Изменение показателей плодородия почв в агроаброземах Приморья в условиях фитомелиоративного опыта

УДК 631.45(571.63) Л.Н. Пуртова, Л.Н. Щапова,

А.Н. Емельянов, С.Н. Иншакова

ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ В АГР0АБР03ЕМАХ ПРИМОРЬЯ В УСЛОВИЯХ

ФИТОМЕЛИОРАТИВНОГО ОПЫТА

Изучены основные закономерности изменения микробиологической активности и показателей гумусового состояния почв. Установлены различия в интенсивности протекания стадий гумификации. Определены наиболее эффективные фитомелиоранты (суданская трава, гречиха), позитивно влияющие на плодородие почв.

Ключевые слова: фитомелиоранты, плодородие, гумификация, микрофлора, минерализация, гумус, энергозапасы, микроорганизмы.

L.N. Purtova, L.N. Shchapova, A.N. Emelyanov, S.N. Inshakova SOIL FERTILITY INDEX CHANGE IN THE AGROABROSOILS IN PRIMORSKY KRAI IN THE PHYTOMELIORATION EXPERIMENT CONDITIONS

The main regularities of change in the microbiological activity and soil humus condition indices are studied. The differences in the humification stage behavior intensity are determined. The most effective phytomeliorants (Sudan grass, buckwheat) which influence on soil fertility positively are determined.

Key words: phytomeliorants, fertility, humification, microflora, mineralization, humus, energy store, microorganisms.

Одним из показателей плодородия почв является содержание гумуса. При этом изучение роли микрофлоры в процессах гумусообразования является одним из ключевых вопросов на пути к решению задач повышения плодородия почв. При введении новых технологических приемов земледелия исследование жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, связанной с процессами трансформации органического вещества, становится особенно важным и связано с проблемой снижения содержания гумуса и его энергозапасов. Это во многом обусловлено ускоренной минерализацией органического вещества почв, приводящей к снижению уровня их потенциального плодородия, о чем неоднократно отмечалось в работах отечественных и зарубежных авторов [3,6,11-15]. В связи с этим разработка эффективных приемов по восстановлению плодородия почв при интенсивных агрогенных нагрузках весьма важна и актуальна в практике земледелия.

Целью данной работы явилось изучение основных закономерностей в изменении микрофлоры почв и показателей гумусного состояния агроабраземов на осушенных вариантах суходольной части мелиоративной системы с посевами фитомелиорантов (суданская трава, гречиха, соя).

В задачи исследований входило:

1. Исследовать изменения в показателях гумусного состояния и энергетических параметрах почв.

2. Изучить стадийность протекания процессов гумификации и микробиологическую активность почв на вариантах фитомелиоративного опыта с посевами однолетних сельскохозяйственных культур.

Объекты и методы исследований. Объектом исследований явились агроабраземы, сформированные в пределах суходольной части мелиоративной системы. Приведены названия согласно современной классификации почв 2004 года [5]. Исследования проводились на полях ПримНИИСХ (пос.Тимирязевский, Уссурийский район, Приморский край) в специально заложенном полевом опыте по схеме: 1) суданская трава; 2) гречиха; 3) соя. Содержание гумуса определяли по бихроматной окисляемости методом Тюрина [2], фракционно-групповой состав гумуса - по Кононовой-Бельчиковой, запасы энергии, связанной с содержанием гумуса, рассчитывали по методике, предложенной Д.С. Орловым и Л.А. Гришиной [10]. Для характеристики интенсивности протекания разных стадий процесса гумификации использованы показатели, предло-

женные М.Ф. Овчинниковой: для оценки интенсивности процесса новообразования гуминовых кислот и формирования их подвижных форм - соотношение гуминовых кислот 1-й фракции с соответствующими фракциями фульвокислот (Сгк1/Сфк1); для оценки интенсивности процесса полимеризации гумусовых структур и формирования гуматов - СГК2/СфК2 [8]. При исследовании изменений в показателях биогенности и биологической активности почв в процессе трансформации органического вещества применяли общепринятые методы в микробиологии [7]. Для определения агрофизических свойств почв использовались общепринятые методики в почвоведении [1]. Почвенные образцы отбирались в сентябре, глубина отбора - 20 см. Все образцы отбирались в трехкратной повторности, в таблицах приведены средние значения показателей, определенные по смешанным образцам.

