Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Трансформация торфа и торфяных удобрений в дерново-подзолистых почвах

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Трансформация торфа и торфяных удобрений в дерново-подзолистых почвах"

рГ Б ОА

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВНШЫЙ АГРАРНЫЙ ШВШЖЕТ

На правах рукописи

гдашшов Сергей Петрович

ТРАНСФОРМАЦИЯ ТОРФА И ТОРФЯНЫХ УДОБРЕНИЙ В ДЕШОВО-ПОДЗОЙИСЛШ ШЧВАХ

03.00.27' - Почвоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург - Пушкин 1995

Работа выполнена на кафедре дочаог.едения Санкт-Летербургского государственного аграрного университета.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Коротков A.A.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Царенко B.Ii., ^

йендадат сельскохозяйственных наук Завьялова Е.Ф»

Ведущая организация •• Всероссийский научно-

исследовательский л проектно-•гехнологичепкий институт химической мая"оредш почв

¡Защита диссертации состоятся <*ll(-li- года

в часов на заседании диссертационного оовета К 120.37,01

в Оанкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 189620 Оанкт-аетербург, Пушкин, Ленинградское шоссе,2, аудитория 239,. корпус 1а. •

С диссертацией иоайо ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского, государственного аграрного университета.

Автореферат'разослан I. 1995 года.

Учений секретарь диссертационного совета,

доценг L Н.Ф.Лунина

L (

C'i

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Лкт-уацьнорть темы. Гумусовое состояние почвы определяется количеством и составом растительных остатков и органических удобрений, трансформацией их в ходе минерализации и гумификации, степенью закрепления в почве продуктов превращения и их миграционной способностью. К настоящему времени, несмотря на длительное "применение торфа и торфяных удобрений, многие вопросы, касающиеся процессов их превращения в почвах, изучены недоотаточно. Мало исследованы скорость разложения удобрений, соотношение процессов гумификации и минерализации, недостаточно данных об изменении их химического состава в процессе разложения. Мало изучена судьба минеральных компонентов -торфяных удобрений, интенсивность их мобилизации из массы удобрений при разложении в дерново-подзолистых почвах различного гранулометрического состава.

В то же'время решение этих вопросов позволит выявить наиболее эффективные ¿орфшше удобрения, даст возможность конкретизировать нормы и сроки их внесения в дерново-подзолистые почвы разного гранулометрического состава. Все это определило цель н задачи данного исследования.

Цель и задачи исслеловшмд. Целью исследования явилось иэучение количественных и качественных изменений торфа и торфяных удобрений при их разложении в пахотном слое дерново-подэолиотых супесчаных и среднесуглинистых почв. .

В связи с этим основными задачами исследования были:

1) изучить скорость разложения торфа и торфяных удобрений в пахотном слое дорново-подзолиотых среднесугяинистшс и супесчаных почв;

2) изучить изменение лиг ческого состава торфа и торфяных удобрений и скорость мобилизации элементов питания при. их разложении;

3) исследовать изменение состава органической части различных видов торфяных удобрений в ходе превращения в дерново-подзолистых почвах различного гранулометрического состава.' . ■

Научная новизна. Результаты исследований позволили установить характер трансформации торфов и удобрений на их основе, соотношение ее основных звеньев - минерализации и гумификации. Для комплекса торфяных удобрений при их трансформации в пахотных дерново-подзолис-тнх почвах были получены новые сведения, характеризующие:

скорость разложения торфов и торфяных удобрений и ее связь с гранулометрическим составом почв;

изменение состава органического вещества торфа торфяных удобрений и нтенсивность их гумификации;

изменение минеральной части торфов и удобрений, интенсивность мобилизации из них элементов минерального питания и степень их подвижности.

Практическая ценности ц реализация результатов исследований.

В результате исследований установлена скорость мобилизации элементов питания иа разлагающихся торфов и удобрений, приготовленных на основе верхового и низинного торфа и, следовательно, доступность их растениям. Показано изменение органического вещеотва торфов и торфяных удобрений, скорость их разложения в пахотном слое дерново-подзолистых почв разного гранулометрического состава.

Полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования поступления из торфяных удобрений элементов питания в почву и растения и для внесения оптимальных доз минеральных и органических удобрений. Полученные данные используются в учебном процессе в СПб ГАУ при изучении курса почвоведения.

ПУЙТОЗДЯ И, апйр0адщ тТв^ЭДР.Й ДЦдРЕРШИИ. Результаты исследований а основные положения диссертационной работы долокены на молодежной научной конференции СЛОГУ "Нечерноземные почвы и пути их рационального использования" 6 1980 г., на научных конференциях цро-фессорско-преподавательского состава СИбГАУ в 1986, 1991, 1992 и 1995 гг., на Ш и 1У научных конференциях почвоведов Волго-Вятского региона "Генезис и регулирование плодородия почв" в 1983 и 1987 гг. (г.Горький), на научных конференциях молодых ученых ЛОХИ в 1988 и 1990 гг., на всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы повышения плодородии почв в условиях интенсивного земледелия" в 1988 г. (Москва), на научной конференции молодежной секции ВОП "Современные проблемы почвоведения и агрохимии" в 1990 г. Гг.Алма-Ата), на науч-но-пройзводствешгой конференции "Основные направления получения экологически чистой продукции" в 1992 г. (Горки).

Основные результаты исследований опубликованы в 16 научных работах.

