Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Трансформация органического вещества красноземов длительно удобряемой чайной плантации Западной Грузии

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Трансформация органического вещества красноземов длительно удобряемой чайной плантации Западной Грузии"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО НАРОДНОМУ ОБРАЗОВАННО

ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖШ НАРОДОВ имени ПАТРИСА ЛУМУМШ

На правах рукописи

ПАУЛЬ ЮРИЙ МИХАЙЛОВИЧ

УДК-633.631.841.631.445.3/470.6^

ТРАНСФОРМАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА КРАСНОЗЕМОВ ДЛИТЕЛЬНО УДОБРЯЕМОЙ ЧАЙНОЙ ШАНТАЦИИ ЗАПАДНОЙ ГРУЗИИ (06.01.04 - агрохимия)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА - 1991

Работа выполнена на кафедре почвоведения и агрохимии сельскохозяйственного факультета Университета дружбы народов имени Патриса Дуцумбы и в лаборатории трансформации азота Всесоюзного научно-производственного объединения по чаю, субтропическим культурам и чайной промышленности в

Научные руководители - доктор сельскохозяйственных

наук,профессор ТРЕЩОВ А.Г.,

кандидат биологических наук ЧЕРКИНСКИЙ А.Е.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных

наук, профессор ЧЕЙШКОВ В.А.

кандидат биологических наук МШНОВСКИЙ Е.Ю.

Ведущая организация --Всесоюзный научно-исследовательский институт удобрений и агропочвоведения имени Д.Н.Прянишникова. .

Защита состоится "Д^" 1991 г. в 15.00 на

заседании специализированного совета К 053.22.18 в Университете.дружбы народов имени Патриса Луцумбы. по адресу:113093, Москва, М-93, ул.Павловская, д.8, корцус 5, ауд.340.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Университета дружбы народов имени Патриса Дуыумбы по адресу: П7198, Москва, ул.Миклухо-Маклая,д.6.

Автореферат разослан • 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат биологических наук,^ у/12/^^_В.М.Малофеев доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При интенсификации сельскохозяйственного производства проблема органического вещества почвы занимает ведущее место в повыпении почвенного плодородия. Внесение больших количеств минеральных удобрений под культуру чая оказывает значительное влияние на свойства красноземной почвы. Определенное воздействие на эти изменения в почве оказывает растительный материал, остающийся в междурядьях чайных плантаций в результате ежегодных подрезок чайных кустов, опадов листьев и корней. Он составляет основу вновь формирующегося органического вещества почвы и является главным источником формирования собственного гуцуса.

Эффективное регулирование состояния органического вещества, как и уровня почвенного плодородия в целом, должно опираться на знание различных конкретных процессов, механизмов трансформации гумусовых соединений. До сих пор недостаточно изучен 'вопрос об участии азота минеральных удобрений, а также азота 'растительных остатков чайного растения в формировании гуцуса. ¡Неизученным является вопрос о доступности азота растительных остатков растениям чая и доли участия этого азота в формировании урожая чайного листа.

| При интенсивном использовании красноземных почв под чайными культурами в почве происходит накопление гумуса. Этот факт отмечался в литературе неоднократно (Бзиава, 1973; Саришвили, Егорашвили, 1974; Цанава, 1985). Применение азотных удобрений активизирует биохимические процессы в почве, результатом чего является усиление трансформационных процессов органического вещества красноземов. В.П.Цанава (1985) считает, что практически весь вымываемый в нижние слои почвы азот представлен не азотом минеральных удобрений, а азотом гумусовых веществ, подвергшихся минерализации под действием больших доз азотных удобрений. В связи с этим изучение скоростей обновления гуцусовых соединений и коэффициентов их минерализации представляется особенно важным. Настоящая тема является частью Гос.темы "Изучить пути оптимизации баланса азота под чаем и цитрусовыми в связи с дальнейшим I повыпением урожайности и охраной окружающей среды" (01.86. | 0100986), разрабатываемой коллективом кафедры почвоведения й агрохимии сельскохозяйственного факультета Университета дружбы на*-родов им. П.Думумбы.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы лвяяат-ся изучение трансформации органического вещества красноземных почв чайных плантаций Западной Грузии при длительном применении высоких доз минеральных удобрений. Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:

- изучить влияние длительного удобрения на гумусное со-* стояние красноземных почв;

- изучить характер изменений в молекулярной организации гумусовых веществ, вызванных воздействием минеральных удооре-ний;

- определить размеры иммобилизации азота различных форы азотных удобрений в гумусовых веществах;

- изучить размеры включения азота растительных остатков чайного растения во фракции гумусовых веществ и доступность этого азота растениям чая;

- определить скорость обновления гумусовых кислот красноземов и коэффициенты их минерализации при длительном удобрении чайных плантаций.

