close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

721

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
A-3-fWd
На правах рукописи
УДК 631.417.2:631.445.4
КОГУТ Борис Маратович
ТРАНСФОРМАЦИЯ ГУМУСОВОГО СОСТОЯНИЯ
ЧЕРНОЗЕМОВ ПРИ ИХ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
Специальность 03.00.27 — почвоведение
АВТОРЕФЕРАТ
,
диссертации на соискание ученой степени
доктора сельскохозяйственных наук
Москва 1996
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа выполнена в лаборатории биологии и биохимии почв Почвен­
ного института им. В. В. Докучаева РАСХН в 1978—1985 гг.
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук, профессор Д. С. Орлов
доктор биологических наук, профессор, академик РАСХН В. И. Кирюшин
доктор географических наук И. И. Лебедева
Ведущая организация:
Всероссийский НИИ удобрений и агропочвсведения им. Д. Н. Прянишни­
кова
Защита диссертации состоится « за
< - ^ с З к £ и 9 9 6 г. в 10 часов н*
заседании Диссертационного Совета Д.020.25.01 при Почвенном институте
им. В. В. Докучаева по адресу: Москва, Пыжевский переулок, дом 7.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Почвенного инсти­
тута им. В. В. Докучаева.
Автореферат разослан:
&4*ЛиЫА\<&& г.
Ученый секретарь Диссертационного Совета,
кандидат сельскохозяйственных наук
И. Н. ЛЮБИМОВА
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
.. Актуальность темы. Изучение органического вещества почв как
одного из основных компонентов педосферы, с которым связаны
функции поддержания жизнедеятельности растений, животных и
микроорганизмов, сохранения плодородия почв и устойчивости
экосистемы в целом (Александрова, 1980; Кононова, 1984; Орлов,
1988; Пономарева, Плотникова, 1980; Тюрин, 1965; Фокин, 1986,
Шишов, Дьяконова, Титова, 1987) продолжает оставаться актуальным
из-за усиливающихся антропогенных нагрузок на биосферу и, в
первую очередь, на почвенный покров (Добровольский, Гришина,
1986; Ковда, 1974; Минеев, 1988). Об этом свидетельствует большое
внимание к познанию особенностей многокомпонентной системы
органических и собственно гумусовых веществ почвы, их
трансформации в условиях сельскохозяйственного использования
почв„ на новом этапе развития почвоведения, обусловленном
значительным прогрессом техники и методов экспериментальных
исследований (Кирюшин с соавт., 1993; Орлов, 1990; Теят, 1991).
В России в 60-90 гг. XX века в результате интенсивного
использования черноземов произошло существенное снижение их
потенциального и эффективного плодородия, которые в значительной
степени
зависят
от
содержания
и
качества
гумусовых
веществ.Поэтому количественная оценка степени
изменения
содержания и запасов гумуса при агрогенной эволюции черноземов
представляет весьма важную современную научную проблему. Но еще
большую значимость приобретает поиск трансформируемой части
гумуса, познание ее природы.
Подобного рода исследования служат необходимой основой
целенаправленного воздействия агротехнических приемов на
процессы гумусообразования и, следовательно, на уровень
плодородия
черноземов.
Увеличение
производства
сельскохозяйчтвенноМ^^прЬмадй^И%дц)11
- :охранении плодородия
гц) \д f i j ' J : J , ОТЕКА
НАУч;
Моск. -<.-•» >-• Оь-ы а :адомии
и.«. К. А. '|*учиР*
U u n Wfr/T .
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
черноземов " в(
условиях
зашиты
окружающей
среды
делает
неизбежным постоянное слежение за содержанием и качеством
гумуса и надежное прогнозирование его изменений.' Актуальность
этих исследований подчеркнута в основах законодательства России о
земле.
Основная
цель
работы -
изучить
закономерности
изменения
гумусового состояния черноземов при агрогенных воздействиях;
разработать,
аналитические
аспекты
мониторинга
гумусового
состояния пахотных черноземов.
Достижение
поставленной " цели
предполагает • решение
следующих задач:
1.Проанализировать и обобщить данные литературы по проблеме
современной
агрогенной
трансформации • гумусового
состояния
черноземов России, Украины, Казахстана и Молдавии (глубина
поиска 25 лет).
2. Изучить изменение содержания гумуса при бессменном паровании,
внесении минеральных и органических удобрений, различных видах
обработки черноземов.
3. Провести
изучение • качественного состава гумусовых веществ,
выделяемых различными экстрагентами из типичного чернозема.
4.Детально исследовать природу гуминовых кислот и органического
вещества легких фракций пахотных черноземов.
5. Выявить
компоненты-
трансформации
при
гумуса,
наиболее
сельскохозяйственном
.
подверженные
использовании
черноземов.
6. Дать
метрологическую
характеристику
методам
определения
содержания и состава органического вещества черноземов.
Основные защищаемые положения:
I.Количественная оценка изменения содержания гумуса в пахотных
черноземах в условиях длительных стационарных опытов.
2.Лналитичсское обеспечение мониторинга содержания органического
углерода в черноземах.
,-
•
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.Закономерности ' изменения содержания,, состава и природы
лабильных . гумусовых веществ и органического вещества легких
фракций
почвы
(d<2r/cM3)
при
различных
системах.
сельскохозяйственного использования черноземов.
4.Система показателей для оценки агрогенной трансформации
гумусового состояния черноземов.
Научная новизна работы заключается в разработке теоретических
основ исследования современной агрогенной трансформации
. гумусового состояния черноземов на количественном уровне.
Впервые создано надежное метрологическое обеспечение
аналитических работ в области изучения гумусового состояния
- пахотных черноземов.
Теоретически обоснованы и экспериментально установлены
предельные уровни содержания гумуса в черноземах. Уточнены
размеры многолетней динамики гумуса в длительных опытах на
удобряемых черноземных почвах. „
Впервые количественная оценка временной динамики гумуса в
20-летнем полевом стационарном опыте на черноземах (Курская
область) проведена с учетом структуры почвенного покрова и с
соблюдением принципа единства способов и средств аналитических '
измерений.
Установлен
размах" сезонных
колебаний
содержания
• органического углерода в пахотном слое черноземов. '••'
Выполнены комплексные исследования состава" и свойств
гуминовых кислот различных фракций и вытяжек "из' пахотного
типичного чернозема с помощью современных физико-химических
методов,- позволившие экспериментально показать лабильность
гуминовых кислот, выделяемых непосредственно' 0,1н.раствором
NaOH.
Предложен способ подготовки почв к анализу, повышающий.
правильность определения лабильных гумусовых веществ (авторское
свидетельство № 1449906 от 08.10.1988г.).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4
Установлены
статистически
достоверные
изменения
содержания, состава и природы лабильных гумусовых веществ и
органического вещества легких фракций почвы ((1<2г/см3) под
воздействием различных агротехнических приемов.
Предложена система фоновых и диагностических показателей,
характеризующих агрогенную трансформацию гумусового состояния
пахотных черноземов.
Реализация работы и практическая значимость
Результаты работы послужили основой для аттестации 10'
стандартных образцов ' почвенных масс на содержание общего,
органического и неорганического углерода, 3 из которых получили
статус ГСО - государственных стандартных образцов (Госстандарт
СССР№ 901-90 (00К0153), № 902-90 (00К0153), № 903-90 (00К0153).
ГСО демонстрировались на ВДНХ СССР, были отмечены серебряной'
медалью и находят . широкое применение в аналитических
лабораториях НИИ и ВУЗов России и Германии для контроля
правильности проведения анализов и калибровки автоматических
анализаторов, работающих на принципе сухого сжигания.
Под руководством и при непосредственном участии автора
выпущены методические рекомендации "Аналитическое обеспечение
мониторинга гумусового состояния почв", . утвержденные , на
Отделении земледелия Россельхозакадемии и рекомендованные им к
внедрению в научно-исследовательских учреждениях почвенного,
земледельческого и агрохимического профиля на территории России.
. Научно-методические разработки автора использовались при
выполнении диссертационных работ аспирантами и соискателями
Факультета почвоведения МГУ им.М.ВЛомоносова, Института
почвоведения НАН Казахстана и Казахского НИИ земледелия.
Апробация работы
V
Материалы диссертации докладывались на 6 и 8 Делегатском
съсэадх Всесоюзного общества почвоведов (Тбилиси;' 1981;
Ном-сибирск, 1989), 8 и 9 международных симоэиумах "Гумус и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-
/
'
•
.
,
5
растение" (Прага, 1983, 1988), съезде Немецкого общества почвоведов
(1995), Всесоюзных конференциях и совещаниях: "Докучаевское
почвоведение - 100 лет на службе сельского хозяйства". (Ленинград,
1983); "Плодородие черноземов в связи с интенсификацией их
использования" (Одесса, 1986), "Структура почвенного покрова:
свойства, ~ генезис, антропогенная эволюция" (Ленинград, 1989),
"Антропогенная и естественная эволюция почв и почвенного
покрова" (Пущино, 1989), "Экологические проблемы охраны живой
природы" (Москва, 1990), "Гуминовые вещества в биосфере:
народнохозяйственное значение и экологическая роль" (Москва,
1990), Юбилейной конференции, посвященной 80-летию со дня
рождения
В.В.Пономаревой
(Ленинград,
1989),
Германском
симпозиуме, посвященном 90-летию длительного опыта' в Бад
Лаухштедте (Бад Лаухштедт,: Германия, 1992), заседаниях Ученого
Совета Почвенного института имени В.В.Докучаева (1990-92, 1995).
Публикации. По теме диссертации опубликовано более 50
работ, в том числе 1 изобретение, 3 свидетельства на государственные
стандартные образцы почвенных масс, глава в монографии, одни
методические
рекомендации,
один
монографический
обзор
литературы.
Структура и объем работы.' Диссертационная работа изложена
на З&З
страницах, содержит £0Я
таблицыи 19 рисунков. Она
состоит из "введения, 5 глав, заключения, выводов и ' списка
литературы, состоящей из 333
названий, в т.ч. на иностранных
языках - Q i.
.
В диссертации использованы результаты личных исследований
автора и совместных работ с сотрудниками Почвенного института
имени В.В.Докучаева: дсхн Большаковым В.А., ксхн Дьяконовой
К.В., ксхн Красновой Н.М., ксхн Сорокиной Н.П., ксхн Титовой
Н.А., ксхн Травниковой Л.С., дсхн Фридом А.С. и ВНИИЗ и ЗПЭ
кбн Масютенко Н.П., которым автор ' выражает искреннюю
благодарность.
