Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Вермикультура и вермикомпостирование в решении проблемы утилизации отходов, репродукции почвенного плодородия и получения экологически безопасной продукции
1.1. Экологические и социально-экономические аспекты применения вермикультури
1.2. Влияние вермикомпоста на свойства почвы и ростстимулирующий эффект биопрепарата
Глава 2. Объекты и методы исследований 22
2.1. Характеристика аллювиальной луговой почвы 22
2.2. Природно-климатические условия проведения исследований 30
2.3. Характеристика биологических свойств моркови сорта Нантская
2.4. Методика исследований 36
Глава 3. Физические и химические свойства вермикомпоста 41
3.1. Структурное состояние вермикомпоста на основе птичьего помета
3.2. Агрохимические свойства вермикомпоста 43
3.3. Состав гумусного комплекса вермикомпоста 44
Глава 4. Влияние вермикомпоста и биопрепарата на агрофизические, агрохимические и микробиологические показатели аллювиальной луговой почвы при выращивании столовой моркови
4.1. Влияние вермикомпоста и биопрепарата на структурно-агрегатный состав аллювиальной луговой почвы
4.2. Влияние вермикомпоста и биопрепарата на агрохимические показатели аллювиальной луговой почвы
4.3. Влияние вермикомпоста и биопрепарата на количественный состав почвенной микрофлоры аллювиальной луговой почвы
Глава 5. Влияние продуктов вермикомпостирования на урожайность и качество столовой моркови
5.1. Влияние вермикомпоста и биопрепарата на урожайность моркови сорта Нантская
5.2. Влияние вермикомпоста и биопрепарата на качество моркови 81 сорта Нантская
Выводы 92
Литература 93
Приложения 107
- Влияние вермикомпоста на свойства почвы и ростстимулирующий эффект биопрепарата
- Природно-климатические условия проведения исследований
- Агрохимические свойства вермикомпоста
- Влияние вермикомпоста и биопрепарата на агрохимические показатели аллювиальной луговой почвы
Введение к работе
Актуальность исследований. Среди комплекса экологических проблем современности важное место занимают проблемы аграрной сферы. Сельское хозяйство является важнейшей сферой природопользования, многогранно и зачастую отрицательно влияющей на состояние окружающей среды в связи с энергорасточительным характером интенсивных сельскохозяйственных систем, падением уровня плодородия почв, развитием деградационных процессов, высокой стоимостью средств химизации (удобрений, пестицидов), экологическими и социальными последствиями их применения, увеличением поступления на рынок экологически опасной продукции. Экологическая и социально-экономическая бесперспективность техногенной стратегии предопределила поиск альтернативных путей биологизации интенсификационных процессов, переход к устойчивому развитию сельского хозяйства, что занимает одно из центральных мест в общей концепции его развития. Устойчивое сельское хозяйство является производственной основой устойчивого развития сельской местности, оно предполагает достаточность обеспечения населения экологически безопасными продуктами питания при максимальном сбережении возобновимых и невозобновимых ресурсов, уникальных природных комплексов и биологического разнообразия, снижения загрязнения окружающей среды в условиях активной хозяйственной деятельности (Корсунова, Корсунов, 1998).
Степень проявления экологических проблем в сельском хозяйстве зачастую определяется региональными экологическими условиями территории, национальными традициями в природопользовании, уровнем соблюдения природоохранных требований.
Специфические особенности проявления экологических проблем аграрного природопользования характерны и для Байкальского региона, в частности Республики Бурятии. Основной экологической проблемой является развитие эрозионных и деградационных процессов в
агро ландшафтах: дегумификация почв, ухудшение их структуры и питательного режима, нарушение экологических функций почвы как основы сохранения биоразнообразия и экологического благополучия населения. В силу специфики экологических условий территории Республики Бурятия экологические проблемы аграрной сферы зачастую принимают кризисный характер (Батудаев, Корсунова, 2008).