Научная новизна исследований. На основании исследований в длительном полевом опыте получены новые данные о характере ; изменений гуцуса при длительном внесении под чайные культуры больших норм азотных удобрений. Изучена доля азота разлагающихся растительных остатков в азотном питании чайных растений,! Впервые применен метод радиоуглеродного датирования для изучения вопросов трансформации гумусовых кислот и определения ко- ' эффициентов минерализации гумуса красноземных почв Западной Грузии.

Практическая ценность работы. Полученные результаты могут быть использованы при разработке мероприятий по оптиматизации ¡гумусового режима, а также для балансовых расчетов гумуса в красноземных почвах, J результате проведенной работы обоснованна оптимальная форма азотных удобрений для внесения под чай -¡аммонийная; получен ценный материал, который может быт? использован при разработке мероприятий по оптимизации азотного питания чайных кустов,

! Апробация работы. Результаты исследований были доложены на научной конференции молодых ученых "Пути повышения эффективности сельскохозяйственного производства" (Москва, 1988), на ^ научно-теоретической конференции "Вопросы интенсификации произ-

п

водства сельскохозяйственной продукции" (Москва, 1989).

Публикация результатов исследований. По материалам диссер}-тации опубликовано три статьи.

Объем диссертации. Диссертационная работа изложена стр.машинописного текста, включает 17 таблиц, 14 рисунков. Состоит из введения, пяти глав с разделами, выводов и рекомендаций производству. Список литературы включает/?^ наименований, в том числе ЩсО на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Объекты и методы исследований

Одним из объектов исследований служил длительный полевой опыт отдела агрохимии ЗНПОчСКичП (Озургети, Анасеули, Груз.ССР>, заложенный в 1966 году. Схема посадки растений 1,25x0.30 м. Длина учетной делянки 7,5 м, ширина 8 и, площадь 60 м . Площадь опытной делянки 90 Почва - типичный краснозем на зеб- . ровидной глине* В момент закладки опыта почва характеризовалась следующими показателями (0-15 см): CQpp 2,бЙ, Ыоб1д 0,45£ обменная кислотность 6,8, гидролитическая кислотность 9,7 мг-экв.на 100 г почвы, подвижные фосфор и калий 3,0 и 7,5 мг/100г соответственно, кальций 16,1 мг/IOO г, магний 9,5 мг/IOO t поч-|вы. Схема опыта: I. Контроль (без удобрения); П. РК-фон, Ш. Фон+NgQQj 1У, Целина. Норма.азота 300 кг/га взята в связи с 'тем, что данная норма рекомендуется как оптимальная в данном регионе. 4-х летнда норму фосфора вносили в виде суперфосфата и фосфоритной муки. Одинарная норма фосфора 150 кг/га. Калий в виде KCl в норме LOO кг/га вносили четыре нормы раз в четыре года. 3 1976 году провели полутяжелую подрезку, перед которой (зимой) внесли азотное удобрение (бО£ от нормы). В 1977 г.внесли магнезит в норме 100 кг/га MjO.

I Отбор почвенных образцов проведен по генетическим горизонтам. Образцы целинной почвы взяты в 50 ы к северу от опытного участка под пологом вторичного леса, состоящего из липы ( Tifa h) , каштана ( Смбалг* Sa.¿'V«.) и лещины мШаяа^. в отобранных образцах определяли С t по Тюрину, по Кьельдалю, групповой и фракционный состав гумуса - по Тюрину в модификации Пономаревой-Плотниково^Зрлов, Гришина, 1981). i

Для изучения характера изменений в молекулярной органйза- ' ции гумусовых соединений, вызванных воздействием минеральных ! удобрений, проводили анализ щелочной вытяжки почвы с помощью,.^

гель-фильтрации, & также определяли элементный состав препаратов гумусовых кислот. Фракционный состав трудногидролизуемих соединений почвенного азота проводили по методике Еремнера {Аптк«4, 1965).

