Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Трансформация гумусовых веществ черноземов Левобережной Лесостепи Украины при применении удобрений

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Трансформация гумусовых веществ черноземов Левобережной Лесостепи Украины при применении удобрений"

УКРАИНСКАЯ AKAJEjEMlífí- АГРАРНЫХ КШ

УКРАИНСКИЙ 11АУЧ№-ИССЯЕДОВАТЬ1ЬС5Ш ИНСГЙГЛ ШЧЗОВЕДьгйй И АГРОХИМИИ ИМ. А.Н.ООЮЛОВСЮГО

КРАВЕЦ ТАТЬЯНА «ЦрРОЕНА

УДК. 631.417.2

ТРАНС50РЗДЯЯ ¡7МУООВЫХ ЕЕЦЕСГВ ЧЕНЮ2ЕНЭВ ЛЕВОЕЕРЕЗШП J200CTEÍW УКРАИй' ПРИ ПРИМЕНЕНИЕ УД)Е?ЕН.Ш

Специальность 06.01.03 - агропочвоведегао и агрофизика

На правах рукописи

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискшие ученой стелек: хандадата сальскохоэяйствеинис наук

Харьков - 1991

¿'.ссертационнгл работа выполнена з Укпаинском научно-исследовательском институте почвоведения и агрохимии им.А.Н.Соколовского

НаучньЯ руководитель - кандидат биологических наук

А.А.БАЦШ

Официальные оппоненты - доктор биологических наук

профессор А.Д.СОКИН

кандидат биологических наук А.Д.ЖХНОВСКАЯ

Ведущие предприятие - Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова

Защита состоится ШС//с£ 1991 года

в /О часов на заседании специализированного совета К 020.43.01 при Украинском научно-исследовательском институте почвоведения и агрохимии им. А.Н.Соколовского по адресу: 310024 г.Хярьков, ул.Чайковского, 4

С дассертацие;. можно ознакомиться в библиотеке института Авторефеоат разослан " $ * ¿('йЛ 1391 г.

Ученей секретарь специализирсванного Совета кандидат сельскохозяйственных наук

Е.».ПАВЛЕНКО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема органического' вещества почв замает большое место в генетическом к агрономическом почвоведении. •лота изучения и использования почв показала, что гуодсовке ве-гства являются ведущим началом з процессах формгоованкя к эволгэ-га почв, в создании почвенного плодородия. Со временная интенси^!-щия земледелия сопровождается многообразным вмесательствоу. чел:-зка в ход почвообразовательного процесса, преобразует почвы, выдает изменения их хжыческого состава. Изучение традсформают*. Wca почв, длительно испзльзуеккх к удобряемы, представляет од-Ч из главных задач, так как слуи;т наденкз< контроле« за их пло-эродием. Особо актуальна эта проблема для черноземов Украины -олотого фонда почв республики.

Однако, многие теоретические аспекты трансформации органиче-кого вещества остаются недостаточно изученном кз-за слоадости и пецифичности объекта исследования и нерешенности >.г:огих методаче-ких вопросов. Это отрицательно сказывается на решении практиче-ких вопросов оптимизации гуцусного состояния почв. Нет единого нения о характере сезонных изменений гуцусовкх веществ, невияене-иъэги остается направленность л особенности изменений гумуса при игенсивном земледелии, и в частности, при применении удобре.чкЯ. [сследования В этом направлении служат необходимой основой целе-(апрааленного воздействия на процесс гумусообразования, следэв?.-'вльно на уровень плодородия. В связи с этим имеет больше значе-ше изучение гу!<усовцх кислот, как наиболее важной части гуцуса, (бразутаихся в процессе гумификации органически^, остатков. ¡!зуче-ше влияния интенсивного земледелия на состав и (Ьакко-хпмические :войства гуцусовьа кислот позволили вскрыть особенности и характер процессов гумификации и даст возможность прогнозировать оги .троетесы в аггоэкосистемах.

Цель н задачи исследования. Цельв работы ¡-"вилось изучение влился гаэличнмг видов и доз удобрений на состав и свойства rjx-'-сових веаеств черноземов ¿звобереглой Лесостепи Укрганк.

Для реализации мой цели ewai поставлена сладгаеа* -

- изучит;» гуцусяее состояние чепкэгвмдг тетяччогэ и гул-л*.— ченного Левобероккой Хемстсга УССГ и ег- лймсно.тля в у¿.-гы.гк применения высоких дог к к-;»«* ыи»в ершккеекя удлСрн::.:;:;

- быкзить закономерности сезонных кэьмноетй содержания к сос тава гумуса и влияние на ¡кх органических удобрений з черноземе типичном ;

- изучить физико-химические свойства, отр.'£агвда природу гумусовых в-, слот типичного к бь^лочешшго чзрнэзекои {элементно состав, характер электронных и инфракрасных спектров поглощения, терьичееккг свойства, ютлекулярно-нассовое распределение);

- установить спецкфкяу влияния применяете: удобрений на при роду основных групп и фракций гумуса, определить какие фракции наиболее подвержены при этой трансформации.

Научная новизна. Епервые для черкзземов типичного и выщелоченного Левобережной Лесостепи УССР дана сравнительная хч. актери стика физико-химических свойств гумусовых кислот, свободных и предположительно связанных с подвижным формами полуторных окислов {фракция ГК-1 и 4К-1), и гуминовых кислот, связанных с кальцием (фракция ГК-2), выделенных по схеме Тюрина.

