Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА НА ПЛОДОРОДИЕ НЕКОТОРЫХ ТИПОВ ПОЧВ В УСЛОВИЯХ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО УВЛАЖНЕНИЯ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА НА ПЛОДОРОДИЕ НЕКОТОРЫХ ТИПОВ ПОЧВ В УСЛОВИЯХ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО УВЛАЖНЕНИЯ"

Р-29076

государственный агропромышленный комитет ссср

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

На правах рукописи ДИАЛЛО САРА БАЯЛО

УДК 631.452: 631.423.4 : 542.9»

ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА НА ПЛОДОРОДИЕ НЕКОТОРЫХ ТИПОВ ПОЧВ В УСЛОВИЯХ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО УВЛАЖНЕНИЯ

Специальность 06.04.03 — почвоведение

Автореферат диссертации на соисканий ученой степени кандидат^ сельскохозяйственных наук

МОСКВА 19№

Работа выполнена на кафедре почвоведения Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственные наук, профессор В. И. Савич.

Официальные оппоненты — доктор сельскохозяйственных наук, профессор Д. Н. Дурманов; кандидат сельскохозяйственных наук; старший научный сотрудник И. М. Яшин.

Ведущее предприятие —Центральный институт агрохимического обслуживания сельского хозяйства.

Защита диссертации состоится

в часов на заседании специализированного совета

K-I20.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москаа И-550, Тимиряэевская ул., 49.

С диссертацией можно ознакомиться ® ЦНБ ТОХА.

Автореферат разослан «

» £¥¿723^2 1988 г.

Ученый секретарь ^

специализированного совета— Сл1л)2<г кандидат биологических наук Т^7 С. М. СаФлнна

гам*

Актуальность темы. Органическое вещество в значительной степени влияет на плодородие тточе и урожай сельскохозяйственных культур, особенно в экстремальных условиях. Однако существующие методы оценки гумусового состояния, содержания, группового и фракционного состава гумуса, существующие методы оценки органических удобрений не всегда дают возможность провести по полученным данным количественные .расчеты агрономического характера. В наибольшей степени указанный недостаток проявляется при интенсивной химизации сельскохозяйственного производства. Дальнейшее уточнение 'методов агрономической оценки органического вещества почв, выяснение роли органического вещества в экстремальных условиях, в том числе в экстремальных условиях увлажнения, является актуальной задачей, решение которой необходимо для теории и практики повышения эффективности сельскохозяйственного использования ггочв.

Цель и задачи исследования. Целью исследования явилась разработка и апробирование новых методов агрономической оценки органического вещества почв в л ер код интенсивной химизации и для экстремальных условий увлажнения. При разработке темы была предложена следующая рабочая гипотеза. Положительное влияние компонентов гумуса на процессы, протекающие в системе почва—растение, обусловлено не общим содержанием гумгуса, а наличием определенных его фракций, функциональных групп. Для повышения плодородия поив и урожая сельскохозяйственных культур в первую очередь необходимо ■регулирование структурообразующей, комплексе образую щей способности органического вещества, его биологической активности, сорбшионной и водоудер-живающей способности, буферной емкости, потенциальной и реальной способности поставлять растениям энергию и элементы питания. Указанные параметры гумусового состояния и должны учитываться при его агрономической оценке. Для достижения оптимальных значений этих свойств необходимо внесение в почву органических материалов видоизмененных методами биотехнологий до получения продукта с заданными свойствами — определенной кодалексообразующей, струк-

Птт-мьпкв оэд'Ча

«»-.а

ту.рооб разую щей способностью, биологической активностью, сорбцноииой емкостью.

В задачу пснследовання входили: I) разработка методов и методик агрономической оценки органического вещества почв в период интенсивной химизации; 2) оценка величины изучаемых параметров для некоторых типов почв; 3) оценка изменения указанных параметров в зависимости от условий увлажнения при внесении в почву органических остатков и удобрений.

Научная новизна. Разработаны методы оценки структурообразующей и к о мл л екс о о бр аз у юще й способности органического (вещества почв, его биологической активности и эффективной растворимости. Предложена теоретическая оценка окислительно-восстановительных и кислотно-основных буферных свойств органического вещества, его потенциального способности к освобождению нз своего состава элементов питания, устойчивости к изменению условий увлажнения, рН, ионной силы раствора. По данным агрохимических обследований станции химизации оценено влияние гумуса на подвижность макро- и микроэлементов в дерново-подзолистых почвах. Получены новые фактические данные по влиянию органических удобрений на изучаемые свойства органического вещества почв в различных условиях увлажнения.