С целью изучения включения в состав гуцуса азота различных форм азотных удобрений наци был захожен лабораторией опит с компостированием почвы с азотным удобрением. Исследовали три формы - акидную (мочевина), нитратную (натриевая селитра), а>н монийную (хлорид аммония), меченные изотопом ^Ы. Обогащение удобрений: ^(NHgKCO - 21,15 ат.5б, 15ЫН4С1- 54,30 ат.%, HaNOg - 16,66 ат.%. Образцы отбирались через I, 3, б, 12 ме-; сяцев на анализ фракционного состава гумуса. Обог&пение образ-' цов изотопом азота-15 определяли на приборе tJsomtierno¿-5200.

Для выяснения роли растительных остатков чая в формировании гумуса красноземов и питании чайных кустов нами был зало- j жен лабораторный.опыт с почвенными коыпосгами, где целинную ; почву низкого уровня плодородия компостировали с размолотыми i растениями чая. Растительный материал готовили следующим образом. Саженцам чая давали двойную норму меченого по азоту сульфата аммония (0,2 г/кг). Содержание N в удобрении 22,75 ат.%. Через 7 месяцев растения высушивали, размалывали и для подготовки хомпостов использовали растительный материал, содержащий 7,07 ат.% 15Ы. На компостируемый материал сажали чайные растения, которым давали дополнительную подкормку в виде суперфосфата (0,03 г/кг), KCI (0,04 г/кг) и необогащенный (NH^gSO^j (0,10 г/кг). Повторность трехкратная. Через I, 3, 6, 12 мес. брали образцы почвы и растений.

Для изучения скоростей обновления 17ыусовых веществ красноземов в препаратах гуминовых и фульвокислот, выделенных из почвы полевого опыта, определяли удельную активность которая использована для расчета коэффициентов минерализации гумусовых кислот и 14С-возраста (Черкинский, ^зовкин, 1989, 1990).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Изменение гуцусного состояния красноземов

Длительное применение больших яорм азотных удобрений (300 кг/га) увеличивает содержание CQ по сравнению с вариантом без внесения удобрений с 3,50^ до 4,Б2£ (табл. I). При закладке опыта величина С0рГ> равнялась 2,6%. Действие фактора удобрения

на гуцусснакопление в нижнем горизонте МЗП0Гр несущественно. Применение азотных удобрений вызывает уменьшение обогащенности гумуса азотом, на что указывает более широкое отношение С/Ы -10,5 на контроле, 12,8 на варианте с применением азота.

Таблица I.

Изменение группового состава гумуса красноземов(в числителе-Х от веса почвы, в знаменателе-^от Сопг )

Вариант Горизонт, С глубина, «о* % С/И Сг,к. Сф.к А.г

см С* Ф.к •

Контроль А1В удобрения) погр. 15-45 3,50 1,17 0,38 0,19 10,5 7,02 0.98 27,9 0.22 18,6 1,61 46,1 0.61 51,9 0,6 0,4 0.91 26,0 0,34 29,5

РК-фон А1Вантр. 0-15 3,86 0,37 12,02 1.08 28,1 1.53 39,6 0,7 1.25 32,3

А1Впогр. 15-45^ 1,46 0,23 7,24 0,28 18,9 0.90 61,7 0,3 0,28 19,4

-5он+Ы300 А1Вантр. 0-25 4,62 0,41 12,79 1.72 37,3 2,22 48,0 0,8 0,69 14,7

А1влогр. 25-50 1,13 0,20 7,58 0.15 13,0 0,72 63,7 0,2 0,26 23,3

Целина 0-25 2,69 0,26 11,84 0,84 31,2 1,33 4,94 0,6 0,52 19,4

31 25-60 0,60 0,14 4,98 0.06 9,2 0.50 80,9 0,1 0.06 9,9

| НСР05 0,9455 0,92 5,4К? 5,46% , 7,50%

| Основным источником органического материала для гумусона-¡копления является подрезочный материал чайных кустов. Так,толь-' ¡ко в 1989 году на плантации оставлено на контроле 4208 кг/га, ;на вариантах РК и РК+Ы300 соответственно 4713 и 6410 кг/га |подрезочного материала. При этом процесс новообразования гумусовых соединений изменяется. Общее количество гуминовнх кислот! |в гумусовом горизонте увеличилось с 27,9£ до 37,3£ от С0рГ#(с ; ;0,98Ж до 1,72^ от веса почвы). Кяличество фульвокислот на вари-к ,анте с азотным удобрением увеличилось по сравнению с контроле» с 1,61% до 2,22% от веса почвы, доля их в составе гумуса прак-| тически оставалась неизменной. В нижнем горизонте их доля нес- ;