Установлены изменения физико-химических свойств гумусових таслот при применении удобрения, что вносит определенный вклад I исследование и прогнозирование процессов гуцусообразования в агрозкосистемах. Установлены различия в механизме трансформации гумусовых кислот при применении высоких доз минеральных и орган! ческих удобрений.

Выявлены особенности влияния' на гумуснсе состояние чернозема типичного нового вида органических удобрений - Продуктов биологической переработки жидкого свиного навоза.

Получены количественные показатели и отмечены особенности сезонной динамики общего, группового и фракционного состава гуц са чернозема типичного при внесении продуктов биологической пер работки жидкого свиного навоза.

В результате сопряженных исследований первой фракция гумус внх веществ по Тюрину и "подвижного" органического вещества по Егорову показана целесообразность использования для характерист ки лабильной части ^умуса метода Тюрина.

ГЬя.'ггицепкая ценность работы. Усталсвлбннъ'е изменения соде хая:--; и состава гумуссв^ веществ выщелоченного и типичного чет нсзуулв под воздействие« прэдуктоз биологической переработки яи кого станого навоза, высоких доз минеральных удобрений к подетч лечного назеза могу? быть использованы при разработке мероприя-

1 ий по улучг-ени!) гут<уского состояния черноземов в система упсаз-др.тя рочзонти плодородие;/..

Изменения физико-химических свойств отдельных фракций гумусовых кислот под воздействием удобрений позволяет ппогнозявовзт:. процессы гумусообразования в ыооэкосистемах.

Предложено раздельное изуче;ше пг,ироды гумусоэюс кислот первой и вторая фракции, ¡<а?; необходимое условие глубокого исследования процессов ■'умусообразования пои интенсивном земледелии.

Сфсрмулкрованъ: предлонения по стандартизации сроков отбора почвеннъ;; обоалцов с цель» изучения трансфоомации гумуса, пги сельскохозяйственном использовании почз.

Апробация пабстк. Результаты работи доложены и обсутдены на конференциях молодых ученух и специалистов УкрНЯИЛА /г. Харькоа, 1984,' 1965, 1986, 1567/, БелН/ЛЛА /г.Уинск, 1966/, фа.чультета почвоведения .'¿ГУ /г. Москва, 1987/, республиканской конфеоенцнн молодах учение /г. Харькоа, 1986/, Зсее^-зной ;ссн*с-рйнц;!И молода ученых .! специалистов "Ноосферог-енез: постановка и пути ре^с.'.-ия проблемы" /г. Кииенеэ, 1990/, на третьем съезде почвоведов и агео-хикккзв Уггр■ /г. г.ьзов, 1990/', на коэоданациркном согсцечик в: проблеме согагспеского зегеегча /г. .Меекзе, шег кгут пзчг'-Ее.-.екия им» В.З.Доф-часьа, 1230/, на Всесоазной кск^рондпи Чуьетиг. с ведества в биосфере, какздоэхоэяйствекнэе значение к экодог::--.с-екая роль" /г. Москва, МГУ, 1990/.

'(1ублиха1з№. йэ гезультатам исследований опубликована 7 ггГ:, 2 едены в печать.

Стоутута и объем паботг. Диссертация состоит из »еден»., сести глав, выводов, рекомендаций производству и "списка лнтегтлу-ры. Рабста изложена на //3 страницах машинописного текста, -дерти? 21 таблицу и ,24 рисунка. Список использованной лигеоатурк включаету?^/ наименований, в том числе 33 сабо? эарУежнга автооов.

РАБОТЫ

Гууусное состояние чернэзекоэ пои их сельскохозяйственной использовании {литературный обзер)

3 главе нзлосонк ссвгемснккс взгляд: на процесс ста-

ции гумуса лочя при сельскохозяйственной иегсяьзеванжс. ?асс» т-

рены основнь:е причины уменьшения содержания и ухудшения качаетЕа гуадуса пахотных черноземов. Отмечена особая роль в трансформации гумуса лабилькьэс фракций, к а:: наиболее подвергхекта изменениям. Вопросы состава I* природы различних фракций гумусовых веществ чзоноземов изучены недостаточно, практически отсутствует сравнительной анализ физико-химической природы лабильных и других фоэм гумусовых веществ откх почв.

Раса/зтоены аспекты влияния удобрений на гуцуснсе состояние почв. Ппизедены различные взгляды исследователей на изменение содержания, состава к природы гумусовых веществ почв при применении удобрений. Отмечена разноречивость этих взглядов и недостаточная изученность вопроса для лесостепной зоны, что обусловило необходимость проведения наших исследований.

Пшсодаке условия и объекты исследований

Исследования били проведены на многолетних опытах в совхозе "Авангард" Чугуевского района и экспериментальной базе "Комьфг-нар" У!гг>пйИ:1А, расположенных на территории Харьковской области.

Ь совхозе "Авангард" исследования проводились на черноземе типичном з полевом стационарном опыте, где изучается эффективность действия продуктов биологической переработки жидкого свиного наЕоэа (актг.иного ила и биологически очищенных стоков)

усо:.%ай сельскохозяйственных культур, его качество и плодородие почв. Нами были проведены исследования на трех вариантах оп:та: контроль (без удобрений), внесение активного ила (Ил) -300 т/га (около 6 т/га сухого органического вещества) и биологически очищенных стоков (ЕОС) - 3000 т/га (около 10 т/га сухого от)г-днического вещества) ежегодно (пподолхительность опыта 10 лет). Площади делянки 144 м^. Дэза внесенных проектов биологической переработки тсидкого свиного навоза насчитывалась по спдзмсалив алота и составляла 600 кг/га. •

Исследования в экспериментальной базе "Комь^-нар" гшоеоди-лись на чернозема выщелоченном. Объектами служили слелупцие варианты полевого опыта, заложенного в 1981 год': контроль (без удобрений), внесение подстилочного навоза в "запас" из расчета IX"С кг/га по фосфору (около 400 т/га), внесение минеральных удобрений в "запас" из расчета *1200-Р1200^1?00 * 11лос?адь

делянки 132 и2.

