Факторы окультуривания песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почв и их эколого-агрохимическая оценка
| Вид материала | Автореферат диссертации |
СодержаниеЭкологические функции почвы и агрохимических средств Содержание тяжелых металлов и фтора в почве, мг/кг |
- Агроэкологическое обоснование систем применения удобрений в севооборотах на дерново-подзолистых, 1334.17kb.
- Экологические аспекты известкования дерново-подзолистых почв северо-запада россии, 791.21kb.
- Гумусное состояние дерново-подзолистых почв предуралья при различном землепользовании, 1074.47kb.
- Влияние сельскохозяйственных культур, известкования и удобрений на реакцию почвенной, 614.56kb.
- Программа вступительного экзамена в магистратуру, 315.49kb.
- Программа вступительных испытаний по «Почвоведению» Направление подготовки 021900 почвоведение, 322.74kb.
- Оптимизация элементов технологии возделывания сортов озимой пшеницы на дерново-подзолистых, 595.44kb.
- Применяются на ранневесенних полевых работах в хозяйствах различных зон страны и тем, 146.71kb.
- Черноземы с участками серых лесных почв, 21.07kb.
- "Роль биологического азота в азотном балансе почв", 330.23kb.
Нами установлено, что в начальные периоды наблюдений коэффициент К имел очень высокие значения во всех опытах, причём для каждого опыта характерно превышение контрольных значений над значениями, рассчитанными в вариантах. За период вегетации происходит резкое снижение коэффициента К за счёт возрастания численности бактерий, учитываемых на питательных средах. Практически во всех опытах при внесении удобрений значение коэффициента К по отношению к контролю снижается. Несколько иные закономерности получены в опыте 3 с запахиванием люпина. В данном случае при внесении минерального удобрения (N90P60K90) и доломитовой муки + N120P90K120 на начальных этапах сукцессии коэффициент К выше контрольного значения.
В числе функциональных показателей комплекса почвенных микроорганизмов изучены ферментативная активность, дыхание почвы, ее азотфиксирующая и денитрифицирующая способность. Исследования показали, что активность ферментов класса оксидоредуктаз – каталазы и дегидрогеназы, играющих большую роль во многих почвенных процессах, в дерново-подзолистых песчаных почвах является крайне низкой: соответственно менее 2,1 см3 О2 на 1 г почвы за 2,5 мин для каталазы и менее 1 мг ТФФ на 10 г почвы за 24 ч – для дегидрогеназы. В опыте 1 ( ячмень) в вариантах с высокими дозами ТНК активность каталазы в мае была выше, чем без органических удобрений, однако к июню она снижалась почти до одинаковых уровней. В конце срока наблюдений отмечалось снижение каталазной активности в вариантах без минеральных удобрений (контроль и 400 т/га ТНК). В среднем активность каталазы была несколько выше в вариантах с высокими дозами органических удобрений.
В опыте 2 с озимой рожью внесение микроудобрений и доломитовой муки слабо влияло на каталазную активность почв. Лишь в мае отмечен высокий уровень активности каталазы в контроле.
В опыте 3 с озимой рожью по люпину активность фермента была несколько выше в варианте с внесением 20 т/га ТНК.
В отличие от каталазы, активность дегидрогеназы закономерно увеличивалась от начала к концу вегетации во всех опытах. В опыте 1 в вариантах с высокими дозами ТНК активность дегидрогеназы была выше, чем в вариантах без внесения органических удобрений. Применение минеральных удобрений в посевах озимой ржи (опыт 2) в дозе N120P60K120Cu5 способствовало снижению активности дегидрогеназы вследствие повышения кислотности почвы. Нейтрализация кислотности посредством внесения доломитовой муки повышало активность этого фермента.
В опыте с озимой рожью по люпиновому пару лишь дополнительное внесение 20 т/га ТНК приводило к увеличению активности дегидрогеназы по сравнению с контрольным вариантом (зеленая масса люпина в качестве сидерального удобрения).
На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что минеральные удобрения не оказывают значимого влияния на дегидрогеназную активность исследованной почвы.
Принято считать, что интенсивность выделения углекислоты из почвы (дыхание почвы) является одним из интегральных показателей биологической активности и до некоторой степени отражает уровень ее плодородия. Как показали исследования, интенсивность дыхания песчаной дерново-подзолистой почвы не превышала 1 мг СО2 на 1 г почвы в час, то есть, как и все другие показатели биологической активности, была низкой. В опыте с ячменем (опыт 1) внесение только минеральных или только органических удобрений существенно не влияло на скорость выделения углекислоты из почвы. Однако совместное действие ТНК и минеральных удобрений способствовало увеличению дыхания почв в этих вариантах в 1,6 раза.
В опытах по применению минеральных удобрений, микроэлементов и доломитовой муки в посевах ржи (опыт 2) интенсивность дыхания почвы снижалась под действием удобрений и мелиорантов по сравнению с контролем, причем, наибольшее ингибирование процесса было в варианте с использованием бора в качестве микроудобрения.