'
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6
Автор искренне признателен коллективам лабораторий
биологии и биохимии почв, химии почв, физико-химии почв
Почвенного института имени В.ВДокучаева за поддержку и внимание
при выполнении работы.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1
•
i
•
,
-
v
•
_
Глава I. Объекты и методы исследования
Исследования были проведены на полевых опытах различной
продолжительности (от 4 до 90.лет), заложенных на типичном и
выщелоченном черноземах Курской области, типичном черноземе
Тамбовской области, обыкновенном черноземе Краснодарского края
(Россия), выщелоченном черноземе Киевской области (Украина),
обыкновенном
черноземе
(Молдавия), южном
карбонатном
черноземе Акмолинской области (Казахстан), лёссовом черноземе
(Германия). Варианты опытов - бессменный пар, монокультуры и
севообороты на неудобренном и удобренном NPK и органическими
удобрениями фонах с различными системами обработок почв.
Основным объектом исследования, на котором подробно
изучались все показатели гумусового состояния, служили длительные
опыты Петринского опорного пункта Почвенного института имени
В.ВДокучаева,
расположенного
на
территории - Курской
государственной сельскохозяйственной опытной станции.
Территория станции достаточно типична для ЦентральноЧерноземной полосы. Климат умеренно-холодный. Среднегодовая
температура составляет 4,8-5,3°С. Среднегодовое количество осадков
гавно 540мм, однако через каждые 3-5 лет наблюдаются засухи
разной степени интенсивности. Годовой коэффициент увлажнения по
Высоцкому-Иванову ниже единицы (Иванов, 1948; Афанасьева, 1966;
Денисова, 1967).
;.
;
Участок стационарного опыта (заложен в 1964г.) площадью 25
га расположен в плакорных условиях. Почва участка представлена
мощными типичными черноземами с небольшим включением
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
. 7
выщелоченных
черноземов.
Мощные
типичные
черноземы
отличаются высоким потенциальным и эффективным плодородием.
Они
характеризуются
благоприятными
агрохимическими
и
воднофизическими' свойствами (Денисова, 1967; Кузнецова, 1967,
1977; Музычкин, Кахута, 1972).
Методы исследования • гумусового состояния
пахотных
черноземов включали комплекс анализов и достаточно подробно
освещены в главах II-V (представлен обзор литературы, дано
подробное описание методик, предложены модификации, приведена
метрологическая характеристика,' описана технология проведения
анализов).
• • • • • .
Содержание углерода в индивидуальных и смешанных образцах
почв, а также в илистых фракциях определяли методами сухого
сжигания на автоматических анализаторах фирмы "Leco" (США) и
АН-7529 (Белоруссия) и мокрого сжигания по Тюрину со
спектрофотометрическим окончанием.
'• Определение
фракционно-группового
состава
гумуса
выполнено
методом
последовательного
исчерпывающего
экстрагирования гумусовых веществ из типичного чернозема (Курская
область) 0.1М Na4Pi0 7 (pH 7; рНЮ) и 0,1 н NaOH (pH 13)
(Дьяконова, 1984), а также последовательного одноразового
экстрагирования 0,1 М Na4P 2 0 7 (рН7) и 0,1 М ^ Р 2 О 7 + 0 , 1 н NaOH
(pH 13) (Когут, Булкина, Яковченко, 1990).
,. Лабильные гумусовые вещества извелекали 0,1 м раствором
NaOH из почвы без декальцирования по методам Панковой (1954) и
Тюрина (1951) в модификации, предложенной нами (Когут, Булкина,
1987; Когут, Масютенко и др. 1988). Воднорастворимые органические
вещества определяли в водкой вытяжке, имитирующей почвенный
раствор по содержанию, Сорг, при соотношении почва:вода=1:2 с
отделением коллоидов на ультрафильтре "Синпор 8" ( размер пор
0,23 мкм) (Дьяконова, Булеева, 19S4). . . ' . . , .••'.'
Гумусовые вещества пирофосфатных и щелочных вытяжек
подразделяли на фульвокислоты (ФК) и гуминовые кислоты (ГК)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8
общепринятым методом. Препараты ГК тщательно очищали путем
многократного переосаждения, центрифугирования и фильтрования
через ультрафильтр "Синпор 8".
Выделение илистых (< 1 мкм) и легких (с плотностью d<l,8 и
1,8-2,0 г/см3) фракций проведено с помощью метода гранулоденсиметрического фракционирования почв (Шаймухаметов с соавт.,
1984; Травникова с соавт., 1992).
В препаратах гуминовых кислот и органическом веществе
легких фракций был определен элементный состав: содержание
углерода, азота, водорода и золы на автоматическом анализаторе
фирмы "Перкин-Элмер" (США), содержание кислорода- - по
разности. Относительная степень окисленное™ рассчитана по Орлову
(1974). ИК-спектры препаратов ГК снимали на спектрофотометре
UR-20 с использованием Kbr-техники в диапазоне 3800-2600 и 1900400см*1.
Термографические • исследования
проведены ' на
дериватографе системы Ф.Паулик, Дж.Паулик, Л.Эрдеи (Венгрия).
Гидролиз препаратов ГК выполнен в мягких (2% Н О , t=110-114°C, 3
часа) и жестких (6 н. HCI, t=llO-rll4°C, 12 часов) условиях. Для
определения содержания кислых функциональных групп в ГК
использован метод потенциометрического титрования в водной среде.
Экспериментальные данные подвергались статистической
обработке (Гублер, 1978; Дмитриев, 1972; Доспехов, 1985).
Математическая
обработка
экспериментальных
результатов
выполнена на ПЭВМ в лаборатории почвенной информатики
Почвенного института имени В.В.Докучаева..
Глава II. Динамика содержания органического углерода в пахотных
черноземах и подходы к ее изучению
11.1 Обзор литературы
' Обзор литературы состоит из 4 разделов: 1.Потери гумусосферы
планеты при земледельческом освоении почв и глобальный цикл
углсрола; 2.Антропогенная легумификация черноземов и меры к ее
снижению; З.Влияние агротехнических приемов на многолетнюю
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9
динамику содержания и запасов гумуса в длительных стационарных
опытах; 4.Сезонная динамика содержания гумуса в черноземных
почвах.
'"•'.'. В обзоре освещены данные различных авторов по запасам
углерода органических соединений • в почвах Мира. При этом
основное внимание уделено оценке запасов органического углерода в
черноземах. Рассмотрены характер и направленность динамики
гумуса при земледельческом освоении целинных почв, с'
преимущественным
анализом материалов по
биологическим
(минерализационным) потерям гумуса
почвами. Показано, что
потери гумуса при распашке целины происходят главным образом в
верхнем слое. Описаны причины, вызывающие дегумификацию при
освоении
целинных
почв
и
возделычании
на
них'
сельскохозяйственных
культур. Сопоставлены
точки
зрения
различных авторов на предельные уровни накопления гумуса в
пахотных черноземах. Приведены материалы по минимальному
содержанию гумуса в различных подтипах черноземов, которое
существенно зависит от гранулометрического состава почв. и
зонально-провинциальных
особенностей • территории. • Дана
критическая оценка опубликованных данных по изменению
содержания и запасов гумуса под влиянием удобрений в условиях
длительных стационарных опытов. Указано на необходимость учета
структуры почвенного покрова для более корректного выявления этих
изменений. Рассмотрена дискуссионная проблема сезонной динамики
гумуса, которая может определенным образом затруднять, оценку
многолетней динамики этого показателя.
II.II Экспериментальная часть
II.III Методика определения содержания органического углерода в
почвенных образцах
Описана процедура подготовки почвенных проб. Для контроля
правильности анализов создан стандартный образец предприятия
(СОП), аттестованный на содержание' органического углерода.
Определение органического углерода в образцах почв проводили
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10
двумя методами: методом сухого сжигания с определением количества
С 0 2 на автоматическом анализаторе
ДС-12 фирмы "Leco"
(Срапенянц с соавт.1979) и методом мокрого сжигания хромовой
смесью со спектрофотометрическим окончанием -микровариант
метода
Тюрина
(Дьяконова,
1977). Дана
метрологическая
характеристика определения Сорг на автоматическом анализаторе
"Leco" при параллельном (анализы выполняются в течение одного'
дня) и последовательном (анализы выполняются в разные дни)
проведении анализов. Показано, что; аналитическая дисперсия*
определенная при параллельном анализе, статистически достоверно
(по критерию Фишера с Р=0,95) меньше, чем таковая, полученная
при последовательном анализе. В связи с этим, а также ввиду'
невысокой пространственной вариабельности содержания гумуса на
отдельных типах черноземов возникают жесткие требования к
технологии проведения анализа образцов с различных вариантов
длительных опытов. С учетом этих требований описана технология
проведения анализа образцов из пахотного слоя раздичноудобренных
вариантов многолетнего опыта под монокультурой картофеля на
типичном черноземе Петринского опорного пункта, которая может
быть рекомендована к использованию при решении подобных задач.
П.И.2 Многолетняя динамика содержания и запасов гумуса при
бессменном паровании типичного чернозема •
Дана количественная оценка изменения содержания и запасов
гумуса при бессменном паровании типичного чернозема Петринского
опорного пункта (опыт заложен в 1964г.) и Центрально-Черноземного
заповедника (опыт заложен в 1947г.).
Установлено (Когут, 1987), что при бессменном паровании
старопахотного типичного мощного чернозема Петринского опорного
пункта в первые 14 лет после закладки опыта наблюдается снижение
содержания гумуса в верхнем (0-40см) слое, причем наиболее
существенно процесс протекает в первые 6 лет. В дальнейшем
происходит стабилизация содержания гумуса в пахотном и
подпахотном слоях почвы на уровне 3,1-3,2% Сорг, который нами
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
11
принимается за минимальный. За 14 лет парования 0-40см слой
типичного чернозема потерял 31т/га гумуса, т.е. ежегодная убыль
гумуса составляла 2,2 т/га или 0,03% Сорг от массы почвы.
Показано, что при бессменном паровании целинного участка
Центрально-Черноземного заповедника содержание гумуса D верхнем
слое достигло уровня, близкого зафиксированному на Петринском
опорном пункте.
Указано на трудности сопоставления динамики содержания
гумуса на изучаемых объектах.
II.II.3. Изменение содержания гумуса в черноземах под влиянием
длительного внесения органических и минеральных удобрений
Оценку изменения содержания гумуса под влиянием
длительного применения удобрений проводили по отношению к
неудобренному контролю на Петринском опорном пункте и
Тамбовской опытной станции.
Было установлено, что под влиянием одних минеральных
удобрений не происходит достоверных именений в содержании
гумуса в пахотном слое типичного чернозема Петринского опорного
пункта в условиях монокультур озимой пшеницы, картофеля (по
N45P60K45 ежегодно) и кукурузы (N90P90K90). Тенденция к
увеличению
содержания
гумуса
отмечена
в
пятипольном
зернопропашном севообороте и внесении органических удобрений
(20т/га навоза •+ N200P250K150 за ротацию) относительно
аналогичного варианта без удобрений.