Стратегия устойчивого эколого-безопасного сельского хозяйства в Республике Бурятия ориентирована на развитие альтернативного органического земледелия, базирующегося на максимальном приспособлении к ландшафтно-биологическим природным условиям региона, биологической интенсификации продукционного процесса, поиске и применении альтернативных видов органического и минерального сырья для воспроизводства почвенного плодородия, создания максимума благоприятных предпосылок для полной реализации собственного потенциала агроэкосистем.
Одним из направлений успешной реализации органического земледелия в Республике Бурятия является использование вермикультуры -биоконверсии дождевыми червями (вермикомпостирование) разнообразных органических отходов (животноводческих комплексов, прицефабрик, лесоперерабатывающих предприятий, растительных остатков) и получения высокоэффективного экологически безопасного органического удобрения — вермикомпоста (биогумуса).
Внедрение вермикомпостирования в практику сельского хозяйства в Байкальском регионе позволит реализовать безотходную технологию переработки отходов сельскохозяйственного производства, выращивать экологически безопасные сельскохозяйственные культуры с высоким качеством. Перспективной для исследования культурой является морковь, занимающая значительное место в рационе питания населения, в том числе детского и диетического питания. Вермикомпосты повышают устойчивость
растений к действию стресс-факторов, являются фитоадаптогенами (Терещенко, 1999).
Как установлено, органическая часть вермикомпоста (биогумуса) содержит ферменты, антибиотики, витамины, фитогормоны и целый ряд других ценных веществ, обладающих ростстимулирующей активностью (Муромцев и др, 1987).
В настоящее время проводятся работы по получению на основе вермикомпостов биопрепаратов для оптимизации физиологической обстановки в почве для ускорения роста растений, повышения урожайности, применение которых перспективно в районах рискованного земледелия (Gasenave, 1990; Умаров, Вешкурова и др., 2002).
Цель работы - изучение агроэкологических аспектов использования продуктов вермикомпостирования (вермикомпоста и биопрепарата на его основе) по влиянию на агрофизические, агрохимические и микробиологические показатели аллювиальной луговой почвы, на урожайность и качество овощной культуры - моркови.
Задачи исследований:
1. Получение вермикомпоста и выделение из него биопрепарата.
2. Изучение влияния вермикомпоста и биопрепарата на структурно-
агрегатный состав, агрохимические свойства и микробиологические
показатели аллювиальной луговой почвы, урожайность и качество моркови
сорта Нантская-4.
Работа выполнена на кафедре сельскохозяйственной экологии в период с 2006 по 2008 год и включает полевые и лабораторные исследования. Полевые опыты были заложены в Иволгинском районе Республики Бурятия, лабораторные опыты проводились в лаборатории кафедры сельскохозяйственной экологии.
Научная новизна. Впервые в Забайкалье исследовано влияние вермикомпоста и биопрепарата на его основе на свойства аллювиальной луговой почвы, урожайность и качество моркови. Установлен
преимущественный эффект биопрепарата в экстремальных условиях действия стресс-фактора (засуха), по сравнению с вермикомпостом. Защищаемые положения.
Вермикомпост и биопрепарат на его основе оказывают положительное влияние на структурно-агрегатный состав, на агрохимические свойства и количественный состав микроорганизмов аллювиальной луговой почвы.
Внесение в аллювиальную луговую почву вермикомпоста и биопрепарата повышает урожайность и качественные показатели моркови сорта Нантская: в корнеплодах возрастает содержание Сахаров, каротина, сырого протеина, снижается количество нитратного азота.
Оптимизирующее влияние биопрепарата на численность микробоценоза, урожайность и качество моркови, по сравнению с вермикомпостом, проявляется преимущественно в условиях действия стресс-фактора (засуха).
Практическая значимость. Внесение вермикомпоста в аллювиальную луговую почву является перспективным приемом репродукции ее плодородия и получения экологически безопасной и качественной продукции растениеводства.