Практическая значимость работы. Разработаны новые методы и методики агрономической оценки органического вещества почв в период интенсивной химизации, рекомендуемые к внедрению в системы, агрохимической службы.

Полученные с использованием разработанных методик экспериментальные материалы по характеристике органического вещества' отдельных типов почв п-ри- различной дозе -внесения органических удобрений и заданной степени увлажнения рекомендуются к использованию в курсе почвоведения для сеЛ'Мжохозяйст,венных вузов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на конференции факультета агрохимии и почвоведения ТСХА в 1987 году, на конференции в Институте биологии Башкирского филиала АН СССР в 1988 году, на конференции совещания «Модели состояния и управления плодородном почв» на ВДНХ в 1988 году. Работа рассматривалась на совместном заседании кафедры почвоведения ТСХА и Почвенно-агрономического музея нм. В. Р. Вильяме а.

Публикации. По теме диссертации опубликованы две и находятся в печати три работы.

Объем н структура работы. Диссертационная работа состоит нз введения, 5 глав, заключения и выводов. Содержит 169 страниц машинописного текста, включая 62 таблицы, 8

■рисунков. Список попользованной литературы включает 155 работ, в там числе 47 на иностранных языках.

1. Теоретически« основы агрономической оценки гумусового состояния почв в период интенсивной химизации

В работе доказывается, что в препод интенсивной химизации агрономическая оценка .гумусового состояния не может быть проведена только по содержанию гумуса и внесение в почву неизмененных органических остатков и удобрений в ряде случаев недостаточно эффективно. По В. И. Савичу, в зависимости от свойств почв, лимитирующих урожай, необходимо определение ком п л е кеоо б р а з у ю шей и структурообразующей способности органического вещества, его биологической активности, буферной и сорбционной емкости, потенциальной способности органического вещества к освобождению энергии и элементов питания. Для достижения в почве заданного уровня перечисленных параметров необходимо внесение в нее органических удобрений, видоизмененных методами биотехнологии до заданного состава, до получения в них определенной величины -интересующих нас показателей, С усложнением взаимосвязей в системе почва—растение ярко проявляется закономерность, согласно которой оптимальная величина рассматриваемых показателей зависит от сочетания других свойств почв, она меняется с изменением уровня интенсификации производства. При каждом уровне интенсификации существует свой уровень стабилизации почвенных показателей, в том числе содержания гумуса л гумусового состояния в рассматриваемом значении. Для производства экономически выгоднее достичь минимальных уровней стабилизации, обеспечивающих планируемый урожай. Для повышения плодородия почв целесообразно достижение минимальных уровней стабилизации, соответствующих данным экономическим условиям развития сельскохозяйственного производства. В "связи с этим оценка гумусового состояния почв проводнтся'отделЬно по влиянию его на плодородие почв и биологические процессы; на систему почва—растение; на систему почва—окружающая среда, В работе рассматриваются параметры гумусового состояния для системы- почва.

II.. Объекты и методика исследования

Объектом исследования выбраны дерново-подзолистая

среднесуглиннстая почва Московской области,' луго-

во-чер неземная глинистая почва Краснодарского края,

солонец среднесугяинистый и чернозем южный средне-

суглинистый Оренбургской области. В отдельных экспе-

римснтах научены свойства дерново-подзолистых лочв /Московской области различной степени окультуренно-стн и оглееппоети, дерново-глеевых и торфяпо-глеовых почв. Методика исследования состояла в теоретической 'разработке проблемы, в проведении аналитических исследований, постановке .модельных опытов, статистической обработке данных агрохимического обследования почв некоторых хозяйств Мос-ковс-кой области. В аналитических исследованиях в соответствии с общепринятыми -методиками определены рН, ЕЬ, гумус по Тюрину, сум-ма поглощенных оснований но Кагшену, гранулометрический состав но Качипскому, гидролитическая кислотность по Ка плену, влажность термовссовым методом. При проведение углубленных исследований по оригинальным методикам оценивалось содержание в почвах различных фракций органических веществ, выделяемы« .методом конкурирующего комплексообразовання, электролиза (Савич В. И., 1!)80), дана характеристика органического вещества методом инфракрасной спектроскопии, дернватографии; по разработанным методикам оценена ком-нлексообразующая и структурообразующая способность органических веществ, их биологическая активность. В почвенных растворах определена концентрация катионов па пламенном фотометре и атомном абсорбционном спектрофотометре, активность ионов Са, К, М03 с использованием соответствующих ноноселективных электродов; для определения констант диссоциации функциональных групп проведено нотенциометрическое титрование в вислом и щелочном интервалах. При постановке модельных опытов почвы в течение 2—12 месяцев компостировались в условиях оптимальной, избыточной и недостаточной влажности с внесением различных доз и форм органических удобрений и испытываемых сорбентов. После заданного срока компостирования в образцах проведены аналитические исследования по вышеуказанным методикам, определены вес и размер корней и стеблей выращенных проростков. Определения проведены в трехкратной новторности, для проростков— до 50-кратной. По полученным данным рассчитаны величины Х±ш, оценена достоверность разницы сравниваемых показателей. Принятый уровень вероятности Р = 0,95.

