Трансформация удобрительных композиций на основе коры и минерального сырья в агросерой почве Красноярской лесостепи (стр. 2 )

Рис. 2. Суммарное продуцирование С-СО2 (в кг/га) из агросерой почвы

под действием УК по вариантам опыта: 1. Контроль (без/УК);

2. Ксосн; 3. КсоснNa; 4. КсоснNaPc; 5. КсоснNаРф; 6. КсоснNаРфВ; 7. NaРфВ

Таблица 1 – Суммарное количество С–СО2 по периодам наблюдений

и гидротермические условия в годы проведения исследований

Показатель	Год исследования	Всего за 3 года
2009	2010	2011
Период наблюдений, сутки	92	92	92	276
Сумма:
температур, 0С	1502	1551	1552	4605
осадков, мм	222	187	252	661
ГТК	1,48	1,21	1,62	–
Количество выделившегося С–СО2 в вариантах опыта, кг/га
1. Контроль (без/УК)	430	212	149	791
2. Ксосн	464	218	160	842
3. КсоснNа	477	227	158	862
4. КсоснNаРс	503	214	150	867
5. КсоснNаРф	558	241	149	948
6. КсоснNаРфВ	524	231	157	912
7. NаРфВ	464	232	143	839

Это обусловлено гидротермическими условиями года исследования, биологическими особенностями пшеницы, формирующей меньшую массу корней по сравнению с кукурузой и высокой степенью минерализации органического вещества самих удобрений. В последний год наблюдений продуцирование СО2 снизилось на 27–38 % по сравнению со вторым годом, и на 65–73 % по сравнению с первым. Температура и влажность почвы являются наиболее значимыми экологическими факторами, определяющими скорость деструкции органического вещества и интенсивность выделения СО2 из почв [Kovalenko, Ivarson, Cameron, 1978; Ларионова, Иванникова, Демкина, 1993; Максимов, 2007, Курганова, 2010]. Нами была выявлена высокая положительная корреляция между скоростью выделения СО2, температурой (r = 0,73–0,89) и влажностью почвы (r = 0,78–0,84) в зависимости от года исследований.

Внесение КсоснNаРс способствовало наибольшему содержанию СМБ в агросерой почве в первый год. Затем содержание СМБ снизилось.

4.2. Гумификация органического вещества агросерой почвы

под действием удобрительных композиций

Внесенные в агросерую почву удобрительные композиции сразу вовлекались в процесс гумификации, что способствовало повышению содержания в ней Сгум. Но статистически значимую величину этого показателя отметили в варианте NаРфВ (рис. 3, табл. 2). Во второй год исследования обнаружили снижение количества Сгум, обусловленное процессами его минерализации. В третий год наблюдений содержание Сгум в вариантах как с корой отдельно, так и в вариантах с добавлением в кору сернокислого аммония, фосфоритной муки и вермикулита было достоверно выше контроля в 1,2 раза. Исключение составил вариант № 7, в котором содержание Сгум было на уровне контроля, что объясняется отсутствием поступления органического материала в этот вариант опыта. При внесении в почву удобрительных композиций отметили только тенденцию повышения запасов гумуса в сравнении с контролем, поскольку доза внесения УК в почву была низкой.

Рис. 3. Влияние композиций на динамику содержания Сгум

в агросерой почве, мг/100 г: 1. Контроль (без/ УК); 2. Ксосн; 3. КсоснNа;

4. КсоснNаРс; 5. КсоснNаРф; 6. КсоснNаРфВ; 7. NаРфВ

Содержание трансформируемого органического вещества используется в качестве критерия для оценки эффективного плодородия почвы и агрономических качеств гумуса [Когут, 2003; Завьялова, Косолапова, Ямалтдинова, 2005; Лукин, 2010]. По современным представлениям, основанным на результатах длительных полевых опытов с применением различных агротехнологий, трансформации подвержена подвижная часть почвенного гумуса [Овчинникова, 2007]. Оптимальные параметры плодородия в большинстве почв обеспечиваются при содержании подвижного гумуса 0,2– 0,5 % [Кершенс, 1992; Мерзлая, Шевцова, 2006; Овчинникова, 2012].