Апробация работы
Результаты исследований, представленные в диссертации, докладывались на:
- Научно-практической конференции «Структура, функционирование и
охрана природной среды» (к 75-летию биолого-географического факультета
Бурятского университета). - Улан-Удэ, 2007;
- Всероссийской конференции молодых ученых «Экология в
современном мире: взгляд научной молодежи». — Улан-Удэ, 2007;
- Международной научно-практической конференции «Аграрная наука
- сельскому хозяйству». - Барнаул, 2008;
- Международной научно-практической конференции «Совместная
деятельность сельскохозяйственных товаропроизводителей и научных
организаций в развитии АПК Центральной Азии». - Иркутск, 2008;
- Всероссийской научно-практической конференции «Роль почвы в сохранении устойчивости агроландшафтов». — Пенза, 2008.
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 8 научных работ, в том числе 2 работы, в рекомендованных ВАК изданиях и 1 монография.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы. Общий объем составляет 117 страниц. Содержит 21 таблиц, Ц рисунков, 4 приложения. Список литературы включает 145 наименований, в том числе на иностранных языках - Ц.
Автор выражает глубокую признательность и благодарит за всестороннюю поддержку и консультации научного руководителя профессора Татьяну Михайловну Корсунову.
Влияние вермикомпоста на свойства почвы и ростстимулирующий эффект биопрепарата
Внесение вермикомпостов в почву является эффективным приемом улучшения структуры почвы и повышения устойчивости против размывающего действия воды, т.к. копролиты дождевых червей обладают важным свойством — высокой водопрочностью (Соколов, 1956; Чекановская, 1960; Игонин, 1989; Карпец, Мельник, 1990; Покровская, Прижуков, 1990; Мельник, 1997), способствует увеличению числа агрономически ценных агрегатов (Ковалев, Барановский, 1999). В естественных условиях дождевые черви оказывают благоприятное влияние на многие почвенные процессы (Попова и др., 1999). Исследованиями Национальной экспериментальной сельскохозяйственной станции (г. Тохоку, Япония) было установлено, что количество дождевых червей положительно коррелирует с количеством почвенных агрегатов диаметром больше 2 мм (Enami, Yoshinari, Shiraishi etc., 1999). Доказано, что деятельность дождевых червей оказывает положительное влияние на структуру и количество водопрочных агрегатов почвы (Соколов, 1956; Титова, Когут, 1991; Schack-Kirchner ets., 1998 и др.). Так, исследования А.А. Соколова (1956) показали, что в почвах не заселенных дождевыми червями, количество водопрочных элементов крупнее 0,25 мм, при заселении дождевых червей в копролитах возросло: в горно-луговой черноземовидной почве в 6,3 раза, в темно-каштановой почве в 2,6 раза. Как следует из таблицы 2, количество частиц размером более 7 мм в почве с дождевыми червями значительно выше, а количество частиц менее 5 мм ниже, чем в контроле, т.е. структура почвы из очень мелкозернистой становится крупнозернистой и ореховатой (Пономарева, 1953; Чекановская, 1960).
Так, при содержании гумуса, равном 0,86 % в сероземе, в копролитах дождевых червей содержание гумуса достигает 1,52 % (Безбородов, Халбаева, 1989). По данным П.А. Самедова (1981), при содержании гумуса, равном 1,7 % в лугово-сероземной почве, в копролитах дождевых червей оно увеличивается до 2,47—3,44 % в зависимости от вида потребляемых растительных остатков. Коэффициент гумификации субстрата, заселенного дождевыми червями, составляет 15-25 %, в то время как при внесении навоза и при традиционном компостировании коэффициент гумификации составляет до 10 % (Деревягин, Деревягина, Кравченко, 1989).
После переработки отходов дождевыми червями исчезает неприятный запах отходов, снижается их зараженность патогенами, уменьшается объем отходов и в результате физико-химических, биохимических и микробиологических преобразований в кишечнике дождевых червей они превращаются в вермикомпост — органическое удобрение, представляющее собой высокую агрономическую ценность (Покровская, Прижуков, 1990), в котором не только сохраняются питательные элементы для растений, но и снижается концентрация токсических элементов (Громова, Палий, 1994). Также дождевые черви улучшают условия среды обитания других организмов и стимулируют их деятельность, например, играют большую роль в размножении спорофитов — споры Athyrium Filix-femina, проходя через кишечный тракт дождевых червей, сохраняют жизнеспособность (Schneller, 1998).
Копролиты червей обогащаются микроорганизмами, энхитреидами (Атлавините, 1990) и становятся центром бурного размножения микрофлоры. Даже непродолжительное пребывание червей в почве вызывает интенсификацию развития почвенной микрофлоры и обуславливает тем самым процесс гумификации, внесение биогумуса в почву способствует значительному повышению микробного процесса в сравнении с контрольным участком, куда биогумус не вносили. С внесением биогумуса в почвах происходит утилизация более сложных органических соединений, в том числе и белковых, а это, в свою очередь, приводит к накоплению в почвах азота (Слободян В., Слободян Н., 1994). В кишечнике дождевых червей содержатся микроорганизмы, осуществляющие как начальные стадии разрушения органического вещества, так и более глубокие. В экскрементах дождевых червей численность микроорганизмов в 10 и более раз больше, чем в почвенном субстрате (Козловская, 1967, 1974, 1985; Абатуров, 1976).
Дождевые черви в процессе вермикомпостирования усиливают разложение целлюлозы на 16 % и процесс накопления свободных аминокислот, являющихся дополнительным источником азотного питания растений, по сравнению с традиционным микробиологическим компостированием (Корсунова и др., 1999). Так как процессы трансформации в почве растительных остатков тесно связаны с жизнедеятельностью целлюлозоразлагающих микроорганизмов, внесение вермикомпоста в почву будет способствовать интенсификации процесса разложения целлюлозы, который является важным показателем почвенного плодородия. Так, полученные Г.К. Марковской (1994) результаты свидетельствуют о существенном положительном влиянии вермикомпостов на биологическую активность почвы. Экспериментально установлено, что вермикомпосты обладают высоким уровнем окислительных ферментов — каталазы, пероксидазы, полифенолоксидазы (Тимофеева, Скороходова, 1996).
При внесении в каштановую почву Бурятии вермикомпоста (в опытах — из навоза КРС и птичьего помета) структурное состояние несколько улучшается по сравнению с контрольным вариантом: снижается количество распыленных и глыбистых агрегатов, на фоне возрастания доли агрономически ценных агрегатов, размером от 5 до 0,25 мм, их водопрочность оценивается как средняя (Ленскинова и др., 2002). К сожалению, как показала динамика изменений структурного состояния каштановых почв, по результатам исследований А.А. Алтаева (2002), в течение последующих двух-трех лет происходит постепенное разрушение структуры почвы, созданной внесенными вермикомпостами, что объясняется минерализацией органического вещества и деструкцией не разложившихся ранее раститель-ных волокон, выполняющих «склеивающую» роль. Для поддержания агрономически ценной структуры почвы необходимо регулярное внесение вермикомпостов в почву.
Внесение биогумуса в почву способствует улучшению агрохимических свойств почвы (Соколов, 1956; Чекановская, 1960; Игонин, 1989; Карпец, Мельник, 1990; Покровская, Прижуков, 1990; Мельник, 1997; Стадник, 1997 и др.). При внесении биогумуса в дерново-подзолистую супесчаную почву заметно возрастает количество гумуса в почве, изменяется ее групповой и фракционный состав, увеличивается содержание элементов питания (Ковалев, Барановский, 1999). В условиях сухостепной зоны Забайкалья внесение вермикомпостов в каштановую почву способствует повышению биологической и ферментативной активности, возрастанию содержания азота, кальция, обменного калия, подвижных форм фосфора и серы (Алтаев, 2002).
Наряду с этим, проведены исследования по выделению из вермикомпоста биопрепарата (Умаров и др., 2002), более эффективно влияющего на рост и развитие растений. Установлена ростстимулирующая активность биопрепарата из биогумуса в условиях предпосевного замачивания семян, корневой подкормки и опрыскивания вегетирующих растений.
Однако аспекты возможного влияния биопрепарата на свойства почв изучены не достаточно полно. Нами проведено выделение биопрепарата из биогумуса на основе птичьего помета и изучено его влияние, в сравнительном плане с вермикомпостом, на свойства почвы, урожай и качество сельскохозяйственной продукции (моркови сорта Нантская).
Природно-климатические условия проведения исследований
Иволгинская долина по агроклиматическому районированию относится к Оронгойско-Удинскому долинному лугово-болотному, степному, лесостепному и горно-таежному округу, входящему в Селенгинско-Хилокскую провинцию (Картушин, 1969). Климат Иволгинской котловины, как и всего Забайкалья, резко континентальный. Главными факторами, определяющими его своеобразие, являются географическая широта территории, характер общей циркуляции атмосферы, высота местности над уровнем моря, удаленность от океанов, направление горных хребтов и горнокотловинный рельеф.
Безморозный период составляет 70-100 дней, продолжительность вегетационного периода- 140-150 дней. Сумма температур выше 10С равна 1600-1800С (Агроклиматический справочник, 1960). Осадки, до 60-70 % от годовой суммы, выпадают в основном во второй половине лета (июль-август) (Система..., 1989; Бадмаев, Корсунов, Куликов, 1996).
По данным Иволгинской метеостанции, активная температура 10С проникает на глубину 40-50 см во второй декаде мая и сохраняется до середины сентября, т.е. удерживается в течение 110-120 дней. На глубине 20 см температура в отдельные годы поднимается до 23-24С. Проникновение высоких температур вниз по профилю почвы в значительной степени зависит не только от температуры воздуха, но и от выпадения летних осадков и их фильтрации вглубь почвы. Со слабым прогреванием почв связано медленное развитие в ней микробиологических процессов. Это является одной из основных причин низкого содержания нитратов к моменту весенней посевной (Убугунов и др., 2000).
Метеорологические условия вегетационных периодов 2006-2008 гг. опытного участка представлены на рисунках 3, 4 (по данным Иволгинской АМС на территории Южной сухостепной зоны Бурятии).
Распределение тепла и влаги в течение вегетационного сезона в годы наблюдений существенно различалось. Среднемесячные температуры воздуха и количество осадков имели значительные отклонения от среднемноголетних показателей.
Влагообеспеченность вегетационного периода 2006 года была выше среднемноголетнего показателя на 45 мм. Наибольшее количество осадков выпало в июне и июле — соответственно 83,3 и 63,3 мм. Осадки в мае составили 15,0 мм, что на 4,6 мм больше среднемноголетних данных, в августе и сентябре количество осадков практически не отличается от среднемноголетних показателей.
Анализируя данные по динамике температуры воздуха по годам исследований, можно отметить, что 2006 год был более холодным по сравнению с 2007, 2008 годами. Так, май был более холодным, средняя температура воздуха была ниже нормы на 1,4С. Практически, эта закономерность сохраняется в течение всего вегетационного периода. Температура июня мало отличается от среднемноголетних данных и равна 16,7С. Во второй половине вегетационного периода она совпадает с таковой в 2008 году. Температура июля выше среднемноголетних данных на 1,5 С, августа - на 1,2С, сентября - на 2,1 С.
Влагообеспеченность вегетационного периода 2007 года была ниже по отношению к 2006, 2008 годам и среднемноголетним показателям на 44,7 мм. Наибольшее количество осадков выпало в июне и сентябре — соответственно 42,4 и 35,5 мм. Осадки в мае составили 29,7 мм, что на 17,7 мм больше среднемноголетних данных, в июле и августе осадков было в 2,5 и 3 раза меньше нормы соответственно.
