Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ С МИНЕРАЛАМИ И ПОРОДАМИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ С МИНЕРАЛАМИ И ПОРОДАМИ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

^ ПРавйХ рукописи

АБУ ТАХЕР МОХАММЕД *Д£НА

УДК 631.417.2 : 631.461.7 : 552.52

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ С МИНЕРАЛАМИ И ПОРОДАМИ

(Специальность 06.01,03 — почвоведение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук '

МОСКВА — 1983

ЦохМсусьсис-

Работа выполнена на кафедре почвоведения Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научный руководитель— кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Н. Ф. Ганжара.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Л. О, КарпачевскнЙ; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент В. Г. Ларешнн.

: Ведущее учреждение — Почвенный институт ■ им. В. В. Докучаева.

Защита диссертации состоится «ЗГ*» . . .

1983 г. в на заседании Специализированного совета

К-120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Адрес: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49.

Сектор защиты диссертаций ТСХА.

Автореферат разослан » . . , . 1983 г.

Ученый секретарь Специализированного совета — кандидат сельскохозяйственных наук, доцент _

Н. А. ГОНЧАРОВА.

н

и ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Ключевой проблемок сельского хозяйства в свете решений XXVI съезда КПСС, майского н ноябрьского (1982 г.) Пленумов ЦК КПСС является резкое увеличение производства биологической продукции/ преимущественно за счет повышения плодородия почв. Для успешного решения этой задачи требуется всестороннее и глубокое познание законов современных почвообразовательных процессов.

В основе почвообразовательных процессов лежит взаимодействие органических веществ с минералами н породами.

Содержание и состав органических веществ в почвах являются существенными показателями, характеризующими их плодородие.

Одним из недостаточно изученных факторов, влияющих на содержание и состав гумуса в почвах, является минералогический и химический составы минеральной части почв.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы явилось исследование процесса и результатов взаимодействия гумусовых кислот и их солей с минералами и породами.

В задачу исследований входило изучение следующих вопросов:

1. Влияние минералогического состава минерального субстрата на сорбцию гумусовых веществ в процессе их совместного компостирования.

2. Влияние форм гумусовых кислот и добавок карбонатов кальция н металлического железа на связывание минералами гумусовых кислот, их трансформацию, микробиологическую и термическую устойчивость,

3. Численность н состав микроорганизмов, участвующих в минерализации и трансформации гумусовых' веществ.

Объекты и методика исследований. Исследования проводились методом моделирования в лабораторных условиях. В основу работы положено 3 лабораторных эксперимента.

Схема эксперимента № 1

5 г сырых препаратов гуматов и фульватов натрня раздельно смешивались с 45 г каолинита, бентонита, покровного и лессовидного суглинков. Для улучшения физических свойств смесей прибавляли в каждый вариант 50 г отмытого кварцевого песка. В качестве контроля были взяты варианты, в которых препараты гуматов и фульватов натрия смешивались в таком же соотношении с кварцевым песком. Бентонит л каолинит предварительно растирали и пропускали через сито диаметром 0,25 мм.

Схема эксперимента № 3

В данном эксперименте были использованы очищенные препараты гумусовых кислот. В качестве минерального субстрата использовались бентонит, каолинит и кварцевый песок. Для изучения роли соединений кальция и железа в качестве добавок использовались: СаСОэ и металлический порошок восстановленного железа. Состав образцов был следующий: 30 г минерала 30 г кварцевого песка + 5 г добавок железа или карбоната кальция.

После тщательного смешивания минеральных субстратов, препаратов гумусовых веществ и добавок железа и карбоната кальция образцы компостировались при переменной влажности: увлажнение до 80% от ППВ чередовалось с высушиванием образцов до воздушно-сухого состояния при -г22... + 26°С.

В исходных образцах, а также через I, 3, 6 и 12 месяцев определяли; содержание и качественный состав гумуса, методами Кононовой и Бельчиковой, а также Тюрина в модификации Пономаревой и Плотниковой с дополнительными определениями ГК и ФК в водной вытяжке; количество и состав некоторых групп микроорганизмов на КАА и НА; рН водной вытяжки потенциометрнчсски; дифференциально-термический анализ на дернватографе <3-1500Д; микроморфологическое строение шлифов.