На Тамбовской опытной станции 24-летнее применение
удобрений в дозах N73P98K74+5 т/га навоза, а также N96PU0K104 в
расчете на год привело к существенному увеличению содержания
гумуса в пахотном и подпахотном слоях типичного чернозема по
сравнению с неудобренным контролем. Внесение же N4SP55K.52 в
расчете на год не вызывало достоверных изменений этого показателя.
Следует отметить, что оценка влияния удобрений на изменение
содержания гумуса по отношению к неудобренному контролю, как
правило, несколько условна. Она основана на допущении равенства
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12
содержания гумуса в исходных сопоставляемых делянках, что на
практике не всегда соблюдается.' Принимая во внимание, что под
воздействием удобрений, вносимых в дозах, не превышающих
потребности растений в элементах минерального питания,
происходит незначительное изменение содержания гумуса в
черноземах (0,1-0,2% Сорг согласно Шаркову (1987) и 0-0,3(0,5)%
Сорг по результатам нашего анализа), вопрос о генетической
однородности делянок на сравниваемых вариантах опытов
приобретает особую значимость.
II.П.4 Влияние различных обработок на содержание гумуса в
типичном и южном черноземах
Исследования проводили на 4 и 9-летних опытах ВНИИЗ и
ЗПЭ (Курская область) на черноземе типичном и на 20-летнем опыте
б.ВНИИ зернового хозяйства (п,Шортанды, Акмолинская, область,
Казахстан) на черноземе южном карбонатном на вариантах с
отвальной и безотвальной (плоскорезной) обработками почвы (Когут,
Масютенко, 1990; Масютенко, Когут, Татошин, 1990).
Было статистически показано, что в зависимости от
продолжительности применения, севооборотов и внесения удобрений
при плоскорезной обработке по сравнению с отвальной вспашкой
либо не отмечалось изменений в содержании гумуса в черноземах,
либо наблюдалась тенденция к увеличению его количества в
пахотном слое за счет существенного возрастания содержания гумуса
в верхнем 0-10 см слое почвы.
II.II.5 Многолетняя динамика содержания гумуса в пахотных
черноземах и подходы к ее изучению
Изучение. современной ' динамики
содержания
гумуса
сопряжено с решением достаточно сложных методических проблем.
Они вызваны соизмеримостью темпов временной динамики
содержания гумуса и масштабов его ближнего пространственного
варьирования, что подтверждается экспериментально.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
13
В настоящем разделе на примере черноземов Курской опытной
станции . рассматриваются
следующие
вопросы,
имеющие
методическое значение:
•
- • „
1.Характер и закономерности пространственного варьирования,
факторы пространственной дифференциации содержания гумуса;,
2. Пространственная
неоднородность
скорости
и
направленности динамики содержания гумуса;
З.Влияние' аналитических методов определения Сорг на
результаты исследований его динамики;
••
4. Выбор и •• обеспечение точности привязки площадок
наблюдения, точек опробования.
Нами изучено изменение содержания гумуса в пахотном слое
черноземов за 20 лет на участке площадью - 1 га стационарного
опыта Петринского опорного пункта в условиях пятипольных
зернопропашных севооборотов. В 1964г. Сорокиной (1976) была'
выполнена детальная почвенная съемка этого участка и составлена
карта масштаба 1:500. В 1984г заложено 5 площадок в типичных для
данных почв плакорных условиях, причем каждая площадка размером
2,5x2,5 м охарактеризована 5 точками почвенного опробования.
Инструментально обеспечена точная привязка площадок 1984 года к'
координатам участка 1964 года. Возможная ошибка положения точек
не превышала 1м.
Сравнение данных проводилось в двух вариантах:'
1.Выборки сравнивались без учета микрорельефа и
почвенного покрова;
структуры
2.Сопоставлялись только ЭПА типичных черноземов, приуроченных к
повышенным плоским элементам микрорельефа.
В обоих случаях зафиксировано достоверное снижение
содержания гумуса за 20 лет. Однако, если при первом варианте
обработки данных различия1 в содержании гумуса не превышали
0,35%, то во втором варианте при учете ЭПА и микрорельефа разница
между сроками оказалась более существенной - 0,6%. Таким образом,
в изучаемых условиях ежегодная потеря гумуса в типичном черноземе
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
14
в результате выпахивания составляла 0,03%. Проведенный анализ
свидетельствует о том, что чувствительность мониторинга может быть
существенно
повышена
при
учете
закономерностей
пространственного варьирования показателя (Сорокина, Когут, 1989;.
Когут, Липкина, Сорокина, 1989).
Дифференцирующее влияние микрорельефа и почв на
содержание гумуса сохраняется и в условиях длительного применения
удобрений под монокультуру картофеля (Kogut, Sorokina, Yarbus,
1992). Так, при ежегодном внесении 20 т/га навоза (вариант III)
устанавливается более высокий уровень. содержания гумуса, чем в
неудобренном варианте (I) и на варианте с ежегодным внесением
N45P60K45 (II). На варианте IV (10 т/га навоза +.' N23P30K23
ежегодно),
занимающем..
склон
микроложбины
со
слабоэродированным типичным черноземом, содержание гумуса в
1978 и 1983гг. оказалось даже несколько ниже, чем на неудобренном
варианте с несмытыми почвами. Следует отметить крайне сложный и
неоднотипный характер многолетней динамики содержания гумуса на
изученных вариантах (табл.1).
Таким образом, степень изменения содержания . гумуса под
воздействием удобрений существенно зависит от микрорельефа и
неоднородности почвенного покрова.
II.П.6 Сезонная динамика содержания гумуса в черноземах
Сезонную динамику содержания органического углерода
изучали на типичном черноземе Петринского опорного пункта в
условиях 25-летнего опыта на неудобренных вариантах бессменного
пара и монокультуры озимой пшеницы.
В
специально
спланированном
лабораторно-полевом
эксперименте (п=240 образцов) быи выявлен различный характер
сезонной динамики содержания углерода в этих вариантах. Так, на
бессменном пару содержание органического углерода от осени к
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
15
Таблица 1
Вариант
опыта
Без
удобрений
(I)
N45P60K45
ежегодно
(И)
Навоз
20 т/га
ежегодно
(III)
Навоз
10 т/га +'
N23P30K23
ежегодно
(IV)
Слой,
см
Многолетняя динамика содержания гумуса в типичном черноземе
•' '
• на монокультуре картофеля, Сорг %
Год отбора образцов
1978
0-25
М
3,64
s
0,12-
m
0,04
25-40
0-25
25-40
3,44
3,71
3,64
0,15
0,23
0,08
0-25.
3,81
25-40
__^
1988
1983
v1,7,%
М
3,44
s
0,10
m
v,%
0,03 . 3,0
0,05
0,03
0,04
2,9
2,1
2,6
3,47
3,61
3,53
0,08
0,10
0,07
JL03
0,03
0,03
2,22,8
2,0
0,20
0,07
5,0
3,92
0,16
0,05
4,1
3,68
0,10
0,05
2,8
3,76
0,11
0,05
3,0
2,5
3,55
0,13
0,04
3,8
3,61
0,10
0,03
2,9
3 3
3,29
0,27
0,12
8,1
3,48
0,15
0,07
4,3
v3,3,%
М
3,72
s
0,06
m
0,02
0,07
0,07
0,03
4,3
6,1
2,1
0,10
3.54
3.73 . 0,08
3,70
0,10
0,15
0,05
4,0
3,98 ,
3.65
0,10
0,04
2,6
0-25
3,57
0,09
0,03
25-40
3,38 . 0,11
0,05
'
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
te
, весне достоверно возрастало, • а _ к лету - оставалось на прежнем
уровне. На варианте монокультуры пшеницы от осени к весне
происходило, достоверное снижение содержания Сорг, а затем к
началу лета оно нарастало. Размах колебаний среднего содержания
гумуса на эгих вариантах в среднем не превысил 0,1% Сорг от массы
почвы.
Кроме
того,
нами
было
проведено
обобщение
данных
литературы по размаху колебаний среднего содержания органического
углерода (ДС) в пахотном слое типичного, обыкновенного и гаплик
черноземов России, Украины, • Германии в течение вегетационного
периода. В результате» статистической обработки этих данных был
вычислен диапазон величины дС, который составил 0,18±0,05 или
0,13+0,23.
Учитывая, что 0,1%. органического углерода пахотного слоя
чернозема составляет 5 т/га гумуса, следовало бы более внимательно
рассмотреть вопрос о причинах сезонного колебания содержания
гумуса.
Выполненный нами' анализ литературы свидетельствует, с
одной стороны, что в ряде случаев недостаточно точно определяются
масштабы поступления и расхода органического вещества, а с.другой
стороны, фиксируемый размах сезонных' колебаний содержания
гумуса есть статистическая величина, и рассчитывать на "ее основе
баланс - задача некорректная. В эту величину, по нашим
исследованиям,
включены
аналитическая,
пространственная
дисперсии и собственно размер сезонной динамики.
. Таким образом, при оценке, многолетней динамики содержания
!умуса, даже при' отборе образцов почв в один и тот же срок,
необходимо считаться с величиной ' сезонной' динамики этого
показателя, доходящей до 0,2%С от массы почвы.
. Глава III Аналитическое обеспечение мониторинга
органического углерода черноземных почв
111.1 Методы определения содержания гумуса п почвах: обзор
литературы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
17
Описаны некоторые современные модификации метода
Тюрина. Основное же внимание уделено изложению способов
раздельного
определения
различных
форм
углерода
на
автоматических анализаторах, работающих на принципе сухого
сжигания.
III.2 Определение содержания углерода в почвах на
. автоматических анализаторах
Подробно изложена методика определения содержания общего
и неорганического углерода на автоматическом анализаторе АН-7529
(Когут и др., 1993). Основные преимущества этой методики по
сравнению с другими состоят в возможности прямого экспрессного
определения содержания общего (органического) углерода в
некарбонатных почвах, общего- и неорганического углерода в
карбонатных почвах в широком диапазоне концентрации углерода, в
обеспечении хорошо воспроизводимых и правильных результатов
анализа. Предложено устройство для разрушения карбонатов в
почвенных образцах, которое используется в качестве приставки к
анализатору АН-7529 (Когут и др., 1991).
Ш.З Аттестация образцов почвенных масс :
на содержание углерода
Аттестацию стандартных образцов (СО) почвенных масс
проводили в межлабораторном эксперименте в период 1986-1990 гг
согласно ГОСТ 8.532-85. Цель аттестации состояла в установлении
массовых долей общего, органического и неорганического углерода
(А) и абсолютных значений погрешностей их определения (ДАсо)При проведений методических и аттестационных работ
использовали ГСО почвенных масс, изготовленные в б.СССР. Их
назначение - калибровка аналитической аппаратуры и осуществление
контроля правильности результатов анализа почв на аттестованные
компоненты.