.111. Оценка влияния органического вещества почв на подвижность макро- и микроэлементов по данным агрохимических обследовании

Данные почвеино-агрохнмическнх обследований позволяют выяснить зависимости подвижности отдельных элементов питания от степени гумусированностп. Для этой цели имеющиеся показатели разбиваются на классы1 по величине рН среды п в пределах определенных значений рН на лодклас-,4

сы но степени гумусировапностн. Затем в пределах каждого подкласса рассчитываются средние арифметические показатели содержания подписных форм элементов питания. По-лученые материалы позволяют оценить перспективность повышения степени гумусированностн на конкретных полях с целыо изменения подвижности макро- и микроэлементов до заданного уровня. В таблице 1 в качестве примера приведена часть данных, получении« совместно с МОПМСХ при обсчете материалов.

Таблица 1

Зависимость подвижное!н Са, Мр и микроэлементов в почвах совхоза «Прогресс» от степени гумусированностн (п«150)

рН Гумус, % Са Си 2п Мо

мг-эгш/100 г мг/кг

4—5 1—2 О г> 0,8 2,5 0,10

>3 5,1 2,0 3,0 1,7 0,15

5-6 1—2 4,6 1,5 2,1 1,1 0,12

>3 7,2 2,6 3,5 3,6 0,20

Как видно из представленных данных, с увеличение степени гумуснрованнссти в основном растет количество подвижных форм соединений Са, М^, Си, 7л\, Мо. Это обусловлено, очевидно, как увеличением эффективности растворимости осадков данных элементов, так и блокировкой гидроокисей Ре, Л1, который могут сорбировать Си и 7.п. Согласно расчетам в наибольшей степени положительное влияние гумусированностн на подвижность микроэлементов проявлялось ■в экстремальных условиях насыщенности почв фосфатами (>25 мг/100 г по Кирсанову) и насыщенности почв подвижными формами КаО (>30 мг/100 г). Для отдельных хозяйств ■влияние гумусированностн на агрохимические свойства почв неоднозначно, оно меняется как в разных интервалах гумусированностн, так и в разных интервалах >рН.

Статистическая обработка данных агрохимических обследований позволяет выяснить граничные условия ряда агрохимических параметров, вызывающих падение содержания гумуса в почве.

^Так, например, по полученным данньш для некоторькх хозяйств увеличение степени насыщенности почв калием -более 5% от емкости сопровождается увеличением рН среды, очевидно диспергированием и уменьшением содержания гумуса. Количественная оценка влияния органического вещества па подвижность ионов в почве может быть проведена с учетом их ком;Плексообразующен способности.

Б

IV. Оценка комплексообразующей способности органического .вещества почв и почвенного раствора

В работе предлагается оценка ко .чп л е ксо обр аз у ю ще й способности органического вещества почв и почвенного раствора. Для сосдннешгя ЛтВп величина эффективной растворимости определяется следующим выражением:

яи-п _

где — термодинамическая растворимость;

Сц+ — концентрация иолов водорода в растворе;

Кл — константа диссоциаций ЛВз^А^+В-; р—.константы устойчивости образуемых комплексов;

(X] — концентрация лигандов в растворе.

При этом реально возможно образование нескольких комплексов. Обозначив величину 1-Ьр|{Х]4*р2[Х]г-К.. как -комплексе об р а зу ю щую способность почвенного раствора Хк, получим следующую формулу для ее нахождения:

^.'т"— \

Цнч'* } '

где — экспериментально определенная эффективная

растворимость; —эффективная растворимость с учетом рН среды н ИОННОЙ силы.

Знание величины комплексообразующей способности позволяет количественно учесть влияние водорастворимого органического вещества па растворимости осадков в почве, более точно рассчитать значения эффективной растворимости осадков поливалентных катионов. В нижеследующей таблице 2 приведены значения комплексообразующей способности для некоторых почв.

