Delist.ru

Особенности трансформации гумусовых веществ в разных условиях землепользования (на примере дерново-подзолистой почвы) (20.08.2007)

Автор: Овчинникова Мария Фёдоровна

В последние годы отмечается возрастание масштабов агрогенной деградации гумуса в связи с сокращением объемов применения агрохимических средств, нарушением систем земледелия, применением агромероприятий, неадекватных зональным условиям гумусообразования.

4.1.1. Особенности трансформации гумусовых веществ в условиях многолетнего использования почвы без агрохимических средств или с применением минеральных удобрений.

После 4-летнего возделывания кукурузы на слабокислой дерново-подзолистой почве без применения агрохимических средств или с односторонним применением минеральных удобрений (МУ) нами зафиксированы негативные изменения условий гумификации ( дефицит гумусообразователей, подкисление, обеднение ППК обменными основаниями) и ухудшение характеристик гумуса (рис.4.1) вследствие усиления минерализационных процессов и некомпенсируемого выноса элементов питания с урожаем кукурузы. Одним из характерных и специфичных признаков деградации, определяемой как химическая и биохимическая деградация, является ослабление процесса полимеризации гумусовых структур и деструкция гуматов, максимально выраженная в подзолистом горизонте, где отмечено изменение реакции среды от среднекислой до сильнокислой [44]. По данным гель-хроматографии деструкция гуматов происходит преимущественно за счет высокомолекулярных структур, отчасти за счет среднемолекулярных при незначительном возрастании количества низкомолекулярных компонентов (рис.4.2). Четко выраженное перераспределение среди фракций гумусовых кислот с возрастанием количества подвижных соединений отмечено на фоне менее существенных изменений общего содержания и группового состава гумуса. По размерам потерь гумуса почва диагностирована как недеградированная или слабодеградированная; потери ГК в общей структуре

Рис.4.1. Показатели химических свойств и направленности процесса гумификации в

дерново-подзолистой почве после 4-летней культуры кукурузы:

а – исходная почва; б – контроль без удобрений; в – N270P150K460;

Рис.4.2. Гель-хроматограммы гуматов дерново-подзолистой почвы (Апах).

а – исходная почва; б – контроль без удобрений; в - NPK.

потерь гумуса составили около 60 %, при этом более половины потерь (53 %) приходится на гуматы [44; 49; 56]. Негативные изменения направленности процесса гумификации дополнительно охарактеризованы показателями степени агрессивности ФК, фракционного распределения ГК [33; 34; 40; 44], количественного соотношения гумуса, аккумулированного в пылеватых и илистых частицах [56]. По большинству показателей в обоих вариантах опыта отмечены однонаправленные негативные отклонения от исходных значений. В то же время при сопоставлении самих вариантов выявлена устойчивая тенденция к позитивной направленности процесса гумификации в варианте с NPK по таким показателям как степень и глубина гумификации, степень зрелости гуматов, их оптические свойства и относительная доля в их составе более ароматичных и более оптически плотных среднемолекулярных компонентов (табл.4.1); это может быть связано с положительной ролью N в процессе гумификации и формировании более устойчивых структур ГК.

Таблица 4.1. Состав гумусовых кислот и свойства гуматов дерново-подзолистой

почвы в зависимости от системы удобрений (Апах).

Показатель

Исходная

4-летняя культура кукурузы

без удобрений

и извести

N270P150K460 НСР05

Гумус, % 3,09 2,83 2,85 0,19

Сгк, % от Собщ 32,9 28,8 31,1 1,5

Сгк:Сфк 0,94 0,78 0,83 0,05

Сгк2, % от Собщ 8,5 5,8 6,9 1,1

Сгк1:Сфк1 1,26 1,14 1,39 0,09

Сгк2:Сфк2 0,63 0,45 0,47 0,05

ММ-распределе-ние гуматов:

ВМК, %

СМК, %

НМК, %

ВМК:СМК

Е-величины гуматов 0,078 0,063 0,069 0,006

4.1.2. Изменение гумусного состояния почв под влиянием химической обработки.

Нарушение процесса гумификации при обработке почв гербицидами связано с дефицитом гумусообразователей и ослаблением общей напряженности биологических процессов, которую оценивали по интенсивности дыхания (ИД), каталазной активности (Ка), численности и видовому составу микроорганизмов [9; 10; 13-15; 17; 24; 44]. Выявлена зависимость глубины подавления ИД и Ка от степени фитотоксического действия и последействия симазина; отмечен близкий характер сезонной и многолетней динамики показателей в вариантах с полным сведением разнотравья химической и ручной прополками (рис.4.3). Более глубокое ингибирование биологических процессов наблюдали в варианте с химической прополкой, что обусловлено непосредственным микробоцидным действием экстремальной дозы симазина в отношении некоторых групп

? - симазин 2,5 кг/га (1976г.); ? – симазин 2,5кг/га (1976-1978); ? – ручная прополка; x-симазин 50кг/га (1976г)

Динамика среднесезонных отклонений от контроля интенсивности дыхания (А) и

каталазной активности (Б) залежной дерново-подзолистой почвы.

Влияние симазина (50 кг/га) на динамику отклонений от контроля содержания

ГК1(а), ГК2(б), ФК1(в), ФК2(г), негидролизуемого остатка (д).

Гель-хроматограммы гуминовых кислот

Рис.4.3. Влияние химической и ручной прополки на свойства почвы, характеристики

гумуса и гумусовых кислот

микроорганизмов [17]. На фоне снижения численности чувствительных к препарату видов наблюдалась активизация устойчивых мутантов, способных к разложению и гербицида, и гумусовых веществ почвы при недостаточном поступлении (или отсутствии) свежих органических остатков. Характер многолетней динамики содержания гумусовых соединений свидетельствует о быстрой деструкции подвижных фракций в начальный период и снижении на более поздних этапах содержания прочно связанных с минеральной частью гуматов и гумина (рис.4.3). В варианте с экстремальной дозой симазина почва диагностирована как среднедеградированная; около 30 % потерь гумуса обусловлено снижением содержания ГК, преимущественно их подвижных фракций (46 %), в меньшей степени – ГК2 (26 %) и ГК3 (28 %). По данным гель-хроматографии деструкция всех фракций ГК независимо от способа сведения разнотравья происходит преимущественно за счет высокомолекулярных структур (рис.4.3). Возрастание (или тенденция к возрастанию) величин оптической плотности ГК в вариантах с прополкой является результатом увеличения относительной доли более ароматичных и оптически плотных среднемолекулярных компонентов (табл.4.2). Полное исключение фитофактора из компонентов биоценоза и ослабление биологической деятельности привели к существенному снижению интенсивности процесса гумификации и на стадии новообразования ГК, и на стадии усложнения их структур; смене гуматно-фульватного типа гумуса на фульватный (табл.4.2). Вследствие более выраженной деструкции подвижных соединений формировалась более инертная система гумусовых кислот, находящаяся в равновесии с изменившимися условиями среды [18; 22; 25; 44].

загрузка...