Объем и структура рдботц. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, предложений производству, списка литературы и приложений. Работа изложена на 437 страницах машинописного текста и содержит 40 таблиц, 7 рисунков, 26 прилоаений. Список литературы включает З'У-З наименований, в том числе 2.8 - на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Характеристика объактрв и мэгодов исоледования. Трансформация торфов и торфтшх удобрений изучалась при их разложении в дерново-подзолистых супесчаных и среднесуглинистых почвах совхоза "Красная Славянка" Ленинградской области.

Основные показатели исследуемых почв предотавлены в таблице I. Как видно из таблицы, почвы характеризуются типичным для дерново-подзолистых почв Данных.разновидностей содержанием Гумуса й азота, количеством обменных оснований, имеют олабокиолую реакцию. Подробное описание строения профиля, агрохимические свойотва, валовой и гранулометрический составы почв, а также групповой и фракционный состав гумуса представлены в диссертации.

В качестве объектов исследования были использованы низинный (осоково-травяной) и верховой (комплексный) торфа, полученные промышленным способом на торфопредприятии "Назия", а такяе приготовленные на их основе торфяные удобрения: ТАУ-торфоаммиаиныэ удобрения, ТМАУ-торфошнеральноамшачные удобрения, ЖКУ - торфа, обогащенные элементами минерального питания за счет жидких комплексных удобрений. Исходные торфа по рН, зольности, степени раэложекнооти отвечают техническим требованиям, предъявляемым для применения торфяных удобрений (Тишкович А.В. о соавт., 1983). ТАУ# ТШУ.и 1ЮГ характеризуются типичным для них химическим составом: ооогащены азотом (2,06-2,81 %), около 50 % которого представлено аммонийной формой. ТМАУ а ЖШ содержат значительное количество калия (1,29-1,72 %) и фосфора (1,351,94 %), большая часть которых представлена подвивныш формами, что определяется технологией их приготовления. Органическая масса торфов и торфяных удобрений хорошо гумифицйрована (от 30 % до 50 ¡» углерода органических веществ приходится на фракцию гумусовых веществ).

Изучение скорости разложения торфов и -торфяных удобрений, изменения их химического состава, интенсивности мобилизации элементов питания в процессе разложения проводилось в условиях модельно-полевого опыта. При этом образцы торфа и удобрений массой 200 г (в пересчете на абсолютно сухое вещество) были помещены в капроновые мешочки и заложены в пахотный слой исследуемых почв на глубину 18-22 см.'Закладка производилась методом рендошзированшвс повторений. Варианты удобрений были сведены в блоки (по 8), которые располагались в случайном порядке. Через 2, 4, 12, 16, 24, 28, 36 месяцев образцы трех блоков с каждого опытного участка извлекались и исследовались.

Таблица I

физико-химическая харазстерястика дерпово-подзолистых почв

Горизонт

Глубина, см

Гумус, С^

иФК

N

валовой,

%

рн

КС1

Обменные

Нг

Фракции,

Са'

2+

2+

Менее 0,001 мм

Менее 0,01 юл

мг экв/100 г

Супесчаная почва

Л пах. 0-10 2,07 1,10 0,13 5,3 3,4 1,2 3,9 • 54,1 3,6 11,2

А пах. 10-30 1,83 0,90 0,10 5,1 3,5 1Д 4.1 52,9 3,1 10,4

30-36 0,48 0,62 0,03 4,8 2,1 0,5 3,1 45,0 2,0 8,6

В1 45-55 0,25 0,51 0,02 ' 5,0 2,0 0,6 2,0 56,5 3,2 7,9 ^

В2 70-80 0,10 0,45 0,01 5,2 2,2 0,7 1,9 60,4 3,1 7,0

ВС 100-110 0,07 - - 5,3 1,9 0,6 1,2 67,6 2,4 5,2

С 150-160 0,05 - - 5,3 1,6 0,5 1,0 67,7 2,2 4,9

Среднесуглинистая почва

А пах. 0-10 2,59 0,87 0,17 5,5 6,5 2,3 3,1 74,0 12,6 37,1

А пах. 10-27 2,05 0,75 0,14 5,4 6,3 2,1 3,3 72,1 12,1 36,6

а2 27-30 0,66 0,51 0,05 5,1 2,9 0,8 2,1 64,3 11,6 34,9

А9Б 30-41 0,41 0,36 0,03 5,2 3,2 0,7 2,0 66,1 10,5 34,8

В1 45-55 0,32 0,20 0,02 5,4 4,5 1.3 2,3 71,6 19,4 37,2

32 55-75 0,28 - - 5,3 4,7 1,4 2,2 73,5 24,1 41,6

ВС 95-105 0,19 - - 5,4 5,2 1,5 1.7 79,8 23,6 43,1

п 140-150 0,13 — — 5,3 5,3 1,4 1,1 85,3 24,8 45,6

Исследование оставшейся после разложения массы удобрений проводилось в несколько этапов. Скорость разложения устанавливали тремя способами: I) по уменьшению массы сухого вещества; 2) по уменьшению беззольной массы; 3) по изменении содержания валового углерода, определенного методом Анстета. Состав органического вещества анализировали по схеме В.Н.Ефимова и М.Г.Васильковой (1970). Для определения содержания общего азота, фосфора и калга применяли метод ускоренного сжигания с хлорной кислотой (Гинзбург К.Е., Щеглова Г.М., 1960). Количество подвижных форм элементов питания, а также физико-химические показатели определяли по общепринятым методикам (Методические указания по анализу торфа и торфяной продукции для сельского хозяйства, 1973; Методические указания по анализу почв, кормов,растений и удобрений, 1976; Методические указания по определению гумуса в почвах (минеральных и торфяных), 1975; Торф и продукты его переработки для сельского хозяйства, 1989). Аналитическая повторность -трехкратная; полученные данные были обработаны методом дисперсионного многофакторного анализа с использованием ЭВМ. Параллельно проводился корреляционный анализ и рассчитывались коэффициенты ранговой корреляции.