Методы исследования

Изучение сезонной динамики гуиуса. проводилось на черноземе типичном совхоза "Авангард" в 1935-19Й6 гг. в следушие сроки: апрель, июнь, каль, август, сентябрь, февраль. Исследования показали, что пространственная вариация гу^'са на делянках опыта не превьаала 53», и дяя «сслздрзаня?. достаточное количество пространственных позторнэстей, при уровне вероятности 0,95, составило 3-5 образцов. Для изучения сезонной дан&знм гумуса отбое образцов почв осуществлялся бурением через 20 си до глубины 80 см в пятикратной повторности методом конверта.

Для определения изменения содержания и состава гуцуса черкз-эекоз типичного к выщелоченного при применен:«« удобрений были отобраны образцы почв с глубины 0-20 с?- ч-пятикратной повторности, в которых определялось содержание органического углерода по методу И.3.Телика п модификации В.И.Ожакова и Б.А.Никитина /Орлов, Гри-!£«!&, 1^31/, групповой к фракционный состад по метод;/ а.';.Конзно-воЯ и Н.П.Велыен'овоЯ /1051/, ффеозые «¡¡охота ебобод.'-гз и связанные с годвнтнь?ги формами полуторных окислов, извлекаете 3,1« ¡гаОН вытяжкой по методу И.В.Тюрина' /1951/ и Н.А.Пщс.овсй /1К5/, "подважк-'е" гуцусовыз кислоты"растэогнкке в 0,2а ХзСК е-.гяехо по методу к.А.Егорова /1938/.

Для выделения препаратов гумусовых кислот били взяты сменянные образин из 5 индивидуальных для ковдзго варианта. Ьыделэггке проводили по д.С.Орлову, л.А.ГеиеиноЯ /1961/ с некоторой иэдн£:-кацией, позволяющей извлекать гумусовые кислоты первой к в-ерзй фракций. Выделение $улъ во кислот проводилось по методу йорскта / Гоглут ( 1947/ в модификации А.А.Схнина, Д.С.Оглова /1972/.

Во всех исследованных препаратах был определен элементный состс-з: содержание углерода, водорода, азота и золы на автоматическом анализаторе фкоик * С «Ю-Згьв « /,1талая/, содержание недорода По разности. Относительная степень окисленяости ( ) гао-считала по Д.С.Орлову /1974/. Электронт:п спектгы г.оглогекия онколи на спектрофотометре С1-14, кнфтакгасные спектгы - ка псиСог; ¡<КС-29 с применением КЗ4.-техники. Тегм?ггаЛ:че;.<ие ксследзвглкя проведены ка деоиватогсафе системы Паули*, Д5.:1ау.-лх, л.Эгден

/Венгрия/. Молекулярно-массовов распределение изучали (фильтрацией растворов гуминовых кислот через сефадекс Г-50 (тонкий), в качестве элюенга использовали 0,05м трис-КС£-буфер с добавлением ионного детергента - додецилсульфата натрия /¡¿илановский, 1964/.

Сложение гуыпнэвых кислот исследовали с помощью растрового электронного микроскопа J3H -2 фирмы "Дтиол" (Япония).

Экспериментальные данные подвергались математической обработке методом дисперсионного анализа по Б.А.Доспехову /1979/. Статистическая обработка и графическая интерпритация данных выполнена на KB "Искра-1256" и I ВМ PC-AT.

Сезонные изменения содержания и состава гумуса

Наги исследования на черноземе типичном показали, что в сезонной динаькке гумусовых веществ отмечается два основных этапа (оис. I): увеличение содержания гуадса в период апрель-июль и по-слзгукщее его снижение, довольно резкое,в июле-августе и постепенно затухающее, носящее скорее характер тенденции, в начале осеки. Образцы, отобранные в феврале месяце, характеризовались несколько больсим содержанием органического вещества по сраднению с осенними. Амплитуда сезонных изменений содержания гумуса глубже60 см затухает, но характер этих изменений сохраняется. Снижение амплитуды сезонных колебаний содержания гумуса с глубиной отмечали В.З.Гер-цык,/1959/ Н.Ф.Гантлра,/1983/

Ежегодное применение продуктов биологической переработки жидкого свиного навоза не изменяет общей закономерности сезонной динамики гумуса, а сезонные колебания превышают изменения содержания органического вещества под влиянием вносимых удобрений, действие которых проявилось в некотором увеличении абсолютных значений в нарастании темпов и амплитуды сезонных изменений.

Обработка данных методом двухфакторного дисперсионного анализа /Успехов, 1979/ показала, что доля влияния особенностей года на содержание органического вещества составила 22%, в то время как влияние вносимых удобрений значительно ниже - 6%.

Исследование группового и фракционного состава свидетельствует, что все компоненты гуцуса подвержены сезонным изменениям (рис. ¿), степень выраженности которых обусловливается прочностью сйязи с минеральной частью почвы и долей фракции в составе гуцуса. Характерной особенностью сезонной динамики превращений группового состава гуцуса является противоположная направленность изменений

I

/ 6

1 I г

6 7 ъ * ; И С Й Ц ь

4 Ь б 7 6

I I ! 7 а 9

•.озяии.'ч'. дичдцикл с--*>х«-го содержания органического веасгтг» чср.¡отема тигичногз. ■..-:!'с (■ ---контроль,___К0-31Хит/га, _____Ял-Ж т/г а.