При оценке комплексообразующей способности с применением ионоселектннных элоктродов на Си величина комплексообразующей способности составила «1000 мгэкв Си па 100 г углерода, увеличивалась при добавлении сена но сравнению с контролем в 2—3 раза. Комплексообразующая способность без зольных препаратов органических соединений почв, выделенных Э. М. Кучаевым по методике В. В. Вильпмса, оцениваемая с ионосслективными электродами на РЬ, С<1, Си и Од, имела порядок величии, близкий по литературным данным их емкости поглощения. 6

Таблица 2

Комплексообразуюшая способность водорастворимого органического

вещества почв

Вариант x Вариант x

Дер но во ■ подзол нега я 114,2 Дерково-подзолнстая , 76,4

почва1 учхоза «Михай- почва совхоза «Кули-

лов ское» ковский»

Н-сено 149.5 Тор фян о- глеев а я почаа 108,4

совхоза «Куликовский» 35,4

■ i+иавоз 35,4 Д ер ! г Ствол одз о листая

почва совхоза «Восход»

V. Оценка структурообразующей способности: органического вещества почв и почвенного раствора

Структурообразующая способность органического вещества почв является .важным агрономическим показателем, характеризующим гумусовое состояние. Оценка этого параметра проведена по способности соединений, растворимых в воде, в 0,1 н МаОН н в 0,1 н СаСЬ, вызывать коагуляцию илистой фракции, выделенной из горизонта С покровного суглинка дерново-подзолистой почвы при времени взаимодействия 2 суток. В качестве контроля использовался калибровочный график на гранулированном сульфатном полиакриламиде ПАА-ГС ОСТ 96-285-82, предоставленным Саратовским заводом структурообразователей и биологически активных веществ.

Таблица 3

Структурообразующая способность водорастворимого вещества пахотного горизонта почв (в г осажденной илистой фракции)

Почва Вариант Растворимое органическое вещество

Н,0 Н2О+О.1 к CaCIs вытяжка 0,1 » NaOH .+0,1 н CaCIj

Дерноао-под золи- 30 т/га сена 0,15 0,20 0И0

стая 30 т/га навоза 0,17 0,24 0,12 '

100 т/га навоза 0,25 0,30 0.30

JI у гово-че рн озем - 30 т/га сена 0,17 0,32 0Л)

ная 30 т/га навоза 0,20 0,25 0,25

,100 т/га иавоза 0,30 0,40 0,30

>В таблице 3 приведены данные о величине структурообразующей способности водорастворимого органического вещества почв при внесении в них различных доз органических удобрений. Как видно из представленных данных, добавление к суспензии ила водорастворимого органического вещества и особенно в смеси с 0,1 и вызывает коагуляцию ила

(в контрольном варианте без добавления оргавнческо-го вещества осаждение составило в воде 0,05 г и в растворе 0,1 и СаС!2 — 0,09 г), В щелочной вытяжке коагуляция не увеличивалась в связи с диспергирующим действием N3. Внесение различных органических удобрений определяет структурообразующую способность неоднозначно, последняя увеличивается с увеличением доз органических удобрений.

С нашей точки зрения, применение данного показателя для агрономической опенки органического вещества почв правомочно. При этом более перспективна оценка структурообразующей способности в расчете на 100 г углерода. При оценке структурообразующей способности водора створим ого органического вещества с использованием калибровочного графика по полнакрпламиду она равнялась Ю-5—10-4% раствору структурообразопателя. При этом содержание углерода в испытуемых растворах составляло £к10-3%,

VI. Оценка биологической активности органического вещества почв и почвенного раствора

Реакционной способностью органических соединении в значительной степени определяется и их биологическая активность. В нижеследующей таблице 4 приведены данные по оценке биологической активности водорастворимого органического вещества, почв с использованием биотеста — энергии прорастания семян кресс-салата.

Таблица 4

'Биологическая активность водорастворимого органического вещества дерново-подзолистой почвы

Вариант влажности Длина корней Длина стеблей

Избыточная, 60 дней..... Оптимальная, 60 дней . . , . 1,13 ±0,13 1,{Й±0,16 0,40±0,04 0,41 ±0,07

Как видно из представленных данных, условии компостирования повлияли на биологическую активность водорастворимого органического вещества почв. Максимальная величина варьирования биологической активности для других

изучаемых типов почв составляла по длине стеблей от 0,15± 0,04до0,76±0,0б-, по длине корней—от 0,26±0,06до 1,98±0,16.

При оценке биологической активности водорастворимого органического вещества почв при разной дозе внесения органических удобрений установлено, что при внесении сена и навоза на дерново-подзолистую почву биологическая активность, оцениваемая по прорастанию, возрастает на 111— 146%, а при. внесении их на лугово-черноземную почву уменьшается в связи с увеличением при внесении органических веществ количества водорастворимого марганца. Наибольшая биологическая активность по длине стеблей отмечалась для торфяной почвы, составляя 169% от величины данного показателя для дерново-подзолистой почвы. При оценке биологической активности на основе калибровочного графика с гете-роаукенном установлено, что биологическая активность водорастворимого органического вещества соответствовала концентрации гетероауксина я;10~4% при содержании в вытяжках углерода 10"3%.