Выделение препаратов гумусовых кислот, определение валового химического состава исходных минералов н пород проведено по общепринятым методикам. Наиболее полный набор перечисленных методов был применен для характеристики 6-месячного срока компостирования эксперимента № 3.

Научная новизна работы. Впервые было проведено комплексное изучение взаимодействия препаратов гумусовых веществ с минералами и породами в процессе их совместного компостирования. Установлено сохранение значительной мобильности гумусовых веществ после длительного компостирования их совместно с минералами и породами. Показано влия-

о

ние соединений кальция и Железа на связывание гумусовых веществ минералами и породами и их термическую и микробиологическую устойчивость. ; . :

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Практическая ценность работы заключается в том, что полученные результаты по влиянию минералогического и химического составов минерального субстрата на сорбцию и трансформацию гумусовых кислот могут быть использованы при генетической и агрономической интерпретации данных, характеризующих гумусовое состояние , почв. Экспериментальные данные и научные выводы могут быть использованы в учебных материалах при прохождении курсов почвоведения н микробиологии в вузах. ■

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на июньской конференции ТСХА в 1982 г. и опубликованы в 2-х статьях, | ......

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, трех глав экспериментальной части, выводов. . ■ -

Диссертация изложена на 108 страницах, в том числе: 20 таблиц, 23 рисунка. Список цитированной литературы содержит 100 наименований, в том числе 51 на иностранных языках.

П. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

► > ♦ '

1. Взаимодействие гуматов-и фульватов натрия с минералами и породами в процессе их совместного компостирования .

После смешивания препаратов ГК—Ка+ и ФК.—Ыа* с минералами и породамн-во всех вариантах реакция среды была слабощелочной и щелочной (рНц,о —7.1—8.2). Определение группового состава гумусовых веществ » исходных образцах показало, что часть ГК (20—38% исходного количества) трансформировалась в ФК при экстрагировании щелочным раствором смеси пнрофосфата натрия в результате гидролитического расщепления. '

Во'всех вариантах фульваты-натрня закреплялись менее прочно, чем гуматы натрия. Негидролнзуемый остаток в вариантах с гуматамн натрия составил 25—31%, с фульватамн натрия—10—13% и только в варианте бентонит + ФК — 40%. ... - •

В первые 3 месяца компостирования (табл. 1) мннераднзо-валось 8—30% исходного количества гумусовых веществ. К 0-ти месяцам потерн углерода в.результате минерализации

з

Потери углерода гумусовых оешеств в процессе минерализации при компостировании

(в % к исходному)

Варианты

С исход (% к навеске)

Срок компостиронання. мое.

12

Каолинит + гк — Na+

То же + фк— Na+ . . .

licmoitttT + гк — Na+- ....

Тоже + фк—Nai-.....

Покропкий суглинок + гк — Na+ То же + фк — fva+ ..... Лессовидный суглинок + гк — N'a

То же + фк — Na +.....

Песок + гк — Ка+-.....

То же + фк — Nat.....

0.53 ] .'18 0.52 il ,4В 0.47 1,26 0.59 1.29 0.47 1.27

30 Л 11 20 11

9 »

2а 23 9

3G

44 26 2»

29 34 43

30 51

40

47

48 59 40 58

49 54 34 61

составили 25—51% н к 12 месяцам 40—61% к исходному. Наиболее интенсивно гумусовые вещества минерализовались в первые 6 месяцев разложения. В этот период каких-либо закономерных различий между вариантами в скорости минерализации не наблюдалось, лишь к 12 мес. во всех случаях потери фульватов натрия были более высокими (47—01%), чем гуматов натрня (34—49%). При этом и вариантах с резко различным минералогическим составом минерального субстрата образцов скорость минерализации гумусовых веществ была примерно одинаковой. Анализ данных фракционного состава гумусовых веществ в образцах годичного срока компостирования (табл. 2) показывает, что во всех вариантах гумусовые вещества практически полностью экстрагировались. В вариантах с гуматами натрня они представлены в основном 1-й н 3-й фракцией ГК — соответственно свободными и связанными с глннистыми минералами, в варианте с бентонитом 30%' ГК—2-й фракцией, предположительно связанной с кальцием.