Содержание общего углерода определяли в 10 стандартных
образцах почвенных масс (в т.ч. 3 черноземов) методом сухого
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
18
сжигания на автоматических анализаторах различных систем: АН7529 (Белоруссия), ВИУА-Хереус (Россия-ФРГ) и ДС-12 Leco (США).
В аттестации принимали участие следующие оранизации: Почвенный
институт им. В.ВДокучаева, ВИУА им.Д.Н.Прянишникова, кафедра
геологии и геохимии горючих ископаемых МГУ, ИГЕМ, проектноизыскательские станции химизации сельского хозяйства Каунаса,
Саратова и Харькова.
Неорганический углерод определяли в 4 СО почвенных масс
химическими и инструментальными методами. В аттестации
участвовали Почвенный институт им. В.В.Доо'чаева, ВИУА,
Институт географии РАН, Геологический институт РАН, Одесский
госуниверситет, Центральный музей почвоведения (Санкт-Петербург)
и Саратовская ПИСХ.
В соответствии
с
методическими
рекомендациями
("Метрологическое обеспечение..,", 1988) обработка аналитической.
информации включала в себя два или три этапа в зависимости от
сложности ситуации. Каждый этап содержал в себе построение
эмпирического
распределения
частот,
экспертную
(профессиональную) оценку данных с ' привлечением химикованалитиков, сравнение дисперсий и' результатов анализа в отдельных
приборах по t-критерию. Выбраковку завершали после того, как
получали симметричное и близкое к одновершинному распределение.
Результаты аттестации СО черноземных почв на содержание.
общего, органического и неорганического углерода представлены в
табл.2.
.
.
В соответствии с рекомендациями (Большаков с соавт., 1985)
гами
установлена
зависимость
величин
межлабораторных
коэффициентов вариации результатов анализа (S,1*1) от концентрации
углерода (С). В случае общего и органического углерода
нскарбонатных почв она имеет вид: Б,*" = 0,0324+10,062 С"0-8491, а
неорганического углерода карбонатных почв:
4
5тмл = 0,0555+9,5168С-°. 308.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
19
Таблица 2
Аттестованные характеристики с о д е р ж а н и я о б щ е г о ,
о р г а н и ч е с к о г о и неорганического углерода в
С О почвенных масс, %
Стандартный
образец
Почва
СП-1
"Курский
чернозем"
"Черноземная
выщелоченная
почва"
"Черноземная
карбонатная
почва*
САЧвП-01
САЧкП-01
Собщ
А
дАсо
А
Сорг
ДАсо
Снеорг
ДАсо
3,665
0,033
3,665
0,033
-
-
2,216
0,036
2,216
0,036
*
-/
3,007
0,041
2,915
0,060
0,092
А
0,007
-'Ш.4 Метрологическая аттестация методик определения
содержания углерода в почвах на анализаторе АН-7529
Аттестация методик химико-аналитических измерений может
осуществляться двумя путями: сопоставлением аналитических
данных, полученных по какой-либо методике, с таковыми
прецизионной методики или сравнением первых с аттестованными
значениями СО (ГОСТ 8.505-84). Первый, способ практически не
применяется в почвенной практике, поскольку объектиино
определить, какая методика при анализе содержания гумуса является
прецизионной или эталонной, не представляется возможным.
• Нами была проведена аттестация химико-аналитической
методики определения содержания общего углерода методом сухого
сжигания на автоматическом анализаторе АН-7529 вторым способом.
При
аттестации
методики были
использованы
результаты
межлабораторного эксперимента по аттестации СО почвенных масс
на содержание углерода методом сухого сжигания описанного выше. ,
Было показано, что методика определения содержания общего
углерода способом сухого сжигания на автоматическом анализаторе
АН-7529
характеризуется
высокой
воспроизводимостью
и
правильностью (Когут с соавт., 1993).
На основании проведенных исследований в соответствии с
работой ("Метрологическое обеспечение...", 19S8) нами составлены
аттестаты на методики определения содержания общего и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20
неорганического углерода на автоматическом анализаторе АН-7529
("Аналитическое обеспечение мониторинга гумусового состояния
почв", 1993).
Ш.5 Сравнительная оценка методов определения содержания '
гумуса в почвах: сухого сжигания на автоматических анализаторах и
мокрого озоления по окисляемости
Представлены
содержания
данные
органического
по
коэффициентам
углерода,
пересчета
определенного
по
(К)
методу
Тюрина, на таковое, найденное способом сухого сжигания на'
автоматических
анализаторах,
коэффициентам
(Д)
а
содержания
также
по
пересчетным
органического
углерода - на
содержание гумуса с учетом его степени окисленности для различных
типов почв, • в т.ч. для черноземов. Вычисленные
коэффициенты
пересчета
К
и
Д
обобщенные
для - черноземов
оказались
соответственно равны 1,22±0,10 (1,12+1,32) и 2,1О±0,15 (1,95+2,25).
Указано на нецелесообразность использования этих коэффициентов
для оценки временной динамики органического углерода (гумуса),
т.к. их погрешности достаточно велики и оказываются соизмеримыми
или даже превосходящими изменение содержания органического
углерода (гумуса) в пахотных почвах за длительный период (Когут,
Фрид, 1993).
Ш.б Составление метрологически обоснованных шкал по
содержанию органического углерода
Данный раздел написан в соответствии с теоретическими
принципами, предложенными Фридом и Большаковым (1988). По их
мнению, объективным основанием построения шкал может стать
метрологическая характеристика методик измерения признака.
Приведены
межлабораторные
абсолютные
допустимые
расхождения двух единичных измерений содержания органического
углерода
для
обоснованная
некарбонатных
шкала
почв.
содержания
Составлена
органического
метрологически
углерода
в
искарбонатной почве для единичных измерений. Подобную шкалу
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
21
можно непосредственно использовать как классификатор
констатации пределов содержания углерода и гумуса.
для
Проведено сопоставление
межлабораторных
допустимых
расхождений, полученных при аттестации СО почвенных масс
методом сухого сжигания на автоматических анализаторах, с
таковыми, отражающими современный уровень аналитической
работы в России (метод Тюрина). Показано, что метод сухого
сжигания на автоматических анализаторах по сравнению с методом
Тюрина позволяет проводить более точные сравнения различных
образцов почв по содержанию гумуса (Когут и др., 1993).
Глава IV Лабильные и водорастворимые гумусовые вещества
пахотных черноземов
1V.I Место лабильных гумусовых веществ в системе специфических
гумусовых веществ и их роль в плодородии черноземов
Российскими учеными Тюриным (1937), Кононовой (1963),
Александровой (1980), Орловым (1974) достаточно подробно изучены
состав и природа гумусовых веществ на уровне естественных типов
почв. На современном этапе развития учения об ' органическом
веществе важная роль отводится исследованиям состава и свойств
гумусовых веществ пахотных почв.
С теоретической точки зрения групповой состав гумуса
является устойчивым признаком, характеризующим генетические
особенности' почвы (Кирюшин с соавт., 1993; ' Кононова, 1963;
Тюрин, 1965). Шевцова с соавт. (1989, 1991) считает, что под
слиянием удобрений соотношение Сгк:Сфк черноземов изменяется
незначительно, не выходя за рамки данного типа.
Отмечаемые в литературе (Гетманец с соавт., 1973; Лаврентьев,
1972; Шевцова, Сизова, 1979; Унгурян, Илашку, 1987) изменения
группового состава гумуса при сельскохозяйственном использовании
черноземов не имеют достаточного статистического обоснования. •
По нашим данным, коэффициенты пространственной вариации
соотношения Спс:Сфк в черноземах достигают 30%, а аналитической
вариации при межлабораторном эксперименте - 15%. Не учитывать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
22
такого значительного аналитически-пространственного варьирования
показателя СпсСфк при оценке влияния агротехнических приемов на
состав гумуса черноземов недопустимо.
Как
установлено
Тюриным,
Кононовой,
в
черноземах
гумусовые вещества связаны в основном кальцием. По-видимому,
процессы новобраэования - распада гумусовых веществ для этого типа
почв наиболее интенсивно протекают в той части гумуса, которая не
закреплена
кальцием.
изменяющейся,
Следовательно,
лабильной
относительно , свободных
частью
гумусовых
в
черноземах
гумуса
будет
веществ,
легко
фракция
извлекаемых
непосредственно из почвы 0,1н. раствором NaOH.
При
сельскохозяйственном
. использовании
черноземов,
согласно данным литературы (Кононова с соавт., 1949; Сидоров,
Воронков, 1980; Чесняк, 1980; Шевцова, Сизова, 1970) и нашим
экспериментальным результатам (Дьяконова, Булеева, Когут, 1981;
Когут, 1982), наиболее подверженными трансформации оказались
именно эти - подвижные (по Тюрину) гумусовые вещества.
С позиций ближних резервов почвенного плодородия особую
ценность представляют те компоненты гумуса, которые имеют
относительно простое строение макромолекул и наиболее обогащены
азотом (Дьяконова, Когут, 1990).
В связи с этим комплексом современных физико-химических
методов детально изучены состав и свойства гуминовых кислот
различных
фракций
и
вытяжек
из
типичного
чернозема,
проанализированы и обобщены данные литературы по природе
гуминовых и фульвокислот черноземов.
Было установлено, что средний элементный состав серых
гуминовых
кислот
черноземов • резко
отличается
от
такового
лабильных (бурых) гуминовых кислот этого типа почв. Лабильные
гуминовые кислоты по сравнению с серыми гуминовыми кислотами
характеризуются
меньшей обуглерожекностью
(Р»0,95)
и более
обогащены водородом и азотом. Лабильные ФК по сравнению с ФК2
обладают теми же различиями (табл.3).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
23
Таблица 3
Статистические характеристики элементного состава
гуминовых кислот, фульвокислот и органического
вещества легких фракций (d<l,8r/cM 3 ) черноземов,
•
•
атомные %
Органическое
Элементы
вещество
Серые гуминовые С
Н
кислоты*
N О
Статистические параметры
п
75
71
75
н/с
C/N
со
Лабильные
С
(бурые)
Н
гуминовые
N
кислоты**
О
Н/С
C/N
со
Фульвокислоты 2* С
Н
N
О
Н/С
C/N
43
42
42
42
42
42
42
25
СО
С
Н
N
О
Н/С
.C/N
со
Органическое
С
вещество легких Н
фракций •
N
(<К1.8г/см3)**
О
Н/С
C/N
со
Лабильные
фульвокислоты**
8
8
8
8
8"
8
8
33
33
33
33
33
33
33
м
42,5
35.2
2.4
19.9
0.83
17.7
+0,13
35.9
41,0
3,4
19,8
1.2
10,9
-0.04
30,9
40.6
2,2
26,3
1.3
14,3
+0.34
27,6
45,82.7
23,8
1.7
11.1
+0,07
38,2
37,4
1.8
22,6
1.0
21,2
+0,20
V,%
s
2.2
5.1
m
0,25
tm
0.5
6,7
4.1
Ю.1
7.5
2,4
1.7
0,3
1.5
0,4
0.3
0,05
0,2
0.7
0.5
0.1
0.5
9,2
2,9
0,6
1.2
7.0
7.6
25.3
5.6
1.9
3.5
0.7
1 3
' :
0.7
1.2
0.2
0,5
1.6
2.9
0,6
1.1
8.3
7.4
14.2
6.0
3.2
2,8
0,3
1.4
0,6
0.5
0.05
0.2
1.1
1.0
0.1
0.5
•) Данные литературы, обобщенные Д.С.Орловым (1974)
**) Экспериментальные результаты автора и данные литературы,
обобщенные нами
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
24
Анализ
элементного
состава,
ИК-спектров,
данных
дериватографии, гидролизуемости азотсодержащих компонентов,
потенциометрического титрования кислых функциональных групп
показывает, что для черноземов лабильными являются гуминовые
кислоты, извлекаемые непосредственно 0,1 н. NaOH (Когут, 1985;
Когут, Дьяконова, Травникова, 19S7).
