Введение к работе
Актуальность^работы:.^оль\;гумуса в почвообразовании и плодородии '.почв: общеизвестна. Необходимость дальнейшего изучения процессов гумусообразования связана с \проведением, широкого комплексаf мелиоративных мероприятий, предусмотренных :в,программе'..' развития сельскохозяйственного производства, принятой на;ХХ\Лсъезде КПСС.
В СССР насчитывается-около 40 млн. га пахотных почв, нмекуцих^повышенную кислотность, и около 100 млн. га почв солонцовых комплексов,; которые в естественном состоянии обладают невысоким- плодородием^. Проведение известкования .кислых почв'.и.гипсования засоленных вызывает изменение направленности биологических и биохимических- процессов, а также изменение химических и физико-химических свойств почв,,в частности,-состава поглощенных катионов.
: Вопрос о-влиянни обменных^ катионов на процессы гуму--сообразовакия в:литературеотражен слабо. Между тем изучение данного вопроса представляет большой научный'интерес,1 что объясняется многогранностью влияния обменных катионов "на процессы гумусообразования. С одной стороны, поглощенные катионьгопределяют реакцию среды,которая в своюочередь\оказывает решающее влияние на развитие различных групп микроорганизмов и на процессы разложения и гумификации растительных остатков. С другой стороны, об-: менные катионы определяют^ характер поглощения нГзакрен-лення образующихся гумусовых веществ.
''' ;. Исследования, проводимые^'данном направлении (Чижевский, Хлустнкова, у1933;гП6нтовнч, 1938; Кононова; 1940; Jenkinson,'; 1965;;Dufchaufour,' 1975), касались в: основном изучения скорости - минерализации отдельных химических компонентов іграстительньїх остатков в целом, а также'основывались на^аналйзе^процессов гумусообразования в природ-но-климатических;условиях,"гденаряду с составом поглощенных -катионов.на, формирование^гумуса оказывает -влияние целый комплекс.взаимосвязанных факторов: состав растительных остатков, гидротермический режим, состави интен-
сивность жизнедеятельности микроорганизмов н т.-д.
Исследование влияния обменных катионов на скорость п направленность процессов разложения растительных остатков представляет большой интерес it в связи с применением последних в качестве органических удобрений.
Цель работы. Основной задачей работы было следующее: 1. Изучить влияние обменных катионов водорода, кальция, магния и натрия на процессы разложения и минерализации растительных остатков, динамику и интенсивность жизнедеятельности различных групп микроорганизмов и на состав образующихся гумусовых веществ. 2. Установить различия в процессах гумификации растительных остатков при разложении их в песке и суглинке, при разных значениях реакции среды. 3. Изучить влияние обменных катионов водорода, кальция и магния на поглощение и прочность закрепления новобразованпых гумусовых веществ минеральной частью почвы (бентонитом и суглинком).
Научная новизна. Впервые проведено комплексное изучение влияния обменных катионов на процессы разложения и гумификации растительных остатков, па состав микроорганизмов, принимающих участие в данных процессах, на характер образующихся гумусовых веществ н на процессы поглощения и закрепления новообразованных гумусовых веществ минеральной частью почв. Установлена тесная связь между составом и интенсивностью жизнедеятельности микроорганизмов и качественным составом образующихся гумусовых веществ. Показано, что количественные закономерности сорбции новообразованных гумусовых веществ минеральной частью почвы в значительной степени зависят от насыщающих ее катионов.
Практическая ценность и реализация результатов исследований. Результаты исследовании могут быть использованы для объяснения скорости н направленности разложения растительных остатков, вносимых в качестве органических удобрений на кислых, произвесткованных, карбонатных и солонцеватых почвах. Результаты работы позволяют рекомендовать внесение органических удобрений на кислых почвах после их предварительного известкования. Полученные результаты свидетельствуют о том, что на легких песчаных н супесчаных почвах накопление гумуса от внесення органических удобрений и известкования может происходить при дополнительном применении глиновання данных почв.
.Апробация. Результаты работы докладывались на конференции молодых ученых в Почвенном институте им. В. В. Докучаева, 1975 г.; на совместном совещании кафедр почвоведения ТСХЛ и Варшавской сельскохозяйственной академик, Варшава, .1975 г.; на научной конференции Московской сель-
4 ^'
скохозяйственной.академии,им. К. Л. Тимирязева,,1976 г.; на V делегатском съезде ВОП, 1977 г.
Публикация, По результатам проведенных исследований
опубликовано 2 статьи. ..*.''
,.. Объем работы. Работа изложена на 149 страницах маши
нописного текста, включает 38 таблиц, 25/рнсунков, список
литературы из 252 наименований советских и зарубежных
авторов и 19 приложений, ;
'; Объекты и методика исследований. В природных условиях
практически невозможно изучить влияние какого-либо одного
фактора на процесс гумусообразования. Поэтому изучение
влияния обменных катионов на процессы минерализации и
гумификации растительных остатков, а также на поглоще
ние и закрепление продуктов гумификации проводилось в ла
бораторных опытах путем постановки серии модельных опы
тов. '' - "
В модельных опытах I и 2 изучали влияние обменных катионов водорода, кальция, магния и натрия на процессы гумификации растительных остатков при их разложении в песке, а также на процессы гумификации растительности в суглинках, имеющих разное значение рН.
