Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА УВЛАЖНЕНИЯ НА ПРОЦЕССЫ ГУМУСООБРАЗОВАНИЯ В ЧЕРНОЗЕМАХ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА УВЛАЖНЕНИЯ НА ПРОЦЕССЫ ГУМУСООБРАЗОВАНИЯ В ЧЕРНОЗЕМАХ"

московский ОЩЕ1ЕА ленина, ощена октшъскс!! револщии и овдзяа теудсоого красного знамени государственный университет ям. м.б.ломоносова

Факультет почвоведения ^

На правах рукописи У® 631.417.2

ЯКСВЧЕНКО ВЛАДИМИР ПЕТРОВИЧ' '

ВЛИЯНИЕ' РЕЖЙА УВЛАЯНЗНШ НА процессы гумус ооеразования в черноземах

Специальность 08.01.03 - Почвовед«! шв

I/

Автореферат ■ диссертация аа еоносаняе ученой степени кандидата (Экологически наук

Москва - 1985г.

Работа выполнена на кафедре общего почвоведения факультета Почвоведения псковского государственного университета шмяш У. В-Ломоносова '

Научный руководитель: член-корресдо¡тент АН СССР, доктор геолого-кинералогических наук, профессор В, А.КСЙЩА

Официальные оппоненты: доктор биологически^ наук, профессор,

■ • . ' * А.Д.ФОКИН '

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник ' к.в.дьщдаовА

Ведуиая организация - Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственный институт.

Защита состоится

/г* часов

в ауд. М-2 на заседании специализированного совета К 053.06.16 в МГУ им. М;В,Ломоносова, 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет Почвоведения, Учений совет.

■V

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета Почвоведения МТУ.

Ученый секретарь Специализированного Совета, доцент

И.П.БАЕЬЕВА

ОЕЩЙ' ХАРАКТЕРИСТИКА РАЬОТЫ

Актуальность проблемы. Важной задачей современного почвоведения является разработка теории л методов управления почвенными процессами, определяющими плодородие поч». Среди этил процессов большую роль играют гумусообразование и гумусокавд пле нив, которые достигают оптимального лиражония в почвах черноземного туда. У сшхзи с важным значением гумуса как компонента почвы и в с:шзи с. его потерями при земледельческом использовании черноземов, особую актуальность приобретает разработка теории прогноз(фования баланса гумуса и его качественного состава, что позволит управлять процессами гумуоообразования и, следовательно, плодородием почв.

В литературе,,посвященной генезису черноземов, был» вксказа- ' ни Предположения,-согласно которым большая роль в образовании и накоплении гумуса черноземов принадлежит особенности режима влажности атих почв - наличия сухого летнего периода. Сибирцев (1901) впервые выдвинул гипотезу о том, что нозншииощиЧ в течение 'вегетационного периода дефицит влаги в черноземах способствует накоплению -гумуса в них. Позднее эту точЕсу зрения разливали И. В, Тюрин (1949).Е.Н.Мишустик (1949), М.М.Кононова (19СЭ). Эти исследователи полагали, что высыхание почвы может способствовать предохранению гумуса от разложения {Сибирыев, 1&01), усложне1.„л гумусо-вше веществ (Тюрин, 1949; Кононова, 1963), усилению процессов гумификации (Мпшустин, 1949),

Предположения Н.и.Слбириева,И.В.Тюрина, Е.Н.Мишустияа основываются на сравнительно-географическом методе, т.е. факты существования больших запасав гумуса и характер увлажнения черноземов, одумали для исследователей основой построения гипотез об учаотии периода иссушения в генезисе- гумуса этюс почв. Экспериментальные (полученные в модельных опытах) дапвые в поддержку «той гипотезы

ЦЕНТРАЛЬНАи НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. сельскохоз ачадеми* и д. К. А; Тимирязева

практически отсутствуют. В лабораторных -условиях изучение прошс-( сов гушфикаши растительных остатков большинством исследователей проводилось при поддерга ник постоянной влажности. В тех случаях,когда задавался режим перно.грпеского высушивания - увлажнения, изучалась глинерализат-л гумуса или внесенных растительных остатков. Исследованию процессов гумЕ(Т|)а<ошя органическою материала в режиме периодического высухшалвя - увлаякенкя аосвяпелы единичные работы.

Слабо изучены процессы новообразования - разложения гумуса в черноземах в годичном цикле: сезонная динакика содержания гумуса и отдельных его фракция. Практически нет работ,- в которых сезонная динамика гумуса изучалась сосряженко с динамикой резака влажности черноземов,. Шесте с тем исследование генезиса черноземов и современных процессов гумусообраэовакия может способствовать выявлению путей формирования плодородия пахотных черноземов.

Цель и задачи исследования. Основной иелью исследования явилось изучение влияния переменного режима увлажнения, характерного для черноземов, на процессы гумусообразования в них. В соответствии о этим были поставлены следуквде. задачи:

X. 3 условиях модельных экспериментов изучить процессы минерализации и гумификации растительных остатков под влиянием периодического высушшанкя - увл&шеняя.

2. С помощью современных фззико-хкмических методов исследовать природу новообразованных 1ум;шовцх кислот.

3. Изучать влдание высууз'-вания почзц на ггроиессы закрепления 1^-**!новых кислот в ней.