( * 2-342 _________________________' ________________________! 5

колько увеличивается с 51,936 до 63,756 от С0рр> Отношение Срк/ Сф к на варианте с внесением азота становится шире - 0,8 по ставнению с контролем, где это отношение равняется 0,6, что го--ворит об улучшении качества гумуса на удобренной варианте. Доля негидролизуеного остатка при внесении удобрений снижается с 26,0% на контроле до 14,7£ на варианте РК+Ыдод.

Данные фракционного состава гу1(уса свидетельствуют о том, что гук^усное состояние красноземов в значительной мере определяется содержанием фракции ГК-1, связанной с подвижными полу», торными окислами. Количество этой фракции при применении азотных туков увеличилось с 0,59£ до 1,08^ (с 16,до 23,3% от С0рГ ). Большая доля принадлежит фракциям ГК-3 и ФКг-З, связанными с глинами и устойчивыми полуторными окислами. И если количество ГК-З увеличивается в гор. А^В^,^ с 0,33% на контроле до 0,64% на варианте фон+Ыдфф, *о количество ФК-3 существенно не изменяется - 0,69$ на контроле и 0,59£ на варианте с применением азота. Доля ФК-3 в составе гумуса практически не меняется. Закономерна и небольшая доля или полное отсутствие фракции ГК-2 и ФК-2, связанные с Са, что наблюдается из-за ненасыцен-ности основаниями почвенно-поглощающего комплекса. В варианте фон+Ыдоо доля "агрессивной" (по определению В.В.Пономаревой, 1964) фракции несколько снижается - до 7,7% по сравнению с 9 на контроле. На всех вариантах вниз по профилю доля этой фракции увеличивается.

Молекулярная организация гумусовых веществ I

Элементный состав гуминовых кислот. В препаратах гуминовых кислот водород преобладает на углеродом (39,09-43,31 ат.^Н про« тив 34,06-36,50 ат./йС). С применением азотных удобрений это отношение практически не менялось, то есть степень конденсирован» ности молекул гуминовых кислот верхних горизонтов на всех вьрит {1Н1ах опыта примерно одинакова. Содержание кислорода в препара» тах ГК варьирует в пределах 20,33-22,34 ат,Я>5 В верхних гори« I зонтах А1ВанТр различий в содержании азота между вариантами | опыта и целиной практически не наблюдалось„ Имеет место только | суиение отношения С/Ы на варианте РК и РК+Нздо с (кон« |

троль) до 13,46 (РК) и 13,47 (РК+Ы30ф), что указывает на некоторое увеличение обогащенности гуминовых кислот азотом при внесении минеральных удобрений. Однако в целом существенных различий е элементном составе гуминовых кислот под действием мине-

ральных туков не наблюдается.

Мояекулярно-ыассовое распределение гумусовых веществ. Одним из показателей гуцусного состояния почвы является доля ще-лочнорастворимой фракции в составе гущуса. Гель-фильтрация этоф группы гуцусовых веществ позволяет получить важную информацию о характере изменений в их молекулярной организации под влиянием минеральных уг^брений. Гумусовые соединения щелочной вытяжки красноземов с помощью сефадехса 0> -100 разделяются на 2 фракции. В верхней части профиля (гор. А1ВаНТр ) на всех вариантах опыта ввделяется фракция со средневзвешенной молекулярноИ массой 124,2хЮ3 Д. Меняется только ее доля в составе гумусови: веществ. Так, на целинной почве сна составляет 41,на контрг ле 35,2?£, уменьшилась с применением азотных туков до 21,6%. Доля низкомолекулярной фракции 2 увеличивается с 64,85 на контроле (ШЫ1,67хЮ3 Д) и 58,2* на целине 'ММ-11,97хЮ3 Д) до 78,4? на варианте Фон+Ыдоо (ММ=»12,25хЮ3 Д).