IV.2 Методы определения содержания и состава лабильных
форм гумуса черноземов: сравнительная оценка, метрологическая
характеристика, унификация
При мониторинге, создании моделей плодородия почв
возникает необходимость получения массового аналитического
материала по единым стандартным методикам, отличающимся
высокой точностью. Нами проведена сравнительная оценка
воспроизводимости
методов
Тюрина
(0,1
н.
NaOH,
почва:раствор=1:20) и Егорова (0,2 н. NaOH, почва-раствор=1:5).
Показано, что метод Тюрина обладает лучшей, воспроизводимостью
аналитических данных (Когут, Булкина, 1987). Предложены также
усовершенствованные варианты методики, существенно снижающие
варьирование результатов анализа (Когут, Масютенко, Гатилова,
Ермакова, 1988).
При изучении почвенного покрова с помощью показателей,
связанных
с
получением : вытяжек,
наиболее
достоверную
информацию о среднем значении показателя и его пространственном
варьировании дает • анализ индивидуальных почвенных образцов.
Такой способ требует большого объема аналитической работы. Для
уменьшения этой работы в почвенной практике применяется способ
смешивания индивидуальных почвенных образцов и получения
вытяжки из смешанного образца ("Агрохимические методы...", 1975).
Однако, использование смешанного образца может приводить к
существенному искажению среднего значения показателя на
изучаемой территории, вследствие; вторичных процессов сорбции и
переосаждения.
'
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
25
Предложен способ повышения достоверности оценивания
среднего значения почвенного показателя на изучаемой территории
по сравнению со способом анализа смешанного почвенного образца.
(Когут, Фрид, 1988, а.с. № 1449906; Когут, Фрид, Борисочюша, 1989).
Суть его заключается в следующем. Из каждого индивидуального
почтенного образца готовят индивидуальную вытяжку в одинаковых
условиях в соответствии с методикой, затем вытяжки смешивают в
равных
соотношениях. ' Полученная
смешанная
вытяжка
анализируется на химический состав, в частности, на содержание
лабильных гумусовых веществ.
IV.3 Влияние внесения органических и минеральных
удобрений на содержание, состав и природу лабильных гумусовых
веществ черноземов
В результате обобщения данных литературы за 1970-1992 гг. по
14 длительным полевым опытам на черноземах России, Украины,
Молдавии
и
Германии,
а • также
анализа
собственных
экспериментальных результатов (табл.4) установлено достоверное •
увеличение содержания лабильных гумусовых веществ и гуминовых
кислот под влиянием вносимых удобрений (Когут, Булкина,
Яковченко, 1990).
Кроме того, было показано (Когут, Яковченко, 1985; Когут,
Масютенко, 1992), что под влиянием удобрения существенно
снижается содержание азота в составе лабильных гуминовых кислот. '
Последнее
обстоятельство, подтверждает . ранее
высказанное
положение (Смирнов,' 1968; Турчин с соавт., 1960), что на фоне
удобрений происходит усиленная мобилизация азота из почвенного
гумуса, и в первую очередь, по нашему мнению, из лабильных его,
форм.
Однако, влияние гидротермических условий на содержание
гумусовых веществ 1-ой фракции оказалось больше, чем удобрений
(Когут, Яковченко, 1986). Вклад погодных условий в обшее
варьирование содержания лабильных гумусовых веществ составляет
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
26
71%, в то время как влияние внесения удобрений значительно ниже , 19% (обе величины значимы при Р=0,95).
*
Таблица 4
Влияние длительного применения удобрений на
содержание и состав лабильных гумусовых веществ
типичного чернозема Петринского опорного пункта .
(п=20), (продолжительность опыта - 21 год)
и Тамбовской опытной станции (п=8),
. (продолжительность опыта - 24 года), Смг/кг почвы
Вариант
Показатели
Статистические параметры
М
s
m
V,%
Пстринский опорный пункт, монокультура картофеля
С почвы,%
3,72
С выт
1590
330
70
21
Без удобрений
Сгк
470
170
40
36
С: к:Сфк
0,42
0,10
0,02
25
С почвы,%
3,73
С выт
2100
570
130
27
N45P60K45
ежегодно
Сгк
790
320
70
40
Сгк:Сфк
0,60
0,18
0,04
31
С почвы, %
3,98
Навоз 20 т/га
С выт
2390
430
100
18
ежегодно •
Сгк
890
240 '
50
27
СпсСфк
0,59
0,12
0,03
20
Тамбовская опытная станция, девятипольный севооборот
I
С почвы, %
4,24
Без удобрений
С выт
2320
280
100
12
Сгк
810
150
50
19
СпсСфк
0,55
0,12
23 •
0,04
С почвы,%
4,25
N48PS5K52 в
С выт
3890
480
170
12
среднем
Сгк
2000 ; 320
ПО
16
ежегодно
СпсСфк
1,06
0,15
0,05
14
N73P98K74
С почвы,%
4,68
+ 5 т/га навоза С выт
3660
250
90
7
в среднем
Сгк
1920
150
50
8
ежегодно
СпсСфк
0,04
9
1 , " , 0,10
опыта
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
27
IV.4 Закономерности изменения содержания, состава и природы
лабильных гумусовых веществ под влиянием различных обработок
черноземов
Проведено сравнительное изучение влияния отвальной и
плоскорезной обработок в условиях длительных опытов на типичном
черноземе
Курской
области,
обыкновенном
черноземе
Краснодарского края России и южном карбонатном черноземе
Казахстана на содержание, состав и природу лабильных гумусовых
веществ. . .
Установлено (Когут, Масютенко, 1990; .Масютенко, Когут,
Татошин, 1990), что при отвальной вспашке в пахотном слое почвы
происходит равномерное распределение гумуса и его активной части лабильных гумусовых веществ. При плоскорезной обработке
максимальная
концентрация
лабильных
гумусовых
веществ
отмечается в 0-10 см слое и достоверно превосходит таковую при
вспашке. Очевидно, что при различных приемах основной обработки
почв существенное влияние на распределение гумуса и лабильных
гумусовых веществ в пахотном слое оказывают условия заделки и
распределения
послеуборочных
остатков.
Дифференциация
лабильных гумусовых веществ в пахотном слое при плоскорезной
обработке по сравнению со вспашкой выражена более значительно,
чем общего содержания гумуса.
Выявлено, что степень и характер влияния плоскорезной
обработки по сравнению со вспашкой на содержание и состав
лабильных гумусовых' веществ зависит от продолжительности
применения обработки, вида севооборота, экспозиции склока,
внесения органо-минеральных удобрений.
Показано (Когут, Масютенко, 1992; Когут, Масютенко,
Гатилова, 1995), что под влиянием плоскорезной обработки в верхней
части обрабатываемого слоя наблюдаются изменения в элементном
составе лабильных гуминовых кислот. Содержание азота в лабильных
гуминовых кислотах на плоскорезной обработке в слое 0-10 см
черноземов было достоверно ниже, чем таковое на отвальной
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
28
вспашке. Это может быть связано с интенсивным использованием
микроорганизмами азота из лабильного гумуса для разложения
послеуборочных остатков, которых накапливается больше в 0-10 см
слое на вариантах с плоскорезной обработкой, чем с отвальной
вспашкой.
.
.
•
IV.5 Механизмы трансформации лабильных гумусовых
веществ в агроценозах
Тюрин и Найденова (1951), изучая свойства различных групп
гумусовых веществ, установили, что в черноземах большая часть
гумусовых веществ закреплена кальцием, а ГК, извлекаемые
непосредственно 0,1 н. раствором NaOH, представляют собой более
молодые вещества по сравнению с ГК, извлекаемыми после
декальцирования.
Современные
данные . радиоуглеродного
датирования гуминовых кислот чернозема подтвердили это
положение (Чичагова, 1985). Кроме новообразованных, в данную
фракцию могут включаться и вещества, образовавшиеся в результате
деструкции устойчивых гумусовых кислот (Тюрин, Найденова, 1951).
Как' нами было показано (табл.4), под воздействием
минеральных . удобрений в черноземах происходит довольно
значительное увеличение содержания лабильных гумусовых и
гуминовых кислот. Механизм этого процесса имеет двойственную
природу. С одной стороны, минеральные удобрения приводят к
увеличению биомассы растительных остатков, что вызывает
возрастание количества новообразованных гумусовых веществ,
входящих в состав лабильных. С другой стороны, в результате
длительного применения минеральных удобрений в черноземах
происходит трансформация фракционного состава гумуса
увеличивается содержание гумусовых веществ I фракции и снижается
содержание гумусовых веществ II фракции, связанных с Са 2+ .
Установлено, что это - результат подкисляющего действия
минеральных удобрений на черноземы: снижения рН почв и
уменьшения степени насыщенности основаниями (Шевцова,
Володарская, 1991).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
V3
Наряду с традиционной точкой зрения, в соответствии с
которой увеличение лабильности гумуса черноземов, способствующее'
мобилизации углекислоты и азота растениями, рассматривается как
положительное явление (вследствие чего возрастает урожайность
сельскохозяйственных
культур
и
повышается
эффективное
плодородие почв), высказано и предположение в негативном
характере этого явления (Дьяконова, Когут, 1990; Шевцова,
Володарская, 1991). Последнее выражается в снижении урожайности
растений, существенном разрушении устойчивых форм гумуса.
Предпосылкой к этому могут служить результаты исследования
Чесняка (1980): возрастание содержания лабильных гумусовых
веществ в типичном черноземе Украины выше 0,3% Сорг к массе
почвы не приводило к повышению урожая сахарной свеклы.