Данные по температуре показывают, что 2007 год был более теплым, чем 2006, 2008 годы. По всем месяцам, кроме июня, наблюдается тенденция к повышению температуры. Так, в мае температура выше нормы на 3,3 С, температура июня мало отличается от среднемноголетних данных и равна 16,3 С. Температура июля выше среднемноголетних данных на 2,7 С, августа - на 2,6 С, сентября - на 3,8 С.
Вегетационный период 2008 год был более тепло-, и влагообеспечен, в сравнении со среднемноголетними данными. Так, температура воздуха превышала норму в июне, июле и сентябре соответственно на 3,2; 1,4 и 1,7С. Наибольшее количество осадков выпало в июне и июле -соответственно 92,2 и 85,5мм, что выше нормы на 60,2 и 19,5 мм. Август и сентябрь были более засушливые, осадков в этом месяце выпало меньше нормы на 30,8 и 18,2 мм соответственно.
Анализ метеорологических условий за 2006-2008 года показывает, что 2006 год - самый холодный по температуре воздуха, по количеству осадков занимает среднее положение между самым влажным, 2008, годом и засушливым, 2007, годом. Год 2007-й - самый жаркий (июль), самый засушливый по осадкам. Первая половина вегетационного периода 2008 года характеризуется более высокими температурами, и по количеству осадков год является самым увлажненным годом.
Несомненно, что вариабельность климатических показателей по годам исследований должна отразиться на таких эдафических показателях, как состав и численность микробоценоза, эффективности влияния вермикомпоста (биогумуса) и биопрепарата на урожай и качество моркови.
Морковь наиболее распространена среди корнеплодов. По содержанию сухого вещества, калорийности и усвояемости она превосходит многие другие овощи. Высокое содержание Сахаров (6-8 % в среднем), наличие различных витаминов, хорошая лежкость корнеплодов, высокие урожаи делают ее широко распространенной во всех климатических зонах страны.
Культурная морковь (Daucus carota L.) относится к семейству зонтичных (сельдерейных). Морковь проходит следующие фазы развития: прорастание семян и появление всходов, рост розетки листьев и корней, формирование корнеплодов, стеблеобразование, образование соцветий и цветение, плодообразование и созревание семян.
Семена моркови прорастают медленно, при оптимальной температуре 18-25С всходы появляются лишь на 10-15-й день после посева, а при низкой температуре — на 25-30-й день. В первый год жизни морковь образует прикорневую розетку листьев и утолщенный мясистый корнеплод. Розеточные листья состоят из длинных, утолщенных у основания черешков и треугольных листовых пластинок, перисторассеченных на сегменты. Листья в различной степени опушены. Первый настоящий лист образуется через 10-15 дней после появления всходов.
Агрохимические свойства вермикомпоста
По международным стандартам качество вермикомпоста должно отвечать следующим требованиям: влажность — 30 - 40%; органическое вещество - 20 - 30%; водорастворимые соли - 0,5%; рН - 6,5 - 7,5; общий N -1%; общий Р205 - 1,5%; общий К20 - 1%; Mg - 1 %; Са - 4% (Городний Н.М., Мельник И.А., Повхан М.Ф.,1990).
Результаты исследований показали, что содержание элементов в вермикомпосте соответствует требованиям международного стандарта. В целом вермикомпост полученный из птичьего помета имеет лучшие агрохимические показатели в сравнении с таковыми на основе пищевых отходов, фекалия и опилок (Дондокова, 2006, Ленскинова, 2003).
По данным института биохимии и экофизиологии растений (г.Рим), вермикомпост обеднен азотом, так как он расходуется на построение биомассы червей. Вместе с тем, некоторые исследователи обнаруживают значительное увеличение его содержания в копролитах вермикомпоста по сравнению с исходным сырьем. Это явление они объясняют ростом численности азотфиксирующих бактерий в копролитах червей. А.В Филиппова (1998) указывает, что содержание азота при компостировании изменяется незначительно, так как это связано с его интенсивным использованием биообъектами в качестве энергетического ресурса для нарастания биомассы червя. Отмечается незначительное повышение содержания общего азота, несмотря на использование его червями в качестве строительного материала, происходящее за счет утилизации червями небелковых форм азота, представляющих собой продукты жизнедеятельности микроорганизмов и частично за счет отмирания биообъектов, в теле которых аккумулирован азот.