Результаты и обсуждения. Суданская трава, гречиха и соя возделывались на вновь построенной мелиоративной системе по общепринятым для Приморского края технологиям. В результате фенологических наблюдений установлено, что основные фазы развития изучаемых культур наступали в следующие даты: суданская трава - посев - 23.06, всходы - 30.06, кущение -12.07, выход в трубку - 19.07, колошение -

25.07, цветение - 5.08, спелость - 28.08, созревание -15.09; гречиха - посев - 23.06, всходы - 29.06. ветвление - 9.07, бутонизация -15.07, цветение - 22.07, плодообразование - 19.08, созревание - 18.09; соя -посев - 23.06, всходы - 3.07, ветвление -15.07, бутонизация - 22.07, цветение - 29.07, образование бобов -

15.08, налив семян - 25.08, начало созревания -15.09, полная спелость - 10.10.

В фазах колошения у суданской травы, начале цветения у гречихи и в начале бобообразования сои был проведен учет накопления надземной биомассы: суданская трава сформировала 35,9 т/га зеленой массы, гречиха - 28,6 т/га зеленой массы и соя - 25,3 т/га. В фазе полной спелости урожайность семян суданской травы составила 1,26 т/га, гречихи - 0,35 т/га, сои -1,96 т/га.

Как показали результаты проведенных исследований, на всех вариантах опыта содержание гумуса, согласно оценочным показателям, разработанным Д.С. Орловым с соавторами [9], находилось на уровне низких значений (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика гумуса и энергозапасов в агроабраземах мелиоративной системы ГНУ Приморский

НИИСХ Россельхозакадемии

Показатель Вариант 1-й Вариант 2-й Вариант 3-й

Суданская трава Г речиха Соя

Гумус, % 3,52 3,26 3,33

Энергозапасы, млн ккал/га 302,2 300,1 292,8

Свод, В % ОТ Собщ 0,67 0,82 0,50

Сгк1 в % от Собщ 5,46 6,62 6,87

Сгк2 в % ОТ Собщ 15,67 16,52 15,04

Ст:СфК1 1,08 1,15 1,78

Сгкг: Сфкг 1,71 1,28 1,42

Некоторое увеличение содержания гумуса зафиксировано в варианте первом (суданская трава). Количество водорастворимого углерода было выше средних значений. Большая численность аммонификаторов, участвующих в разложении свежего органического вещества, обнаружена в варианте с гречихой (табл. 2). В этом же варианте отмечено повышенное содержание водорастворимых форм органического вещества. Энергозапасы почв, связанные с содержанием гумуса в слое 20 см, согласно оценочным шкалам [12], в вариантах 1 (суданская трава) и 2 (гречиха) низкие, в варианте 3 (соя) очень низкие. Более низкие параметры энергозапасов почв в варианте 3, как показали результаты проведенных работ, обусловлены снижением объемной массы почв, а также усилением процессов минерализации органического вещества микрофлорой почв (табл. 2).