На основании экспериментальных результатов предложено по
степени отзывчивости на вносимые удобрения специфические
гумусовые вещества в черноземах разделить на три группы:
1 Лабильные гумусовые вещества, извлекаемые непосредственно из
почвы 0,1н NaOH; 2.Потенциально лабильные гумусовые вещества,
извлекаемые непосредственно из почвы 0,1 М раствором Na4Pj07
рН7; З.Устойчивые гумусовые вещества, извлекаемые 0,1 н. NaOH
после декальцирования почв или смесью 0,1 М Na4Pj07 + 0,1 н.
NaOH.
IV.6 Изменение содержания водорастворимого органического
вещества при сельскохозяйственном использовании типичного
• '
чернозема
Почвенные растворы - непосредственная среда корнеобитания
сельскохозяйственных культур. В экспериментах с препаратами
гумусовых веществ почвенных растворов, проведенных Дьяконовой
(1962, 1967), было показано, что они влияют на формирование
корневых систем и, вследствие этого, на поступление воды и
питательных
веществ
в
растение.
В качестье
лигандов
(комплексообразователей) они играют решающую роль в обеспечении
растений железом и микроэлементами. По структуре органические
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
30
вещества
почвенных
растворов
близки
фульвокислотам,
но
в
вегетационный период являются органическим катионом, тесно
связанным, в основном, с ионом NO*3В связи с трудоемкостью выделения почвенных растворов для
определения содержания водорастворимых гумусовых веществ нами
применен разработанный Дьяконовой и Булеевой (1984) метод
получения и анализа водной вытяжки (почва:вода=1:2), которая
имитирует почвенный раствор по содержанию органического.
углерода.
. Анализ данных табл.5 показывает, что невысокие дозы
минеральных удобрений несколько увеличивают содержание
органических веществ в водной вытяжке (на 10-25%) по отношению к
неудобренному контролю. Применение -20 т/га навоза под
монокультуру картофеля привело к резкому возрастанию содержания
водорастворимого гумуса (на 60-100%).
Таблица 5
Содержание водорастворимых органических веществ
в пахотном слое, типичного чернозема
под монокультурой картофеля
(Петринский опорный пункт, смешанные образцы)
Вариант опыта
Без удобрений
Год отбора образцов*
С мг/кг почвы
1979
.15,7
1980
21,9
1983
20,2 • • . . . •
1984
17.2
19,2
NPK
1979
2 7 , 6
• • < • - • •
1980
•'••.1983
30,2
1984
19.1
Навоз
1979
27.5
1980
33,1
1983
40,0
1984
30,3
*) Образцы отбирались в конце мая-начале июня.
Близкие закономерности были выявлены и другими авторами
(Алешин, Шевцова, Черников, 1971; Гетманец с соавт., 1973),
работавшими с обычными водными вытяжками при соотношении
почва:вода=1:5. Однако, различия в результатах, полученных для
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
31
удобренных и неудобренных почв, по их данным, в 2-3 раза меньше,
чем установленные нами, а абсолютные величины содержания
водорастворимого гумуса на порядок выше. Последнее, по-видимому,
объясняется тем, что эти авторы использовали для отделения вытяжек
от почв обычные бумажные фильтры. Применяемый нами способ
очистки вытяжек с использованием ультрафильтров позволил
получить истинный раствор, свободный от коллоидов.
При обработке экспериментальных результатов методом
дисперсионного анализа (Доспехов, 1985) показано, что содержание
органических веществ водной вытяжки в большей степени зависело
от внесения удобрения (65%, значимо с Р=Ю,95), чем от
гидротермических условий разных лет (28%, значимо с Р=0,95).
Проведенное нами (Когут, Фрид, Лазарев, 1992) исследование
зависимостей между показателями гумусового состояния, азотным
режимом и урожайностью сахарной свеклы на типичном черноземе
Петринского опорного пункта показало, что вероятность получения
более высоких урожаев была всегда выше при больших значениях
содержания водорастворимых органических веществ. Содержание
которых, в свою очередь, достоверно (Р=0,95) коррелировало с фоном
удобренности. . Этот показатель . достаточно тесно связан с
интенсивностью
продуцирования
СОг.
На
основании
экспериментальных данных нами построена рефесионная модель
связи между интенсивностью продуцирования углекислого газа при
компостировании чернозема в лабораторных условиях (СОг) и
содержанием водорастворимого гумуса (С) : СОг ш -11,6+0,87 С
(Дьяконова, Когут, 1990).
Глава V. Оценка трансформации органического вещества
легких и илистых фракций черноземов при их сельскохозяйственном
_
использовании
V.I Обзор литературы
Одним из направлений оценки трансформации органического
вещества
при
сельскохозяйственном
использовании
почв,
получившим в последние 20 лет новый всплеск интереса в связи с
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
, 32
разработкой и усовершенствованием методов физического (грануло=
и денсиметрического) фракционирования почв (Шаймухаметов с.
соавт., 1984; Christensen, Sorensen, 1985; Reuter, Leinweber, 1988)
является изучение продуктов взаимодействия органических' и
минеральных составляющих почв. Образование таких продуктов
обусловливает прочность закрепления компонентов органических
(гумусовых) веществ и направление их изменения под влиянием.
' агротехнических приемов. Методы физического фракционирования •
позволяют выделить эти компоненты в наименее измененном виде по
отношению к естественному состоянию (Gregorich.et al., 1988).
Изложены
принципы
методов ' гранулометрического
и
денсиметрического фракционирования почв. Сформулированы
основные закономерности распределения органического вещества в
различных грануло- и денсиметрических фракциях почв (Титова,
Когут, 1991). Дано описание методов определения содержания и
состава легкоразлагаемых органических веществ (Ганжара с соавт.,'
1990) и грануло-денсиметрического фракционирования
почв
(Травникова, 1987), а также целей их использования.
V.2 Объекты и методы исследования
Исследования проведены на длительных опытах, заложенных
на типичном черноземе (Курская обл., Россия), выщелоченном
черноземе . (Киевская обл., Украина), . обыкновенном черноземе
(Молдавия). Кроме того, для статистической - обработки были
использованы данные литературы по чернозему обыкновенному
(Ставропольский край, Россия), гаплик чернозему (Германия) и
чернозему южному карбонатному (Казахстан) (Травникова, Титова,
Шаймухаметов, 1992; Ярославцева, 1992).
•-.••.
С
помощью
метода
грануло-денсиметрического
фракционирования почвы (Шаймухаметов с соавт., 1984; Травникова,
1987) выделены фракции ила (< 1 мкм), тонкой пыли (1-5 мкм), а
также легкие фракции с плотностью <1,8 г/см3 и 1,8-2,0 г/см3. Был
определен количественный выход (масса) фракций и содержание в
них органического углерода.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
33 : ' .
. Показано, , что внутрилабораторное
среднеквадратическое
относительное отклонение. показателей Сил и Слф (% от массы
почвы) составило - соответственно 5% и 17%. Это позволило
использовать данные показатели для характеристики гумусового
состояния пахотных черноземов на количественном уровне.
V.3 Статистическая оценка массы легких и илистых фракций и
содержания в них органического вещества различных подтипов
черноземрв
В результате статистической обработки данных по различным
подтипам черноземов (табл.6) было показано, что в легких и илистых
фракциях сосредоточена большая часть органического вещества почв
(65-85%). При этом 40-50% его входит в состав ила, и, следовательно,
прочно
связано'
в " форме
органо-глинистых
адсорбционных
комплексов, а 25-35% приходится на долю органического вещества
легких фракций с плотностью <2г/см3. Как было ранее установлено
Травниковой с соавт. (1992), органическое вещество легких фракций
представлено двумя группами: гумусовыми соединениями в составе
' .•
комплексно-гетерополярных солей и постмортальными остатками
'
i
•
•
.
•
.
••
растительного, животного и микробного происхождения. Они не
закреплены
прочными
химическими
связями
с
глинистыми
минералами, что существенно отличает их от веществ, входящих в
состав
ила,
и,
трансформаций.
Изученные
по-видимому,
способствует
их
более
легкой
• '
черноземы
весьма
заметно
различаются
по
содержанию илистой фракции, ее количество изменяется от 17 до
40%. Последнее в какой-то степени может объяснить различную
гумусированность этих почв.
В зональном ряду почв (табл.6) прослеживается закономерное
снижение гумусированности ила (Сил, % к массе фракций) с севера
на юг. Это отражает, с одной стороны, уменьшение содержания в
составе почвообразующих пород оксидов трехвалентных металлов,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
34
которые играют существенную роль в связывании органических
соединений тонкодисперсными компонентами, а с другой - с
нарастанием к югу щелочности, что "способствует снижению
положительного заряда оксидов и, следовательно, количества
связываемого гумуса (Травникова с соовт., 1992; Theng, 1974). •'.
Таблица 6
Доверительные интервалы
содержания органического вещества
легких и илистых фракций черноземов (Р=0,95).
Почва,
местонахождение
Чернозем
выщелоченный,
Киевская обл.,
Украина*
Чернозем
типичный,
Курская обл.,
Россия
Чернозем
обыкновенный,
Молдавия*
Чернозем
обыкновенный,
Ставропольский
край, Россия
Чернозем южный
карбонатный,
Акмолинская
обл., Казахстан
Чернозем гаплик,
Бад Лаухипедт,
Германия
Сорг, %
от
массы
почвы
2,4
Сил
Слф
Сил, %
Слф/Сил
% от массы почвы от массы
фракции
0,9
0,6
5,1
0,7
3,5+3,7
1,4+1,5
0,8+1,0
5,2+5,6
0,5+0,7
1.7
0,7
0,5
2,9
0,8
2,5+2,7
1,3+1,4
0,7+0,9
3,7+4,1
0,5+0,7
2,2+2,6
0,9+1,2
0,8+0,9
2,5+2,7
0,7+0,9
1,7+2,1
1,0+1,1
0,6+1,0
4,4+5,2
0,6+1,0
*) Приведены только средние, т.к. п=2.
На основании проведенного дисперсионного анализа
установлено, что доля влияния подтипов для Сил составила 90%
(Р=0,95), а для Слф и Слф/Сил только 30 и 15% соответственно.
Таким образом, органическое вещество ила выступает в
качестве генетической характеристики почв, а органическое вещество
легкой фракции в значительной степени зависит от агрофонов.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
35
V.4 Изменение уровня накопления массы и углерода легких
фракций и ила под влиянием удобрений
С целью установления статистически достоверных различий
между удобренными и неудобренными вариантами по показателю
Слф
были
сгруппированы . собственные
экспериментальные
результаты и данные литературы по пахотным черноземам Украины,
Молдавии, Германии, и с помощью t-критерия (разностный метод,
Доспехов, 1985) эти различия были доказаны. В то же время для Сил
(% от массы почвы) статистически достоверных различий между
этими вариантами опыта установлено не было. Следует отметить, что
эти исследования были выполнены на смешанных образцах почв.