' -4. Изучить характер сезонной динамики содержания общего гумуса а лабильных гумусовых веществ е черноземах. . ,

ручная новизна работы, первые проведено "комплексное изучение прошссов минерализации и гумификации растительных остатков - в реки-

ме перл одического высушивания - увлажнения. Установлено, что периодическое высушивание и последующее увла-шекие растительных остатков ■ на начальных втапах разложения вызывают временное ускоренней! минерализации; высушивание способствует накоплению гумусовых кислот, связанных с кальцием, а также органических' веществ, прочно связанных с глинлстими минералами. Цпервие статистически достоверно показано, что шсушвание до воздушно-сухого состояния свежих образцов почвы, отобранных в разные годы, может век уменьшать, так в увеличивать содержанке ла <5 иль них гумусовых веществ. Получены статистически обоснованные данные по сезонной динамика содержания общего гумуса и лабильных гумусовых веществ на пахотных черноземах Ставропольского края и Курской области.

Практическая ценность рпботн. Результаты исследований могут быть использованы при планировании вксперяментов по изучению влияния различных приемов с елъс кохозяЕст ценного использования почв на

0 одержана« в них гумуса, при разработке мер по оптимизации гумуса 'черноземов.

Апробацяя работы. Дпссергацияре осмотрена и рекоме гщована к заште на заседании кафедра общего почвоведения факультета Почвоведения МГУ. Материалы диссертация были доложены на У11 конференции .молодых ученых'факультета Почвоведения МГУ ОЛоскза, 1ГЗЕ . ',).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 работ,

1 сдана в печать,

Структтоа и объем дкссертапии. Диссертационная работа изложена на 138 страницах, содержит 20 То ¿лиц и II р'.сунков. Ока состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов и списка литературы, вкл^чавдего 127 работ отечественных' и 73 зарубежных пвторое. -

' ' ОСНОВНОЕ СОЮЙШШЕ РАБОТЫ МАТЕРИАЛУ, ОЕаЕКТЫ И МЕТОДУ ШСЛЕДОВАНИЯ

В модельных' опытах в качестве растительных остатков иопольэо-• вали корки 2-х недельных проростков кукурузы. Измельченные корни компостировали в смеси с песком, лессом, глико.:, карбонатным обыкновенным суглинистым черноземом (А^^) я дерново-слабоподзолистой супесчаной почйзй (А^> в соотношении корни: порода»! г корней : 20г породы (почвы), а также без добавления минер&аыюа части при температуре 20-24°С и влажности от полной влагоемкости, 3 таких же условиях компостировали чернозем к дерково-подзолистую почву. Часть компостов периодически (один раз в две недели) высушивали при температуре 40°С (в течение двух суток) до постоянного веса, а затем увлажняли.

Во время инкубации проводили измерение- скорости выделения СО^ на газовом хроматографе .Ки-Ь.МД, а также подсчитывали численность бактерий в кошостах с помонью люминесиентноЗ микроскопии по Д. Г. Звягинцеву и П.А.Кожевину (1930).

Содержание и состав новообразованных гумусовых веоеств в ком-постах определяли через 2,4,6,12,26 и 50 недель инкубацаи. Водорастворимые органические вещества определяла в однократной водной ■ ■ вытяжке с отделением коллоидов на мембранном ультрафильтре "Сшшор 8" (Дьяконова, Х^глеева, 1384). Затем из этих яе образцов гумусовые . вещества экстрагировали 0,1 У Не^Р^й-, + 0,1 н ГГаСН , Из отдельных кс' 'постов гумусовые вещества извлекали непосредственно 0,1 н НаШ. V - Содержание органического углерода <Сорг) в вытяжках определяли методом Тюрина со спектрофотометра-еккм окончанием по методике, описанной К.В.Дьяконовой (1977). Определение содержания Сорг в об-резцах почв проводили на автоматическом анализаторе ЛС-12 фирмы

" 1«оо /

-. - / . ■

В препаратах новообразованных гу^иновых кислот (ГК) определяли элементный состав; содержание углерода, азота, водорода и золы -на автоматическом анализаторе фирмы "perkin-elmer ИК-спектры поглощения препаратов ГК снимали на спектрофотометреин-ЙО с использованием КВт -техники в диапазоне 3800*2600 и 1900-400 скГ*.

Микроморфологическое изучение трансформации растительных остатков проводили в плоскопараллельинх шлифах, из готовленных из ком-постов разных сроков иккубашш по методике, о ни сапной Э.Ф.Иэчоло-воЯ (1956). •

Исследование сезонной динамики содержания гумуса и его лабильных и водорастворимых форм проведено на пахотных угодьях совхоза "Родина" Александровского района (Ставропольский край) и на многолетних опытах Петринсного опорного пункта Почвенного института им, Б.В.Докучаева (Курская область).

Экспериментальные данные подвергали математической обработке по Б.А.Лоспехову (I9G5) и К.А.Дмитриеву (1972).

Изучение сезонной и многолетней динамики содержания гумуса и 'его лабильных и водорастворимых форы проведено при методическом и практическом содействии к.с.-Х.н., ы.н.с. Почвенного института им. В.В.Дакучаевд Б.М.Когута.

экотткшальная часть

. Разложение растительных остатков в модельных экспериментах

Динамика мидерализашш растительных остатков (по выделению COj)" во всех вариантах опыта носит однотипный характер. IIa рис. показана скорость выделения С0> на начальных этапах разложения в вариантах "корни»лесс" и "корни-t черчоаем". Скорость минерализации растительных остатков максимальна в первые две недели иикувашв, . .затем скорость выделения C0g резко падает. На интенсивность иине-рализецши корней кукурузы определенное влияние оказало периодике с-

и ■

. в

СО^ 1(^.7 г Юр««*, го г ДОМ»)

й,

*—га». «

; 24

-г

"Г

■Г

«а.