Подобное изменение нолекулярно-массового распределения гу-мосовых веществ свидетельствует о более глубокой трансформации органического вещества красноземных почв при длительном внесении минеральных удобрений.

Фракционный состав трудногидролизуемых соедине-* ний почвенного азота

Известно, что между содержанием трудногидролизуемых соединений почвенного азота, состоящих в основном из азота аминокислот и аминосахаров ( Ралш , , 1974) и уровнем обеспечек ^ости растений чая азотом существует экспоненциальная зависимость (Цанава, 1985). В условиях нашего опыта основная часть ¡азота гидролизата (табл. 2) в верхнем горизонте почвы приходится на азот аминокислот. Его количество увеличивается с 86,4 иг/100 г на целине и 121,0 мг/ЮО г на контроле до 160,0 мг/ 100 г на варианте РК+Ы300.

Однако, доля этого азота снижается с 60£ от на кон-

гроле и 58,8? на целине до 46,на варианте с внесением азотных удобрений. На вариантах с внесением минеральных удобрений Содержание общего азота гидролизата значительно больше, чем на варианте без удобрения и целины, из чего можно заключить, что их применение создает благоприятные условия для накопления доступного растениям азота.

Таблица 2.

Фракционный состав трудногидролизуемых соединений почвенного азота (в числителе - иг/100 г почвы, в знаменателе - % от общего гидролизуемого азота)

Контроль РК РК+К300 Целина НСР^

0-15 15-45 0-15 15-45 0-25 25-50 0-25 25»60щ7Щ

Нобщ.гидрол,198>6 46'6 217'2 б4-0 341-2 75«4 147«° 37'6 61'2 Аммонийный 68,8 24,3 87,3 22,9 155,2 40,4 50,4 21,0 «т 9 азот 5475 ^4 БзТ5 557В '

Азот 8.5 3,3 25,8 1,3 9,8 0,8

ашносаха-ров

4,3 7,1 7,6 1,7 6,7 2,1 3,6

Азот 121,0 18.8 132,0 26.8 160,0 33,6 86,4 15,6 Т6 7

аминокислот 60,9 40,3 60,8 49,6 46,9 44,6 58,8 41,5 '

Аммонийный азот составляет в верхних горизонтах от 34,6% от общего ааота гидролизата на контроле до 45, на варианте Фон+Ы'з00, то есть происходит достоверное увеличение легкогид-ролизуемых форм азота, .которые при кислотном гидролизе выделяв ются в виде аммония. Доля негидролизуемого азота снижается, со-|-ставляя на целине 42,335 от общего азота почвы, 47,на контро| ле и только 22,7& на варианте с нормой азота 300 кг/га. Коли- I чество азота аыиносахаров значительно колеблется, составляя ] 2-8£ от общего азота гидролизата. В пределах почвенных профилей закономерности одинаковы. При общем снижении количества аммонийного азота вниз по профилю наблюдается повьшение его доли в общем азоте гидролизата.■ Количество и доля азота АЬ5К вниз по про-* ;филю резко уменьшается. Аналогичные закономерности на различных |почвах были отмечены рядом авторов ( г 1971, Шискгл,, \

с2хсА , 1987). Доля негидролизуемого азота во всех вариантах I в нижнем горизонте (А1ВП0Гр ) почвы значительно повышается, что происходит за счет возрастания доли устойчивых: органических соединений, азот которых практически недоступен растениям

Зключение азота удобрений в еос*аь органического вещества красноземов

Наиболее интенсивно происходит включение азота в подвиж^ Ную фракцию 1а фуйьвокислот. Следует отметить, что при данной методике фракционирования в эту фракцию попадают и неспецифи-чрские кислоторастворимые вещества, в состав которых также

включается аэот-15 удобрений.

Таблица 3.