В агросерой почве содержалось 152 мг/100 г подвижного гумуса (см. табл. 2). Внесение УК способствовало повышению этого показателя до 195–281 мг/100 г. В составе подвижных гумусовых веществ агросерой почвы доминировали соединения, экстрагируемые 0,1 н щелочью, составляющие от 9 до 19 % от Сгум в зависимости от варианта опыта. Щелочегидролизуемые органические соединения являются продуктами гумификации и рассматриваются как «молодые» гумусовые кислоты. Минимальное количество гумусовых веществ, экстрагируемых 0,1 н NaOH, отметили на контроле, которое составляло 125 мг/100 г и обусловлено отсутствием свежего органического материала в этом варианте. Внесение в агросерую почву удобрительных композиций на основе коры сосны, сернокислого аммония, фосфоритной муки, вермикулита содействовало повышению в 1,6–2,1 раза количества щелочегидролизуемых соединений по сравнению с контролем. Доля водорастворимых соединений оказалась максимальной в контрольном варианте и составляла около 2 % от Сгум. В удобренных вариантах почвы доля СН2О ниже, чем на контроле, что может свидетельствовать об использовании этой легкодоступной фракции микроорганизмами. По всем вариантам опыта наблюдали фульватно-гуматный тип гумуса.

Таблица 2 – Характер трансформации различных удобрительных композиций

в агросерой почве

Вариант	Сгум	C0,1нNaOH	СН2О	Сгк : Сфк
мг/100 г
2009
1. Контроль(без/УК)	1356±28	125±14	27±1	1,07±0,33
2. Ксосн	1356±28	260±31	21±1	1,46±0,49
3. КсоснNа	1391±32	177±27	24±4	1,70±0,81
4. КсоснNаРс	1473±83	227±15	22±2	1,70±0,81
5. КсоснNаРф	1446±50	200±29	21±2	1,40±0,57
6. КсоснNаРфВ	1480±25	237±7	28±6	1,84±0,69
7. NаРфВ	1529±49	243±7	17±7	1,85±1,24
НСР05	140	63	11	1,81
	2010
1. Контроль(без/УК)	970±56	146±31	20±6	1,13±0,04
2. Ксосн	1002±65	208±28	23±3	1,47±0,10
3. КсоснNа	744±129	162±43	26±2	1,48±0,49
4. КсоснNаРс	744±65	177±35	18±1	1,08±0,28
5. КсоснNаРф	873±112	192±20	32±2	1,33±0,23
6. КсоснNаРфВ	808±65	223±23	26±6	1,39±0,43
7. NаРфВ	808±33	238±53	22±4	1,14±0,23
НСР05	362	106	10	0,91
	2011
1. Контроль(без/УК)	1118±34	168±8	13±2	1,41±0,50
2. Ксосн	1346±41	191±8	12±1	1,57±0,51
3. КсоснNа	1332±51	184±8	19±4	1,08±0,29
4. КсоснNаРс	1371±64	215±28	18±4	1,39±0,30
5. КсоснNаРф	1378±90	199±13	13±4	1,78±0,34
6. КсоснNаРфВ	1365±74	207±8	16±1	1,28±0,37
7. NаРфВ	1196±40	223±36	14±2	1,60±0,48
НСР05	181	57	9	1,25

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ДЕЙСТВИЯ УДОБРИТЕЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР НА АГРОСЕРОЙ

ПОЧВЕ

5.1. Динамика подвижных форм азота, фосфора, калия

Агросерая почва характеризовалась очень низкой обеспеченностью нитратным азотом (3,2 мг/кг), низкой – подвижного фосфора (73,1 мг/кг) и обменного калия (89,1 мг/кг). Внесение УК увеличило мобилизацию питательных элементов в почве в вариантах КсоснNаРс, КсоснNаРф, КсоснNаРфВ, NаРфВ.