В вариантах с фульватами натрия значительная часть ФК (40—83%) была представлена агрессивной фракцией 1—а, растворимой в серной кислоте. Следует отметить, что во всех образцах годичного срока компостирования наблюдалась трансформация ГК в ФК и в меньшей степени ФК в ГК. По-видимому, взаимная трансформация гумусовых веществ связана не только с кислотно-щелочной обработкой образцов в процессе анализа, но н с деятельностью микроорганизмов. Последнее подтверждается результатами определения ГК и ФК » водной вытяжке из ком постои.

дяодтотамод тшяввввщ смесей mkhepaiob с шиао-ВЬШ КИСШШИ,- ксшостировдаых в ХЕЧШШЕ 6 МЕСЯЦЕВ

! t. KaaúM '+ rk-H%- квададвнй перок; ^ .Башхвди * Д-Я* ♦ квар» ' . девыйпесок; - 3.• IK-H* > кварчеийГ двоек; 4* Каоиняг + IX + ;

; • ; иариввый песок; б« Бэятоввт ♦ IK + PaCûgS & IK V кващевыв ■ ; v!: лесокСа008 ; 7. teuerat + IK * квадоввй лесок * ä; хвар-, * цевнв песок; 9.: IS ♦ квящевый лесок * -Pa; S> Бадуовдт ♦ IK * : • fe V Ksajne®Hf весов'Л:у ífii'^^:"j

■ даИВАТОГРАШЫ ИСККШЕНШ СМЕСЕЙ МИНЕРДОВ С ФШВО- ' : КИСЛОТАМИ, B 6 : ;

,»' »а 'ад wo im im л» m ta rn щ и ш m

»1M W W W «* ft tM ta tct M «W'C

IOj. Каоданит + ФЮ-Н* + квадовы& весок* И, Бентоая? + фК-Н* + кварцевый Лвоок( 12. Нварцввуйпесок + ФК-Н+ f 13» Каоляшт +. ФК^ + кварцевый пеоак + .CaC08j 14. Бентоям + ФК> квадаевый песок + CaOOat Ig* Яведцввый двсоа> ¿KlЧ'ÇaCpsf ïéf Каоашшт + «К + • + xBajpQtBtd п»Ьвк;+ ft; fsBTÓBiT > ФК> хв«(цввый весок + ftj tâ, Кващввый «со» ♦ ФК + ft. . " '• ' ^ V^'V^'V'

ira» —

-w.

-ДГА,

Psc»2,

Фракционный состав гумуса в образцах годичного срока компостирования

(% К Собщ)

Фракции, гк Фракции. фк

Вариант С общ % к навсске I 2 3 сумма 1а Л 2 Э сумма Сгк Сф-к

Каодшшг + гк — Ка+ , . . . 0.32 31 0 28 62 12 0 0 25 37 1.6

То же + фк — ...... 0.02 8 0 8 48 10 0 16 80 0.2

Бетонит + гк — Ка+..... 0.27 11 30 38 79 11 -0 4 9 24 3.0

То же + фк — ...... 0.60 0 0 13 ■ 19 50 3 ,13 69 0.2

Покровный суглинок + гк—N3 . 0.28 28 114 35 78 0 0 0 21 21, 3.0

То же + фк — ...... 0.53 >18 0 9 27 56 9 0 9 75 0.3

Лессовидны» суглшюк+гк—N3+ . 0.30 13 13 30 К .10 0 10 13 33 1.С

То жс + фк —Ка+...... 0.59 5 5 8 1а ОТ 6 1С а 60 0,2

Песок + гк —,..... 0.31 41 6 19 С9 ш ■ 0 13 3 34 2.0

0.10 10 0 0 10 83 1 2 2 91 0.1

В компостируемых образцах во все сроки определения содержалось очень высокое количество микроорганизмов, развивающихся на бедных средах (табл. 3).

Таблица 3

Содержанке микроорганизмов в компостируемых образцах (млн, на 1 г абсолютно сухой навески)

Вариант На КЛЛ На НЛ

срок компостирования, мес.