Динамика включения азота удоорений( Ю во фракции гумуса красноземов, ыг/ЮО г почвы

Удобрение Экспози- Гуыиновые кислоты Фульвокислоты

ция.мес 1 2 3 1а I 2 3

15НаМ03 I 0,37 _ 0,40 5,61 - 2,37 0,13

3 0,16 - 0,06 3,45 - 2,80 -

6 0,29 - 0,15 5,18 0,95 1,58 0,27

12 0,49 - 0,03 2,74 0,03 0,53 -

15ЫН4С1 I 0,20 — 0,02 5,06 - 3,06 0,06

3 0,33 - 0,01 4,50 - 2,00 0,02

6 0,44 0,28 0,05 4,42 - 2,08 0,06

12 0,16 - 0,20 3,80 0,08 1,29 0,16

15(Ш2)2СО I 0,23 _ — 4,68 1,47 0,42 —

3 0,14 - 0,03 3,79 - 2,09 0,10

6 0,35 0,02 0,24 4,30 - 2,03 0,04

12 0,07 - 0,10 2,23 - 1,79 0,11

Большое количество азота иммобилизуется фракцией ФК-Д, | связанной'с подвижными полуторными окислами. Наибольшее коли- | ¡чество азота было закреплено в этой фракции в варианте с внесем нием мочевины, наименьшее - с натриевой селитрой. Практически не произошло включения азота во фракции ГК-2 и ФК-1. И состав гуминовых кислот наибольшее количество азота включилось из на-!триевой селитры. По общему объему закрепления три формы азотных удобрений располагаются в раду: аммонийная >амидная> ни- | !трагная. То есть аммонийная форма является предпочтительнее дл? применения на данных почвах под чай в связи с тем, что объем непроизводительных потерь при внесении данной формы наименьший.

15

Включение N меченых растительных остатков в состав гумусовых веществ и доступность его растениям чая

В первый месяц компостирования азот меченой растительной массы включается почти во все фракции фульвокислот (рис. 2). Наличие его во фракциях ФК-1 и 1а составляет от 11,02 до 28,75/б|

от внесенного азота. Часть азота переыло в фульвокислоты ФК-3, !

..

%

84

7

б"

5 4

3 2

I

15

Рис Л Динамика включения N растительных остатков в состав гуминовых кислот (% от содержащегося в растительных остатках N удобрения).

%

30

20

10

Л"-«-

Г Г

/ 'ч

V

N.

!г У /

\

$ фракции !

з • !

\

I.

— I

3

/г

' —' 15

Рис.2 Динамика включения N растительных остатков в состав фульвокислот (% от содержащегося в расти тельных остатках N удобрения).

Леи.

а

связанные с глинистшш минералами и устойчивыми полуторными окислами - 3,01^ от азота удобрений. За год доля азота во фракции ФК-З увеличилась с 3,01^ до 12,7655. И если через месяц во фракции ФК-2 не произошло закрепление азота, то через год в не Я закрепилось 8,82£ азота. То есть количество меченого азота в течение года в составе устойчивых фракций гумуса увеличивается. Доля же азота в подвижных фракциях уменьшается. Во фракции ФК-1а содержание ^Ы снижается с 28,79£ до 7,8& от внесенного азота. Большой объем закрепления азота во фракции ФК-2 и ФК-3 следует отчасти объяснить характером почвенных глин, которые ! способны удерживать аммоний в обменной и необменной формах | ( М^иг-п К., 1972). За 12 месяцев во фракции ГК-1 закрепилось I 0,32 мг Муд>/100 г, во фракции ГК-3 - 0,47 ыгЫуду100 г,что | составляет 2,29 и 3,37£ от внесенного азота удобрений.

Азот меченых растительных остатков уже через месяц обнаруживается в растениях чая. В корнях его содержание составляет 121,1 мг/100 г сух. в-ва(. то есть 9,835 от Ы0Й:Ц! в корнях), в листьях - 45,52 мг/100 г сух. в-ва {2,1% от Н0(5Щ> в листьях). За год в гуминовые кислоты перешло 5,6б£ внесенного с растительной массой азота удобрения; в фульвокислоты и неспецифические кислотораствориыые соединения - 32,7®? азота; растениями чая, посаженными на компост, утилизировано 12/6 азота; в меченой растительной массе компоста сохранилось в иммобилизовав- | ном состоянии 42,29Ж азота; а 1,2% меченого азота оказалось неучтенным, что является следствием его газообразных потерь в ¡результате процессов минерализации.