В посевах ржи по люпину (опыт 3) средние дозы минеральных удобрений интенсифицировали дыхание, однако повышение их доз отрицательно действовало на скорость выделения углекислоты из почвы.
Азотфиксация – чрезвычайно динамичный процесс и ее активность в почве может изменяться на два-три порядка за вегетационный период. Кроме того, она в значительной степени зависит от вида возделываемой культуры. Как показали исследования, уровень азотфиксации исследуемой почвы невысок и составил (0,7-5,6) × 10-6 мг N2, фиксированного 1 г почвы за 1 час.
В посевах яровых и озимых культур динамика потенциальной азотфиксации была различна. В почве под ячменем (опыты 1) отмечено снижение количества азота, фиксированного почвенными микроорганизмами. В посевах озимой ржи (опыты 3, 2) уровень азотфиксации в почве был выше в июне-августе, нежели в мае. Органические удобрения, вносимые под ячмень отдельно и в сочетании с минеральными удобрениями, не оказывали влияния на величину азотфиксации. В опыте с запахиванием зеленой массы люпина в почву предполагаемого стимулирования процесса азотфиксации не наблюдалось. Внесение минеральных удобрений в посевах овса достоверно снижало значение потенциальной азотфиксации в почве в 3-4 раза в июне, однако к августу отмечено превышение интенсивности этого процесса по сравнению с контрольным вариантом. Наиболее существенные различия в уровне фиксации атмосферного азота почвенными микроорганизмами выявлены в опыте 2 с внесением микроэлементов меди и бора в сочетании с доломитовой мукой на фоне NPK. Достоверное увеличение активности нитрогеназы, ответственной за процесс азотфиксации, отмечено в вариантах с добавками микроэлементов Cu и В к минеральным удобрениям.
Определение денитрифицирующей способности почвы показало, что внесение различных удобрений не приводило к существенным изменениям величины этого показателя. Уровень денитрификации был достоверно выше в опыте 1, когда в почву вносили органическое удобрение. Соотношение процессов ассимиляции и диссимиляции азота в определенной мере можно характеризовать показателем А/Д (А – уровень азотфиксации, Д – уровень денитрификации). В наших исследованиях этот показатель в опытах с яровыми культурами был ниже, а в опытах с озимой рожью выше. Однако, как показали данные корреляционного анализа, связь между этими процессами весьма слаба (r=0,36). Последнее указывает на наличие большого числа факторов, оказывающих влияние на активность азотфиксации и денитрификации.
Экологические функции почвы и агрохимических средств
Важной функцией удобрений и химических мелиорантов является обеспечение с их помощью такого уровня минерального питания растений, агрохимических, физико-химических и биологических свойств корнеобитаемого слоя почвы, которые дают возможность эффективно противостоять токсическому воздействию на посевы, а через них – на сельскохозяйственных животных и человека – загрязняющих веществ, таких как тяжелые металлы и радионуклиды. Применение этих средств химизации является также одним из сильнодействующих факторов снижения фитотоксичности почвы [Черных, 1995; Минеев, 1998; Воробьев, 1999 и др.].
Исследования, проведенные в этом направлении в полевых опытах на песчаных дерново-подзолистых почвах показали, что применение торфонавозного компоста в севообороте не представляет опасности загрязнения пахотного слоя тяжелыми металлами (табл. 9). Некоторую осторожность следует проявлять в отношении фтора, который накапливается в почве в незначительном количестве. Установлено, что при использовании органоминеральной системы внесения удобрений в дозах торфонавозного компоста 40 т/га и азотного удобрения N120 происходило некоторое повышение содержания свинца, никеля и фтора в почве. На этом варианте в пахотном слое появилось незначительное количество кадмия, которого на фоне внесения ТНК в дозе 40 т/га не было обнаружено. Применение N120 в сочетании с интенсивной дозой ТНК 400 т/га также способствовало некоторому повышению содержание в почве свинца, фтора (табл. 9) и микроэлементов цинка и меди (табл. 10). При этом наблюдалось снижение содержания в ней никеля, а кадмий обнаружен лишь в виде следов.
Таблица 9
Влияние органических и минеральных удобрений на содержание
тяжелых металлов и фтора в почве
| Вариант опыта | Содержание тяжелых металлов и фтора в почве, мг/кг | |||
| Pb | Cd | Ni | F | |
| Контроль | 2,24 | 0 | 0,71 | 0,224 |
| ТНК 40 т | 1,90 | 0 | 0,57 | 0,345 |
| ТНК 40 т + N120 | 2,00 | 0,014 | 0,89 | 0,394 |
| ТНК 400 т | 1,97 | 0 | 0,63 | 0,433 |
| ТНК 400 т + N120 | 2,20 | 0,001 | 0,52 | 0,477 |