3 6 12 3 6 12

Каолинит + гк — Na+- . . . . ,196 34 217 734 134 150

1169 831 300 802 1192

Бентонит + гк — Nra^..... 583 3(14 356 2200 1725 260

1720 772 8£в 78CCI 2706 673

Покровный суглинок + TK—Na-ь . 164 35 449 44 741 783

То же 4- фк— Na-...... 703 190 510 560 987 363

Лессовидный суглинок + гк—Ма+- 109 851 444 820 1210 425

То же + фк — Nat- ....... 179 834 252 840 3023 658

Песок И- гк — Na*...... 122 18в 212 340 693 273

То же + фк — Na +■...... 143 340 239 530 . 1383 179

Такое количество микроорганизмов этой группы в природных условиях встречается только прн очень благоприятных условиях. В образцах также было много бактерии, определяемых на КАЛ.

III. ВЗАИМОДЕИСТ ВНЕ ГУМУСОВЫХ КИСЛОТ И МИНЕРАЛОВ ПРИ ИХ КОМПОСТИРОВАНИИ С ДОБАВКАМИ СаС03 к Ре

Исходные образцы эксперимента Ха 3 различались по величине рН от слабых значений до щелочных (табл. 4). Наиболее кислая реакция среды в образцах исходного срока наблюдалась в вариантах песок + ГК в Н^ форме и песок + ФК в Н~ форме. В вариантах с бентонитом и в меньшей степени с каолинитом величина рН была выше; добавки Ре сместили величину рН до нейтральных, а добавки СаСОэ — до щелочных значений.

В процессе компостирования ГК и ФК в Н+ форме с каолинитом, бентонитом н песком (варианты 1—3, 10—12) наблюдалось существенное подкнеление реакции среды, что по-видимому обусловлено сильным развитием грибной микрофлоры, которая визуально в виде белых налетов проявлялась в этих вариантах в начальные сроки компостирования. Со вре-

Таблица 4 Динамика величины рН в образцах эксперимента № 3

Ср окн наблюдения

Варианты исходный 1,1 ыесяиеа

0 месяцев

Каолинит + гк — Н+- . Бентонит + гк — Н+ Песок 4- гк— Н+ . . Каолинит + гк + СаС03 Бепгоиит + гк -Н СаСОз Песок + гк + СаСОз . Каолшшт-Ь гк + Ре . Бентонит + гк + Ре . Песок + гк 4- Ре . . . Каолинит + фк— Н+ . Бентоннт + фк — И+ . Песок + фк — Н+ . , Каолинит + фк 4- СаСОэ Беипчнгт + фк + СаС03 Песо к + фк + СаСОа . Каолинит + фк + Рс . Бентонит + фк + Ре ■ Песок + фк + Ре .

5,80 5.90 4.2Э

660 6,20 5.06

5.40 5.00 3.88

7.80 7.25 7Л8

7.70 7.26 7.40

7.70 7.30 7.21

6.45 6.05 6,02

С.Р5 6.75 5.37

6.70 7.05 6.51

5.85 3,00 2.55

7.15 3.80 3.37

5.80 2.63 1.81

7.25 7.27 7.03

7.18 7.70 7.26

7.2» 7.25 6.24

6.80 6.40 6.55

7.20 7.10 7.41

6.80 7.40 6.99

менем белая плесень грибов исчезла, по-видимому из-за того, что кислая реакция угнетала их развитие.

В остальных: вариантах существенных изменений величин рН в процессе компостирования не наблюдалось в связи с нейтрализующим воздействием соединений СаС03 и Ре.

За 6 месяцев компостирования гумусовых веществ от минерализации были значительно ниже потерн в данном эксперименте, чем в эксперименте Л? ] с гуматалш и фульватами натрия.

Резкие различия в свойствах минералов и добавки СаСОз и Ие не оказали влияния на связывание гумусовых кислот в »сходных образцах (табл. 5). От 6 до 18% от внесенного количества гуминовых кислот трансформировалось в фульво-кислоты, в основном, за счет гидролитического расщепления. Основная часть гуминовых кислот, 48—62% от внесенного количества, в исходных образцах обнаружена во фракции 1 ГК (свободная форма). Основная масса фульвокнелог 52— 73% от внесенного количества в исходных образцах растворялась в воде. Наибольшей растворимостью в воде характеризовались фульвокислоты в вариантах с песком, меньшей — в вариантах с каолинитом н еще меньшем — в вариантах с бентонитом. Фульвокислоты исходных образцов характеризовались также высокой растворимостью в 0,1 и растворе серной кислоты (фракция 1—а составила 30—31% С от общего

Таблица 5

Фракционный состав гумуса в исходных образцах

(% К Собл)