Изменение скорости обновления гумусовых кислот

Гуминовые кислоты красноземов чайных плантаций, считающие! ся, как правило, наиболее стабильной фракцией в этих почвах, имеют большое значение удельной активности, чем фульвокислоты, и, следовательно, обновляются с большей скоростью, чем последние, Это подтверждает высказанное предположение (Черкинский, Чичагова;, 1984) о том, что наиболее устойчивой является преобладающая фракция в данном типе почв. Коэффициенты минерализацж гуминовык кислое (Кщ^) в верхнем горизонте максимальны, более Ш> в год, а время их обновления составляет всего 20 лет» Это ¡отражает высокую биохимическую активность в этих почвах и значительную нестабильность гуминовой составляющей органического вещества (табл. 4).

.....

| В нижнем горизонте А13ПОГр отмечаются различные значения ¡удельной активности гуминовых кислот в трех вариантах опыта, ;где по сравнению с горизонтом АХВ^,^ более, чем на порядок меньше значение коэффициента минерализации и больше время их обновления.Минимальное значение Кмгк на контроле 0,175+0,018^ в год и, следовательно, максимально время их обновления -554^ 47 лет. На участке с применением высоких норм азотных удобрений (300 кг/га) Кмгк уменьшается до 0,294+ 0,01656 в год, а время обновления возрастает по сравнению с вариантом РК до 333+ 20 лет.

Аналогичная зависимость выявлена для фульвокислот. Для них характерны более низкие коэффициенты минерализации и боиее высокие значения времени обновления. Так, на контроле время обновления ФК в 2 раза выше, чем ГК и составляет 42+ 4 года, а в почве с внесением азота - почти в 1,5 раза 30+ 5 лет. Соответственно для них и ниже значения коэффициентов минерализации

В нианих горизонтах значение относительной удельной активности по фульвокислот резко убывает до 89,07+ 0,085 на контроле, 90,65+ 1,00£ на варианте РК и 90,72+ 2,01% на варианте РК+Нддд. Аналогичным образом происходит изменение К^ и

резко увеличивается время их обновления. ;

Таблица 4. |

Относительная удельная активность, коээфициенты мине- 1 рализации и время обновления гуминовых кислот красноземов по ^С. !

Вариант опыта Горизонт, Относит.уд.т4 глубина, акт-ть по С, см % к активности ЫВ>$>-стандарта ^мгк Ягод"1 14л . кал. возраст

Без удобрения А1Ван^. 0-15 132,47+ 1,01 5,369^ 0,531 19+ 2

А1ВпогР. 15-45 95,62+ 0,73 0,175+ 0,015 554+ 47

РК-фон А13антр. 0-15 132,02+ 0,81 5,147+ 0,381 19+ I

А1Впогр. 15-45 102,71+ 0,45 0,440+ 0,026 224+ 13

РК+Кзоо А1Вантр. 0-25 132,87+ 0,57 5,584+ 0,325 18+ I

А1Впогр. 25-50 99,69+ 0,46 0,294+ 0,018 » - 333+ 20 Г

Продолжение таблицы 4.

Цехина AI 0-25 109,66+ 1,02 0,959+ 0,092 104+ 10

Таблица 5.

Относительная удельная активность, коэффициенты минерализации и время обновления фухьвокислот красноземов по 14С.

Вариант опыта Горизонт, Относит.УД.тд глубина, акт-ть по -1 С см % к активности /l/g -стандарта Ягод"1 14С . кал возраст

Без удобрения А1Вантр. 0-15 121,39+ 1,35 2,382+ 0,219 42+ 4

А1Впогр. 15-45 89,07+ 0,80 0,090+ 0,006 1041+ 66

РК-фон ' А1Вангр. 0-15 - - -

погр. 15-45 96,65+ 1,00 0,196k 0,025 490+ 59

PK+Ngoo А1Вантр. 0-25 126,35+ 2,49 3,334+ 0,585 30+ 5

А1Впогр. 25-50 90,72+ 2,01 0,104+ 0,020 907+ 163

Целина AI 0-25 118,59+ 0,69 1,964+ 0,096 51+ 2

ВЫВОДЫ

1. Длительное (более 30 лет) применение больших норм азот* ных удобрений на красноземных почвах по чайными плантациями положительно влияет на гумусонакопление в почве. По сравнению с i контролем (вариант без удобрений) в условиях полевого опыта произошло увеличение содержания CQpr на 32Ï. Улучшается и качество гумуса, на что указывает расширение отношения Ср R /Сф к ci 0,6 до 0,8. Новообразованный гумус лабилен, легко подвергается биохимической минерализации, являясь не только обменным фондом, но и защитой стабильной части гумуса.