5.2. Эффективность удобрительных композиций

Фитомасса кукурузы на контрольном варианте составила 70,8 г/м2. Внесение всех УК в почву в дозе 20 т/га способствовало повышению продуктивности кукурузы в 8–14 раз в зависимости от варианта опыта. Исключение составил вариант с корой сосны, где наблюдали тенденцию снижения фитомассы кукурузы. Это обусловлено иммобилизацией азота из почвы в процессе разложения внесенной коры, что согласуется с данными других исследователей [Шамин, Бобнева, Колчина, 1977; Рий, 1985; Кардиналовская, 1986; Страхов, 1989; Ульянова, 2011]. Внесение в почву 20 т/га УК, состоящей из компостированной сосновой коры совместно с сернокислым аммонием и фосфоритной мукой дало прибавку фитомассы кукурузы 506,5 г/м2 сравнению с контролем (рис. 4).

Рис. 4. Прибавки наземной фитомассы растений к контролю по вариантам опыта, г/м2 : 1. Контроль (без/УК); 2. Ксосн; 3. КсоснNа; 4. КсоснNаРс; 5. КсоснNаРф; 6. КсоснNаРфВ; 7. NаРфВ

Добавление вермикулита в УК способствовало повышению в 12,5 раза фитомассы кукурузы в варианте КсоснNаРфВ по сравнению с контролем и в 1,5 раза – с УК, вносимой без вермикулита (КсоснNаРф), что согласуется с литературными данными [Ахтямов, 2001] о повышении вермикулитом агрохимического эффекта удобрений. К тому же, вермикулит содержит значительное количество магния (до 15 %), а кукуруза отзывчива на этот элемент. По показателю продуктивности сельскохозяйственных культур удобрительные композиции убывают в ряду (общее за три года): КсоснNаРс (1482 г/м2) > КсоснNаРфВ (1375 г/м2) > NаРфВ (1146 г/м2) > КсоснNа (1084 г/м2) > КсоснNаРф (1033 г/м2) > Ксосн (436 г/м2) > Контроль (без/УК) (392 г/м2).

В результате исследований выявлена сильная положительная корреляционная зависимость между фитомассой кукурузы и содержанием углерода гумуса, содержащегося в агросерой почве (рис. 5, А).

А В

Рис. 5. Связи между продуктивностью растений и показателями гумусного

состояния агросерой почвы: А – с содержанием гумуса, Б – с содержанием подвижного органического вещества

Коэффициент корреляции равен 0,85. Полученные нами данные согласуются с результатами других авторов [Шпедт и др., 2001; Ульянова, Чупрова, Луганцева и др., 2007]. Во второй год исследований сильная корреляционная связь установлена между фитомассой пшеницы и подвижным углеродом (r = 0,81) (рис. 5, Б). В третий год наблюдений средняя корреляционная связь обнаружена между фитомассой овса и водорастворимым углеродом (r = 0,59).

ВЫВОДЫ

1. Кора лиственницы, пихты, сосны содержит различное количество питательных элементов, легко - и трудногидролизуемых соединений, что обуславливает неодинаковую интенсивность процессов ее трансформации в удобрительных композициях.

2. Процессы минерализации протекают с минимальной интенсивностью с лиственничной, пихтовой, сосновой корами. Добавление к коре минеральных удобрений, фосфоритной муки, вермикулита усиливает минерализационный поток.

3. Константы разложения сосновой коры и удобрительных композиций на ее основе изменяются в пределах 0,11–0,14, пихтовой коры и удобрительных композиций на ее основе – 0,072–0,11, лиственничной коры и удобрительных композиций на ее основе – 0,063–0,088. Константы разложения органического вещества удобрительных композиций на основе коры сосны выше в 1,1–1,5 раза, чем на основе пихты, и в 1,7 раза, чем на основе лиственницы. Константы разложения коры и композиций на их основе коррелируют с показателями C:N (r = 0,75–0,80), C:зола (r = 0,83–0,86).

4. В процессах гумификации органического вещества лиственничной коры с минеральными добавками в течение 90 суточного компостирования образуется до 2,8–6,0 % подвижных гумусовых веществ, снижающихся до 1,5–1,8 % к годовому сроку, сосновой коры – 8,7–9,5 % (в композициях 90-суточного компостирования) и 2,4–2,8 % (к годовому сроку), пихтовой коры – 13,3–14,9 % (90 суток компостирования) и 6,2–6,9 % (к годовому сроку компостирования) от абсолютно сухой массы исходного органического материала.