Вариант *з > = « 3 * о „ й О - й Фракции гуннновых кислот (гк) Фрашга фульвокиелот (фк) «а £ та >> о. О-в- С ГЦ С

СН,0 1 2 3 сумма СН,0 1-а I ■ 2 3 сумма

Каолинит+ гк — Н+ , 3.1 3 61 3 67 3 10 6 3 22 89 3,0

Бентонит + гк — Н+- . 3.1 <3 52 — 6 6( 3 —. 3 6 3 15 79 4.3

Песок + гк— Ш- , . 3.0 3 53 — 3 59 7 — 3 13 3 20 85 2.3

Каолинит + гк + СаСОз 2,9 3 02 — 3 08 3 —. 7 7 3 20 88 3.1

Беагоииг + гк + СаСОз 2.9 3 -18 — 7 58 7 — —. 10 3 10 78 2.9

Песок + гк + СаСО, . 2.8 4 — -1 64 7 — 4 11 -1 29 93 2 2

Каолинит + гк + Ге . . 2,0 3 62 — 3 08 3 — 3 10 3 19 87 3.6

Беитоииг + гк 4- Ре , . 2.8 7 50 — — 57 7 — ___ 18 4 26 86 2.0

Песок + гк + Ре . . , 2.8 7 01 — _ 68 7 — _ и 4 25 93 2.7

Каолинит 4- фк — Н+- . 2.7 7 — 4 — 11 01 48 29 11 881 99 0.1

Бентонит + фк — Н+ . 2.7 7 — 4 — 11 52 30 37 — 11 78 89 ОЛ

Песок+ фк — Н+ . , 2.0 8 — — _ 8 73 62 119 — 4 85 93 ОЛ

Ка олн ни г + фк + СаСО! 211 5 — — . —-г 5 ■ 57 67* 5 72 77 ОЛ

Бен тонн г + фк + СаС03 2.3 5 — 5 — 10 64 73* 9 82 92 ОЛ

Песок + фк + СаС03 . Каолинит + фк + Ре , Э.1 5 — — — 5 71 81* 10 91 96 0.1

2.1 9 — — — 9 67 33 48 — 10 01 100 0.1

Бентонит + фк + Ре , 2,2 0 — — —* 9 50 36 30 —. 5 77 86 ОЛ

Песок + фк + Ре . . 2Л Э 9 71 71 10 10 91 100 0.1

* сумма фракций 1— а+'1+2, — отсутствует

Фракционный состав гумуса в образцах 6-месячного срока компостирования (% к Собщ)

Варианты "В S щ 1 s UES§ Фракции гумнновых кислот («г Фракции фульвокислот (фк) ¿ а 5 я >, о. и-е- С тк С ф-*

сн,о 1 3 3 сумма Сц,о Ьа 1 2 3 сумма

Каолинит + гк —Н+ . 3.0 60 13 3 76 3 3 7 3 3 16 92 4.8

Бетонит + гк — Н+ . 3.0 — 57 <¡7 10 84 3 э 3 3 3 12 96 7.0

Песок + гк —Н+- . . 2.9 _ 62 15 4 81 4 4 4 8 4 20 1Ш 4.0

Каолинит + гк 4- СаСО} 2.8 _ 21 43 7 71 4 —. 4 7 7 22 93 3.2

Бентонит + гк + СаСОэ 2.8 —. 21 39 7 67 4 — 4 И 4 23 90 2.9

Песок + гк + СаСО» , 2.0 —. 23 38 4 65 4 — 4 4 4 1С 81 4.0

Каолинит + гк + Ре . , 2.8 — 54 11 4 60 4 7 4 7 22 £11 ЗЛ

Бентонит + гк + Ре . . 2.7 _ 37 19 7 63 __ 4 И 11 26 89 2.4

Песок + гк + Рс , . . 2.6 — 38 • 18 8 65 4 4 12 „ 15 31 96 2.1

Каолинит + фк —11+ . 2.0 — 4 4 — 8 56 46 123 23 12 92 101 0.1

Бенюнит + фк — Н+ , 2.2 _ ■ 5 _ 5 55 55 14 14 14 07 102 0.1

Песок + фх —Н+ , . 2.2 — 5 5 10 64 55 14 14 9 92 102 0.1

Каолинит + фк + СаСС>1 2.0 5 —„ 5 _ 10 60 70* 15 85 05 0.1

Бен тон нт + фк + СаСОз 2.1 10 — — — ,10 57 62* 19 81 91 0.Í

Песок + фк + СаСО, . 1,8 6 __ _ 6 67 78* 17 95 101 0.1

Каолшшт + фк + Ре . 1.8 0 28 11 22 22 83 83 __

Бентонит + фк + Рс , 1.G 20 31 19 25 25 100 100 _

Песок + фк + Ре . , 1.7 1 18 35 12 29 24 100 100

— отсутствует * фракции 1—а-Н+2.