Для дифференцированной оценки влияния минеральных и
органических удобрений на уровни накопления массыл углерода
илистых
и
легких
фракций
почвы,
позволяющей
учесть
пространственное
варьирование
этих " параметров,
были
проанализированы индивидуальные образцы типичного чернозема
Петринского опорного пункта. Данные представлены в таблице 7.
Таблица 7
Влияние длительного применения удобрений на
содержание органического углерода
в илистых (< 1мкм) и
легких фракциях (d<2 г/см3) типичного чернозема
под монокультурой картофеля
NPK
Навоз
Показатели, % от
массы почвы
Сил
Слф
Слф/Сил
Сил
Слф
Слф/Сил
Сил
Слф
Слф/Сил
п
8
4
4
8
4
4
8
4
4
Статистические
М
s
0,06
1,47
0,13
0,81
0,57 0.11
0,08
1,49
0,16
0,90
0,11
0,59
0,11
1,49
0,16
1,15
0.14
0,80
параметры
m
V,%
4
0,02
0,07
16
0,06
20
5
18
19
0,04
7
0,08
14
0,06
17
оо о
Варианты
опыта
Без
удобрений'
Были подтверждены основные выводы, полученные по
смешанным образцам черноземов Украины, Молдавии и Германии.
Кроме того, с помошью дисперсионного анализа было показано, что
основное и значимое варьирование в выборке для Слф (55%) связано
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
36
с влиянием вариантов (без удобрений, NPK, навоз), в то время как •
для Сил оно составило только 21% и оказалось незначимым при
Р=0,95.
'
.
, . , . .
Органические удобрения в отличие от минеральных вызывают
достоверное увеличение содержания Слф по 'отношению к
неудобренному контролю. Среди легких фракций (d<2 г/см3)
наибольшим изменениям под влиянием органических удобрений
подвержена . подфракция, выделяемая тяжелой жидкостью < с
плотностью < 1,8г/см3.
. V.5 Природа органического вещества легкой фракции («К 1,8 г/см 5 )
черноземов и ее трансформация под влиянием удобрений ;
Проведенное нами обобщение литературных и собственных
экспериментальных данных (табл.3) свидетельствует об относительной
обед ценности органического вещества легкоГ. фракции черноземов
(d< 1,8г/см*) азотистыми соединениями.
Установлено, что под влиянием удобрений происходит
статистически достоверное уменьшение содержания углерода и
увеличение содержания азота в составе органического вещества
легкой фракции, вызывающее существенное снижение соотношения
C/N.
• • - .
•
-
:
' • : • •
-
;
;
.
"
' • - •
• • • /
••'
Заключение
,Проведенное обобщение научной информации показывает, что .
в черноземах при продолжительном их использовании под пашню
(20-100 лет) содержание гумуса уменьшается в пахотном слое по
сравнению с верхним слоем целины не более, чем на 20-30%. Однако,
уже в умеренно эрозионных ландшафтах потери гумуса могут быть
значительно большими (Кирюшин, Лебедева, 1984).
. . В зависимости от почвенно-климатических условий и системы
использования
в
черноземах
устанавливаются
различные
стационарные (состояние динамического равновесия) предельные
уровни содержания гумуса: минимальное и максимальное. Впервые
введено понятие модального содержания гумуса, соответствующее
наиболее распространенному уровню содержания гумуса в
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
37
старопахотном черноземе определенного гранулометрического состава
конкретной почвенно-климатической зоны (района) с присущей ей
сложившейся типичной агроэкосистемой.
' '
>' Предложен способ определения минимального содержания
гумуса в неэродированных черноземах, исключающий проведение
длительных опытов с бессменным парованием почвы.
• Обоснована
необходимость
комплексной
оценки
трансформации гумусового состояния черноземов под воздействием
различных агротехнических приемов.
- Указано на целесообразность исследования, зависимостей между
показателями гумусового состояния и другими физико-химическими,
агрохимическими и биологическими свойствами почв, урожайностью
сельскохозяйственных культур с целью более глубокого познания
механизмов агрогенной эволюции черноземов, формирования - и
регулирования их плодородия.
•••'••'
. Основные выводы
l.Ha современном этапе эволюции старопахотных черноземов, не
подверженных эрозии, основные изменения содержания и запасов
гумуса происходят в пахотном 0-25 (30) см слое почвы. Размер этих
изменений составляет незначительные величины: порядка десятых
долей процента Сорг от массы почвы. Предложены почвеннокартографические и аналитические принципы, позволяющие
оценивать временную динамику содержания органического углерода в
пахотных черноземах на количественном уровне.
2. Введены понятия и даны определения предельным (максимальный,
минимальный) уровням содержания гумуса в черноземах, которые
существенно различны в различных подтипах и зависят от
гранулометрического
состава
и
провинциально-зональных
особенностей
территории.
Экспериментально
установлены
минимальный, модальный и максимальный. уровни содержания
гумуса для типичных тяжелосуглинистых черноземов Курской
области, которые соответственно составили 5,0-5,5%, 6,0-7,056 и 8,59,0%.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
38
З.Установлен размер сезонной динамики содержания гумуса • в
пахотных черноземных почвах, составляющий 0,1-0,2% Сорг от массы ,
почвы и определена доля участия в этой величине аналитической и
пространственной дисперсий, а также собственно сезонной
динамики.
" .
4. Проведена
комплексная
метрологическая
оценка .методов
определения содержания органического углерода почвы, • ила,
водорастворимого гумуса, лабильных гумусовых веществ, извлекаемых.
непосредственно из почвы 0,1 н. раствором NaOH, и легких фракций,
выделяемых с помощью тяжелой жидкости (d<2r/cM3), позволившая
рекомендовать использование этих показателей для количественной
характеристики агрогенной трансформации ,- гумусового состояния
черноземов.
5. Показано,
что лабильные
ПС черноземов, . извлекаемые
непосредственно 0,1 н. раствором NaOH, в отличие от серых ГК,
обогащены водородом, что обусловливает их низкую относительную
степень окисленности и низкое атомное отношение С/Н и указывает
на упрощенное строение молекул. В то же время лабильные ГК
черноземов максимально обогащены азотом и имеют наиболее, узкое
отношение C/N. Для лабильных ГК типичного чернозема характерна
наиболее высокая, по сравнению с ГК пирофосфатных вытяжек (рН7
, и. 10), гидролизуемость азота 2% соляной кислотой, составляющая
70%. На ИК-спектрах этих ГК четко проявляется действие полос
поглощения Амида I и Амида II. Анализ дериватографических кривых
свидетельствует о наименее сложном строении центральной части
лабильных гуминовых кислот.
6.Кардинальных изменений в групповом составе (Сгк:Сфк) гумусовых
веществ, извлекаемых из типичного чернозема последовательно
однократной обработкой 0,1 М ЫааРгО/ и 0,1 М Na4P2C>7 + 0,1 н.
NaOH, а также последовательно исчерпывающе 0,1 М Na4Pj07 pH7,
0,1 М № 4 РгО/ рНЮ и 0,1 н. NaOH, на фоне различных
агротехнических приемов не обнаружено. При сельскохозяйственном
использовании черноземов наиболее подвержены трансформации
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
.--
,
•
•
•
.
.
•
"
•
-
•
39
лабильные гумусовые вещества и гуминовые кислоты, извлекаемые
непосредственно из почвы 0,1 н. раствором NaOH. ' "•
Под ' влиянием • длительного применения удобрений '' и
гидротермических условий года достоверно изменяется содержание и
состав лабильных 1умусовых веществ. Причем, на их содержание
гид^отермические условия года влияют в большей, степени, чем
удобрения. При применении минеральных и органических удобрений,
вызывающих увеличение содержания лабильных гумусовых веществ и
гуминовых кислот, в то же время наблюдается снижение содержания
азота в лабильных ГК.
'Дифференциация лабильных гумусовых веществ в пахотном
слое при плоскорезной обработке, по сравнению со вспашкой,
выражена более значительно, чем общего содержания гумуса. При
плоскорезной обработке максимальная концентрация - лабильных
гумусовых веществ отмечается в 0-10см слое и достоверно
превосходит таковую при отвальной вспашке. Содержание азота в
лабильных ГК при плоскорезной обработке в слое 0-10 см было
достоверно ниже, чем при отвальной вспашке.
7.Многолетнее внесение органических удобрений под монокультуру
картофеля на типичном черноземе вызывает увеличение содержания
водорастворимого •_ гумуса в период максимальной биологической
активности почв на 60-100%, а внесение минеральных удобрений - на
10-25% по сравнению с неудобренным контролем. Содержание
водорастворимого гумуса более чувствительно реагирует на вносимые
удобрения, чем на гидротермические условия года. 8.Показано, что особенности подтипов черноземов на генетическом
уровне в большей степени отражает показатель Сил, чем Слф. В
отличие от этого, содержание Слф, так же как и соотношение
Слф/Сил, " выступает как биодинамичный параметр, четко
реагирующий на внесение удобрений.
Органическое
вещество
легкой
фракции
черноземов
3
(сК1,8г/см ) по сравнению с серыми и лабильными ГК достоверно
обеднено азотом. Под влиянием длительного применения удобрений
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
, , \ , ' ' . , • ' • ..
40
в составе органического вещества легкой фракции происходит
статистически достоверное уменьшение содержания углерода' и
увеличение содержания азота, что вызывает существенное снижение
соотношения C/N в нем.
9.Предложена система показателей для оценки агрогенной
трансформации гумусового состояния черноземов, включающая
фоновые
(неизменяющиеся
или
медленноизменяющиеся)
и
диагностические (быстроизменяющиеся).
К фоновым показателям относятся общее содержание
органического углерода, (С,% к массе почвы) и отношение СпсСфк
экстрагируемых
гумусовых
веществ
(схемы
ПономаревойПлотниковой, Кононовой-Бельчиковой и им подобные).
' • Диагностические показатели включают: •
а) Содержание органического углерода в зодной вытяжке при
соотношении почва:раствор=11:2 (С,мг/кг почвы);
б)Содержание органического углерода в 0,1 и. NaOH вытяжке (без
. декальцирования) (С,мг/кг почвы);
," '
в)Содержание органического углерода в легкой фракции Слф, %' к
массе почвы, выделяемой с помощью тяжелой жидкости (d<2 г/см3)
из остатка почвы после удаления ила, или соотношение Слф/Сил.
Все показатели относятся к пахотному слою почвы.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Список основных работ по теме диссертации
1. Когут Б.М. Изменение состава гумусовых веществ мощного типичного
чернозема при с.-х.исп6льзовании//Бюллетень Почвенного ' ин-та,
вып.27, М., 1981, с.52-56. ..