5. Минерализационные потери углерода в агросерой почве отмечаются на контроле (791 кг/га за 3 вегетационных сезона) и максимальные (948 кг/га) – при внесении удобрительных композиций на основе коры сосны, фосфоритной муки и сульфата аммония. Интенсивность продуцирования СО2 определяется составом удобрительной композиции и гидротермическими условиями года исследований.

6. Удобрительные композиции, внесенные в агросерую почву, способствуют повышению содержания гумуса в 1,2 раза. Достоверное повышение углерода подвижного органического вещества наблюдается во всех удобренных вариантах опыта в первый год исследований. Особенно заметно это в почве при внесении удобрительной композиции из коры сосны, фосфоритной муки и вермикулита.

7. Улучшение гумусного состояния агросерой почвы и увеличение мобилизации питательных элементов за счет внесенных удобрительных композиций обеспечивает прибавки фитомассы кукурузы и пшеницы.

Практические рекомендации

Предприятиям АПК:

– в условиях Красноярского края дефицит традиционных форм удобрений может быть компенсирован за счет удобрительных композиций, приготовленных на основе отходов деревообрабатывающей промышленности (древесной коры) и местного минерального сырья – фосфоритной муки и вермикулита, добываемых на Татарском месторождении региона;

– для повышения эффективного плодородия агросерых почв и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур целесообразно использовать удобрительные композиции, приготовленные методом компостирования коры сосны с сернокислым аммонием, фосфоритной мукой и вермикулитом. Рекомендуемая доза внесения в почву – 20 т/га.

Предприятиям ЛПК:

– для утилизации крупнотоннажных отходов коры целесообразно их компостировать совместно с азотсодержащими добавками, фосфоритной мукой и вермикулитом Татарского месторождения с целью получения новых видов удобрений.

Научно-исследовательским учреждениям:

– выявленные закономерности трансформации органического вещества агросерой почвы под действием УК могут быть использованы при разработке концепции управления плодородием агросерых почв региона.

Статьи в журналах, рекомендуемых ВАК

1. , Нечаева (Бабур) А. С., Хижняк сосновой коры и композиций на ее основе // Вестник КрасГАУ. – 2009. – № 11. – С. 126–130.

2. Нечаева (Бабур) А. С., Ульянова лиственничной коры и композиций на ее основе // Вестник КрасГАУ. – 2010. – № 4. – С. 19–24.

3. Нечаева (Бабур) А. С., Ульянова взаимодействия удобрительных композиций с агросерой почвой // Вестник КрасГАУ. – 2010. – № 7. – С. 18–23.

Статьи в журналах, сборниках трудов, материалах конференций

4. , Нечаева (Бабур) А. С., , Кулебакин сосновой коры и минерального сырья в качестве удобрительных композиций // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья. – Барнаул, 2007. – С. 236–240.

5. Нечаева (Бабур) А. С., , Ульянова процесса минерализации органического вещества сосновой коры и композиций на ее основе // Современные наукоемкие технологии. – 2007. – № 2. – С. 67–68.

6. Нечаева (Бабур) А. С., Ульянова композиции на основе коры лиственницы и минерального сырья // Современные тенденции развития земледелия и защиты почв. – Улан-Удэ, 2009. – С. 179–181.

7. Нечаева (Бабур) удобрительных композиций на основе коры на биологическую активность и гумусное состояние агросерой почвы // Ломоносов – 2010. – М., 2010. – С. 78.

8. Минерализация удобрительных композиций на основе коры лиственницы в условиях компостирования // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий. – Абакан, 2010. – Вып. 14. – Т. II. – С. 43.

9. Влияние удобрительных композиций на биологическую активность агросерой почвы и урожайность пшеницы // Экологические альтернативы в сельском и лесном хозяйстве. – Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2011. – Вып. 1. – С. 42–47.

Санитарно-эпидемиологическое заключение № 24.49.04.953.П. 000381.09.03 от 01.01.2001 г.

Подписано в печать 24.04.12. Формат 60х84/16. Бумага тип. № 1

Печать – ризограф. Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 0006

Издательство Красноярского государственного аграрного университета

Красноярск, ул. Ленина, 117