Трансформация торфа и торфяных удобрений

в пахотных дерново-подзолистых почвах при их разложении

Скорость разложения торфов и торгЬяннх удобрений. В результате исследований установлено, что разложение удобрений сопровождается их минерализацией, которая выражается в снижении их массы и уменьшении количества углерода. Интенсивность и скорость этого процесоа зависит от типа торфа, вида удобрения, срока трансформации, а также гранулометрического состава почвы. При разложении в супесчаной почве наиболее интенсивно минерализуется верховой торф и удобрения,- приготовленные на его основе, которые уже на ранних стадиях трансформация (за 12 месяцев) теряют от 36 % - торф верховой и ТМАУ до 40 % - ЯКУ, беззольной массы, что определяется, вероятно, высоким содержанием углеводов, невысоким, по сравнению с низинным торфом, количеством гумусовых веществ, обогащенных углеводно-пептидными фрагментами с низкой биохимической устойчивостью. За весь срок исследования данная группа удобрений минерачизовалась более, чем на 50 %. Наименьшей интенсивностью разложения отличается низинный торф, беззольная масса которого за три года разложения уменьшилась лишь на Г7 Аммониза- ■ цнл торфов усиливает темпы минерализации удобрений, приготовление

как на основе верхового, так и низинного торфа. Это связано, видимо, с более благоприятным в них соотношением о:н , снижением содержания негидролизуемого остатка, увеличением ооединений, способных проявлять свойства биологически активных веществ (гумагов аммония), а такуе мобилизацией азота самого торфа. Высокий уровень содержания фоофора в выоококонцентрировишых удобрениях №.1А.У и ЖКУ) предопределяет, вероятно, неоколько повышенную интеноивность их минерализации, особенно в ряду удобрений на оонове низинного торфа.

Гранулометрический соотав почвы существенным образом повлиял на трансформацию торфов и торфяных удобрений, которые в среднесугли-нистой почве разлагаютоя значительно медленнее, чем в супесчаной. Однако, и адесь верховой торф и его производные минерализуются наиболее интенсивно: содержание безвольной ыаосы ва веоь период трансформации в среднесуглянистой почве онизилооь на 39,5-41.8 %. Низинный торф ва этот перийд минерализовался лишь на 13,2 %, а ТАУ на его оонове - на 14,2 Влияние аммонийации на минерализацию торфов и торфяных удобрений в суглинистой почве, по сравнению о супесчаной, существенно ослайлано»'Такой характер трансформации удобрений в почве более тяжелого Гранулометрического состава связан, вероятно, с недостаточно благоприятными гидротермичеокими условиями данных почв, по сравнению с супеочйными, что сказывается ва уровне их микробиологической активности.

Проведенный корреляционный анализ полученных данных показал,что для всех видов торфов И торфяных удобрений при разложении, как в супесчаной, и в оугдинйбтой почве, более теоная корреляционная зависимость проолекивается между количеством безвольной массы и содержанием в образцах удобрений общего углерода (от 0,94 до 0,99).

В динамике изменения содержания общего углерода в исследуемых торфах и удобрениях на их основе сохраняются закономерности (табл.2), характерные для изменения количества их беззольной массы. Кроме того, анализируя динамикууглорода при трансформации данных объектов, следует отметить четкую стадийность этого процесса: в начальной ота-дии минерализация удобрений идет относительно быстро, особенно в супесчаной почве. Так, низинный 5горф потерял за 4 месяца 7,5 % углерода, а за веоь остальной срок - 8,7 %\ группа удобрений на основе верхового торфа за атот же период разложения.в супесчаной почве -от 22 % до 2$,9 % и от 25 % до БО % за последующие 32 месяца. Вероятно, .содержание в исходных образцах легкогадролизуемых веществ, которые интенсивно мобилизуются на ранних стадиях трансформации, опредо-

ляет относительно высокую интенсивность минерализации в начальной отадии разложения. На втором этапе (от 4 до 36 месяцев) трансформация идет довольно постепенно, хотя необходимо отметить явную активизацию процесса в весенне-летний период.

Таблица 2

Скорость минерализации торфов и торфяных удобрений в дерново-подзолистой почве ( % от походного С общ.)

Сроки разложения (в месяцах)