2. Дьяконова К.В., Булеева B.C., Когут Б.М. Изменение содержания,
состава и природы гумусовых веществ при с-.х. использовании и
интенсивном окультуривании почв//Тез.докл.\Л съезда ВОП, кн.2,
Тбилиси, 1981, с.33-34.
З.Дьяконова К.В., Булеева B.C.,-Когут Б.М., Исмагилова Н.Х.
Органическое вещество и плодородие почв//Сбдокладов . VIII ,
Межд.симпозиума "Гумус и растение", т.1, Прага, 1985, с.185-189.
4. Когут Б.М. Инфракрасные спектры гуминовых кислот пахотного
чернозема//Труды. Почвенного ин-та -"Физико-химические аспекты •
почвенного плодородия", 1985,М.,с.74-79.
5. Когут . Б.М., .Яковченко В.П. Изменение гумусового состояния
типичного чернозема под воздействием длительного применения
удобрений//Доклады ВАСХНИЛ, №9,1985,с.43-45.
6. Когут Б.М. Влияние длительного с.-х.: использования типичного
• - _ . мощного .чернозема на изменение
содержания
и запасов
гумуса//Бюллетень ВИУА, М.,1986, №76, с.59-62.
7. Когут Б.М., Булкина Л.Ю..Сравнительная оценка воспроизводимости
. методов
определения
лабильных
форм
гумуса
черноземов
//Почвоведение, №4,1987,с. 143-145.
8. Когут Б.М., Дьяконова К.В., Травникова Л.С. Состав и свойства
гуминовых кислот различных вытяжек и фракций типичного
чернозема//Почвоведение, N97,1987, с.38-45. .
. • '
9. Когут Б.М. Влияние длительного с.-х. использования на гумусовое
состояние чернозема - типичного 7/Научн.тр.Почвенного ; ин-та
"Органическое вещество пахотных почв",М.,1987,с.118-!26.
10. Когут Б.М., Яковченко: В.П. Сезонная динамика гумуса и его
лабильных форм при с.-х. использовании черноземов //Вестник МГУ
сер. Почвоведение, №4,1987, с.14-19. .
^.
.11.Когут Б.М.,' Фрид А.С. Способ подготовки почвенных образцов к
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
42
....'..
.
.
.
"
анализу //Авторское свидетельство №1449906 от 08.10.88.
•• 12.Дьяконова К.В., Титова НЛ., Когут Б.М1, Исмагилова Н.Х. Бгок
органического '' вещества в
моделях
почвенного
плодородия
//Тез.Межд.симпозиума "Гумус и растение",1988,Прага,с.35. •
13.Когут' Б.М.,' Масютенко Н.П.,' • Гатилова ' С.Я., 'Ермакова А.А.
Элементный состав лабильных гуминовых кислот слабоэродированного
' типичного чернозема при' различных способах'обработки //Бюллетень
ВНИЙиЗПЭ,выл.З(58),Курск,1988,с.35-40.
• ' '
"-. *•
14.Когут ' Б.М., Масютенко Н.П:, Гатилова СЛ., Ермакова" АЛ,
Межлабораторная воспроизводимость результатов анализа' содержания
лабильных гумусовых веществ типичного чернозема //Бюллетень
ВНИИиЗПЭ,вып.4(59),Курск,1988,с.29-34.
'
•
•' ; " : . - . . '
15.Когут Б.М., Сапожников П.М. Трансформация лабильных гумусовых
веществ агрегатов и гранулометрических фракций типичного чернозема
под '
влиянием
' длительного
применения . ' у д о б р е н и й
.//Тез.докл.республ.конф. "Мелиорация • и химизация земледелия
м
Молдавии" ч.1,1989,Кишинев,с.89-90.
'
16.Когут Б.М>, Липкина Г.С.,' Сорокина Н.П. Об учете СПП в
'' агрохимических исследованиях и почвенном мониторинге //Бюллетень *
Почвенного ин-та, вып.46.;1989. с.69-70. "
-' : •-*-•"'•'.'• V 17.Когут Б.М., Фрид А.С., Борисочкина Т.И. Способ повышения
правильности результатов при анализе почвенных вытяжек //Бюллетень
Почвенного ин-та, M..1989.C.39-42.'
•
.
.
.
18.Сорокина Н.П., Когуг Б.М. К методике изучения многолетней
' динамики гумуса в черноземах //Тез.Всесоюз.совещ."Антропогенная и
естественная эволюция почв и почвенного покрова" Пушино, . 1989,
•'С.180-181.'
•
' •-• • ,
• • - .': . ':'
• 19.Когут Б.М., Масютенко Н.П. О • некоторых изменениях гумусного
состояния типичного чернозема под влиянием плоскорезной обработки
• ' //Почвоведение,№1,1990,с.148-153.
20.Яковченко В.П., Когут Б.М. Сезонная динамика содержания и состава
гумуса черноземов //Глава в монографии "Органическое вещество почв
черноземной зоны",Киев,"Наукова думка",1990,с.85-101. ч ,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
43 '•
21.Когут Б.М., Большаков В.А., Сорокина Н.П. Мониторинг гумусового
состояния черноземов //Тез.конф."Экологические проблемы охраны
живой природы", ч.З, М., 1990.C.I35-136.
22.Дьяконова К.В.(составитель) .Титова Н.А.,' Когут Б.М., Исмагилова
Н.Х. Оценка почв по содержанию и качеству гумуса для
производственных моделей почвенного плодороди.. //Рекомендации
ВАСХНИЛ, ВО "Агропромиэдат", М.,1990, 28с.
23.Когут Б.М., Булкнна Л Ю... Яковченко'В.П. Содержание и состав
фракций
чернозема
типичного
при
длительном
удобрении
//Тр. Почвенного ин-та "Плодородие по.чв при интенсивном
земледелии", М.,1990, с.50-57.
24.Дьяконова К.В., Когут Б.М., Система показателей гумусового
состояния для моделей плодородия черноземов //Тр.Почвенного ин-та
"Плодородие
черноземов
'в
связи
с
интенсификацией
их
использования",М.,1990, с.211-218.
25.Масютенко Н.П., Когут Б.М., Татошин И.Ф. Закономерности влияния
обработок на. содержание, состав и природу гумусовых веществ
' черноземов //Тр.ВНИИЗиЗПЭ ' "Прогноз развития эрозионных
!
процессов и устойчивость а1роландшафтов к воздействию естественных
и антропогенных факторов", 1990, Курск,с.8б-103.
26.Титова Н А , Когут Б. М. Трансформация органического вещества при
:
сельскохозяйственном использовании почв //Обзор литературы за 19861990гт
"Итоги
науки
и
техники",сер."Почвоведение
и
агрохимия",т.8,ВИНИТИ,М., 1991, 156с.
27.Когут Б.М., Краснова Н.М., Большаков ВА. и др. Экспресс-методика
определения содержания углерода карбонатов в почвах на
автоматическом
анализаторе
АН-7529
//Тр.Почвенного
ин-та
"Почвенное плодородие: информационные системы, модели, методы
исследования, М.,1991,с.102-105.
28.Большаков В.А, Когут Б.М., Сорокин С.Е., Краснова Н.М., Фрид АС.
(от Почвенного института) Свидетельство на стандартный образец СПI (курский чернозем) //Госстандарт СССР № 901-90 (00КО153) М.,
1991, 14с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
44
29.Большаков В.А., Когут Б.М., Сорокин С.Е., Краснова Н.М., Фрид А.С.
(от Почвенного института) Свидетельство на стандартный образец СЛ2 (московская дерново-подзолистая почва) //Госстандарт СССР №90290 (00КО153) М., 1991,14с.
ЗО.Большаков В.А., Когут Б.М., Сорокин С.Е., Краснова Н.М., Фрид А.С.
(от Почвенного института) Свидетельство на стандартный образец СП3 (прикаспийская светло-каштановая почва) //Госстандарт
№903-90 (00КО153) М., 1991, 14с.
СССР
31.Когут Б.М., Краснова Н.М., Большаков В.А., Бродский Е.С. и др.
Аттестация образцов почвенных масс на содержание углерода
//Тр. Почвенного ин-та "Техногенное воздействие на почвы и их
плодородие: методы контроля", М.,1991,с.59-65.
32.Когут Б.М., Масютенко Н.П. Элементный состав лабильных
гуминовых кислот черноземов //Почвоведение, Jfel, 1992, с.91-94.
ЗЗ.Когут Б.М., Краснова Н.М., Большаков В.А. и др. Аналитическое
обеспечение
мониторинга
содержания
углерода
в
почвах
//Почвоведение, №12, 1992.С.138-143.
34.Когут Б.М.; Фрид А.С., Лазарев В.И. Исследование зависимостей
между показателями гумусового состояния, азотным режимом , и
урожайностью сахарной свеклы на черноземе //Бюллетень Почвенного
ин-та, вып.50, М., 1992, с.64-65.
35.Когут Б.М.(составитель), Большаков В.А., Фрид А.С., Краснова Н.М. и
др. Аналитическое обеспечение мониторинга гумусового состояния
почв: методические рекомендации //Методические рекомендации
Россельхозакадемия.Почвеиный ин-т им. В.ВДокучаева, М., 1993, 73с.
36. Когут Б.М., Фрид А.С. Сравнительная оценка методов определения
содержания гумуса в почвах//Почвоведение, №9, 1993, с.119-123.
37.Dykonova K.V., Titova N.A., Ismagilova N.H., Kogut B.M., Travnikova L.S.
Der Gesamtkomplex der organischen Bodensubstanz in Modellen der
Bodenfruchtbarkeit //Tag.-Вег. Akad. Land-wirtsch.-Wiss, Berlin 1990, 290,
s.233-238.
38.Kogut B.M., Sorokina N.P., Yarbus A.A. High accurate assessment of the
organic carbon dynamics under the long-term agricultural in the typical
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
chernozem // Tag.-Вег, zum Symposium Dauerfeld vers uche
und Nahrstoffdynamic, 1992, Leipzig-Halle, s. 237—240.
39. Когут Б. М., Масютенко Н. П., Гатилова С. Я. Влияние
сельскохозяйственного использования на элементный со­
став лабильных гуминовых кислот черноземов // Тез. докл.
научно-практической
конф.,
посвященной
25-летию
ВНИИЗиЗПЭ, Курск, 1995, с. 7—8.
40. Большаков В. А., Когут Б. М., Фрид А. С. Переаттестация
государственных стандартных образцов почвенных масс //
Почвоведение, 1995, № 3, с. 308—313.
Подписано в печать 8.04. 96.
Печ. л. 2,75.
Тир. 125.
Москва, типография Россельхозакадемии
3. 72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
7
Размер файла
1 022 Кб
Теги
721
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа