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"

3-/037У ,

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

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ, АГРОХИМИИ И ЭКОЛОГИИ

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-мииералогических наук, доцент П. И. Гречин.

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

I

Ведущее предприятие — Почвенный институт имени В В Докучаева

Защита диссертации состоится 1994 г.

в «..{О^» 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 Ученый совет ТСХА

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА

Автореферат разослан ¿-иОу_ 1994 г>

Ученый секретарь специализированного совета — ^Л У кандидат биологических наук Л. П. Родионова

' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ '

Актуальность темы определяется необходимостью . поиска новых путей сохранения и.повышения плодородия почв в сельскохозяйствен-, "■ном производстве в условиях обострения экологических и экономи-'ческих аспектов землепользования. , "'.".. . -;

! В частности;. перспективным представляется изучение возможное-'; ' тей . пополнения ; и расширения минеральной сырьевой базы агрономи-' . ческих руд.. Использование последних в_первую очередь обеспечивает ■ .определенные возможности для дальнейшего развития тепличного'ово- .. • щеводства." так как. интенсивное развитие. сельскохозяйственного . производства• в условиях защищено го грунта во многом сдерживают , -трудности формирования высокопродуктивных тепличных 'почв.

.", Альтернативным способом использования торфа-к дерновых гори; * ¡зонтов почв'при -формировании тепличных субстратов может ;быть их •

• частичная замена' агрономическими рудами,' в частности,' горными по-

■ родами вулканического :и:осадочного происхождения. Однако способы

• форшрова!шя продуктивных, почвенных субстратов с' использованием в. ...' качестве компонентов горных пород - разработаны недостаточно.

В; связи о этим представляется актуальным изучение ' возможностей . применения горных пород в.качестве;агроруд, Для этого не-обходимообоснование выбора наиболее приемлемых горных пород' для :

■ формирования тепличных:субстратов, определение оптимального соот-V ношения почва: порода.' выяснение механизма действия-породы в сис-.'.' теме почва-растение. 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 по;. род, • используемых; в, качестве , компонентов тепличных, грунтов на ин-. тенсивность поглощения кислорода почвой с . корнями.растений, вели-■ чина которой характеризует. состояние системы почва-растение в ус-•'гловиях применения агроруд,... 1;-'., ..'...' ; "•':. •;, " '-•-',* Л ' '' Для. достижения : указанной - цели необходимо решение следующих-задач: ' ; ' ; • ; ■ .

- изу^чь ил'я4." ссылочных и вулканических горных пород на поглощение кислорода системой почва-растение в зависимости от содержания пор[дч в почбо-м" и

- изучить «п.гаие ото'рччньх почвосм°сей на урожай огурцов,

- изу-ыть вмрние дсив">к в грунт исследуемых пород на фррмрцтативную наивность тепличных с^сстрлтов

- определить особенно« ти стимулирующего действия горных пород

- установить из«ен"чир стимулирующей способности почвы в завис.шости от ксгиче-ТЕ I и вилл п^р^ды в псчвосмеси.

- установить вимс«исть совместного применения горных пород и стимулирупш фактора

Научная новизна На оснсвд современных представлений о плодородии почв и экспериментапьных данных, полученных в опытах с использованием достаточно широюго насора пород вулканического и осадочного происхождения, быявчрны особенности воздействия пород на биологическую активность системы почва-рас~ение и плодородие с4груированныу сусьтратов Установлено стимулирующее действие изу^нчых горных пород V почвосмес^й Отмечены случаи достоверного воздействия горных город на ферментативную активность сформированных по-шосме^ей Предложен и обоснован способ совместного использования цеолита и стимулятора Симбионт-2.

Практическая значимость Показана принципиальная возможность оценки плодородия и способов формирования тепличных почв по инте-сивнссти поглощения кислорода системой почва-растение Определены соотношения горных пород и тепличного грунта, обеспечивающие повышение урожая огурцов Установлена возможность использования водных вытяжек из горных пород для повышения урожая огурцов Способ совместного применения клиноптилолитового туфа и препарата Симбионт-2 позволил снизить дозу вносимого в почву цеолита и повысить урожай ячменя

.Объекты и методы исследования, 'Любое благоприятное: воздейс--...'. твиеу'на. растение, - приводящее к. увеличению урожая, ; способствует' •усилению процессов синтеза в растительном организме, 'что'требует увеличения г' энергетических ..затрат.. Так как освобождение энергии ; осуществляется в актах дыхания, . то усиление процессов синтеза в растении:приводит к увеличению интенсивности поглощения кислорода Yсистемой почва-растение. - Исходя из этого, оценку эффективности •' внесения горных пород в тепличный грунт осуществляли по интенсив-ностипоглощения - кислорода/ почвосмесями с корнями 'огуречных проростков. ; Для. вычленения роли корней использовался "вариант, без - растения, ; что.позволило по разнице установить количество погло-ценного кислорода, приходящееся iна корни и микрофлору,. существо-, вание-которой обусловлено наличием корней в; почве,- В вариантах ... без .корней изменение количества■поглощенного кислорода можно.от-нести за счет колебаний активности почвенной микрофлоры. Для наг-4лядности, 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-подзолиста^ почва (пахотный горизонт) :; Материалы,- представленнные "ниже в таблицах, были лолу-:'• чены при использовании тепличной почвы из плёночной теплида, ■;. по* тери :при.; прокаливании для которой составляли 54.03 %.. рН:сол.'-у 5. 8 (почва 3)v . Дерново-подзолистая почва (почва 1) > представляла ,;'собой^ легкий.: суглинок, гумус по- Тюрину - '2,3 , рН сол. - 5,0. :. •

," Из вулканических пород в.опытах использовались пемзовый.. ба-.:;зальтовый/ липаритовый туфы,', а также кислый' пепел,.. из осадочных.-'; клиноптилолит-бёнтонитовая. ■'. (ПарамоновскаяК и юрская. глины, опока ■, и ';,'глауконитовый песок. / Изучалось;. - пять уровней добавок пород к почве 5. 10. '20,'v 30,v40 -% ,от" массы, абсолютно сухой- почвосмеси. Почву предварительно просеивали через сито с-размером, ячеек 3 мм, : ; а " добавки/пород использовались в виде: гранул 0.25.... 1, 00 мм. ■; -• .--Г- Почву и почвосмеси набивали в стеклянные стаканчики, в" объеме

40 мл. в которых еыраииьолись под лампой ДРЛФ-400 семидневные проростки огурцов (одно растение на стаканчик) Интенсивность поглощения кисл^рлда псчвой и системой почЕа-растение определялась на аппарат«3 Варбурга модифицированной конструкции (Н Н Игнатьев. 1972) Водно Физические характеристики почвы и рсчвосме-сей представлены в табл 1

Таблица 1

Водно-физические свойства исследованных почв

Содержание породы в почве. % от сухой массы почвосмеси ПЛОТ- НС сть твердей фачы печьы Г/1.М3 Плотность почвы, г/см» * оещая пористость от объема почвы Пош- стЬсть аэра- л ОТ объема почвы Полная влаг ое-мкость, % от сухсй массы почеы Влажность почвы

% от сухой массы почвы 35 ОТ полной влаго-емкости

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 Ь3.44 20 74, 78 51.21 68,48

« Величины плотности почвы вычислялись до четвертого знака после, запятой и в этом виде были использованы для дальнейших расчетов. В таблице полученные значения округлены до второго знака после запятой

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

Измерения скорости поглощения кислорода осуществлялось при 25е С ООьемы поглощенного кислорода приведены к 0еС и нормальному давлению и отнесены к одному килограмму абсолютно сухой почвы и

часу ьрсче;«.!. В опытах исподьзскчдись рю тонки П">.-ни;:м (сорт Киренеьекан-803). огурцов (сорт Эстафета) и др. Томимы погл^н-ние. кислорода и дыхание 'исполььовчлись как синонимы.

Для определения почвенных характеристик использовались общепринятые методы (£:В.Аринушина. 1961; ,Г.Г.Еендило 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 „зктиичостл поч«ы проведено под руководством Е. А. Воробьевой на кафедре' биологии почв МГУ. Фотохимическую актизнссть хлсроплзстсв определили по методике С. М. ЦслЛксксЛ (1994) по сксрс-сти обеспечивания 2.б-дн^лерК-нола индэ^енолята натрия на свету суспензией хлсрогулстсв (8.А.Ягодки к А.С.Плешхсв. 1968)..При проведении де-ляночккх с.г.ытсз использовалась принятая в хозяйствах агротехника.

При а'злсх'-аии материалов были использованы сложив сохрэдз-ния: ¡:ЛК - интенсивность поглощения кислорода; СПР - система почва-растение; ЬЛП - биологическая активность почты; ПТ - пемзори.Ч туф; ЛТ -. лигмрятов.чй т^ф; КГ - б жальте м»й туф;' КП кксдый тепел: ИГ - юрская глина; ПГ - трдменсвская- гяг ГП -- гллукенн-товьй п-сск; СП - епска;.КТ - клинешкдолитовыЛ ту*.

Апробация работы. Результаты исследования доложены ка научных кск^Чремщмх молодых ученых ТСХА (1УЭ.!. 1992. 1993 г. г.). По'мч-териалам диссертации опубликовано 2 и 2 слать и находится в печати.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из выгонял, ССУИ ГЛОЬ. ЫлЛ/'ЧеЬИЯ. РНЮДен. нр.'длолений. Ссноенс« солерка.чие изложено. на .... страницах «*л:лечгасн?го текста и включает о... таблиц, 3 ¡псенка. Список ;:о:тол:-?о^и:нзй литератур'.! включает .... наиуо.чсплпиЛ. по гич ..... па пи .стр п них язкках.

> ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

■ 1. Ьриядое ьулканп л-ео.-нч горгых пород на • поглощение . ннолгрода сиотечсй печнз-растение ...

Вл;'..-!;'.неп;оод. ислользсн е.:,Ь!Х в качеств: доСьсск При

формировании тепличного грунта, на интенсивность поглощения кислорода (ИПК) можно проследить на примере использования пемзового туфа (ПТ) (табл 2) Действие остальных вулканических пород характеризуют 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 35 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 почвенной 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 Сиоты

В вариантах с растением во всех случаях имело место увеличе—

Таблица 2

Поглощение кислорода почвосмесью 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 18 1,58 100.0 100.0 100.0

2 5 6,73 2.14 4,64 180,3 98.2 293.7

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 90.8 194,9

6 40 4.51 1,65 2.86 120,0 75,7 181,0

НСР 0,05 0,62 0.32 - - - -

кие ИПК с максимумом 6,78 мл/(кг*ч) в варианте с 5 ж содержанием породы Это на 80.3 % выше контроля Прирост ИПК на долю растения

. , и ризосферной »шкрофлоры максимальный и равен 4,64 мл/(кг*ч). Наличие дв^с 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 различой 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 55, то именно эти варианты и были использованы для проверок по.урожаю в условиях деляночных опытов. . * > .. ■ ,

Рис. «1- Поглощение кислорода тепличной почвой,при внесении^ ," . , ■ вулканических пород. 1 - БТ. 2 - КП; 3 - ПТ. 4 - ЯГ.

л

Согласии графиков 4 на рис. 1 ы;рсемие липаритового (ЛТ).спо-. ■ соОствопэло* активизация дыхания СПР.; Это качество зафиксировано в варипт.чх с Ю " и 20 % содержанием породы в смеси. При 5 X и 40 35 дозировке - действие' ЛТ имело ингиСирующий характер.; дыхание СПР' ни>м- контроля.

При анализе ингйбирующего действия обращает на себя внимание оОптилгельство. 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 почвосмесыс. Так. в варианте с содержанием1 ЛТ 20 35 да- ' хание 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,' : ко-; торый может частично подавлять-биологическую : активность '!. микро'ф-"лоры (П. А.Кожевин, 1989: Г.Н.Егрина". 1991).' .. ... .: /'.С ; ;. '.--/ Среди исследованных пород кислый пепел "(КП) . обладает чрезвы-'. чайно сильным влиянием на СПР. • Уже при содержаний КП 5 35 в смеси наблюдалось максимальное стимулирующее действие;;,;. прирост ИПК: . в* варианте с растением составил 110 .%," а без растения - 35 X. Однако увеличение ■ дозировки КП приводит К ингибированию процессов дат хания. ;. Уже при 10 35..- содержании _ КП.; получено"' достоверное снижение. ИПК на 5,9 35 для.'почвосмеси.с растением;!! на-22 35 - для корней -т сопутствующей им микрофлоры:. • Наиболее'чувствительна к'ингибирую-щему-действию ЮТ система корни-ризосферная микрофлора,' : - - V- -

Таким образом,: вулканические -порода • кислого ряда в составе почвосмеси. способны заметно усиливать ■ процесс.: дыхания • ■ почвы и СПР. Также отмечены уровни содержания пород в почвосмесях,■ при которых процесс-поглощения кислорода в условиях опыта не интенсифицировался.

- 9 - '

В опытах с вулканической породой основного:состава, базальто-, вымтуфом (БТ), , наблюдалось два максимума поглощения кислорода. На•графиках (рис.1)■эти максимумы соответствуют вариантам с содержанием породы соответственно 5 % и 20 %. Важно то," что ИПК в зтих _вариантах для СПР практически • совпадают. В то же время разрыв значений по дыханию для почвы достигает 34 56. ' а для корней 53.а %./ В варианте с 30 X 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-^изрсферная микрофлора:;>У,-УУ у ^■у /У у V' 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), ч *.'.-; " "-'г;".' • -Л* С-'Л' • таблица 3

• Влияниевулканических 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 - ■ л'.- " • 7,13' .' ' 100. 0 ,

•2, пемзовый туф : ■ 5-'. 1 ■ • 8.90 124, 8

з • ' ¡- . , , * ■ - - . • ■: 20 .. ' . V 9. 43 132. 3

4 . •5 : Липаритовый * .. туф - .. .. г . ' У,• 10. . 20 '. : 7.52 • 7,88 105, 110. 5 . 5'"

6 .: 7 Базальтовый?' туф;- . 10 . 8.78 ■ 8.70 123, 122. 1 0 У

■ 8 ' ".' зо У • ; '■•''*• 9,06 127. 1

•■ НСР 0.05 ,: .. ..' : л '<<- л;" ; . . 1.19 ' - ' : "

В таОл 3 представлены результаты этих опытов, свид тельству-ющие о положительноЯ 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 еывод 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 породы в почвосмеси можно проследить на примере использования

Таблица 4

Поглощение кислорода почвосмесыо и корнями огурцов при различном содержании парамоновской глины в смеси

Содержание породы Интенсивность поглощения кислорода

N п п мл /(кг*ч) %

сухой массы 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 5.28 2,57 2 71 140,4 117 9 . 172,6

3 10 6,76 2.75 4.01 179,8 12Ь, 1 254,3

1 20 7.05 3,54 3,51 187,5 1ь2. 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 15ь, 1 138, 1 181,3

НСР 0,05 0,56 0.34 - - - -

о парамоновской глины; (ПГ) (табл. 4); действие остальных осадочных-

пород характеризуют графики приведенные на рис. 2. - -/ •'. Как-видно из табл, .применение ПГ в качестве компонента тепличной 'почвы .сильно активизирует дыхание как почвосмесей без растения, ■ так и почвосмесей с растением. Максимум ИПК для СПР по- . лучен при 20 X добавке породы.:Самый высокий прирост ИПК обуслов-.

ленный присутствием растения в грунте. '. равный 4* 01' мл/(кг*ч) по- ■ ■ лучен ' в * вариантах с'10 X ; содержанием ПГ в смеси." В отличии от ; опытов ¿.вулканическими породами высокое содержание ПГ в почвос-меси не. вызывало снижения поглощения кислорода как почвой с корнями, так и почвосмесью без .корней. Поэтому варианты опыта с ЗО Х и 40 X 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 досто- * верное активизирующее действие зафиксировано, во всем . диапазоне

; . п лип' 42. КГ-Ч .. -

Почва с корнями.

Почва без корней

. ■ Разница

Рис.- 2"-. Поглощение кислорода тепличной почвойлфи, внесении'-. -осадочных пород. 1 - ПГ.- 2 -;ЮГ, .3 - ГП. 4 -.ОЛ. - .

- u -

дозировки порллы Самый высокий показатель дыхания СПР для опытов • с ГП получен гри его 30 55 содержании в смеси При этом уровень интенсифицирующего действия ГП на корни растения и сопутствующую им микрофлору в 2.2 раза выше, чем на микрофлору почвосмеси.

На основании графика 2 (рис 2в) можно заключить, что влияние ВГ 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 35. Следовчтечьно влияние породы на растение в два раза сильнее. чем на микрофлору почеы ,

Высокую активность СПР в условиях спыта обеспечила опока (ОП) Максимальные достоверные результаты ИПК зафиксированы при 30 % ее содержании в субстрате По сравнению с контролем прирост ИПК составил 98.4 % для СПР и 203.2 % для системы корни-ризос-ферная микрофлора Среди изученных осадочных пород это самые высокие показатели изменения биологической активности почвосмесей Гик ИПК в вариантах без растений отмечен при Ю % содержании ОП Здесь прирост ИПК составил 71 %

3 Влияние горных пород на ферментативную активность почвенных смесей

Изучение ИПК полученными почвенными смесями позволяет констатировать, 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 и может служить одним из критериев при оценке почвенного плодородия (S Kiss et al.. 1978)

При анализе изменений Ферментативной активности тепличных грунтов, вызванных использованием горных пород моччс отметить случаи достоверного увеличения активности ьатала_ы иквертаоЫ и дегидрогеназы

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 систем почва-растение и повышению урожая, можно отметить изменение физического состояния почвы, изменение уровней питания и стимулирующую 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, Четкого соответствия между ИПК и имеющимися физическими характеристиками почвосмесой не прослеживалось В Частности. плотности почвосмесей хотя и возрастают по мере увеличения содержания в них породы, однако отмечались варианты с более высокими величинами плотности почвосмесей. 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 №К в почвосмеси в начале и в конце опыта в связи с добавками породы (табл 5) Оценка состояния питания растении в конце опыта обусловлена.тем. что tu.no не^оходимо вьыънить иче-

лись ли к этому времени остаточные количества элементов питания в

почвосмеси. • ;ч; -г'»* ':■' '.«■''

' : •"'. '■■' ■ • • ' ."• '•; Таблица 5. .

Содержание элементов питания впочвосмесях с *:'

парамоновскими глинами в конце микровегетационного опыта , . /

N п. П. Содержание поводы, сухой массы; - ' мг / 100 гр. почвы . Поглощение -кислорода, мл 7кг*ч

водная вытяжка . 0.2 п НС1 .

N0^ к- 1Ш, • Р, 05 ' * , ■ кхо •

п . П+Р • П : П+Р . П. П + Р П +.Р.

1» Почва '. 14 ■■. '', ~ 160 •■!'. - • ,71 ," -

2 * Контроль ; 31 19 .200 191 ■79 V С4 ' .3,76 '.

3 27- ■ 17. 200 ' 191 109 у. 88 5,28

4 • 10 24 ■ 16 170 168 135 V- 105 > \ 6.76

5 20 21 ' 14" 140: .140 184 • 114 V 7,05 '

6 30 21 14 ; 130 129 • 230 ' 200 6.70

7 40 19 ■ 11 ■110 110 330 .310 " 5,87

' П - почва без растения; (П+Р) - почва с растением, »Почва -почва перед опытом; Контроль - почва в конце опыта: (5.,.40)?-почвосмеси в конце опыта. '.<,;,.. , , -•-,'.

Из табл. 5 видно; что по мере увеличения количества породы в почвосмеси содержание7 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). '."•■у. • \ '.. •'■.':■ '"•/'у-'"'-;

Что касается калия, тоего количество.возрастало по мере увеличение породы в почвосмеси. Сама вносимая порода может, служить источником калия, объяснить усиление интенсивностиу дыхания; СПР только увеличением содержания в почвосмеси калия нельзя. Как видно из табл! 5, в' вариантах 3. 4 и 5 реет 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 ег» 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 микрофпору почвы (В 3 Блисковский и Д А Минеев. 1986, У Г.Дисчаиов и др . 1990)

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

при соотношении порода:дистиллироват

ая вода, равном 1 3 замачи-

вали семена огурцов в течении 60 мин>т, семена пшеницы 10 секунд Результаты опытов, полученные для вулканических пород представлены в табл 6

Было отмечено сильное стимулирующее действие БТ и ПТ. что выразилось в достоверном увеличении ИПК почвой с корнями, сопровождавшееся заметным усилением ветвления корней огурцов и увеличении фотохимической активности хлоропластов Вытяжка из КП способствовала достоверному увеличению фотохимической активности хлоропластов, однако по ИПК семенами пшеницы, СПР и по числу корней ее стимулирующее действие не прослеживается С учетом пзло-

' ' : -„: . 'Я :' 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) . , .г - . ...

Горная порода, Поглощение • 0г . Число-корней' на одно растение. шт. ФАХ. , Л опти-чеокой плотности, мА . Урожай кг/кв.м.

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

Контроль 256,2. 4,07 К 49' - ч' 8С • 6.64

Базальтовый туф • 268, 5 -,6.92 . ' 64 120 . 7.90 Г

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 почвосмесями 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 гфи.этом скорость , поглощения кислорода СПР остаётся на уровне, контроля."; Это.? можно -объяснить отрицательным:действием Корневых; выделений; .Что касает-- . ся ЛТ. то вытяжка из него напоминает действие • КП.. но не столь: выраженное, ' .':"-.* ",-/■'/'•' у' .■ ' г-

Стимулирующее влияние вытяжек на"поглощение;кислорода СПР при замочке семян огурцов зафиксировано (табл. -7) для всех осадочных * пород. . • " .. у ' •*'•■ *■; '■.'/■'-'-'".';•''■

Как видно из'табл," 7 замочка семян одновременно..усиливает л . развитие корневой:системы и повышает фотосинтети'ческую активность хлоропластов. Причем разное время; замочки семян "в условиях опыта , не влияет на эффективность: т^ой''об!^о^.;-;"Скорость..поРяощ«»и:л

I г./ы

Влт-н.. ! ~лНОЛ вытяжки из горных пород осад >чг. но проис - ' 1 • I на поглощение кислорода семенами и^ милы псчвоР < г 7-дневных проростков огурцов В^.В"

корне.. .'..тохи>ч|ческ.,ю активность хлоропласт ; Ь^1 и урожай огурцов (за 30 сборов)

Горная порода Еремя замочки, минут Поглощение 0г Число корней на одно растение. шт Д С 1ТЛ чесь о.1 плотности, мА 1 кг/м1

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

Контроль 60 256.2 4.07 49 80 6. Ъ4

Юрские глины 30 - 7.11 75 120 -

Тс же 60 271,7 7.18 76 120 -

Парамоновские глины То же 30 - 7.12 75 120 -

60 267,1 7,03 73 120 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 проверка стимулирующего действия водных вытяжек по урожаю Сил проведен деляночный опыт в .тепличном комбинате им Моссовета (г. Москва). Результаты представлены в табл 6 и 7 Получение данные свидетельствуют о том.! что использование предпосевной замочки семян огурцов в вытяжках из ПГ. ОП. ПТ и БТ способствовало увеличению биологической активности СПР и повышению урожая огурцов В условиях опытов вулкршческие 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. гп. Мп. Со. N1, Ре. С<3. Сг. Бг в водных вытяжках оказалось следующим, из кислого пепла Ге - 0.13. Сг - 0,16. Бг - 0.4. из липаритового ту-

фа: Ре - 4.42: из базальтового туфа: Ге - 0.13; Сг - 0.16; из пемзового туфа: Мп - 0.63; Ге - 0.13; Сг - 0.16; Бг - 0.4; из опоки: Ге - 1.26; Бг - 0.6; из юрской глины: сио, 18; 7л -0.24; Мп - 0.1; N1 - 0.24; Те - 0.20; Б г - 6.6; изглауконитового песка: 2а- 0.11; Мп - 3.39; Со - 0,13;;N1 - 0,72; Ре - 0.27;' Бг

- 5ч.О; из парамоновской глины: гп - 1,8; ! Мп - 2, 72; Со - о; 22; N1

- 1,36; Те - 17,4: Сг - 0,16; Бг - 3.0 мнг/мл.

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. &

2 Глауконитовый песок 30 % " . 6,13 . 294.3

3 Юраше глины 30 % .... - 6,08 - 288,1

4. Кислый пепел 5 % 6,02 " 290.1

5 Базальтовый туф 20 56 5,75 279.0

6 Парамоновские глины 20.55 5,69 278.6

7 .Пемзовый туф 20 % 5,48 274,5 ■

8 Опока 30 36 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 стнес-ш за счет активизации почвенного раствора (табл 8)

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

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 порой Однако указанные эффекты проявляются не однозначно применительно к разным породам

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

Известно, что использование биологически активного препарата Симбионт-2 путем замочки им прослоек из селикагеля и керамзита интенсифицирует процессы дыхания ,СПР и способствует увеличению урожая огурцов (Н.Н.Игнатьев и др.. 19 39).

С учетом рекомендаций по применению цеолитов предложено использовать 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 35, рН сол -5,6 Клиноптилолитовый туф вносился в почву в виде прослоек толщиной 5 мм на глубину от поверхности 5 см в сосуды

лгл'я; ...

В качестве критерия оценки действующих факторов здесь также и:,пльзогзна 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 Симбионт- 2 в концентрации 0,00001 % от- исходной. Результаты , опыта' представлены в табл.-9. ■'•.-. . '

-' ■ ' Таблица 9 ...

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

Варианты о Поглощение кислорода, мл/(кг*ч)

П. г.. Возраст растений, сутки

7 14 ■ 20 30

1 Почва без туфа 3.10 4,10 3.26 3.80

-> с Почва и -туф 5.94 о .5.60 5, 23 4,62

3 Почьа и туф. обработанный Снмбиоктсм-2 • ■ 6.60. 5.70. 7,78 6.92

. , КСР 0.С5 0.41 0.18 0, 59 0.70 '

Как еидно из табл. 9. ;во всех вариантах спыта • наблюдается достовернее стимулирующее действие цеолитезой прослойки. В контрольном варианте (возраст проростков семь дней) количество поглощенного кислорода составило 3.10 мл/(кг«ч). За счет введения в г.оаиу прослойки цеолита интенсивность поглощения кислорода увеличилась до 5,94 мл/(кг*ч).

После эамочзи цеолита СлмСйснтсм-2 поглощение кислорода достоверно увеличилось и составило 6.60 мл/(кг«ч). Аналогичное увеличение поглощения кислорода при сведении в почву цеолитсвсй прослойки имело мссто на 20-й и 30-й день спыта.. Обработка цеолита препаратом обеспечивала дополнительные прибавки скорости поглощения кислорода, как и на 7-й дл:ь спита."

Из опита следует, что исполъгозание препарата Си.чбионт-2 .совместна с клпногттнлолитси.'м. ту^сч 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 (0,67.. 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 % 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 '

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 б.. . 30%. для липаритового туфа при ю и 20 х. для кислого пепла при 5 ж. . . ' /• • ' ; ■ .

3. Добавки вулканических пород:; -кислого.пепла в количестве 5. %. пемзового туфа 10 %, липаритового туфаб... 20% и - базальтового туфа 5..,30 X 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 X приводила к увеличению урожая огурцов в условиях деляночного опыта соответственно на 24.8 и 32,3 X;'; добавка базальтового туфа в количестве 5, 10 и 30 35 ; способствовала'повышению урожая соответственно на 23,1: 22.0; 27.1 %. . ' *' ' .

5. Добавки осадочных • пород/-'. парамоновской•• глины; юрской глины, глауконитового песка к тепличному-грунту в количестве 5...40 % и опоки.в количестве 5.30 X приводили к достоверному повышению , поглощения ^ кислорода ; почвосмесями ■ с корнями : огуречных.. проростков. . . .. .. .'-.-'.'.■';*' :

, " ' 6. Добавки осадочных пород: " глауконитового песка и юрской глины в количестве 5...40 X, парамоновской глины i0.-v.40 *.- опоки -5...30 Х - 'к тепличной почве приводили ~ к достоверному;- повышению скорости поглощения кислорода почвосмесями- без корней по сравне—. нию 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. ■'.;',. ;.- •-\ ■''-;;.*.;'--н -'Г ¿"X!;:".'Л-< * 8. Установлено, что водные вытяжки из исследованных' вулканических и осадочных пород обладают стимулирующим действием: • Пред- -• посевная обработка семян огурцов этими вытяжками приводила к дос' товерному увеличению скорости поглощения кислорода тепличной почвой с . корнями семидневных огуречных проростков, выращенных из.

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 деляне -чного опыта по сравнению с Контролем на 27.7 %. из пемзового туфа на 21,4 36. из базальтового туфа на 19,0 55. из опоки на 13.8 35

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

И Внесение в пахотный горизонт дерново-подзолистой пйчвы 1 т/га клиноптилолитового туфа, предварительно обработанного препаратом Симбионт-2, обеспечило прибавку урожая ячменя на 15.4 х

Рекомендации для практического использования

1 Рекомендуется разработанный к 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 % от сухой массы почвосмеси

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

3 Рекомендуется разработанный и апробированный способ выращивания ячменя на дерново-подзолистой почве, отличающийся тем. что в пахотный горизонт почвы перед посевом вносится 1 т/га клиноптилолитового туфа предварительно обработанного препаратом Симбионт-2. при разбавлении последнего в ICO тыс раз от исходной концентрации

' • V ■■.'.' V 24V V/. :••. ;

Список работ, опубликованных по теме диссертации ,

1. Игнатьев H.H. .: Кобяков А. А. Влияние клиноптилолитового .туфа на биологическую активность системы почва-растение // Депони- . рована во ВНИИТЭИагропрома. No. 108 ВС;-' 93 Деп.". 1993 т<\';; ■ ,'

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-летию.со . дня рождения К.А.Тимирязева. . М.:'- Изд-во МСХА, 1993. с.. 47 - 48. ' . ' Ь - • ; : V-; ■ /* -''х

3. Игнатьев H.H.. Гречин П.И. . Кобяков А.а;; Влияние вулкани^ ческих пород на поглощение кислорода тепличным грунтом и .t корнями огурцов // Известия ТСХА. 1994» вып, 3. " ■ •;">■; -'3 :'' * ;

Объем I '/г п л

Тираж 100

Заказ 784

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