Таблица 2

Численность и групповой состав микроорганизмов в агроабраземах мелиоративной системы ГНУ

Приморский НИИСХ Россельхозакадемии

Микроорганизмы, тыс. КОЕ на 1 г почвы Вариант 1-й Вариант 2-й Вариант 3-й

Суданская трава Г речиха Соя

Аммонифицирующие бактерии 29140 34510 27130

Бактерии, использующие минеральные формы азота 77100 82400 76350

Микроскопические грибы 30,0 85,0 63,5

Актиномицеты 1190 595 890

Азотфиксирующие (олигонитрофилы) 55450 47120 44840

Нитрификаторы 13,0 60,0 250,0

Коэффициент минерализации 2,65 2,30 2,80

Коэффициент эвтрофности 0,37 0,41 0,35

Коэффициент олиготрофности 1,90 1,73 1,65

Микробиологический коэффициент минерализация органического вещества в этом варианте составил 2,80. Известно также, что соя как культура способствует развитию минерапизационных процессов в почве [4]. Высокий коэффициент минерализации способствует снижению величины энергозапасов в почве под соей, что приводит к ухудшению их потенциального плодородия.

Физические свойства почвы при возделывании фитомелиорантов также имели некоторые различия (табл. 3).

Таблица 3

Агрофизические свойства почв под однолетними культурами-фитомелиорантами

Культура Влажность, % Плотность, г/см3 Плотность твердой фазы, г/см3 Порозность, %

Суданская трава 19,3 1,09 2,47 44,1

Г речиха 19,7 1,08 2,44 42,7

Соя 19,8 1,06 2,39 42,1

В системе гумусовых веществ среди основных компонентов гумуса преобладали гуминовые кислоты (табл. 4). Тип гумуса фульватно-гуматный. Среди гуминовых кислот доминировали гуминовые кислоты второй фракции, связанные с Са2+. Подобная закономерность (увеличения второй фракции гуминовых кислот) проявлялась при осушении луговых глеевых почв и отмечена в работе Н.В. Хавкиной [13]. Содержание гуминовых кислот, связанных с Са2+, на всех вариантах опыта, согласно оценке показателей гумусного состояния почв [9], очень высокое, а "свободных" гуминовых кислот - низкое (табл. 4).

Некоторое возрастание количества "свободных" гуминовых кислот отмечено в варианте 3. Для этого варианта в процессе гумификации свойственно возрастание интенсивности протекания первой ее стадии, выражающейся в увеличении соотношения Сгк1/Сфк1 (до 1,78).

Таблица 4

Показатели гумусного состояния почв в пахотном горизонте агроабраземов в посевах однолетних

сельскохозяйственных культур

Вариант опыта Гумус, % Запас гумуса, т/га Содержание "подвижных" ГК Содержание ГК, связанных с Са2+ Сгк/Сфк

% от суммы ГК

1-й (суданская трава) 3,52 58,43 26,88 73,12 1,15

2-й (гречиха) 3,26 58,00 28,6 71,42 1,05

3-й (соя) 3,33 56,60 31,34 68,61 1,25

Это, на наш взгляд, обусловлено усилением процессов минерализации органического вещества почв, вызванной активизацией микробиологических процессов. Наиболее благоприятное равновесное состояние, исходя из изменения показателей интенсивности протекания стадий гумификации, складывалось в вариантах 1 и 2. В этих вариантах интенсивность стадии полимеризации и конденсации гуминовых кислот была выражена более ярко, что свидетельствовало о более стабильном состоянии почвенной системы. В варианте 2 числовые показатели суммы гуминовых и фульвокислот были близкими, что подтверждало равновесное состояние их гумусовой системы.

Однако степень обеспеченности микрофлоры свежим органическим веществом (коэффициент эв-трофности) под всеми культурами опыта невысокая (табл. 2). Это свидетельствует о недостатке свежего органического вещества во всех вариантах фитомелиоративного опыта и, следовательно, о недостаточном плодородии почвы. Некоторое увеличение коэффициента эвтрофности отмечено в вариантах 2 и 3. Минера-лизационные процессы резко выражены по всем вариантам фитомелиоративного опыта. Несколько заторможены они в варианте с гречихой (коэффициент минерализации 2,3). Интенсивно развитые микробиологические процессы минерализации в условиях данного опыта также способствуют снижению плодородия почв.