VII. Агрономическая оценка окислительно-восстановительных и кислотно-основных свойств органического вещества почв

В работе изучены окислительно-восстанови тельные н кислотно-основные свойства органического вещества с внесением различных доз и форм органических удобрений. Исследования проведены с использованием метода потенинометрическо-го титрования с определением 'рН и Eh, расчетом точек эквивалентности. На основании полученного фактического материала определены константы диссоциации 'функциональных груш органического вещества почв, оценено количество тшгранта, которое надо добавить к почве для нейтрализации всех г.рупп с заданными константами диссоциации. Рассчитана буферная емкость почв. Получены данные об изменении данных показателен при внесении органических удобрений. С агрономической точки зрения данные материалы дают возможность оценить возможные дозы физиологически кислых удобрений до появления скрытого отрицательного их действия. Материалы являются основой для расчета эффекта протоннропанни, определяющего в значительной степени комплексообразующую способность почвенного раствора,

VIII. Влияние органического вещества на водные свойства

почв

Органическое вещество почв и вносимые в почву органические удобрения при их достаточном содержании могут значительно повлиять на водные свойства почв. Это влияние

определяется образованием структуры и изменением водопроницаемости к высоты капиллярного поднятия, увеличением емкости поглощения почв к катионам, аннонам, воде, увеличением величины отрицательного заряда ППК, изменением прочности связи воды с почвой, образованием .комплексных соединений поливалентных катионов за счет меньшего образования гидрофильных гидроокисей, блокировкой сор билонных центров ППК, изменением дисперсности и поверхностной энергии, оптимизации питательного режима для растений и измененном коэффициента водопотреблення. Однако направленность всех указанных процессов не может быть однозначной для отдельных почв в различных лимитах изучаемых параметров. На практике мы имеем дело с суммарным воздействием всех указанных явлений н результат влияния органического вещества на водные свойства почв определяется доминирующим процессом. С определешгой степенью приближения рассматриваемые процессы можно прогнозировать. Мы считали целесообразным проведение такой опенки на основе данных дерпватографии, инфракрасной спектроскопии, величин гигроскопической влажности, влажности завядання и развития проростков. В нижеследующей таблице 5 приведены данные по оценке прочности связи воды с почвой 'методом дериватографпн (энергии активации реакции дегидратации в области 20—200').

Таблица 5

Изменение прочности связи воды с почвой недостаточного увлажнения при внесении органических удобрений, в ^ к контролю

Вариант Мерно Солонец

Сено 93,7 99,4

Наво^ 93,4 97,0

Как видно нз представленных данных, прочность связи поды с почвой уменьшилась, что более ярко проявляется при внесении навоза. Это соответствовало уменьшению влажности завядання, гигроскопической влажности, увеличению длины стеблей, корней н массы проростков. Неблагоприятные ■свойства почв избыточного н недостаточного увлажнения могут бьпъ" устранены при внесении в почву п-других компонентов, оказывающих на нее но отдельным параметрам такое же влияние, кок органическое вещество. В первую очередь внесение таких соединений перспективно в прпкорневную зону.

В работе испытано-'Влияние на развитие проростков н свойства почв регуля горов окислительно-восстановительного

состояния, сорбентов, обогащенных кислородом. Для условий недостаточного увлажнения испытано влияние на развитие проростков и свойства почв гидрофильных соединений и сорбентов, активно удерживающих влагу. Получены положительные результаты.

IX. Влияние органического вещества на фракционный состав соединений катионов в почвах

Так как органические соединения .почв обладают способностью образовывать комплексы с поливалентными катионами, то увеличение гумусированнсстн, внесение органических удобрений изменяют подвижность этих катионов в почве и их усвояемость растениями. В нижеследующей таблице 6 приведены данные, характеризующие изменение подвижности Си, 2п, М£ в дерново-подзолистоГг почве при. внесении в нее сена, с о лом: ы, навоза в дозе из расчета 30 т/га сухого вещества в % к контрольному вариа-нту— без внесения органических удобрений. В качестве десорбентов применены 'растворы 0,1 и по N32504 и 0,01 н по Н2С204, N3^ ЭпСЬ, КгНРО«, Ма4Р2От.