Вид удобрения 2 4 12 16 24 28 36

Супесчаная почва

Торф низинный 3,5 7,5 9,8 11,3 12,0 14,6 16,2

ТАУ (низ.торф) 6,9 .10,0 13,9 17,5 19,1 21,5 23,8

ТМАУ (низ.торф) 5,8 12,1 16,9 24,9 28,7 33,8 40,4

ККУ (низ.торф) 5,8 ' 10,2 13,5 20,7 23,7 34,8 38,9

Торф верховой 10,5 22,0 31,9 40,9 44,6 48,8 53,6

ТАУ (верх.торф) ' 12,4 24,0 35,1 43,6 45,7 51,0 53,5

ТМАУ (верх.торф) 9,9 27,5 32,2 45,8 47,2 50,9 54,7

ККУ (верх.торф) 9,9 29,9 37,5 46,0 48,2 51,8 54,7

Средаесуглинистая почва

Торф низинный 2,1 6,9 8,0 9,7 9,9 II,I 12,6

ТАУ (низ.торф) 5,8 7,1 8,4 9,9 10,8 11,8 15,2

ТМАУ (низ.торф) 4,1 9,9 11,5 16,0 21,7 23,8 25,4

ШКУ (низ.торф) 3,7 10,7 12 0 15,8 19,7 23,1 23,9

Торф верховой 2,8 9,7 12,3 19,9 26,0 33,9 39,3

ТАУ (верх.торф) 7,1 17,7 21,0 26,0 29,9 36,6 39,8

ТМАУ (верх.торф) 5,4 11,0 13,1 24,0 29,8 35,9 40,6

ККУ (верх.торф) 5,0 И,7 14,6 23,0 28,4 36,2 40,5

Установлено, что скорость минерализации, как и интенсивность разложения, в первую очередь определяется химическим и компонентным составом исследуемых объектов: низкое содержание редуцирующих веществ, большое количество негидролизуемого остатка и гумусовых кислот, обогащенных ароматическими структурами со сложными устойчивыми химическими связями, предопределяет наименьшую скорость минералпза-

щш низинного торфа. За весь период трансформации он потерял 12,6 % углерода при разложении в суглинистой и 16,2 % - в супесчаной почве. Низкой скоростью минерализации обладают и производные удобрения низинного торфа. Ашонизация и компостирование с минеральными удобре-1шяш несколько ускоряют темпы разложения: ТАУ теряет от 15,2 % до 23,6 %, ТЫАУ и ККУ - от 23,0 % до 40,0 % общего углерода за весь период трансформации в зависимости от гранулометрического состава почвы. Верховой торф и удобрения на его основе минерализуются значительно интенсивнее, особенно в почве легкого гранулометрического состава, теряя уже за год трансформации до 32 /ь, а за вось период наблюдения - более 50 % углерода. Следует отметить фактически одинаковую скорость минерализации удобрений этой группы после второго срока вегетации. Разложение удобрений сопровождается некоторым увеличением их зольности, особенно это характерно для верхового торфа и его производных, в которых к концу опыта она возросла более чем в два раза.

Для более объективной оценки процессов трансформации удобрений наш был проведен анализ коэффициентов ранговой корреляции между скоростью разложения образцов и их химическим и компонентным составом. В результате установлена тесная .обратная корреляционная зависимость мевду скороотыо минерализации и содержанием негидролизуемого остатка (г «= -0,86 - 0,87), тесная прямая зависимость скорости минерализации с содержанием углеводов в исходных образцах (г = 40,70 --(0,81) и с разницей их содержания до и после разложения (г = 40,64). Менее тесные зависимости установлены между скоростью минерализации и отношением с :н , содержанием калия и фосфора. Корреляционные зависимости содержания различных форм азота в удобрениях выражены в меньшей степени, чем ооотава органического вещества (гешицеллюдозы, целлюлозы и НО).

Изменение состава органического вещества торгов и топшяных удобрений при тоанссЬормацци в дерново-подзолистых почвах. В'результате исследований установлено, что превращение торфов и торфяных удобрений в почвах включает в себя как минерализацию, так и гумификацию органической массы. Характер гумификации определяется, главным образом, видом удобрения, составом его органического вещества, а также свойствами почвы.

Во всех удобрениях увеличивается доля гумусовых веществ, особенно гуминовых кислот, уменьшается количество водорастворимых соединений и углеводов. Чистые торфа проявляют свои особенности уже на пер-

вой стадии разложения: доля углерода ГВ в. низинном торфе за 12 месяцев трансформации в суглинистой почве увеличилась на 2,5 % относительно общего С, а в верховом торфе - на 8,7 %, В дальнейшем Интенсивность гумификации в последнем снижается (12 % за два года), а в низинном остаетоя на прением уровне. За весь срок наблюдения ПЗ в верховом торфе увеличиваются в два раза больше, чем в низинном (20,7 % и 10,5 % от валового углерода, соответственно). Подобный характер гумификации овязан, видимо/ с наличием в верховом торфе значительного' количества негушфицированных органических веществ и исходной высокой степенью гумификации низинного торфа.

В результате исследований установлено, что основные изменения в содержании данной группы органических веществ происходят за счет углерода пирофосфатной фракции, то есть в ходе разложения подвижность ГВ несколько возрастает, хотя водорастворимая часть органического вещества уменьшается. .Содержание ФК относительно постоянно. Во всех торфах и торфяных удобрениях расширяется соотношение С^:' : Сж от 1,90-2,82 до 2,75-3,91 в группе удобрений на основе низинного торфа и от 1,25-1,79 до 1,98-3,01 в Группе удобрений на основе верхового торфа после 36 месяцев трансформации.

Гранулометрический состав существенно повлиял на степень гумификации низинного торфа, увеличив ее в супесчаной почве почти в полтора раза. Подобная тенденция характерна и для торфяных-удобрений. Аммонизация в большей степени сказывается на глубине гумификации торфяных удобрений на основе низинного торфа, особенно ТЫАУ (рис.1).