о - го см

го - '»Сем

<ю 60 см

60 - 60 сн

1.0 0.8

С.е Г

и, 4

О,г О

- /

, I | I I I I | I I I I I ' II '"Г"1^ «■,'•■'

* 5 6 7 в 9 2 4567692 4 56769 /(56789

МЕСЯЦЫ

Рис. 2 Сезонная динамика группового состава гумуса чернозема типичного:

гуминовых (ГК) и фульвокислот (еку, что обусловливает высоки динамичность соотношения Сгк:Сфк.

Значительную роль в динамике гумуса играет его лабильная часть кли о"ЦУсоэые кислоты, свободные'« предположительно связанные с подвита-гм формами полуторных окислов (ГК—I и 1К-1). Несмотря ка относительно невысокое юс содержание в составе гумуса чернозема типичного, сезонные изменения этой фракции соизмеримы, а иногда и превызггуг аналогичные изменения второй фракции гумусовых кислот. Направленность сезонных изменений лабильной части гумуса совпадает с характером динамики общего его содержания, а темпы накопления лабильных гуыусовкх кислот зачаетув предшествуют увеличению гугусо-иых кислот второй фракции, что возможно связано с частичным перехода фракцииI з болеа устойчивую фракций при общем снижении растворимости органического вещества к концу лета /Николаева, 1959; Дергачева, 1934; Самойлова и до., 1990/.

Количэство гуминовых кислот свяэшойпс с кальцием (ГК-2) при переходе от весны к лету увеличивалось, а затем постепенно снихалэеь, достигал первоначальных значений в начале осени. Противоположный характер гааели сезонные изменения фульвокисло? связанных с кальцием (£К-2). Обладая значительно большей амплитудой кзиене-ний по сравнешш с СК-1 они определят1 специфический характер динамики всей группы йульвокислот.

Отмеченная эавнстзюсть позволяет считать, что система гумусовых веществ черноземов способна поддерживать свой состав на опре-делешо.ч уровне, за счет возможных переходов ГК-^М.

Общео направление сезоншлс изменений группового и фракционного состава гумуса одинаково на всех вариантах. Вносимые удобрения изменяли количественные показатели компонентов гуцуса, -увеличивая разницу нёяду вариагггами к середине лета, тогда ках к началу осеки эти различия псактичгскя нивелировались. &гс позволяет отбирать обпаэци пэчв для генетической диагностики гукуснзгс состояния'чесногемов-в конце лета-качале осени, а для изучения влияния удобсений ка гугфч-.нэе состояние черноземов - в средине лета.

Изменение ссдерхшия и состава гутф'сся!.:* веществ чгрг.озсчоз лги применении удсбоекий

Длительное экстенсивное ислользсвош'.е чернозехэз псивсдэт к зкдчигельноцу снижений содержания гуЧУса з этих почвах /Терли, 1937; Кононова, 1951; Гркнченхэ к до., 1§с4; Бацула, 1973; Че:нг.к

- m-

и др., 1973/. По данным Г.Я.Чесняка /1980/, среднегодовые потери гуцуса на черноземах типичных без применения удобрений составляют 0,5-1,0 т/га.

На исследованных нами черноземах типичном и выщелоченном ежегодное потери гумуса составили в среднем 0,5 т/га. Одним из путей восполнения его запасов в почвах является внесение удобрений.

Органические удобрения оказали положительное действие на гу-ыусный баланс черноземов, однако степень их влияния, зависела от вида и способа внесения.

Систематическое применение в течение 10 лет продуктов биологической переработки на черноземе типичном обусловило повышение со-деожания гумуса на варианте с илом на 0,76%, а на варианте с БОС -0,27о. Внесение в "запас" высоких доз подстилочного навоза (до 4СО т/га) увеличивало содержание ryity'ca в черноземе выщелоченном на 0,415. Лсибавки гумуса били непропорциональны количеству внесен-нъх удобрений, так как степень их гумификации неодинакова и составляла для ила - 40%, ЮС - Wfo и подстилочного навоза - 135.

Внесение высоких доз минеральных удобрений приводило к усиле-ikï) процессов минерализации гумуса и снижению его содержания на

0,2ай.

Наояду с количественными изменениями при применении изучаемых удобрений органическое вещество почвы претерпевает существенные качественные преобразования (табл. I). При внесении продуктов переработки свиного навоза относительное содержание гуминовкх и фульво-кислот по вариантам изменилось незначительно (некоторое увеличение доли $К отмечено на варианте Ил - 300 т/га).Соответственно этому соотношение углерода ГК и СК находится в пределах 2,1-2,5. Более выражены на этих вариантах изменения фракционного состава гуыуса. Происходит увеличение содержания первой фракции, в основном за счет SK-I. Изменения гумусовых веществ связанных с кальцием проявлялись гораздо слабее, что приводило к увеличений показателя степени относительной подвижности органического вещества /Пр, по О.А.Бирюковой, Д.С.Орлову и др., 1986/.