количества). Наибольшей- растворимостью фульвокислот в 0,1 н НаЭб« характеризовались . варианты с кварцевым песком.

Во фракционном составе, образцов 6-месячного срока компостирования (табл. 6) произошли существенные изменения по сравнению с исходными образцами.

В вариантах 1—9 с гумнновыми кислотами появилась фракция 2 ГК. Наибольшее содержание фракции 2 ГК обнаружено в вариантах с добавками СаСОэ. В этих же вариантах существенно снизилось содержание, фракции 1 ГК с 43— 62% до 21—23% от общего углерода. В большинстве вариантов с гумнновыми кислотами (1—9)-увеличилась сумма гу-мнновых кислот по сравнению с исходными образцами и несколько снизилось содержание фульвокислот, за счет чего отношение ГК к ФК возросло.

Во всех вариантах с фульвокислотами появилась фракция 2 ФК и существенно увеличилось содержание фракции ЗФК. V ;

В вариантах 16—18 с добавками железа существенно снизилось содержание водорастворимых фульвокислот и фульвокислот фракции 1—а по сравнению с исходными образцами. Таким образом, в течение 6-месячного срока компостирования проявилось избирательное воздействие Са на гумнно-вые кислоты,^ а Ие нафульвокислоты.

В образцах 6-месячного срока компостнровання наблюдались резкие различия в численности определяемых групп микроорганизмов в различных вариантах опыта (табл. 7).

Наиболее низкая численность почти всех определяемых групп микроорганизмов,^ за исключением грибов, на среде Чапека-Докса была в вариантах 1—3 и 10—12 без добавок СаС03 и Ре, что по-видимому следует объяснить трудной доступностью гумусовых-кислот-в Н+ форме для разложения в условиях эксперимента при кислой реакции среды. Пониженной численностью микроорганизмов характеризовались также все варианты с песком, в том числе и вариант 12 с добавкой СаСОз.~ Добавки СаС03 и ^е практически в равной мере увеличивали численность большинства групп определяемых микроорганизмов; по-видимому, за счет изменения реакции среды в.сторону нейтральных и слабощелочных значений в этих вариантах. Наблюдался интересный факт наличия высокого количества грибов, определяемых на НА в вариантах гуминовых кислот с добавкой Ре.

В этих же вариантах, наблюдалась повышенная численность грибов, определяемых на среде Чапека-Докса. Низкая численность грибов, определяемых на среде Чапека-Докса, наблюдалась во всех вариантах с добавками СаСОз. ю

Содержание микроорганизмов в образка*; 6-месячного компостирования

Варианты Бактерии на КАА млн. в I г сулой навески Микроорганизмы на НА млн, в 1 г абсолютно сухой навески Гриб и, тис. в I г

общее микробактерии нокар-дии артро-бактерии актина-мицеты спороносные на НА Чапек а --Докса