£ (мою)

Рио» Данамгаа выделения СС^ в процессе разложения даряей кукурузы 9 вариантах "ворн^+лесс" Ц), "корнж+чернозем* (Б).

—-----■ (постоянная оптимальная влажность);

—о--. —- (после высушивания-увлажнения).

кое высушивание-увлажнение компостов, которое вызвало вспышки выделения Сй>. Вспышки выделения СЛ> после высушивания-увлажнения■ компостов яаблвдались во всех вариантах опыта, однако количество вспышек в разных вариантах опыта было неодинаково. В варианте "кор-ни+лесс" временное ускорение процессов минерализации растительных остатков вызывали первые три /шкла высушмвание-увлажнение, что увеличило количество минерализованного С0рГ за это время на 251< по сравнении о компостаын о постоянной оптимальной влажностью. Затеи скорость выделения СО^ в сравниваемых образцах становилась одинаковой, а после шестого цикла скорость образования СОд а высушивавшихся компостах была ниже, чем в образцах о поотоянной оптимальней влажностьп. В компостах, где корни разлагались без добавления минеральной части, вспышка выделения СС^ наблюдалась только после первого шкла. В варианте "корни«-черноэем" и "чернозем" периодическое высушивание-увлажнение вызывало 10-12 вспышек, а затем скорость : образования ССЦ в периодически высушивавшихся коэдолтах станааллась .ниже. Периодическое высушивание корней в смеси с дерново-подзолио-той почвой и дерново-подзолистой почвы вызывало временное увеличение скорости образования СО^ в течение всего срока инкубации,. Таким образомпериодическое высушивание-увлажнение корней на начальных этапах разложения вызывает временное ускорение их мс ^ралиэа^'.п. По-видимому, в природных условиях влияние периодического высушивания почвы на увеличение скорости разложения растительных остатков будет сказываться сильнее, чем в модельных экспериментах. Это может бить связано с одной стороны с тем, что в' природе происходит постоянное поступление свежего органического вещества, минерализация которого на начальных этапах разложения под действием высушивания ускоряется. С другой стороны как показали опыты Салоннуса ( £в-1оп1иа , 1983), высушивание почвы вызывает уменьшение видового разнообразия микроорганизмов. В условиях модельных экспериментов.

где искусственно ограничивается привнос "свежей" микрофлоры, многократное периодическое высушивание компостов также могло.снизить эффективность действия этого фактора.

Образующиеся гумусовые вещества и промежуточные продукты разложения корне!) кукурузы извлекали последовательно водой и 0,1 М Иадр^о^ + о.1 и КаСВ . О динамике группового состава гумусовых веществ, образующихся при разложении растительных остатков, можно судить по данным табл. X. Наибольшее количество органических веществ извлекалось обеими вытяжками из неразложившихся растительных остатков и на начальных этапах инкубации. По мере увеличения срока инкубации наблюдалось уменьшение содержания гумусовых веществ, извлекаемых водой И 0,1 К Иа^Р^Ог, + 0,1 н ЯаОИ.

' Высушивание растительных остатков в смеси с почвой, а также высушивание чернозема, дерново-подзолистой почвы и корней кукурузы без добавления минеральной части вызывало увеличение содержания водорастворимого гумуса во все сроки наблюдения. В вариантах, где корни разлагались в смеси с породой {песок, лесс, глина), высушивание, как правило, не вызывало увеличения содержания водорастворимого. гумуса.

При разложении коряеЛ в черноземе количество гумусовых веществ, извлекаемых 0,1 и Нв^Р^Сц + 0,1 н ПаШ , в высушенном к не-высуиенном вариантах было практически одинаково. Периодическое высушивание гумифишрующихся корнЫ в смеси с породой и дерново-подзолистой почвой вызвало уменьшение выхода гумусовых веществ в растем, пирофосфата натрия со цехечью. Уменьшение выхода гумусовых веществ в эту вытяжку может быть связано сдвумя причинами - ускорением разложения органических веществ пра периодическом высушивании -увлажнении и усилением сорбции гумусовых веществ под действием этого фактора. ''

Тайлииа I

Содержание органического углерода (в мг/г корней, 20 г почвы) в водной и последовательной 0,1 № н*^0^+0,1 а НвОИ вытяжках из комаостов в процессе разложения корней кукурузы

Вариант* Срок инку- :Шдная вытяжка : Сумма вццеленных органических веществ

бации Снедали) р ^выт Собщ СГК сгк

0 21.39 70.55 13.24 63; 31 '0.20

4 6.72 9,81 67.58 79.57 23.3226.38 44.26 53.19 0.53 0.50

Корничлесо 26 . 5.83 0.34 ■ 53.25 58.92 16.58 20.19 36.С7 ' 38.73 0.45 0.52

50 5.05 5.19 40.15 47.54 14.43 17.58 25.72 • 29.90 0.55 0.59

0 23,09 180.05 74.89 105.17 0.71

■ 4 7.52 5.05 145.06 148.92 65,17 66.22 79.91 82.70 0.81 0.80

, Корни+чер-нозем- 26 Ы1 3.48 ' 133.57 73.13 69.80 60.44 60.60 1д21 1.15

50 2.98 124,27 127.54 78,04 75.68 46.23 51.86 1.69 1.46

■ 0 ' 1.68 90.23 51.39 46.84 1.10

• -. 4' 1.71 1.09 ре. 70 94,50 47.29 48.0+ 49.41 46.46 0.96 1.03

Чернозем 26 1.05 0.79 93.35 88.82 52.75 50.25 40.60 38.57 1.29 1.30

50 - • 2.20 0.53 85.81 81.89 . 56^6 50,45 ?0.05 31.44 - 1.89 1.60

X В числителе - вариант с периодическим высушиванием, в знаменателе - с постоянной оптимальной влажностью.

Дня изучения динамики фракционного состава новообразованных • гумусовых веществ в варианте "корпи+лесо" из отдельных компостов гумусовые вещества екстрагироиали непосредственно 0,1 в иаШ

(первая фракция). Затем рассчитывали содержание гумусовых кислот второЗ фракции. 'О динамике содержания гумусовых веществ первой и

второй фракций в процессе разложения корней кукурузы можно судагь

* - '

по даннш табл. 2. Из данных таблицы видно, что на начальных этапах разложения раотительных остатков в составе выделенных гумусо. вих веществ преобладает первая фракция, по мере увеличения срока инкубации возрастает содержание гумусовых кислот второй фракции,1 Периодическое высушивание корней в смеси с лессом способствует уменьшение количества гумусовчх ведоств перло", фракции и абсолютному и относительному накопления гумусовых кислот второй фракции. ■ „ Таблица 2

Содержание 1-ой и 2-ой фракций гумусовых веществ ■ I 4 в-ггросессе разложения корнеД кукурузы

v /С мг/г корней. 20 г лесса _\

\ji к С суммы выделенных органических веществ/

инку-Вариант — 2 нецели 12 недель 50 недель

I 2 I 2 I 2

Периодическое высу-коряи+шваяие 63.80 12.70-28.12 19.73 £7.92 22.23 83.4 16.4 58.8 41,2 44.6 55.4

ле?° • "постоянная оптимальная влажность 69.05 р.21 43.60 17.01 ; 27.59 19.95 89.4 10.6 71.9 28.1 57.9 42.1

X - гумусовые кислоты свободные и связанные с подвижпымвв^о, i '2 — гумусовые кислоты,связанные с кальцием*.

Идя определения содержания органических вещестц прочно свя- ' сапных о минеральной частью, после экстракции гумусовых веществ О,Х М иа^р^0^+0,1 я тгвси в варивлтах. "корки+лесо", "корни* чернозем" в "чернозем" из компостов с помощью центрифугировапия выделяли тоякодисперсну» фракции о частицами размером 0,1..'.I-.0 мкм и определяли вуней,содержание С0рГ (тйбл* 3).-Из данных таблицы видно. что в/варианте "корни+лесо4 содержание органических

веществ в тонкодисперсиоЗ фракции на начальных етапах разложения ■ _ корней возрастает в 4..,5 раз по сравнению с исходным. Пвриодачео-кое высушивание компостов вызывает увеличение содержания органических веществ, прочно связанных о гливиотши минералами, причем с увеличением времени инкубации разница в выоужйваошихся к не высушивавшихся компостах возрастает.

. Таблипа 3

Содержание органического углерода в частицах ■* размером 0,1...1,0 мш (в мг/г частиц).

инкубации —-^недели) Вариант _ 0 4 12' : 26 60

Корни+десо 2.01 9.56 9ТСЗ в. 82 7.13 9.91 6.62 3.23 5.40

Корни+чернозем■■ не аир. 23.80 не опр* . » • * 23,30 25.90 21.Ш 21.39

Чернозем не опр. не опр. 23. Зр 25.10 16.70 17.99

и В числителе - вариант с периодическим высушиванием« в знаменателе - о поотоякной оптимальной влажностью.

Нами были также проведены модельные эксперименты по изучении влияния высушивания на прочность - закрепления новообразов! до 1К при взаимодействии с лессом и с карбонатом калыщя, О прочности -закрепления ПС судили по их растворимости в 0,1 н НаОН и 0,1 М

+ ОД н ДаОН . Шло показано, что высушивание новообразованных гумшювых кислот о лессом умеиьшидо их выход в раствор 0,1 н НаШ на 23.,.41^ по сравнению с невысушеиными вариантами. При во-сушиаанли новообразованных ГК с карбонатом калытя их растворимость уменьшалась слабее - на 142.

Таким образом, периодическое Высушивание разлагающихся расти- , тельных остатков (новообразованных ПС) в смеси с лессом способст-

вует накоплению гумусовых киолот; связанных с катанием, а также ■ ( Органических веществ,прочно связанных о глшшстши минералами*.что

' может служить доказательством предположения И.В.Тюрина (1949) о том, что в процессе подсыхания черноземов возможно частичное закрепление новообразованных хуминовых кислот в форме 1уматси кальция.

Из гумифишрушихся корней кукурузы на разных этапах разложения выделяли препараты новообразованных ПС. В препаратах новообразованных ГК определяли элементный состав и инфракрасные спектры поглощения..ИК-спектры'новообразованных ГК по общему облику наломи-* вант спектры гуминовых кислот, выделенных из почвы, но в то же время сии имеют ряд существенных отличий. Новообразованные гумивовые кислоты имеют более интенсивные полосы.в области 1640-1600 см"1 в увеличенное поглощение в области 1500-1200 см"1. Можно полагать, что а формировании их спектра большую роль играют полипептиды. 00 этом же свидетельствует высокое содержание азота в препаратах новообразованных ПС.