Высокие дозы минеральных удобрений и подстилочного навоза на чернс ¡еме выщелоченном увеличивали относительное содержание гуми-Н0В1ГХ ¡»слот, и расаиряли соотношение Сгк:Сфк с 1,7 до 2,1-2,4. Однако, если на варианте с подстилочным навозом этот процесс объясняется гумусообоазованиеы, то при внесении минеральных удобрений -за счет выраженной деструкции менее устойчивых к разложению фуль-

Влияние удобрений на изменение группового »: фракционного состава гуцуса

черноземов

Таблица I

Варианты опита

с :Содер-¿^«.•иание 0071й: гуцуса % : ы

• /О

Содержание гуиусових кислот

ГК

:иа

§ : Первая фракция . : Вторая фракция

ьФк : гк-1: 4К-1: Сумма :гк-2: ск-2 :руша

; С : :нера-: :ство-: :римо-: :го ос: :татка:

«г

Контроль 2,03 (О/удоб.)

Ммнераль- 1,92 ные удоб. Подстилоч- 2,32 ккй навоз

НСРдз 0,15

Контроль 3,22

(б/удэб.)

11л - 3,66

ЗООт/га

ВОС - 3,38 3000 т/га

НСР^ 0,13

Лшшечонис:

3,58 3,30 3,99

0.38 18,27 0,30 15,63 0,37 15,95 0,11

Чернозем вьщелоченны.'-

1.03 1,7 ,49,52

1.04 2,4 54,17 . • "

1.16 2,1

50,00 . 0,05

15,95 0,03

42,3| 0,06

12,13 0,13

числитель - а у. весу почвц, знаменатель

3,85 10,10 0,10 0,23 5,21 11,98 0.12 0.25 5,17 10,78 0,01 0,04 Чеснозем типичный

О". 05 0.13 0.18

1,55 4,04 5,5Э

0,22 0,31

6,01 8,47

0.17 0.22

5,03 6,51

0,01 0,03

& к

50,48 0,8а 45,83 1,16 50,00 0,07

0,39

0,46 0,47

углероду

вокнслот/Гадасзра, 1988/.

Изменение фракционного состава гуцуса чернозема выщелоченного при внесении удобрений проявилось в увеличении содержания гуцусо-вьж кислот первой фракции. При атом происходило накопление как ФС-1, ток к ГК-1, что нашло свое отражение в показателе Лр, который возрос с 0,39 до 0,47. Одновременно наблюдается снижение соде1 жания СК-2, особенно резко (на 59%) ка варианте с минеральными удобрениями, тогда как содеркание ГК-2 несколько увеличивается, т.е. последние более устойчивы к процесса« деструкции и не исключена возможность частичного перехода или матричного обновления ГК-2 за счет даугиг фракций гуцуса /Фокин, 1975; Гришина к др., 1981/.

Трансформация физико-химических свойств гуцусовых веществ черноземов при применении удобрений

Элементный состав гумусовых кислот. Результаты исследований элементного состава гуг<усовьзс кислот черноземов типичного и выщелоченного свидетельствует о том, что в составе молекул в ряду 4Й-1 ГК-1 - ГК-2 понижается доля участия водорода, возрастает -доля циклически полкморкзоваиного углерода при одновременном уме 'ньшакии доли алифатических цепей. Данная зависимость усиливается от чернозема вьщелоченного к чернозему типичному (табл. 2).

Основными процессами при формировании гуцусовых кислот, оп--рэделяпзими различие ыевду Сй-1, ГК-1 и ГК-2 является процессы окисления, дегидратации к деметилирования и, в меньшей степени, капбоксилироБ&юш /В.Кревелен, 1931/. Различия в пределах фракцг гуцусовьэс кислот разного происхождения (чернозем типичный к чор( зем вымоченный) определяются пгоцессгдм дегидратации к, в «еж ааЯ степени, окисления и декетмл;,рсзгмИя' (рис. 3).

Пркыеие.'е'.е удобрений приводило к услэвнекиа химической стр: туры гуцусовых кислот, к нарастанию их степени акжаткзации, "х; иическоЯ зрелости". Более интенсивно »то? процесс ивотехал на в си&нге с ежегодный применением продуктов переработки свиного т воза н высоких доз подстилочного навоза. 2тк коканеник ярче про явились в лабилькж фракциях гуцусовых кислот к согловохиились увеличением содержания углерода, кислорода, уиеньгедаеи дол;; вс дорода и сутсе.'меы отновения Н:С.

При применении «кнеральшк удобрений иалбояш сильна гоанг форикровааксь КС-1, измене:«« ГК-1 и ГК-2 ешв ибзнзтатвлькчкк

Таблица 2

ЭлеыетныЯ состав гумусовых кислот черноземов при применении удобрений, атомные %

репараты : С 1 Н • 0 : № : Н:С ; 0:С : : С:№ : я

Чеоноэем.типичный

Контроль

ГК-1 33,6 43,9 19,4 3,1 1,31 0,58 10,84 - 0,15

5К-Г 28,4 46,0 22,9 2,8 1,62 0,81 10,14 0

ГК-2 39,9 33,4 24,4 2,2 0,84 0,61 18,14 0,38

Ил - 300 т/га

ГК-1 32,9 40,8 23,1 3,1 1,24 0,70 10,61 0,16

СК-1 29,7 42,5 23,9 3,0 1,43 0,80 9,90 0,18

ГК-2 40,8 31,5 25,2 2,4 0,77 0,62 17,00 0,44

ЕОС - 3000 т/га

ГК-1 33,4 42,-5 21,3 2,8 1,27 0,64 11,93 0

ФК-Г 28,9 42,5 25,3 3,1 1,47 0,87 9,32 0,28

ГК-2 41,4 31,8 24,8 2,0 0,77 0,60 20,70 0,43

Чернозем выщелоченный

Контроль

ГК-1 32,5 43,7 19,7 4,0 1,34 0,61 8,13.: -0,13

Ж-1 . 25,0 50,+ 21,2 3,3 2,01 0,85 7,58 --0,32

' ГК-2 39,-7 36,0 21,9 2,4 0,91 0,55' 16,'54г 0,20

Минеральные удобрения

ГК-1 32,7 44,6 19,8 2,9 1,36 0,61 11,-28 0,15

26,9 46,3 24,0 2,8 1,72 0,89 9,6£ 0,16

ГК-2 40,8 35',3 22,0 1,9 0,87 0,-54 21,47 6,21 •

Органические удобрения

ГК-1 33,2 42,4' 21,2 3,Ь 1,28 0,64 10,71 0

Ж-1 29,0 42,1 25,3 3,0 1,42 о,в> 9,87 0,29 '

ГК-2 " 41,1 35,9 20,8 2,2 0,87 0,51 18,68- 0,14"к

Г 14 ,

___декарбоксилнролан-иа

Рис. 3 диаграмм атомных отношеи^Й гуцусозых кислот черноземов при приизнегяга удобрен^ чернозем типичная: 1-кЗ!Гтроль; 2-'=1л-ЗСОг/га; З-БОО-З^СОт/ & -ГХ-1, © -гК-1, С!«врнозец ^-«жг

роль, 5-минералькыв удобренил, &-педгтндочкый навоя; Л -ГК-1, о-М-1, С-ГК-2

обусловливались процессами деструкции алифатических фрагментов их молекул..

По элементно^ состав." были оценены типы химических реакций, участвующих в формировании гучусовых кислот при применении удобрений (рис. 3). Основная закономерность трансформации 5К-1 "проявля"-ется в усилении процессов деметилирования и дегидратации, что вызвано отщеплением метильных и кетиленовых групп алифатических структур фульвокислот. Это согласуется с уменьшением отношения Н:С й коэффициента цветности по вариантам. Процессы •лбоксилкрования и деметилирования в большей степени участвовали^.^и формировании ГК-1 на вариантах с продуктами переработки жидкого навоза и с подстилочным навозом. Влчяние минеральных удобрений не выражено.

Применяемые .удаления практически не изменяли интенсивность химических реакций, участвующих в формировании ГК-2, отмечено незначительное усиление процессов деметилирования на всех вариантах с органическими удобрениями и процессов дегидратации при внесении подстилочного навоза.

Оптические свойства гумусовых кислот удобренных вариантов черноземов типичного и выщелоченного свидетельствуют о более высокой степени их "зрелости" и бензоидности по сравнению с хонтролем.

Степень влияния удобрений определялась как их видом, так и способом внесения: одноразовое "запасное" внесение оказало слабое влияние на оптические свойства гумусовых кислот, при систематическом внесении продуктов биологической переработки свиного навоза оптическая плотность препаратов возрастала в ряду: контроль -БОС-ЗООО т/га - Ил-300 т/га.

Изменения оптических свойств под действием удобрений в значительной мере зависели от прочности связи гумусовых кислот с минеральной частью почвы и усиливались в ряду: ГК-2 - ГК-1 - 1К-1. Значения коэффициентов цветности и экстинции мало различались для ГК-2 контрольного и удобренных ваоиантов. Для ГК-1 и 1К-1 отмечалось снижение коэффициентов цветности и увеличение коэффициентов экстинкции (табл. 3).

ИнФракоаснне спектры гумусовых кислот. Анализ ИК-спектров гумусовых кислот первой фрахции исследуемых препаратов подтверждает обогащенность этой фракции полипептидаыи и полисахаридами и азотсодержащими компонентами. Спектры лабильных гуууснкх кислот слабо разрешаются в областях поглощения карбоксилов (1720 см"Ь и бен-зоидных стоуктур (1620 см~*), что существенно отличает их от гуми-

Таблица 3

Изменение оптических показателей гуцусових кислот чернозема типичного при применен«!: удобрений

Препарат : Варианты : г 0,00 К I см

С>К-1 Контроль 5,6Э 0,003

БОС - 3000 т/га в,67 0,014

Ил - 300 т/га 7,37 0,016

ГК-1; Контроль 6,63 0,023

БОС - 3000 т/га 6,50 0,030

Ил - 300 т/га 6,03 0,032

ГК-2 Контроль г, 93 0,113

БОС - 3000 т/га 2,78 0,124

Яя - 300 т/га 2,94 0,122

ковьх кислот второй фракции. На спектрах ГК-2 наблюдается интенсивная полоса поглощения карбоксилов, а такте полоса С=С арсмати-ческих структур (что согласуется с их злеыентньл составом).

Характер ИК-спектров гуыусовьгс »¡слот на всех вариантах одн типен, но выявлены различия по интенсивности полос поглощен,-.;:: в спсктсах гуцусовьэс кислот удобренгсд вариантов, снижается интскси кость полос поглощения мет иль них и меткленовьсс групп, гидроксклъ ных. групп, амидкьэс группировок, что соответствует типу химически реакций, участвупщнх при формировании от¡гх гу»0'ссвых кислот (пис. 3). Для спектров ГК-2 более ярко пооявляются полос«, обусловленные колебаниями карбоксильных группировок и сопряженных двойных связей С»С и С=0 ароматических структур. В спектрах I заметно складется интенсивность полос поглощен;-." спкэтэбых гидро ксилов и полисахаридов, свидетел ствущих о фэркнеовании на удэб ге:и:х в.'.гиантах ^львокислот с менее развит!:«» алифатическим!-, цепям::.