В опытах 3 и 4 изучали влияние обменных катионов водо-. рода; кальция и магния на процессы поглощения и прочность закрепления водорастворимых новообразованных «гумино-: вых кислот»'и «фульвокислот» бентонитом и суглинком, і
Объектами исследования в опытах 1 и 2 была наземная-
часть злаковой смеси- (костер безостый, ежа сборная, мятлик
луговой, вейник наземный), собранной в фазе цветения на
Лесной опытной станции ТСХЛ. Отношение углерода к-азоту
составляло 29,5. "
Водорастворимые органические вещества, использованные в опытах 3 и 4, получали из прокомпостированного в течение 40 дней опада смешанного леса Лесной дачи ТСХЛ и наземной массы ежи сборной, прокомпостированной 60 дней. Отношение растительного материала к воде составляло 1:25. Смесь взбалтывали на ротаторе в течение часа, фильтровали через плотный фильтр и очищали на свечах Шамберлена.
Исследования проводились с образцами почвообразуюлцих пород и минералов. Покровный суглинок был взят в Московской области-с глубины 100—120 см. Он имеет кислую реакцию среды (рН водн. —4,2), высокую гидролитическую кислотность (8,03 М.-ЭКВ на 100 г), содержание <С=0,17%. Лессовидный суглинок взят в Курской области' с глубины. 140— 150 см. Он карбонатный, имеет слабощелочную реакцию среды (рН відк. — 8,2)т емкость поглощения—24,9 м 'Экв на 100 г, содержапие;С— 0,29%. Бентонит получен из коллекции.Геолого-минералогического музея имени-' Ферсмана, является
карбонатным, емкость поглощения —, 82 м-экв на 100 г, в составе обменных катионов преобладают кальций и натрий.
Для получения суглинка и бентонита-в Н-, Са- И Mg-фор-ме исходные покровный суглинок и бентонит измельчали, просеивали через сито ОД мм. и промывали 0;05 н. НСІ; а затем насыщали I н, раствором хлористых солен, После этого образцы отмывали от хлора дистиллированной водой. ' : В модельных онытах.,1 и 2 проводили компостирование злаковой смеси в массе песка и суглинка в отношении 1 : 20. Растительность измельчали до размера 5—10 мм. Суглинок просеивали через сито 3 мм. Компостирование, проводили при влажности 60% от ПВ, и температуре 24—26С. В ком-посты с песком вносили в\заданном количестве ионообменную смолу КУ-23, насыщенную катионами Н+, Ca!+t Mg2+, Na+. Использование ионообменной смолы в качестве источ-. лика катионов позволяет избежать действия анионов на процессы гумификации.
Схема опыта t. I — контроль, (растительность+иесок);
2—1+5 м -экв Н+ на 100 г компоста; 3— 1 + 10 м*экв Н+;
4 — 1 + 15 м-экв Н+; 5—1 + 10 м*экв Са21"; 6—1+20 м-экв
Са24-; 7—1+30 м-зкв Caat; 8,9, 10 — компостирование в-
суглинке с реакцией среды (рНюди J соответственно: 4,2; 7,0;
8,2.---: . - ,. '
В варианте 2 использовали исходный .покровный сугли
нок," в 9-М— нейтрализованный Са(ОН)г> в 10-м — лессовид
ный суглинок. ..".Г;-;-
'' Схема опыта 2. 1 =—контроль (растнтельность + песок); 2—1+ 10 М'экв Mg2+; 3—1 + 10 м*экв Na+ на 100 г. компоста.
'"" В опыте 1 комносты снимали через 3, 30, 60, 90, 120, І80,
270, 540, 720 дней, в опыте 2 — 3, 30, 90* 120 дней. Для каж
дого срока компостирования были заложены отдельные
сосуды.. ' - :' . "
В свежих нсвысушенних комностах проводили учет микроорганизмов (методики изложены в практикуме по микробиологии под редакцией Е. 3. Теппер, 1973): 1) сапрофитных на мясо-ііентонном агаре (МПЛ); снорообразуюзднх на МПЛ + СА; 3) микроскопических грибов на сусло-агаре (СА); 4) микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, на крахмало-аммначном агаре (КАЛ); 5) микроорганизмов, разлагающих клетчатку, па среде Л. А. Имшенецкого и Л, Н. Солнцевой. Посев на всех твердых средах, кроме СЛ, проводили глубинным методом.';" *
* Определение ОВП'комиостов проводили при помощи пда? тннового проволочного и каламельного электродов на потенциометре рИ-340 в" четырехкратной-повторности, ; :-
Биохимический анализ растительных остатков определяли по схеме Кизеля (рабочая методика составлена М. М.- Кононовой, 1951). Новообразованные гумусовые вещества .извлекали водой и раствором пирофосфата натрия (рН~10,2), ;"а также проводили последовательную экстракцию водой, 0,1 м Na4Pj07 и 0,1 н. NaOH. Во всех вытяжках определяли общий углерод по Тюрину в модификации Симакова, углерод-веществ, осаждаемых H:S04 при рН=2—3, условно называемых «гуминовымн кислотами». Не осаждаемую кислотой группу гумусовых веществ, условно;.отнесенную к «фульво-кислотам», определяли по разности. Соотношение навеска компоста: экстрагент составляло 1:5, соотношение расти: тельные остатки: экстрагент при этом равнялось 1 : 100.