Каолинит + гк —11+ , . . . 13.3 13,0 0,49 47

Бетонит + гк— 11+ .... 1154 1,0 _ _ _ 126

Песок-)- гк— Н+..... 0,56 0,61 _ _ _ _ — _ 103

Каолинит + гк + СаСОз . . . 450 1380 1030 151 •17,3 8,14 2 _ 111,5

Бентонит + гк + СаСОз . , . (150 509 345 84,4 — 13,6 11,0 _ 43

Песок + гк + СаСС»! . . 68,5 158 62,9 ■15,0 3 165 20,7. — 19

Каолинит+ гк+Ре .... 426 351 287.1 8,38 2,51 —1 1,67 7500 568

Бетонит + гк + Рс..... 224 55-1 417 88,4 — 35.9 6,2 1000 300

Песок + гк + Не...... 44,7 101 81 — — — — 1Й60 277

Каолнннт + фк~Н+ .... 100 _ ■ — — — — — — 35,5

Бентонит + фк — Н1- .... 23 1.5 _ _ _ — _ 39

Песок 4* фк — Н +..... 0,4 ___ _ — — _ _

Каолинит + фк + СаСОз , , . 550 ,1080 •176 — зсз — — _ 23,5

Бен тонн т + фк + СаС03 • . . 620 5400 3030 1100 142 — — — 2,6

Песок + фк + СаСОз .... 8,4 ,1,58 — — — — — — —

Каолшшг + фк + Рс , , . 752 3320 2463 73,3 146 73,3 — — 1100

Сентониг + фк + Ре , , , . 858 5990 4371 38.8 350 — 38,8 _ 7.8

Песок + фк + Рс...... 158 91,8 52,9 2,7 15.6 279

— отсутствует.

Результаты. дифференциально-термического анализа (рис. 1—2) показали, что во всех образцах с гуминовыми и фульвокислотамк обнаруживается небольшой эндотермический эффект в области от 20 до 122—230" и серия экзоэффек-тов при температурах от 122—230° до 585—850°, обусловленных сгоранием гумусовых веществ. На них накладываются термические эффекты минералов. Каолннит дает эндоэффект при температуре 570°, обусловленный. выделением конституционной воды при разрушении кристаллической решетки, сопровождающийся потерей 11,2% массы и экзоэффект при температуре 890°, обусловленный кристаллизацией смесн аморфных Л1аОз и Si02. Бентонит дает эндотермические эффекты при температуре 123е, 692° и 887°, сопровождающиеся лотерей 12,7.%, 1,9% и 0,4% массы, обусловленные соответственно удалением адсорбированной воды, а затем удалением конституционной воды и разрушением структуры минерала кальцита— эндоэффект при температуре 816°, .связанный с разложением кальцита на:СаО и СОг, сопровождающийся потерей 44% массы.

Железо — экзоэффекты при температуре 600° и 747°, связанные с окислением железа и сопровождающиеся увеличением массы.

Варианты с фульвокислотами (рис; 2) дают значительно более широкие и расплывчатые экзоэффекты, чем соответствующие варианты с гуминовыми кислотами. Сгорание большей части материала ФК происходит примерно на 100° раньше, чем ГК.. При сгорании - периферической части фульво-кислот (при температуре 320°) выделялось значительно больше тепла. Добавки железа как в вариантах с ГК (7—9), так и вариантах с ФК (16—18) сдвинули экзоэффекты в низкотемпературную, а добавки СаСОз — в высокотемпературную области. Гумусовые вещества в вариантах с бентоннтом и в меньшей степени с каолинитом характеризовались несколько большей термической устойчивостью по сравнению с вариантами с песком, что проявилось в снижении температуры сгорания основной массы гумусовых кислот в вариантах с песком.

Изучение микроморфологнчёского строения шлифов, изготовленных из образцов всех вариантов 6-месячного срока компостирования, показало резкие их различия.

Гуминовые кислоты всех вариантов характеризовались меньшей степенью взаимодействия с минеральным субстратом по сравнению с фульвокислотами, Гуминовые кислоты очень слабо прокрасили массу каолинита и бентонита, а их основная часть представлена отдельными конкреинямн. Добавки Ca способствовали агрегированию частиц ГК в более крупные конкреции и агрегированию каояинита и бентонита. В вариан-12

тах с добавлением железа ГК образовывали рыхлЫе конкреции.

В вариантах с фульвокислотами бентонит и каолинит характеризовался сильной буроватой прокраской, причем периферическая часть агрегатов была прокрашена в большей степени, чем внутриагрегатная масса.

Варианты с добавками Са и Ре характеризовались высокой агрегированностью. Добавки Ре также, как и в вариантах с ГК. способствовали образованию рыхлых железогуму-совых соединений. Основная масса ФК » вариантах с каолинитом и бентонитом равномерно была распределена иа поверхности минералов, обусловливая их прокраску, а в вариантах с песком представлена рыхлыми пленками вокруг зерен кварца.