Таблица 6

Влияние органических удобрений на подвижность соединений поливалентных катионов в дерново-подзолистой почве (при оптимальной влажности), в % к контролю

Ион +9, ч 2: + Ои <л И 2 + + «За 2 + +о (5= + « 1Л с К + 3 К й 3 1в 4 х 5 5 | * к 1

Си 40,0 84,0 200,0 166,7 И7.3 416,7

2п 42 2 108,0 500,0 100,0 63,8 236,7 •

Мё 9б!8 113,1 110,3 110,9 ,113,1> 115,7

Как видно из представленных данных, вытеснение поливалентных катионов из почв фоновым электролитом 0,1 н Ма^ЭО* в смеаг с 0,01 н растворами комплексонов и восстановителем показывает большую долю рыхло с вязанных форм соединений рассматриваемых ионов в тех почвах, где вкосились органические удобрения. Аналогичные выводы получены для дерново-подзолистой почвы, компостировавшейся в условиях избыточной влажности для катионов Са, Мй, Ре, Мп, Си, 7.п.

' I • >

л X. Фракционный состав органических соединений почв на основе конкурирующего комплексообразования

Методика определения фракционного состава соединений поливалентных катионов в почве на основе конкурирующего

. И

комплексообразовання, используемая в,работе (раздел IX), позволяет оценить и фракционный состав органических соединений. При этом применяется положение о том, что из почвы раствором дссор'бента вытесняются органические анионы, которые связаны с твердой фазой слабее, чем связь десор-бента с катионами, удерживающими эти анионы в нерастворимом состоянии. В работе проведено вытеснение органического -вещества из почв различной степени увлажненности1 и удобренностн десорбента Ыа25С>4, ЫаР, КН2Р04, Ыа4РгО?, ЭпОг, определена оптическая-плотность выделенных соединений. Получены выводы о том, что внесение органических удобрений в принятых дозах увеличивает в почве количество подвижного органического вещества, и в первую очередь наиболее подвижных, .менее конденщированных соединений. С определенной степенью приближения переход органических соединений из почвы в раствор можно рассматривать как растворимость труднорастворнмых осадков в соответствии с формулой, приведенной в разделе IV. В этом случае величина эффективного произведения растворимости определяется с использованием методики конкурирующего комплексообразовання и равнозначна величине эффективной константы нестойкости существующих комплексов (в данном случае необходимо использовать средневзвешенную величину). По указанной формуле ложно рассчитать растворимость органических соединений почв в почвенном растворе, оценить ее изменение в зависимости от рН среды, ионной силы, наличия других добавляемых в почву комялексообразователей. Возможно решение-и обратной задачи, 'когда по величине эффективной растворимости органического вещества в почвенном -растворе можно рассчитать средневзвешенное произведение растворимости. При определейной условности» подобных операций сопоставление экспериментальных и расчетных величин показало удовлетворительное совпадение.

Органическое вещество почв является источником энергии, которая -может бить использована в почве для протекания .реакции с затратой . тепла. При поступлении компонентов органического вещества в растения эта энергия используется в процессах фотосинтеза, что особенно важно в экстремальных условиях. Энергетическая характеристика органического вещества почв может быть проведена по теплотам его сгорания, величине термохимических параметров (в том числе отдельных фракций). В работе проведена такая характеристика по энергии активации реакций поданным дериватогра-фин. По полученным данным, внесение органических удобрений сопровождается в первую очередь увеличением количества наиболее подвижных и- низкомолекулярных фракций органических соединений почв, которые в основном и могут

поступать в растение, участвовать активно в почвенных процессах. Увеличение запаса энергии в этих фракциях, очевидно, может положительно влиять на энергетический баланс системы почва — растение,

XI. Сорбционная способность органического вещества почв

Органическое вещество почв и вносимые в почву оргаии-¡ческие удобрения обладают значительно большей емкостью .поглощения катионов, чем минеральные компоненты почвы. ,В связи с этим увеличение степени пумуснрованностн и внесение органических удобрений на малогумуснрованных почвах и почвах легкого механического состава сопровождается увеличением их плодородия, В то же в«ремя сорбционная способность определяется наличием конкретных функциональных групп. В конечном итоге все агрономически важные свойства органического вещества почв определяются его реакционной способностью, строением, наличием определенных функциональных групп. Задача состоит в выявлении тех физико-химических характерстнк, которые ответственны за формирование определенных агрономических свойств. Внесением органических удобрений, методами биотехнологии можно получить почву с заданными физико-химическими характеристиками органического вещества. В работе приведены данные о влиянии органических удобрений на содержание функциональных групп в почве, определенных методов инфракрасной спектроскопии с использованием для расчета стандартной полосы поглощения; при использовании метода внутреннего стандарта (добавление в почву НгСгОО-

Таблица 7

Влияние органических удобрений на содержание функциональных групп в

почве (Ь/Ьст)

Почва Влажность Контроль +оргаш)чсские удобрения

к-ооон! И—ОН К—СООН й-ОН

Л угова-черно зем- Оптимальная 1,0 <> ч 1,6 2,5

ная Избыточная 0,9 1.4 1,2 2,6

Дерново-подзоли- Оптимальная 0,8 5 1 0.8 3,0

стая Избыточная 0,8 2,3 1,0 4,8

По полученным данным, внесение органических удобрении сопровождалось увеличением количества в почве функциональных групп органического вещества. Это подтверждено и данными потепцнометрнческсго титрования, термографин.

, XII. Потенциальная способность органического вещества почв к освобождению из него элементов питания по данным

дер ив атографи и

Для агрономической практики важное значение имеет способность -органического вещества почв к освобождению из него элементов питания, и в первую очередь азота. Это определяет необходимость корректировки доз азота в зависимости от степени гу му сир ованн ости. В работе доказывается возможность оценкц потенциальной способности органического вещества почв к освобождению из него элементов питания по данным дериватсграфни1. При' этом в качестве критерия применяется соотношение потери массы в области 190— 450° и 450—600®, что близко к предлагаемой ранее в литературе оценке доли алифатических и ароматических группировок. Чем больше органического вещества сгорает в более -низкотемпературной области, тем оно более склонно к разложению микроорганизмами и освобождению Ы, Р, К. В нижеследующей таблице 8 приведены данные но изменению этого показателя три применении органически« удобрений.

Таблица 8

Соотношение «активных» и «инретных» частей молекул органического

вещества почв

Вариант Дер ново-подзолистая ' почва Л у го во-чериозем н а я '* почва

отггнмаль-ная »лаж- ' ность избыточная влажность оптимальная влажность избыточна я влажность

Контроль 2,85 1,9 .1,7

Сено 1,3 3,0 2,2 2,2

Навоз 1.7 1,9 2,5 1,8

Солома 1,3 1.3 1,7 1,5

По полученным данным, внесние в почву сена, навоза увеличивает долю активного органического вещества, а солома—снижает. При наличии в естественной почве значительной доли низкомолекудярнъгх и подвижных фракций этот процесс не проявляется. • -

XIII. Изменение подвижности органического вещества почв при различных значениях рН, ЕН, ионной силы раствора

Для целей производства важно знать возможность увеличения подвижности органического вещества почв при затоплении, внесении, удобрений и изменении при этом рН и ионной силы раствора. В > работе предлагается тараметр ;14

оценки устойчивости органического вещества почв к экстремальным условиям среды. Он оценивается как отношенне количества органического вещества в растворе НаО, десор-бекта при рН-4 и рН-6; при рН-8 и рН-6, при оптимальной и экстремальной ионной силе {0,01 и 0,1), в окислительных и восстановительных условиях. По полученным данным, органическое вещество дерново-подзолистой почвы обладало большей устойчивостью к экстремальным значениям рН, чем органическое вещество чернозема. Степень увлажнения ночи существенно влияет на агрономическую ценность органического вещества почв 'И вносимых в почву органических удобрений. При высокой влажности в условиях анаэробиозиса происходит гидролиз органических соединений почв, в то же время частичная консервация вносимых в почву органических удобрений при низкой влажности и достаточно высокой температуре происходит аэробное разложение гумуса и органических остатков, при некоторой консервации последних в условиях недостаточной микробиологической и ферментативной активности. По полученным данным, избыточное увлажнение почв при их компостировании привело к значительным изменениям подвижности органического вещества почв и вносимых удобрений; величина зависимостей была неоднозначной для л у гово-чернозем ной и дерново-подзолистой почвы, зависела от вида применяемых удобрений.

XIV. Создание оптимальных параметров органического вещества при внесении органических удобрений с заданными свойствами

Оптимальные, параметры гумусового состояния почв отличаются при оненке их влияния на плодородие почв, систему почва—растение, систему почва—окружающая среда. При оценке влияния гумусового состояния на плодородие почв величина оптимальных параметров зависит от сочетания всех других свойств почв, уровня интенсификации производства. Необходимость "внесения органических удобрений с заданными свойствами определяется факторами, в первую очередь лимитирующими урожай. При этом в случае разработки рекомендации последовательно выделяются:, 1) условия, лимитирующие плодородие и урожай; 2) параметры гумусового состояния, обусловливающие оптимизацию изучаемых показателей; 3) .максимальные значения параметров гумусового состояния, обеспечивающие полную оптимизацию оцениваемых свойств для получения максимально возможного в данных* условиях урожая; 4) минимальные значения параметров гумусового состояния, обеспечивающие критические значения изучаемых показателей, необходимые для .получения планируемой урожайности при данном уровне интенсификации про-

нзводства. Для создания заданных параметров органического вещества почв наряду, с системой севооборотов, обработки, системой удобрений необходимо внесение органических удобрений с заданными свойствами. Для получения таких удобрений возможны следующие приемы: 1) компостирование ■при заданных условиях температуры и увлажнения; 2) компостирование при заданных условиях, рН, Eh среды с заданными добавками минеральных удобрений; 3) регулирование химического и биологического состава исходных продуктов; 4) завершение'разложения на заданной стадии; 5) применение ингибиторов и катализаторов отдельных групп микроорганизмов ][ ферментативных-реакций;'6) применение иноку-ляцни исходных продуктов группами микроорганизмов при создании условий для их -развития. В работе показано, что внесение сена, соломы, навоза в почву при различных условиях увлажнения приводит к неоднозначным изменениям состояния органического вещества почв. Предварительное компостирование органических материалов. в определенных условиях привело к изменению их свойств. Вытяжки из сена злакового обладали большей в 101—105 раз комилексообра-зующей способностью по отношению к Fe, Cu, Zn, чем вытяжки из соломы. Изменяя химический и биохимический состав органических остатков, рН и Eh среды при их разложении оказалось возможным целенаправленно изменить и величину комплскс-ообразующей способности продуктов реак-цпн.

XV. Выводы '

1. При агрономической оценке органического вещества почв предлагается оценивать его комплексооОразующую и структурообразующую способность, биологическую активность, сорбцнонную емкость, буферноегь, -потешшальную способность к освобождению элементов питания, аффективную растворимость, устойчивость к изменению рН среды, ионной силы раствора, степени анаэробнозиса. Оценка этих параметров позволяет проводить количественные расчеты влияния органического вещества на плодородие.

2. Комплексообразующая способность водорастворимого органического вещества почв достигает 1000 мгэкв на 100 г гумуса, структурообразующая способность в 10—100 раз ниже полнакриламида ПАА-ГС ОСТ 95-284-82, биологическая активность по влиянию на прорастание семян в 10—100 раз .ниже биологической активности гетероаукаша, Содержание водорастворимого органического вещества удовлетворительно совпадает с величиной, определенной по эффективному произведению растворимости с учетом фракционного состава на основе •конкурирующего >комилвксообразования. "

Л6

3. Внесение органических удобрений на малогумуснрован-ные почвы приводит к увеличению к о мп л екс о о бр а зу ю ще ¡1 способности почвенного -раствора, его биологической активности,

4. Внесение органических удобрений в почву приводит к увеличению количества и оптической плотности подвижных форм органического вещества, к увеличению сорбцнонной емкости, количества групп —СООН, —ОН, увеличению буферной емкости, уменьшению влажности завядання -недостаточно увлажненных почв, уменьшению прочности связи воды с почвой, к увеличению иодвнжлостн в почве поливалентных катионов,

5. Органическое вещество почвы н органические удобрения оказывают положительное влияние на плодородие почч, проявляющееся ярче в экстремальных условиях: а) при недостатке поливалентных катнонов увеличивается их подвижность; б) при недостатке воды увеличивается способность лочв удерживать влагу, уменьшается прочность связи воды с почвой, увеличивается буферная емкость почв; в) в избыточно увлажненных почвах уменьшается количество ионных и наиболее рыхлосвязанных форм Ре,Мп, увеличивается доля их комплексных соединений, увеличивается буферная смлоси. лочв. "-'■ВЯШ

6. Изменение условий компостирования, химического и биохимического состава исходных органических остатков позволяет изменить свойства конечного продукта органических удобрений и после их внесения свойства органического вещества. Внесение сена по сравнению с навозом и соломой приводит к большей комплексообразующей и структурообразующей способности почвенного раствора, большему снижению ЕЙ и рН почв, большей его биологической активности.

Список опубликованных работ

1, Диалло С. Б., Савич В. И., ТруСниипа Е. В., Мура-дн Н, М., С молов а- О, С. Комплексообраэующая способность компонентов почвенного раствора н органического вещества почв//Известия ТСХА,— 1988.—Л"» 1.— С. 77—33.

2. Диалло С Б., Савич В. И., Трубицина Е. В. Агрономическая оценка органического вещества почв //Тезисы докладов на-у ч но-производствен ной конференции в Институте биологии Башкирского филиала АН СССР в г. Уфе (12—17 сентября 1038 г.),—Уфа, 1983,—

Объем 1'Д п. л.

Заказ 2163.

Тираж 100

Типография Московской с.-л. академии им, К. А, Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44