^ег^ч^^У." хлра»гегистика гучусов-гзс кислот. Диффзренциальк тегда.чогклй акал;;?, подтвегтдает более высокую ароматичность и от лоентедмо'» угтгяч-лкссть стгуктурных: элементов ГК-2 по спавнан;« с гуууссвью: кислотами первой фракции. йтедуе? ответить сходный пгинциг. строения ГК-1 и 1К-1 черноземов -.¡-личного к ьыщ^лэченк:: более выразеш; различия Гп-2, которые для чернлземз типичного с( ладаог относительна большей ароматической «г.стьг.

При ежегодном внесении на черноземе типичном продуктов биоло-пческой переработки свиного навоза молекули гумусовых кислот при-бретают более сложный характер: осуществляется внутримолекулярная щфференциация структурных единиц, увеличивается доля центральной гасти, периферия становится менее сложной и устойчивой. При этом ■ермограммы характеризуются ярко выраженными симетричнкии эффекта-»1, что отличает их от термограмм ГК-I и 4K-I. Молекулы последних j.a удобренных вариантах обладают более разнообразной по составу центральной частью, что приводит к дифференцированию эффектов в зысокотемпературной области.

Одноразовое внесение высоких доз минеральных и органических одобрений практически не изменило характер термограмм и термические характеристики ГК-2 чернозема выщелоченного, различия сводятся к повышению устойчивости препарата в целом и более выраженной дифференциации эффектов, связанных с разложением ароматической части молекул на варианте с минеральными удобрениями.

Более выражено действие высоких доз удобрений на термические свойства гумусовых кислот первой фоакции: увеличивается термическая устойчивость молекул, происходит усложнение периферической части ГК-I и 1K-I, в составе ГК-I увеличивается ароматическая часть и повышается устойчивость ее компонентов,для 4K-I также установлено повышение устойчивости ароматической части, но соотнопение центра"' льной и периферической частей молекул не изменяется.

Молекуляр.но-массовос распределение гуму-г,в;рс кислот. Фракцио-1-нирование гумусовых кислот чернозема типичного на сефадексе Г--50 (тонкий) с использованием ионного детергента свидетельствует о tío* лее выраженной гетерогенности ГК-I, для которых характерно наличие шести фракций, представленньзс на гельхроматограммах в виде 5 четких максимумов с молекулярными массами от 2600 до 5200 и дглн-» ' нэго шлейфа в низкоыолекулярной области. Более однородными являются фульвокислоты - для них свойственно два максимума 23400 и 6500 и два шлейфа в высокомолекулярной и низкомолеяулярной обЛас5 тях. На гельхроматограммах гуаиновых кислот второй фракции выде-« ляется одиг максимум 23400 и три фракции в виде уступов в низкомолекулярной области.

При внесении удобрений происходят увеличение числа фракций ГК-I, которое сопровождается снижением их молекулярных масс» 'lífcí не изменяют сзою гетерогенность на варианта БоС - ЗОСО ?/га и снижают число фракций до 3 на варианте ib - 300 т/га. Снижение числа.

фракций сопровождается уменьыением их молекулярных масс и увеличением доли выхода низкомолекулярных фракций, при этом высокомолекулярная фракция не изменяется.

Несколько иначе изменяется молекулярно-массовое распределение ГК-2: на варианте с илом увеличивается число фракций с Солее низкими молекулярные массами, их доля в составе молекулы увеличивается до 415, на варианте с ЮС число фракций снижается до 3 и, в основном, представлено фракциями 18600 <40Й) к 7200- (412), одновременно снижается доля выхода высокомолекулярной фракции.

Снижение молекулярных масс гумусовых кислот удобренных вариантов согласуется с уменьшением соотношения Н:С, увеличением коэффициенте. цветности и уменьшением алифатической части в их составе.

Злектронноиикроскопическое исследование гумусовых кислот. Растровая электронная уикроскопия на данном этапе является единственным методом, позволяющие непосредственно наблюдать размеры и конфигурации частиц гумусовых кислот. При увеличении в 300-3000 раз гугсинзв1;е кислоты втопой фракции кмевт вид крупное частиц с гладкой поверхностью и острыми краями, обладающих хогошс »краденной ГО-ркзонтвльнйй волнистостью.

Элактронкоиикроскопичэская картина гуыинавых кислот первой фракш-.и во многом схозса с предндукэй, отличал.сь иензе плотным сложением.

Отличительной особенностью препаратор. фульв^киыот является наличие тонких пластинок с ровтдм и параллельным сторонами и губчатой гранью скола.

Еаогодкое применение продуктов переработки свиного навоза приводит к усложнению структур гу»<усовых кислот, частицы приобретают более плотное строение и однородное сложение.

БНЮда

1. Длительное сельскохозяйственное использование черноземов /^воСесежнсЯ Лесостепи ¿'»тайны без применения удобрений приводит

к снижению общего содержания о"цуса. Ежегодные его потери в пахотной слоо за период ведения "опыта" составляли. 0,5 т/га.

2. Использование продуктов биологической переработки £г.л-*ого свиного навоза, текже как и подстилочного навоза, способствовало увеличению обдего содержания гуцуса по. отложению х неудобренному контролю. Б составе ^акций гуцуса увеличивается содержание спо-бодньх и предпслсяктельно связанных с пелутоглли скног.лми гу»Э'сэ-вих кислот ПРИ незначительно«- изменении гучуеовьж клемт с*м«ыих

с кальцием. Групповой состав гумуса существенно на менялся, некоторое увеличение гуминовых кислот и расширение соотношения ? отмечено лод влияние:« поде точного навоза.

3. Высокие дозы минеральных удобрений интенсифицировал! процессы минерализации гумуса и приводили к снижению содержания суль-фокислот осязанных с кальцием при относительно небольшом увеличении гу5ЖК0Еых кислот первой и второй фракции.

4. Установлено, что в течение года гумус почв претерпевает значительные изменения, проявляющиеся в увеличении его содержания в весенне-летний период и последующем снижену.г ¿¡•о содержания к концу лета-началу осени, глубжебОсы эти изменения ослабевает, хотя характер их сохраняется. Направление сезонных изменений групп и фракций гумуса з осн"г:'.ом совпадает с его общей динамикой, за исключением фульвокислот второй фракции, изменение которых идет з противофазе и определяет специфический характер динамики гс :й группы фульвокислот. Противоположная направленность изменений гумико-вых и фульвокислот обусловливает высокую вариабельность соотношения СГ!{:СфК и предполагает возможность их взаимных кодлокдно-хкми-ческих превращения. Органические удобрения не изменяют направлено сезонной динамики гуцусовых веществ, их действие проявилось з изменении количественных показателей, максимально выраженное з летние месяцы и нивелирующееся к началу осени.

5. Исследования физико-химических свойств гумусовых кисло? черноземов типичного и выщелоченного свидетельствуют об усложнении молекул в ряду 4К-1 - ГК-1 - ГК-2, что сопровождается нарастанием

обуглерояенности,увеличением степени окисленкости, снижением содес-жания азота, при одновременном уменьшении доли алифатических цепей и снижйнии молекулярных масс. Данная зависимость усиливается от чернозема выщелоченного к чернозему типичному.

6. Применение органических удобрений (подстилочного навоза и продуктов переработки жидкого навоза) способствовало оСгазсзадап более сложных, "химически зрелых" гумусовых кислот с зыоаженноя ароматической частью и сложной периферией. Минеральные удобрения приводят к деструкции менее устойчиз;лс периферических фрагментов нзлекул гу^усозых кислот и перестройке их остальной части э направлении усиления роли арсматичесхих фрагментов. Яесыэтря на изменения э структуре и свойствах гумусовых кислот удобоеннкх вариантов, общая закономерность строения, определяющая самостоятельно ст.. фракций з составе гуцуса, сохраняется.

7. Выявлена различная степень трансформации фракций гук/совых кислот под действием удобрений, что подтверждается данными элементного состава и оптических свойств ГК-I, «K-I и ГК-2. Происходящие изменения более выражены для лабильных фракций гумусовых кислот, гуминовые кислоты второй фракции более консервативны к в меньшей степени отреагировали на изменения, происходящие в почве при внесении удобрений.

ПРЕДЮШШ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Рекомендовано стандартизировать сроки отбора почвенных образцов: конец лета-качало осени - в целях генетической диагностики гу*$усного состояния черноземов, середина лета - в целях изучения влияния удобрений на их гуцуское состояние.

2. Предложено при решении вопросов влияния сельскохозяйственного использования на гумусное состояние почв проводить раздельное изучение природы гумусовых кислот выделенных без декальцирования почв и после декальцирования.

СПИСОК

работ, опублккованшлс по теме диссертации

1. Кравец Т.О. 'Влияние применения продуктов биологической переработки жидкого навоза на гухусное состояние чернозема типичного мощного Левобережной Лесостепи УССР //Тез. докл. 2-й ресцуб. конф. молодел: учешдс к специалистов. - Харьков, 1986. - С. 153.

2. Кравец Т.Ф. Сезонная дкнаижд органического вещества чернозема типичного Левобережной Лесостепи УССР /Дез. докл. научно-лрсизвод, конф. молодух ученых. - Минск, 1986. - С. 47.

3. Кравец Т.5., Скоыяькик Е.В. Сезонная динамика, органического веществе пои удобрении чернозема типичного продуктами биологической переработки жидкого свиного ;--овоза //А: рог-имик я почвоведение. - К.: Урожай, 1939. - Вил. 52. - С. 57-61.

4. Вацула. A.A., Кравец Т.С. Изменение свсйсть органического в еще ст »г чернозема типичного пси антропогенной еоздеПств'Л! /Дез, докл. Уй делегатского съезда БОЛ. - Новосибирск, 1г<39. - Ч 5. -С. 21.

5. Бацула A.A., Акмосова Я.Sä., йраъец Т,й. Тмисфоршшкл орге-кичегхого вещества под воздействием удсОгг:;ий /Дез» докл. 2 ci.es»-да почвоведов я агрохимиков Украины. - Харьков, I9S0. - С. Ь-И.

6. Кравец Т.®. Термические свойства гумусоьих хислот чзрноээ-т/личного при удобрении продуктами биологической перлработта цгаго свиного навоза //Тез. до гл. Всесзюз. кокф. молодас учес. - Кииенез, 1990. - С. 80-81.

7. Авторское свидетельство СССР, » I29I5445 /з соавторство/.

8. Бацула A.A., Амыосова Я.Ы., Кравец Т.5. Физико-химическая зактеристика гу*усовых кислот чернозема типичного при внесении эдуктов биологической переработки жидкого свиного навоза /а ттл/. ■

9. Баиула A.A., Кравец Т.5. Физико-химическая характеристика цусових кислот черноземов при поименекии удобрений /з печати/.

Ответственный за выпуск ^ Е.Ф.Павленко__

i .......... Подл, в печ. А2.\Ч0.\9Арл.. Формат /'ÄxftU J/JÄ

мага тип №..........Объем 1,0 усл.-печ. л..............

раж 100 экз. Заказ $ .......

.рьковское областное упоавленив статистики :0002 Харьков, ул. Маршала Балашова, 28