Изменение элементного состава я ИК-спектров поглощения новообразованных гуминовых кислот под влиянием периодического высушивания-увлажнения проследить не 'удалось.*

С помощью микроскопического метода в шлифах, из готовленных из.образцов вариантов "корыи+леос* и "корнш-чернозем* разных сроков инкубаши, ве удалось обнаружить влияние периодического высу- . кивания-увлажнения компостов на характер трансформации растительных остатков.. ' ■ ■

$ Сезонная динамика содержания и состава, гумуса черноземов

Характерной особенностью почвообргэования является его шклл-чнооть <Роде, 1947). Цикличность процессов гумусообраэования Гро«-

. вляется а сезонной и многолетней динамике содержания гумуеа я

}

е\х< фракций./Сезояяую динамику, содержания общего изучая на тпшпнс^'черноэемо'и лугово-черпоземноА слитой ггочз»

. • - 13 -

Ставропольского .края, С пробных площадок (~ 100 м^) из пахотного горизонта (0...5 см) отбирали индивидуальные образцы. Анализировали смешанные образцы, составленные из трех индивидуальных. Отбор корней и включений'в воздушно-сухих.образцах проводился по метод!» Кв, применяемой в Лаборатории органического вещества почв Почвонло го института им. В. В. Докучаева. Содержание С0рГ в образцах определяли методом сухого сжигания на автоматическом анализаторе J5C-I2, фирмы "Leco ''''..,,

Анализ данных табл. 4 показывает различный характер сезонной динамики.гумуса в типичном черноземе и лугово-черноземной слитой' почве. Так, в типичном черноземе, используемом, под подсолнечник, содержание Сорг в олое О...5 см достоверно возрастало от мая к поло на 0,283 (Р=0.99), а на душво-черноэемяоЯ слитой почве, заця- " той озимым ячменем, понизилось за это же время на 0,65# {Р=0.99) от веса почвы. В литературе (Герпык, 1959; Г&нжара, 1983) отмечается, что наибольшая амплитуда сезонных колебаний содержания гумуса " наблюдается в верхиах слоях.почвы и заметно уменьшается с глубиной. По данным Н.Ф.Ганжара иЭЭЗ^ сезонные различия в содержании гумуса_ в почве в слое 10...15 см уже били недостоверны. Если считать« изменения в содержании гумуса в почве происходят в основном в слое О..,10 см и пересчитать наши данные на пахотный слой 0...20 см, тЬ размах сезонных колебаний в содержании С^р в - исследуемых почвам* составит приблизительно* 0.1. ,.0.2$ отвеса почвы,-При пересчета нами данных других исследователей: (Барановская,*' 1960;. £реус,Мга-новская,. 1976; íSrecheiia , 1382), наблядаших сеэойвуЬ дана-ш:у , . содержания гумуса на пахотных ч?рноэгч?х разных под. ипЬв,<5ылд получены подобнее результаты, íí иелшт'М черноземах чтк ьояич)п1к cymcTBiífmo вми« (Зонв,. I0E4; Гераык, 105$). „ ' "

' • И. В. Теряя и 0. А. Нп ¡¡донора (1^51), изучая свойства ja удачных • .групп гумусовых веществ, устеноп^ли, что я черноземах б о. тыл?' часть

* V '*'■' Тайлвпа.4 .

..Сезонная лдяикця содержания общего тущса (С), лабильных гумусовых веществ 1СЛНГ> * лабильна! гунинозьи кисло?' (С^) в А^у (0...5 си) Типичного чернозема а лутоэо-чераоземжй слитой почвы. Ставропольский . . край, 1983г. .

Вэриант Срок отбора- 7 мая 21 июня 23 июля

Огатистичео? кие показа' тела весу почвы Рвот слг 5, весу почвы ^ыт с„ гк I. весу почвы ^быт А*

Сит/кг почвы Оиг/кг почви Оиг/кг почвы

Лробяая схэшдка I Ц п 3.49 10 2921 10 . 979 10 3.53 10 2021 ■хо - 402 ю 3,77 ■ И. 2495 10 830

^ернозек ■ В 0.13 297 162 0.13 403 116 0.10 379 168

(подсолнечник) ■ а 04 94 . ' 61 0.04 .127 37 .0,03 120 59

Ч 3.7 10.2' 16.5 3.6 19.9 2В. 9 2.6' 15.2. 22,6

Пробная площадка 2 и А 4.49 10 3145 10 1076 9 4.29 7 3050 7' 1011 7 3.94 10 2822 и... 936 1°

Лугозо-че?нозеияая Б слитая почва ж 0.25 ' 0.06 291 • 32 195 65 0.10 0.04 327 123 168 63 0,23 0.07 335 106 185 58

Создав ячмень) 7% 5.6 9.2 18,2 2.3 10.7 16.1 ■ 5.6 П.9 .19.8

гумусовых веществ закреплена колышем, а гуминояые кислоты чернозема, извлекаемые непосредственно 0,1 я НеШ, представляют собой более молодые вещества по сравнению с Гумилевыми кислотами, извлекаемыми щелочью пооле декалькирования, Современные данные радиоуглеродного датирования Тумановых кислот чернозема подтвердили это ■ положение (Чичагова, 1965). Естественно поэтому было предположит*!« что в черноземах процессы новообразования-распада гумусовых веще-^ ств наиболее интенсивно протекает в той части гумуса, которая не, закреплена калытем. •

Изучение сезонной динамики гумусовых веществ, извлекаемых непосредственно 0,1 н ЯаСП (лабильные гумусовые вещества) из типичного чернозема и лугово-черкоэемной слитой почвы Ставропольского края, проводилось на тех же воздушно-сухих образцах, на которых изучали сезонную динамику содержания гумуса (табл. 4). На типичном черноземе динамика содержания лабильных гумусовых веществ не совпадала с динамикой содержания общего гумуса..На дугово-черноземной слитой почве содержание лабильных гумусовых веществ уменьшаюсь -с понижением общего содержания гумуса. Однако, размеры сезонной Динамит® лабильных гумусовых веществ составляли липь незначительную . дол» (6...21^) от сезонной динамики содержания общего гумуса'. '

По мнению Т.А.Николаевой (1959), проводившей сравнительное * изучение сезонной динамики состава органического вещества болотных почв в свежих и воздушно-сухих образцах, высушивание образцов ^о-Л жет до некоторой степени сглаживать сезонную данамгку^Чх>держакия . гумусовых веществ, извлекаемых непосредственно 0,1'н Наш,

Для изучения влияния высушивания образцов на содерхийвз » та лобгсшшх гумусовых веществ яарьляйп но быка проатал£ЭИр&вкг1}1, как д свежие бйразш черноэе.' % так и высушенные до воздушно-суэсого состояния (табл. 5).' Анализ■ данных таблицы потзнвает, что при шеу-. миваниа свежих образцов, отобранных в разные годы.'содержание ГУ-."

мусових веществ, извлекаемых непосредственно 0,1 нНаСН, может как уменьшаться(так л возрастать. Причем изменение полвиадоотя лабильных гумусовых веществ в один и тот же срок отбора образцов во всех вариантах опыта носит одинаковый характер, '

Таблица 5

Содержание лабильных гумусовых веществ в свежих и воздушно-сухи* образцах курского типичного чернозема (Адах 0...25 см),"

Вариант Срок Июнь 1983г. Май 1984 Г.

опыта отбора Статистические показатели воздушно-сух ие образцы свежие образцы воздушно- сухие образцы свежие 1 образцы

С мг/кг почвы

М 2290 2921 3217 1583

Бессменный а 10 10 : 12 12

пар ; 8 240 396 267 233

- ш 76 125 77 64'

7% 10,5 13.6 ■ 8.3 14.0

и 2075 2690 30Q9 1504 '

Монокультура картофеля {без Одобрений) а в я 10 . 197 . 66 10 306 ■ 97 " 7 294 • III 7 248 94 '

V« 9.5 II .4 9.7 16,6

Ы ' 2833 3500 3694 1864

Йщгокультура ■ картофеля . п ,в . ; 10 316 10 2Û4 6 316 в 241

(НТК ) к 100 90 Ш 65

V* 10.9 ел 8.5 12.9

м 23 О1/ 3220 3ÖII 1769

Монокультура а 10 Ю 7 7

картофеля (навоз) 3 а ■■ 355 Ш 387 122 823 311 456 172

s Т* 16.4 22. В ?5,в

Рва ниш в содержании лабильных гуыусовых веществ в удобрен- . кшс я не удобренных вариантах проявляется как по свежим, так и по воэдушно-рухмм образдам* .'

Размах колебаний в содержании лабильных гумусовых веществ в разные годы по свежим образцам в среднем по вариантам опыта в . 1,4 роза больше, чем по воздушнр-сума». Таким образ ом, высушивание образцов чернозема вызывало изменение содержания лабильных гумусовых веществ к некоторому "среднему" их содержанию. По-видимому, оценка сезонной динамики лабильных гумусовых веществ по результатам их определения в воздушно-сухих образцах неправомерна. _ .

Изучение сеэонпй динамики лабильных и водорастворимых гумусовых. веществ в свежих образцах почв проводилось на типичном чер-

I

поземе длительного стационарного опыта Почвенного института им. В.В.Докучаева (Курская область). Содержание лабильных гумусовых веществ в течение вегетационного.периода подвержено значительным колебаниям (табл. 6). Максимальная разница в содержании лабилыйа гумусовнх веществ (по С0рГ) достигает 0.1...О.от веса почвы, т.е. близка к величинам сезонной динамики содержания общего гумуса в почве.

Определенная сезонная динамика наблюдаемся в пространстве ной изменчивости содержания лабильнцх и'подораствориммх гукусоОЫх веществ. К^з^ц'пииенты вариации пространственной изменчивости ^а- '

■Чр л +

бильных и водорастворимых гумусовых веществ имеет наибольшее значения весной, уменьшаются к лету, а затем возрастает к осени. Из втого факта следует вывод о том, что при изучении сезонной дина-"* мики лабильных п водорастворимых форм гумуса расчет количества пространственных повторностеЗ. необходимо ггройодАть о учетом :им'е-нения коэффициента вариации в течение сезска, не страничивоя:;!. -

его одноразов;«* определением. ' ' \ . ' {-

^ 1

В течение одного года под рчэкшч куяьтуры/Е.и на раэизй э>-рофонах'&япрпаление иа-вмесил солерадшш лзСлльжи гумусою<х веществ близко. В разныз годы наблюдения (1ЭЩ-1^81гг.) кслпчсс^'вД лабильных гумусових всщоств в телепне вегетгдиионного нер:юда ю-.

, Сезонная дилашка содержания дабдльних гуыуеових веществ (С^) г дабидьвис ' 17квно8!1г кэсдаг (Срр.) я Ада^ (0,.,25 см) тшшчаого чернозем Курск, 1984г. ,

Срок отбора, Ъьриакт сшаа Статистические ' показатели : 23 апреля : 29 мая ; 4 дай • : 3 сентября

^вы? сгк Свит Л* свнг : ' Сгк Ант гк

- ■ Оаг/кг почва

Шнокультура ■ 1С 1329 ' 401 1506 431 1990 715 2756 1016

картофеля -О 13 13 10 Л 10 10 ' '10 . ■ 10 • ■ 10

(без удобрений} 8 269 • ет ■ 214 . . 72 196 104 - 406 236

ж. 75. ■■ 34 63 23 62 33 126 75

20.2 30.2 14.2 16.7 9.8 14.5 14,7 23.2

Монокультура К 1923 623 1Ш .-■■ 686 2229 772 3667 ■ 1864

картофеля а 10 12 10 II 10 10 10 10 1

( та ) 632 295 220 ■ 124 - 209 93 379 359. . ы СО

- ж 219 65 ' ■69 37 66 31 119 114 1

п 35,9 - 47,3 11.6 16.1 9.4 12.7 10.3 19.3

Ыэяокулмура И 2161 737 1831 ' 595 2037 724 4014 1893

картофеля в 12 ■ В 9 : 9 Ю 10 10 10

Б 463 216 • 414 139 313 117 918 569

. ■ 134 , 60 133 - 46 99 37 290 160 -

Т£ 21.4 '29,3 22.6 23.4 15.4 16.2 22.9 30.0

' ... - 19 -менялось по разному! могяоот весна к осенж как уменьшаться,так \

М возрастать» Это позволяет предположить, что основной причиной .

различной динамшш содержания лабильных гумусовых веществ (и,

возможно; общего содержания гумуса) являются разные гидротермете-

ские уоловня в годи наблюдений.

Изучение сезонной динамики содержания общего гумуса имеет , известное практическое значение. Сезонная динамика в определенной ■ отепсни осложняет исследования по влияли» различных приемов сельскохозяйственного использования почв на содержание в них гумуса в деттельши сташонарных опыта*.

6 литературе рекомендуется отбирать образцы в самме различу выв сроки. Так И. Кершенс ( КигасЬвия . , 1982) предлагает исследования по содержание в почве органического углерода проводить в^ одно и то же время и, по возможности, ранней весной. М.Й.Дергаче-ва (1984) считает наиболее удобным сроком отбора август.

По нашему мнении (о теоретической точкя зрения), пока нет оснований для установления"оптимального* срока отбора образцов; . отбор почвенвнх проб в разные годы в одно и то же время не гарантирует того, что величины до органического углерода от веса * почва ве являются результатом сезонной динамики гумуса. \ -.

ЗШШЕКИЕ "

Изучение процессов.разложения растительных остатков в модель-вых экспериментах, в условиях периодического выоуотгаания-увлахне-' • ния, имитирующих режим влажности черноземов, х при 'поддержании постоянной оптимальной влажности компостоз позволяла установить. ■ следующее»" Периодическое высушивая*« rjnwjiHiptpíeiieiwcrt ор^чачеекг^. ró материала оказывает зтппкие как на биотические, так и ka абиотические {физиво-хпмпческле) пропесси,яротеначале в почве.' * ,

Под действием периодам redoro »нсуигиванют-увишиеняя ускоряют^-

. - 20 - -ся процессы минерализации внесенных растительных остатков, особенно на начальных этапах их разложения. Это, по-видимому, может способствовать накоплению в почве более обуглерожеъннх форм гумусовых веяеств, поскольку следствием повышенной биологической активности является быстрое разрушение (усвоение, минерализация) песпецифи-ческнх и наиболее простых гумусовых веществ (Орлов, 1974),

Высушивание почвы вызывает закрепление в ней новообразованных гумусовый веществ,.Высушивание уменьшает растворимость гуматов кальция, а также, возможно, гукатов железа и алюминия, способствует накоплении гумусовых веществ, прочно связанных с тонкодио-персной часть» почва (глинистыми минералами).

В тоже время сравнение системы гумусовых веществ,, образующихся при разложении растительных остатков в условиях оитмлального увлажнения.» при поддержании прерывистого режима влажности, пока-* зывает, что периодическое высушивание-увлажнение компостов не вы-. зывает принципиальных изменений в лрушзовом составе гумуса. В течение срока наблюдений не удалось обнаружить влияния периодического Высушивания на физико-химическую природу новообразованных Тумановых кислот. В связи о этим можно полагать, что данный фактор не является достаточным для образования и накопления гумуса, харак- . теркого для черноземов. ,И.Б.Тюрия еще в 1937 году указывал, что "как по размерам ж ло форме накопления гумуса, так и по его составу черноземы.занимают исключительное положение. В черноземах № имеем наиболее благоприятно» сочетание условий для гумификации, т.е.для образования гуыикових веществ, и для гумофидс&шы, т.е. для закрепления их на месте образования (Тюрпл, IS37, с. 236)".

'Ощшм из важных факторов, регулирует почвенные процессы, яалкнтся не только внешние-условия, но и неиосрсястпенно сами почвенные компоненты, в частности гумус (йокин, 1975). В наших мидальют экспериментах при гуглк^яла.'ши расгательцах остатком в

. - ' - 21 -

безгумусном лесс« в в черноземе на групповой состав новообразован-то, гумусовых веществ большее влияние оказало наличие в черноземе' сформяроваиного грттса, чем периодическое высушяванае-увлажиенме компостов.

Изучение додаамгоси гумуса черноземов показало, что общее содержание [укуса в era лабильных в водорастворимых форм в течение1 вегетационного периода подвержено значительны* колебаниям. Характер динамики определяется гидротермическими условиями. В тоже время трудно установить однозначно зависимость между динамикой гумуса к такими гидротермическими показателями,как характер ьыпадения осадков и среднемесячная температура воздуха.

Можно полагать, что существует определенная закономерность в средиемноголетнеИ (среднестатистической) динамике гумуса черноземов в течение весна-яета-ооени. Однако, в отдельные годы Характер изменяйся сеэоЕпого содержания гумуса может существенно разли- -чаться. Поэт ему «гимническое изменение содержания гумуса и отдельных его фаипм «еэ заметного накопления или уменьшения м течение ' ряпа лет, вероятно, характерно для клим'аксних черноземов.

Анализ данных литературы и сс Зет венных экспериментальных зультатов показал, что для пахотных горизонтов черноземов (0...20 см) максимальная амплитуда сезонной изменчивости в содержании opi'a-ничеокого углерода почвы может достигать в отдельные годы величины' порядка 0.2* от веса почвы. Шесте с тем, ты придерживаемся той;/, . точки зрения, что полученную величину следует рассматривать как ориентировочную. Необходимо иметь в виду, что разработка 'количественных уровней сезонной динамики гумуса требует совершенствования методе» отбора образцов .строгой метрологической очениж методик ■'*',' анализа'.* ■ . . . i ■ -

. ' ' . - . ' ШЗЙШ. . . *

. . X. При изучении процессов разложения растит ельных остатков в vo- > .

дельных экспериментах установлено, что периодическое высуиивание-увлажнение растительных остатков на начальных этапах разложения вызывает временное ускорение их минерализации. Ускоряющий эффект высушивания проявляется тем сильнее, чем вше содержание органического углерода {растительных остатков и гумуса) в системе.

2.-Периодическое высушивание гумифицируюцихся растительных, остатков в смеси с лессом способствует накоплению гумусовых кислот, связанных с кальцием, а тавде органических веществ, прочно связанных

с глинистыми минералами.

3. Установлена сезонная динамика содержания гумуса на пахотных "чер-•ноземах Ставропольского края. Максимальная амплитуда сезонных колебаний в содержании органического углерода в пахотном слое достигает Q.2.% от веса почвы. Величина сезонной изменчивости лабильных гумусовых веществ.в свежих образцах пахотного слоя типичного чернозема Курской области составляет 0.I...Q.2S от веса почву,Характер сезонной динамики лабильных гумусовых веществ в почве определяется £ндротермическими условиями. •

4. Изучение сезонной динамики лабильных гумусовых веществ необходимо проводить на свежих образцах по^шы. При изучении сезонной ди-

'11гш1ки лабильных и водорастворимых форм гумуса расчет количества, * . пространственных повторностей следует проводить о учетом изменения

коэффициента вариации пространственное изменчивости лабильных и

водорастворимых гумуоовых веществ почвы в течение вегетационного

периода. ■

. * По материалом диссертации опубликованы следующие работы:

1. Нковченко U.K. Влилиме периодического высушивания на tipoucccu разложения растительных остатков, ~iJ нн.! Тез.докл.УП делегат. • сьезда Всесовэн. о-ва почвоведов, Тыжсшт, IiS5. вып.2, с.43.

2. Ькоя U'HKo 'Ml. Д1лвянис периодического нисумшшшя на npoi.tccu

- минерализации и гумификации растительных остатков. -Вестник Носковск. ун-та, сер. Почвоведение, 1У85, И 4, с.

3. Когут, Б.М., Яковчевио В.П. Изменения гумусового состояния типичного чернозема под воздействием длительного иркмeueкия удобрений. -Дэмади ШСШ1Я, 1905. Я 9, о. 4>>45.

4* Яковченко В. П., Сизов А. П. Влияние почвооОраэушюос пород на ' минерализация и гумификацию растительных остатков. -Тр. ХП конференции молодых ученых ф-та Почвоведение-ИГУ (Москва,1985), Деп. ВИН1ЛИ " " ■ - "196 Г., Л ,

5. Когут Б. U., Яковченко В. П. Влияние гидротермических условий -года и удобрений на-содержание лабильных и водорастворимых гумусовых веществ типичного чернозема, -Тр. УЛ конференции , молодых ученых ф-та Почвоведения М1У (Москва, 1985). Деп.:, • вишш1 • * ■ 198 г., к ;. ■

6, Когут Б. Ь(., Ядойчеано B.ÏÏ. Сезонная динамика гумуса и его лабильных фор« пря сельскохозяйственном использовали черноземов. -Вестпип Московок, ун-та сер. Почвоведение (в печати)

л- «пае tu аащ1мал<3|тм ада т*р«* ioo Ферм*» u Oxín/te

, Тшел*>Ф«' ЯАСХЛНЛ, МО^ИЛ