. Для пемзового и базальтового туфов увеличение поглощения, кислорода отмечалось при его содержании в

почвосмеси в пределах 5. ..30 %, для липаритового туфа при 10 и 20 %, для кислого пепла при 5 %. .

3. Добавки вулканических пород: кислого пепла в количестве 5 %, пемзового туфа 10 %. липаритового туфа 5...20 % и базальтового туфа 5. . .30 % к тепличной почве приводили к достоверному повышению скорости поглощения кислорода почвосмесями без корней по сравнению с контролем.

4. Добавка пемзового туфа в рассадный грунт в количестве 5 и 20 % приводила к увеличению урожая огурцов в условиях деляночного опыта соответственно на 24.8 и 32,3 %\ добавка базальтового,туфа в количестве 5, 10 и 30 % способствовала повышению урожая 'соответственно на 23,1; 22.0; 27,1 '

5. Добавки осадочных пород, парамонозской глины, юрской.глины, глауконитового песка к тепличному грунту в количестве 5. .. 40 % и опоки в количестве 5...30 % приводили к достоверному повышению поглощения- кислорода почвосмесями с корнями огуречных проростков. . . '".

6. Добавки осадочных пород: глауконитового песка и юрской глины в количестве 5...40 %. парамоновской глины 10...40 %, опоки 5. ..30 % к тепличной почве приводили к достоверному повышению скорости поглощения кислорода почвосмесями без корней по сравнению с контролем.

7. Установлено экспериментальным путем соответствие максимальных показателей интенсивности поглощения кислорода" почвосмесями и максимумов активности инвертазы и дегидрогеназы в.тепличных грунтах при содержании в них парамоновской глины и пемзового туфа в количестве 20 X .

'8. Установлено, что водные вытяжки .из исследованных вулканических и осадочных пород обладают стимулирующим действием. Предпосевная обработка семян огурцов этими вытяжками приводила.к достоверному увеличению скорости поглощения, кислорода тепличной почвой с корнями семидневных огуречных проростков; выращенных и:

обработанных семян, и усилению фотосинтеза- в листьях этих проростков по сравнению с контролем.

9. Предпосевная обработка семян огурцов водной вытяжкой из парамоновской глины обеспечила прибавку урожая в условиях деляно-чного опыта'по сравнению с контролем на 27.7 %. из пемзового туфа на'21,4 %. из базальтового туфа на 19.0 %. из опоки на 13.8 %.

10. Создание прослойки из клиноптилолитового туфа в тепличном , грунте способствовало увеличению поглощения кислорода почвой с корнями огурцов. Предварительная обработка прослойки препаратом Симбионт-2 увеличила интенсивности- поглощения кислорода системой почва-растение по сравнению с вариантом, где цеолит в прослойке препаратом не обрабатывался,-

11. Внесение в пахотный горизонт дерново-подзолистой почвы 1 т/га клиноптилолитового туфа, предварительно обработанного препаратом Симбионт-2, обеспечило прибавку урожая ячменя на 15.4 %.

Рекомендации для практического использования

1. Рекомендуется разработанный и апробированный способ формирования рассадных тепличных почв.путем добавления в органический тепличный грунт, пемзового, туфа в количестве 5 и 20 %; базальтового туфа-5, 10 и 30 35 от сухой массы.почвосмеси.

■ 2.,. Рекомендуется; способ выращивания огурцов, отличающийся '.тем, что семена перед проращиванием в течении часа замачиваются . водными вытяжками из опоки, парамороиской глины, пемзового и базальтового туфов. Водные вытяжки полумают-при весовом соотношении вода'.порода, равном 1: 3 соответственно. . ,

3. Рекомендуется разработанный и апробированный способ выра-: щивания'ячменя на дерново-подзолистой почве. ■ отличающийся тем. что в. пахотный горизонт почвы перед, посевом вносится 1 т/га клиноптилолитового туфа предварительно.обработанного препаратом Сим-бкснт-2. при разбавлении последнего в -100 тыс. раз от исходной концентрации.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Игнатьев Н. Н., Кобяков А. А. Влияние клиноптилолитового .туфа на биологическую активность системы почва-растение // Депонирована во ВНИИТЗИагропрома. - Но. 108 ВС - 93 Деп.', 1993 г, ,

2. Кобяков A.A. Эффективность применения некоторых агрономи-' ческих руд при выращивании культуры огурца в условиях защищеного грунта // Тезисы докладов научной конференции молодых ученых "Актуальные проблемы развития сельского хозяйства", посвященной 150-летаю со дня рождения К.А.Тимирязева. - М.: Изд-во МСХА, 1993. с. 47 - 48. '

3. Игнатьев H.H., Гречин П.И.. Кобяков A.A. Элияние вулканических пород на поглощение кислорода тепличным грунтом и корнями огурцов // Известия ТСХА. 1994, вып. 3.