Выводы

1, Смешивание препаратов гумусовых веществ в различных формах отдельно с каолинитом, бентонитом, кварцевым песком и компостирование смесей в течение года не привело к образованию труднорастворим их {подобных естественным) органо-мннеральных соединений. Основная масса препаратов гуминовых кислот растворялась в 0,1 н растворе N301-1, а фульвокислот в Н20 и в 0,1 н Н2504.

2. Резко различающийся минералогический состав субстратов в условиях эксперимента не оказал влияния на устойчивость гумусовых веществ к микробиологическому разложению. Наибольшей растворимостью н наименьшей устойчивостью к микробиологическому разложению характеризовались гуматы и фульваты натрия по сравнению с гумусовыми веществами в Н+ форме, а также с добавками СаС03 и Ре. Добавки СаСОз и Ре не оказали влияния на связывание гумусовых веществ минералами в свежеприготовленных образцах.

3. При 6-месячном компостировании смесей минералов и гуминовых кислот увеличилось содержание прочносвязанпых форм гуминовых кислот в результате образования фракции 2. Добавки СаСОз привели к существенному увеличению фракции 2 гуминовых кислот, а добавки Ре не оказали влияния на прочность связывания их.

4, При С-месячном компостировании смессй минералов и фульвокислот увеличилось содержание прочносвязанных форм фульвокислот за счет образования фракции 2 фульвокислот и увеличения содержания фракции 3. Добавки СаСОа не оказали влияния на прочность связывания фульвокислот, а добавки Ре существенно снизили растворимость фульвокислот в Н20 и в 0,1 и НгЗО*.

(3 процессе определения фракционного состава гумусовых веществ при экстрагировании из смесей с минералами гуми-новых кислот от 12 до 37% их трансформировалось в фульво-кислоты в результате гидролитического расщепления.

5. В вариантах с гумусовыми кислотами в Н+ форме происходило существенное снижение величин рН, обусловленное интенсивным развитием грибов. В вариантах с нейтральной и слабощелочной реакцией среды наблюдалась высокая численность микроорганизмов, развивающихся на бедных средах, в том числе, нокардий. Добавки СаСОэ и Ре способствовали увеличению численности бактерий, определяемых как на КАА, так и на НА. Добавки Ие во всех вариантах (каолинит, бентонит, песок) с гуминовымн кислотами стимулировали высокую численность грибов, определяемых на НА.

Различий во влиянии каолинита н бентонита на численность и состав микрофлоры в условиях эксперимента, за исключением вариантов с гуматамн натрия, не выявлено.

6. Дифференциально-термический анализ показал более низкую термическую устойчивость основной массы фульво-кислот в разных формах по сравнению с гуминовымн кислотами. Гумусовые вещества в вариантах с бентонитом и каолинитом были более термоустойчивыми, чем в вариантах с песком. Добавки Ре снижали термоустойчивость гумусовых веществ, а добавки СаСОз повышали, что мы объясняем влиянием добавок на плотность конкреций гумусовых веществ,

7. Микроморфологические исследования образцов показали, что гуминовые кислоты всех исследуемых вариантов характеризовались меньшей степенью взаимодействия с минеральным субстратом по сравнению с фульвокислотами. Добавки СаС03 и Ре, особенно в вариантах с фульвокислотами, способствовали агрегированию массы каолинита и бентонита,

В вариантах ГК н ФК с добавками Ре образовались пых-лие железо-гумусовые соединения. Добавки СаС03 способствовали укрупнению конкреций гумусовых веществ.

Практические рекомендации

1. Результаты экспериментальных исследований и научные выводы могут быть использованы при генетической и агрономической интерпретации показателей гумусового состояния почв.

2. При разработке мероприятий по регулированию гумусового состоянися почв с высоким содержанием фульвокнелот рекомендуется испытание различных железосодержащих соединений для прочного связывания гумусовых веществ.

По материалам диссертации опубликованы две работы:

1. Ганжара Н, Ф., Фарнд А, Т. М. «Влияние минералогического состава на закрепление гумусовых веществ», Сб, работ., Москва, ТСХА, 1983 г.

2. Ганжара Н. Ф„ Фарнд А. Т. М. «Закрепление гумусовых веществ минералами и породами». Известия ТСХА, вып. 4, 1983 г. с. 83—87.

Объем ] п. л.

Заказ 2172.

Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. Л. Тимирязева 127550, Москва М-550, Тимирязевская ул., 44

Бесплатно.