Наши исследования показали, что гумификация органической массы связана с разрушением углеводного комплекса и уменьшением негидроли-зуемого остатка. Превращение удобрений на основе ворхового торс!» связано с изменением их углеводного комплекса, в котором содержание углерода целлюлозы и гемяцеллюлозы уменьшилось в процессе трансформации в 2,5-2,5 раза. В низинном торфа и удобрениях на его основе на фоне увеличения содержания ГВ ясно прослеживается уменьшение углерода НО, причем в наиболее близких соотношениях с углеродом ГК. Выявлена обратная тесная корреляционная рвязь между содержанием ГВ и НО'торфов и торфяных удобрений в ходе трансформации (г в -0,81), что свидетельствует о существ.иной роли последнего в гумусообразовалпл.

Абсолютное содержание гумусовых веществ в исследуомш торфах и удобрениях в ходе трансформации увеличилось незначительно (табл.3). В группе удобрений на основе низинного торфа при разложении в супесчаной почве за 36 месяцев количество ГВ возросло на 3-Г2 % от орга-

Исходное

После 36 ме-ояцев разложения в супесчаной почве

После 36 месяцев разложения в среднесугли-нистой почве

^ - битуш: £Ш - водораотворише вещества; еа -гумусовые ве-■ " щества; . а - углеводы; ЕЯ - негидролизуемый остаток

Рио.1' Распределение углерода.по группам органических веществ в торфах и торфяных удобрениях к валовому 0, беззольному)

нической массы, а л суглинистой почве - в пределах 3-6 %. В группе удобрений на основе верхового торфа увеличение ГВ наблюдалось только на ранних стадиях трансформации. Впоследствии за счет их интенсивной минерализации количеотво ГВ в данной группа удобрений слипалось в некоторых случаях ниже исходного содержания. Таким образом, на фоне интенсивной минерализации новообразованные ГВ не могут существенным образом влиять на гумусовый ражим пооледуеыых почв, а увеличение содержания гумуса в них при применении данных удобрений связано с внесением "готовых" гумуоовых кислот самих удобрений.

Таблица 3

Содержание гумусовых веществ в торфах и торфяных удобрениях при их разложении в дерново-подзолистой почве {% от оряаничеокой масоы)

Исходные

После 12 мес. разложения

После 36 мес. разложенга

удобрения Суша гумусовых вещеотв гк Сумма гумусовых веществ " ГК Сумма гумусовых веществ га

Супесчаная почва

\ Торф низинный 46,74 31,64 48,58 33,70 58,00 43,64

2 ТАУ (низ.торф) 48,54 33,76 52,50 38,43 53,72 41,06

3 ТИАУ (низ.торф) 48,80 36,02 49,20 33,96 47,96 38,20

4 2КУ (низ.торф) 44,90 30,12 44,53 33,31 43,34 33,98

5" Торф верховой 30,60 17,84 32,43 20,70 28,84 19,82

ЬТАУ (верх.торф)' 34,12 20,14 33,99 22,41 33,36 24,78

7 ТМАУ (верх.торф) 36,02 23,00 37,20 25,30 29,56 22,18

£ ЖКУ (верх.торф) 36,80 20.43 38,60 24,22 31,50 22,06

Среднесуглинистая почва

Торф низинный 46,74 31,64 46,94 31,79 52,20 38,26

ТАУ (низ.торф) ' 48,54 33,76 51,24 36,12 55,22 41,64

ТМАУ (низ.торф) 48,80 36,02 51,18 38,20 52,72 41,24

ШСУ (низ.торф) 44,90 30,12 '44,60 32 ¡22 47,68 36,40

Тор<5 верховой 30,60 17,84 36,36 22,22 36,60 24,30

ТАУ (верх.торф) 34,12 20,14 32,04 20,98 33,92 25,00

ТМАУ (верх.торф) 36,02 23,00 35,00 24,00 33,02 23,64

ЖКУ (ворх.торф) 36,80 20,43 36,64 22,04 33,-10 22,66

Изменение химического состава торгов и торсбяных удобрены; при разложении ,в дерново-подэодиотых почтах. Разложение торфов и торфяных удобрений сопровождается существенным изменением их химического состава, содержания в их.массе элементов питания, количества их подвижных форм. Интенсивность процесса зависит от вида удобрения, срока трансформации и гранулометрического состава почвы. Так, в ТАУ, Т!.1АУ и ХОСУ значительная часть азота представлена подвижными соединениями, а его валовое содержание уже за год трансформации снижается на 63-73 % в супесчаной и на 47-60 % в суглинистой почве. В дальнейшем, по море снижения содержания подвижных форм азота, его мобилизация из массы удобрений падает, процесс приобретает постепенный характер. В чистых торфах, где азот представлен в основном органической формой и связан с .гумусовыми веществами, валовое содержание данного элемента уменьшается медленно, особенно в низинном торфе. Высокая скорость минерализации верхового торфа предопределяет более существенное уменьшение в нем количества азота.

Разложите удобрений сопровождается значительным уменьшением количества калия, особенно в ТЫЛУ и ЕКУ, где преобладающая часть его находится в подвижном состоянии. К концу наблюдения в высококонцен-трироэзшшх удобрениях остается лишь около Ю-14 % от его исходного содержания. Особенно резкое снижение калия наблюдается в первый вегетационный период.

Интенсивность мобилизации фосфора из массы удобрезшй не так существенна, как калия, хотя в высококонцентрированных удобрениях уменьшение валового содержания фосфора довольно значительно. Однако, вероятность связывания минерального фосфора в органоминеральныо комплексы, фосфаты железа, алюминия и кальция существошю снижают их растворимость и, как следствие, доступность растениям. Уменьшение валового содержания кальция и магния носит постепенный характер по мере минерализации органической массы.

Количественные изменения в содержании элементов питания в ходе трансформации позволили установить значения их коэффициентов мобильности (степень подвижности) и мобилизации (степень использования) на стадиях разложения (табл.4 и Ь). Чистые торфа: как и ТАУ, отличаются низкой степенью мобильности, несмотря на то, что аммонизация несколько увеличила степень подвижности-калия и азота. По степени подвижности азота исключением являетоя исходное состояние ТАУ, ТМАУ и да,где К моб. очень высок и варьирует от 51 % до 65 Степень подвижности

Таблица 4

Коэффициенты мобильности (К мой.) элементов питания' в торфах и торфяных удобрениях при их разложении в дерново-подзолистых почвах

Срок Торф ТАУ. ТМАУ, ЕКУ, Торф ТАУ, ТМАУ, ЯКУ, разложения низин- [шз. низ. низ. верхо- верх. верх. верх, (месяцы) ный торф торф торф вой торф торф торф

Супесчаная почва

О 3,9 51,0 51,0 60,0 4,1 62,0 58,0 65,0

К моб, . 4 1.9 4,3 5,0 5,6 3,2 4,6 3,6 6,5

N 12 2,9 4,2 4,4 6,1 3,6 5,5 5,3 5,1

36 3,1 4,4 4,9 5,8 4,4 6,1 6,6 6,5

0 10,6 9,3 84,4 81,8 9,0 8,8 83,0 86,4

К моб, . 4 9,7 9,4 41,9 24,6 9,1 9,2 39,1 46,5

Р 12 9,8 9,5 45,1 24,1 9,1 9,5 42.1 59,7

36 9,8 10,4 ВО,5 28,3 8,4 9,6 30,8 38,3

0 9,7 12,3 94,3 80,5 17,9 25,0 94,0 89,5

К моб, . 4 7,6 9,6 28,4 57,4 21,1 21,3 30,0 27,1

К 12 6,5 8,6 19,7 35,5 22,5 26,3 10,4 9,7

36 6,5 8,3 7,0 6,7 22,0 27,3 7,2 10,4

Сроднесуглинистая почва

0 3,9 51,0 51,0 60,0 4,1 62,1 58,5 65,0

К моб. . 4 2,6 4,6 4,3 4,8 3,5 4,5 3,7 6,1

N 12 2,2 4,8 4,0 4,8 2,8 3,8 3,0 5,4

36 2,9 4,6 5,4 5,9 4,1 5,7 6,0 7,2

О 10,6 9,3 84,4 81,8 9,0 8,8 83,0 80,4

К моб. . 4 10,8 9,9 40,3 30,7 9,0 9,1 21,9 41,0

Р 12 10,5 11,2 43,5 32,5 . 9,6 10,1 24,9 54,?.

36 11,1 11,7 33,4 30,8 9,4 10,2 30,4 36,1

О 9,7 12,3 94,3 80,5 17,6 25,0 94,1 89,5

К моб. . 4 8,8 9,3 36,5 60,4 21,5 25,3 38,2 30,8

К 12 9,8 9,1 21,2 35,0 21,4 28,5 13,9 ■ 10,6

36 5,7 7,2 9,0 9,5 18,6 25,6 9,2 14,5

Примечание. К моб. - отношение количества подвижных форм элемента к валозоглу содержанию, выраженное в процентах; показатель степени подькнности элементов на разной стадии разложения.

Таблица 5

Коэффициенты мобилизации (К мц) элементов питания в торфах и торфяных удобрениях при их разложении в дерново-подзолистых почвах

Срок разложения (месяцы) Торф низинный ТАУ, -низ. торф ТШУ, низ. торф ЖКУ, низ. торф Торф .верхо- 'вой ТЛУ, верх. торф ТМАУ, верх, торф ЕКУ, верх, торф

Супесчаная почва

2 0,12 0,57 0,50 0,48 0,32 0,51 0,50 0,47

4 0,19 0,62 0,58 0,56 0,37 0,51 0,63 0,67

К мц 12 0,22 0,64 0,63' 0,63 0,51 0,71 0,65 0,73

N 24 0,27 0,67 0,67 0,69 0,62 0,76 0,73 0,79

36 0,32 0,70 0,75 0,71 0,67 0,82 0,80 0,83

2 0,07 0,16 0,31 0,37 0,26 0,22 0,29 0,33

4 0,11 •0,23 0,42 0,49 0,33 0,35 0,47 0,62

К мц 12 0,19 0,33 0,60 0,70 0,45 0,52 0,68 0,79

р 24 0,25 0,40 0,71 0,83 0,54 0,58 0,82 0,87

36 0,34 0,48 0,86 0,89 0,62 0,65 0,69 0,91

2 0,10 0,19 0,51 0,44 0,45 0,28 0,59 0,38

4 0,20 0,32 0,79 0,62 0,53 0,49 0,80 0,75

К мц 12 0,26 0,43 0,85 0,80 0,64 • 0,60 0,87 0,86

к 2. 0,31 0,48 0,87 0,86 0,70 0,66 0,90 0,92

36 • 0,38 0,56 0,87 0,89 0,76 0,75 0,91 0,93

Среднесуглинистая почва

2 0,07 0,50 0,43 0,43 0,11 0,40 0,30 0,31

4 0,14 0,54 0,54 0,53 0,17 0,54 0,43 0,56

К мц 12 0,17 0,59 0,57 0,60 0,25 0,59 0,47 0,60

н 24 0,20 0,62 0,63 0,65 0,41 0,66 0,58 0,68

36 0,24 0,64 0,66 0,70 0,54 0,74 0,67 0,77

2 0,03 0,12 0,33 0,31 0,09 0,12 0,20 0,23

4 0,10 0,16 0,45 0,4J 0,15 0,26 0,30 0,45

К щ 12 0,11 0,26 0,61 0,67 0,22 0,36 0,55 0,68

р 24 0,16 0,31 0,67 0,77 0,34 0,44 0,73 0,78

36 0,22 0,36 0,80 0,85 0,49 0,55 0,84 0,85

2 0,06 0,15- 0,34 0,45 0,18 0,16 0,42 0,27

4 0,16 0,20 0,73 0,65 0,30 0,34 0,80 0,73

К мц 12 0,22 0,29 0,81 0,77 0,44 0,43 0,81 0,77

• к 24 0,23 0,37 0,84 0,82 0,55 • 0,56 0,85 0,84

36 0,29 ■ 0,42 0,66 0,86 0,66 0,63 0,88 0,89

Примечание. К мц = % валдвого исхода. - % валового в срок

исходного"

калия наибольшая в ККУ на основе низинного торфа; Т1.1АУ на основе как верхового, так и низинного торфа И 2КУ на основе верхового торфа обладают высокой степенью подвижности фосфора на всех стадиях трансформации. Кроме того, ТИАУ на основа низинного торфа отличается постепенной мобилизацией фосфора из масон удобрения, а ККУ на основе низинного также имеет наименьшие коэффициента мобилизации относительно калия при разложении удобрений в супесчаной почве. При трансформации данных торфяных удобрений в среднесуглиниотой почве коэффициенты мобилизации из них элементов питания имеют близкие значения, особенно но Ьзоту и фосфору.

ВЫВОДЫ

I. Разложение торфов и торфяных удобрений в дерново-подзолистых пахотных почвах сопровождается существенной трансформацией их органической массы. Домишфуодим звеном этого процесса является минерализация, интенсивность и скорость которой зависят от вида удобрения, химического и ботанического состава торфов, а также- свойств почвы.

^ 2. Наименьшей интенсивностью и скоростью минерализации характеризуется низинный торф: его беззольная масса за весь период разложения в супесчаной почве уменьшилась на 17,0 % п на 13,2 % - в средне-суглинистой. Потери углерода составили лишь 16,2'$ и 12,6 %, соответственно. Низкой скоростью минерализации обладают и торфяные удобрения на основе низинного торфа.

3. Верховой торф и удобрения на его основе отличаются наибольшей интенсивностью и скоростью минерализации как в супесчаной, так

и в среднесуглинистой почве, что определяется, вероятно, высоким содержанием углеводов, невысоким, по сравнению с низинным торфом и его производными, количеством гумусовых веществ.

4. Аммони'зЯщия торфов усиливает темпы минерализации, что более характерно для удобрений на основе низинного торфа. Это связано как с более благоприятны},1 соотношением с :и , снижением НО, увеличением подвижных, биохимически активных соединений - гуматов аммония, а также, возможно, с мобилизацией азота самого торфа.

5. Гранулометрический состав существенным образом повлиял на трансформацию торфов и торфяных удобрений, которые в'средкесуглщшс-гой почве разлагаются значительно медленнее, чем в супесчаной.

6. Наибольшая интенсивность разложения торфов и торфяных удоб-зений отмечалась на начальной стадии: так, при разложении в супеоча-

ной почве в течение 4 месяцев низинный'торф теряет 7,5 % углерода, а за весь остальной период - 8,7 %. Группа удобрений на основе верхового торфа за этот же период потеряда от 22,0 % до 22,9 % и от 25,0 % до 30,0 % углерода за последушще 32 месяца.

7. Наиболее достоверны!® параметрами минерализации торфов и торфяных удобрений являются'оодержание общего углерода по Лнстету и количество беззольной массы ( г = 0,96-0,99).

Наиболее тесная обратная корреляционная зависимость установлена между скоростью минерализации и содержанием негидролизуемого остатка (г- = -0,86 - (-0,87)) и прямая тесная корреляционная зависимость с содержанием углеводов ( г = 0,70-0,71).

8. 3 составе органической массы исходных торфов и торфяных удобрений значительная часть представлена гумусовыми веществами и негид-ролизуем1"1 остатком. Низинный торф :г удобрения на его основе содержат больше ГВ, верховой торф и его производило обогащены легко-гидролизуемыми веществами и целлюлозой. Ашонизация исходных торфов приводит к увеличению количества водорастворимых органических соединений и ГВ, причем в основном за счет возрастания содержания углерода экстракта пирофосфата натрия. Наблюдается тенденция возрастания отношения СрдГСф^ "

9. Разложение торфов и торфяных удобрений сопровождается гумификацией их органической массы. Величина гумификации определяется видом удобрения, составом его органического вещества и свойствами почвы в низинном торфе за первый*год разложения в среднесуглинистой почве доля углерода Гумусовых вещеотв относительно общего углерода увеличилась на 2,5 %, а в верховом торфе - на 8,7 %. За весь срок наблюдения относительное увеличение содержания углерода ГВ в верховом торфе в два раза больше, чем в низинном. .

При гумификации в .составе органического вещества торфов и торфяных удобрений существенно уменьшается содержание углеводов (особенно а группе верхового торфа) и негидролизуомого остатка (в большей степени в группе удобрений на основе низинного торфа).

10. Основные изменения в группе гумусовых веществ происходят в основном за счет углерода пирофосфатной фракции. Содержание ФК относительно постоянно. Во всех объектах исследования расширяется соотношение СрК:Сж - от 1,90-2,82 в группе удобрений на основе низинного торфа до 2,75-3,9: и от 1,25-1,79 до 1,98-3,10 в группе удобрений на основе верхового торфа.

11. Гранулометрический состав почвы существенно влияет на стопош

гумификации. В супесчаной почве низинный торф гумифицируется в 1,5 раза больше, чем в сраднесуглинистой. Подобная тенденция характерна и для торфяных удобрений.

12. Абсолютное содержание гумусовых веществ в исследуемых образцах при их разложении в дерново-подзолистых почвах увеличивается незначительно: в группе низинного торфа в пределах 3-12 % от массы удобрения, в группе верхового торфа в пределах 1-2 % от массы удобрения только на ранних стадиях трансформации (12 месяцев). Следовательно, новообразованные гумусовые вещества не могут существенным образом влиять на гумусовое состояние дерново-подзолистых почв. Увели- -чение содержания гумуса при применении торфяных удобрений связано главным образом с внесением с их органической массой "готовых" ГВ

в пахотный слой почвы.

13. Разложение торфов и торфяных удобрений в дерново-подзолистых почвах сопровождается существенным изменением в них как валового содержания элементов питания, так и их подвижных форм. Интенсивность этого процеоса зависит от вида удобрения, гранулометрического состава почвы и срока трансформации. В ТАУ, ТМАУ и ЖКУ, где значительная часть азота представлена подвижными соединениями, его валовое содергкание ужо за один год трансформации скитается на 63-73 % в супесчаной и на 47-60 % в среднесуглинистой почве.

Существенно снижается и валовое содержание в них калия, особенно в ТУАУ и ККУ, которые теряют до 93 % данного элемента питания к концу трансформации, а ТАУ и чистые торфа - от 24 % до 72 %. Уменьшение валового содержания фосфора не так существенно, как калия и в большей степени зависит от вида удобрения.

Изменение содержания валовых форм калыци и магния носит постепенный характер по мере минерализации органической массы.

14. При разложении торфов и торфяных удобрений происходит уменьшение содержания подвижных форм элементов питания, что связано с использованием их растениями и микроорганизмами и частичным химическим закреплением фосфора. Калий и азот могут интенсивно вымываться из пассы удобрений атмосферными осадками.

ПРЕДПОШШ ПРОИЗВОДСТВУ

I. При установлении оптимальных доз и йидов минеральных и орга-шчесзок удобрений необходимо учитывать интенсивность мобилизации элементов питания из торфяных удобрений, а также скорость их разложения и характер гуг/ифанации.

2. Использование чистого торфа в качестве органического удобрения целесообразно только для утилизации отходов животноводства или как средства мелиорации почв при условии вкологичности способа его отчуждения из биогеоценоза.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Мельников С.П. Трансформация торфа и торфяных удобрений при их разложении в дерново-подзолистой почве // Нечерноземные почвы и пути их рационального использования.- Вестник ЛГУ.- 1981.- й 15.- Вып.З.- С.121.

2. Мельников С.П. Скорость разложения торфов и торфяных удобрений и изменение их химического состава в дерново-подзолистых почвах различного механического состава // Повшение плодородия почв и уро-жаГшость сельскохозяйственных культур.- Л., 1982.- С.86-93.

3. Мельников С.П. О трансформации торфов и торфяных удобрений при разложении в дерново-подзолистых почвах // Генезис и плодородие земледельческих почв.- Горький, 1983.- С.49-52.

4. Мельников С.П. Изменение химического состава торфяных удобрений при разложении в дерново-подзолистой почве // Деп.сб. 15 408.- 1987.- 6 с.

5. Мельников С.П. Трансформация торфяных удобрений в дерново-подзолистых почвах // Тез.докл. науч.-произв.конф. "Роль молодых ученых и специалистов в развитии агропромышленного комплекса".- Свердловск, 1988.- С.24.

6. Мельников С.П. Изменение состава органического вещества торфяных удобрений при их трансформации в дерново-подзолистых почвах // Тез .докл.науч.конф. молодых ученых ЛСХЙ "Вклад молодых ученых в развитие сельскохозяйственного производства".- Л., 1988.- С.17-18.

7. Мельников С.П. Особенности изменения химического состава торфяных удобрений при трансформации в дерново-подзолистых почвах // Тез.докл.всесоюз.науч.-техн.конф. "Проблемы повышения плодородия поче в условиях интенсивного земледелия".- М., 1988.- С.147-148.

8. Мельников С.П. Трансформация торфяных удобрений в дерново-подзолистых пахотных почвах // Эффективность азотных удобрений,азотш режим почв и урожайность сельскохозяйственных растений Нечерноземной зоны РСФСР.- Л., 1988.- С.34-43.

9. Мельников С.П. Минерализация и трансформация органических удобрений в дерново-подзолистых почвах // Органическое вещество почв и методы его исследования.- Л., 1990.- С.90-94'

10. Сафонов А.П., Мельников С.П., Илюоденко В.А. Процессы почвообразования в пахотных дерново-подзолнстнх почвах Северо-Запада РСФСР // Почвоведение.- 1992.- Л I.- 0.128-Щг.

11. Чернов Д.В., Мельников С.П. Об особенностях культурного почвообразования в агроэкосистемах на дерново-подзолистых суглинистых почвах // Тез.докл. школы-семинара молодых ученых фак-та почвоведения МГУ "Современные проблемы почвоведения и экологии".- М., 1993.- С.95.

/