2. Под воздействием минеральных удобрений в составе свободной (арлочнорастворимой) »фракции гумуса, доля высокомолекуляр-

ной фракции (ЦМ=124,Зх10 Д) снижается на 9,6%. Доля низкомо-!пекулярной фракции увеличивается на 13,при одновременном увеличении среднеювешенных молекулярных масс с 11,64x10^ Д до 12,25x10^ Д, хотя значительных изменений в элементном составе гуиусных кислот не наблюдается. Это свидетельствует о возрастании биохимической активности при внесении больших норм азотных удобрений и более глубокой трансформации органического вещества по^в.

3. В красноземах длительно удобряемых чайных плантаций происходит значительное накопление трудногидролизуемых соединений. почвенного азота - повышается количество азота аминокислот и аминосахаров вследствие активизации микробиологической | деятельности. Доля негидролизуемого азота почвы снижается с ! 47,4* до 24,7% от общего азота почвы, то есть возрастает роль I азота органического вещества как источника азотного питания ! растений чая. |

4. Через 12 месяцев после внесения азотных удобрений в | почву в органическом веществе закрепилось от 38,2% до 56,9^ ! внесенного -*зота. По величине иммобилизации азота формы азотных удоорений располагаются в ряду аммонийная^амццная^нитратная ; форма.

5. Выявлена важная роль растительных остатков в азотном питании растений и гумусообразовании. Через год в составе гу- ' ыиновых кислот обнаружено 5,6666 от удобрений, содержащегося в растительной массе компоста, а в кислоторастворимой фракции 32,В течение года происходит возрастание доли азота растительной массы компоста в состве устойчивых фракций фульвокис-лот. Растениями чая использовано 12% азота удобрений из растительных остатков. Доля этого азота в листьях чайного растения составила 11,2$.

6. Показано, что в красноземах чайных плантаций гуминовые кислоты обладают большой удельной активностью, чем фульвокисло-ты; и, следовательно, обновляются с большей скоростью, чем последние.

7. Применение минеральных удобрений приводит к уменьшению времени обновления гумусовых кислот красноземов и улучшению нестабильности их гумусного состояния, так как увеличивается скорость минерализации основных составляющих гумуса. Применение минеральных удобрений ЫРК, по сравнению с РК, несколько сника-

[ет этот эффект, и в случае стабильности гумуса несколько возра^-|тает. Поэтому необходимо оптимальное соотношение меящу количеством применяемых удобрений, урожайность» чайных плантаций и изменением устойчивости гуцусовых компонентов, которые обеспечивают сохранность почвы от воздействия эрозионных процессов.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

На красноземных почвах Западной Грузии под чайные плантации целесообразно вносить аммонийную форму азотных удобрений, в свя-си с тем, что высокий уровень закрепления в почве азота этой | формы удобрения обеспечивает меньшую долю непроизводительных потерь по сравнению с другими формами.

Представленную в диссертационной работе методику определен ния коэффициента минерализации с помощью радиоуглеродного мето| ¡да рекомендуется использовать при балансовых расчетах гумуса красноземных почвах. I

Список публикаций по теме диссертации !

1. Изменение группового и фракционного состава гумуса кра^-¡ноземов на длительно удобряемой чайной плантации// Материалы ;научной конференции молодых ученых "Пути повьшения эффективности сельскохозяйственного производства".-М.; Изд-во УДН, 1988.-,С. 4.

2. Формирования гумуса красноземной почвы чайной плантации// Материалы научно-теоретической конференции "вопросы интенсификации производства сельскохозяйственных продуктов".-М.: Изд-во УДН, 1989.-С.45-46. (в соавторстве).

3. Влияние длительного удобрения на состав и свойства гу-| муса красноземов под чайными плантациями// В сб.: Плодородие и; использование почв в различных почвенно-климатических зонах.- ! М.: Изд. УДН, 1991 (в печати). . I