Таким образом, высокая численность микроорганизмов при недостаточном их обеспечении свежим органическим веществом в дальнейшем приведет к минерализации гумуса, т.е. к снижению потенциального плодородия почв. Значительная численность микроскопических грибов и большой процент в составе пени-циллов свидетельствует о здоровой экологической обстановке в почве под гречихой. Пониженное содержание актиномицетов способствует сохранению гумуса и, следовательно, плодородия почв.

Выводы

1. В вариантах опыта в пахотных горизонтах агроабраземов, сформированных в пределах мелиоративной системы на вариантах с посевами суданской травы, гречихи и сои, не установлено резких отличий в содержании гумуса. В варианте 3 по сравнению с вариантами 1, 2 запасы гумуса и энергозапасы почв более низкие, что связано с меньшими параметрами объемной массы почв и усилением в них процессов минерализации микрофлорой почв.

2. В системе гумусовых веществ доминировали гуминовые кислоты, среди которых преобладали гуминовые кислоты, связанные с Са2+. Тип гумуса не изменялся, оставаясь фульватно-гуматным во всех вариантах опыта.

3. Установлены различия в протекании стадийности процесса гумификации. В вариантах 1 и 2 наиболее интенсивно была выражена стадия полимеризации и конденсации гумусовых кислот, тогда как в варианте 3 усилилась стадия их новообразования, что обусловлено усилением процессов минерализации органического вещества почв, в связи с активизацией микробиологических процессов в посевах сои.

4. Исходя из изменения показателей интенсивности протекания стадий гумификации и показателей гумусного состояния почв, наиболее благоприятные условия, способствующие повышению плодородия агроабраземов, складывались в вариантах 1 и 2 с применением фитомелиорантов - суданская трава, гречиха.

5. Г речиха также положительно влияла на некоторые показатели физических свойств почв: плотность -1,08 г/см3, плотность твердой фазы - 2,44 г/см3, порозность - 42,7%. Эти показатели близки к оптимальным для данного типа почв.

6. Для предотвращения снижения потенциального плодородия почв в результате минерализации гумуса необходимо пополнение органического вещества, в первую очередь, за счет введения в севооборот многолетних трав.

Литература

1. Агрохимические методы исследования почв / под ред. А.В. Соколава. - М., 1975. - 436 с.

2. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. - М.: Изд-во МГУ, 1970. - 487 с.

3. Ганжара Н.Ф. Баланс гумуса в почвах и пути его регулирования II Земледелие. -1986. - № 10. - С.7-9.

4. Гоицун А. Т. Применение удобрений в Приморском крае. - Владивосток: ДВ кн. изд-во, 1964. - 439 с

5. Классификация и диагностика почв России. - Смоленск: Изд-во Ойкумена, 2004. - 342 с.

6. Кленов Б.М.Устойчивость гумуса автоморфных почв Западной Сибири. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000.-175 с.

7. Методы почвенной микробиологии и биохимии / под. ред. Д.Г. Звягенцева. - М.: Изд-во МГУ, 1991. -303 с.

8. Овчинникова М.Ф. Особенности трансформации гумусовых веществ дерново-подзолистых почв при агрогенных воздействиях II Вестн. МГУ. Серия почвоведение. - 2009. - № 1. - С. 12—18.

9. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов II Почвоведение. - 2004. - № 8. - С. 918-926.

10. Орлов Д.С., Гришина П. А. Практикум по химии гумуса.-М.: Изд-во МГУ, 1981.-287 с.

11. Пуртова Л.Н., Костенков Н.М. Энергетическое состояние почв Дальнего Востока России. - Владивосток: Дальнаука, 2003. - 135 с.

12. Пуртова Л.Н. Оценка эколого-энергетического состояния почв равнинных территорий юга Дальнего Востока России: учеб.-метод, пособие. - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2004. - 58 с.

13. Хавкина Н.В. Гумусообразование и трансформация органического вещества в условиях переменно-глеевого почвообразования. - Уссурийск: Изд-во ПГСХА, 2004. -270 с.

14. Stevenson F.J. Humus chemistry: genesis, composition, reaction. - N.Y.: Wiley-lnterscience, 1982. - 443 p.

15. Thori T. BurkeIC., Lauenroth W.K., Coffin D.P. Effect of cultivation and abondenment of soil on soil organic matter in Northeastern Colorado II Soil Sci. Soc. America J. -1995. - Vol. 59. - №4. - P. 1112-1119.

УДК 631(571.51) Ю.П. Танделов, M.C. Патрина

РОЛЬ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ УДОБРЕНИЙ В ОПТИМИЗАЦИИ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ И ДЕРНОВОПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВАХ КРАСНОЯРСКОЙ ПОДТАЙГИ

Исследовано влияние применения серосодержащих удобрений на изменение эффективного плодородия почв. На почвах, обладающих кислотностью почвенного раствора 4,2-4,1, показано преимущество применения серосодержащих удобрений под рапс по сравнению с известкованием. Установлена возможность получения высоких урожаев при применении серосодержащих удобрений на серой лесной и дерновоподзолистой почвах Красноярской подтайги.

Ключевые слова: кислые почвы, вегетационные опыты, рапс, серосодержащие удобрения, сульфатная сера, урожай.

Yu.P. Tandelov, M.S. Patrina

SULFUR-CONTAINING FERTILIZER ROLE IN OPTIMIZATION OF THE GREY FOREST AND SOD-PODZOL SOIL MINERAL NUTRITION IN KRASNOYARSK REGION SUBTAIGA

Sulfur-containing fertilizer application influence on the effective soil fertility change is researched. The advantage of sulfur-containing fertilizer application under rape in comparison with lime application is shown on the soils which soil solution acidity is 4, 2-4, 7. The possibility to receive high crops when applying the sulfur-containing fertilizers on the grey forest and sod-podzol soils in Krasnoyarsk region subtaiga is determined.

Key words: acidic soils, vegetative tests, rape, sulfur-containing fertilizers, sulphated sulfur, crop.

Велика роль серы в увеличении урожая не только рапса, но и других сельскохозяйственных культур [7]. Сера, хотя и является мощным фактором повышения урожайности в Восточно-сибирском регионе, практически не применяется из-за недостаточной ее изученности. В настоящее время имеется обстоятельная работа И.Я. Масловой [5]. Согласно данным АН. Аристархова [2], в ряде регионов России Белоруссии и Европейских регионах широко известна эффективность серы. Однако в Восточной Сибири подобные исследования отсутствуют. Основанием к проведению данных исследований послужили визуальные наблюдения. Обычно в фазу кущения и выхода в трубку растения сильно болеют. На большой площади посевов различных районов края зафиксированы признаки серного голодания - хпоротичный окрас верхних листьев.

Почвы как Восточной, так и Средней Сибири очень своеобразны - в отличие от своих европейских аналогов они расположены в различающихся климатических условиях, что привносит свои особенности. Почвы Красноярского края - сезонно мерзлотные, вследствие этого у почв данного региона укороченный гумусовый горизонт, они отличаются высоким содержанием гумуса, большим содержанием суммы обменных оснований, а кислотность почвенного раствора представлена в основном ионами водорода, с весьма незначительным содержанием подвижного алюминия. В земледельческой части Красноярского края обширную площадь занимают кислые почвы (943,2 тыс. га). По результатам сплошного агрохимического обследования (1964-1996 гг.) на пашню приходится 31% кислых почв. Наибольшее распространение (до 95% обследованной площади) рассматриваемые почвы имеют в подтаежном природном округе, где площадь пашни составляет 402,9 тыс. га, или 13,1% пашни края. По данным агрохимического обследования, практически половина