Для оценки влияния вермикультуры на процессы гумусообразования и качество образующихся гумусовых веществ проведен анализ фракционного состава углерода в вермикомпосте, соотношения в его гумусовом комплексе гуминовых и фульвокислот. Роль гумусовых веществ в биосфере и экосистемах освещена в значительном количестве работ (Орлов, 1974; Кленов, 2002).
Известно, что гуминовые кислоты способствуют увеличению проницаемости клеточных оболочек растений и активации их ферментативных систем, играя роль регуляторов роста. В период стрессов растений (засуха, избыточное увлажнение, холода и т.п.) проявляется стимулирующий эффект физиологически активных органических соединений гуминовых кислот биогумуса. Наличие значительного количества гуматов кальция в биогумусе, который способствует образованию водопрочной зернистой структуры, обеспечивает аэрацию и доступ влаги.
Выделение различных фракций гумусовых веществ основано на характере их связи с минеральной частью почвы, поэтому их выделение из изучаемого вермикомпоста носит условный характер и отражает неполную объективность данного процесса. Правильнее будет называть образующиеся в изучаемом биогумусе (вермикомпосте) гумусовые вещества «прогумусовыми». Однако мы сохранили общепринятую терминологию. Результаты анализа состава гумуса вермикомпоста с исходным сырьем (куриный помет) представлены в таблице 10.
Все полученные данные свидетельствуют, что по групповому и фракционному составу органической части вермикомпост приближается к гумусу почв. Однако заметно существенное отличие его от почв, Вермикомпост - высокогумусный. Содержание органического углерода (С0бщ.) в вермикомпосте составляет 15,28 %, что в пересчете на гумус, 26,34 %.
Исходное сырье (птичий помет) значительно отличается от вермикомпоста, в нем в 1,7 раза выше содержание органических веществ. Вероятно, что культура дождевых червей и бактериальная микрофлора за период созревания компоста минерализуют и потребляют часть органического материала, частично превращая его в гуминовые вещества. По набору групп гуминовых веществ органическое вещество вермикомпостов может быть отнесено к фульватно-гуматному типу.
Обращаясь к данным фракционного состава гумуса вермикомпостов можно отметить, что группа гуминовых кислот содержит все фракции. При этом максимально содержание фракции ГК-2 - 10,3 %, тогда как в исходном сырье ее не обнаруживается, что связано с изменениями в процессе компостирования. Содержание фракций ГК-1 и ГК-3 в составе гуминовых кислот практически одинаково, 5,5 - 4,8 % соответственно. По-видимому, это является специфической особенностью фракционного состава исследуемых объектов, содержащих большое количество органических остатков, которые в ходе фракционного анализа, включающего последовательную обработку проб кислотой и щелочью, в том числе при нагревании, подвергаются дополнительным изменениям. Можно полагать, что происходит их искусственная гумификация, приводящая к дополнительному выходу гуминовых кислот. В целом группа гуминовых кислот является доминирующей, по сравнению с фульвокислотами.
Распределение по фракциям фульвокислот в целом однотипно, можно отметить лишь более высокое содержание фракции ФК-2.
Содержание углерода гумина высокое - 63 %. Но вероятно, что высокое содержание этой группы гуминовых веществ связано не с накоплением гуминов в вермикомпосте, а с большим содержанием негумифицированных и труднорастворимых растительных и животных остатков в них. Полученные результаты показывают, что в процессе переработки птичьего помета дождевыми червями формируется вермикомпост, резко отличающийся по показателям гумусного состояния от исходного продукта. В целом фракционный состав органического вещества и другие показатели исследованных вермиком постов не выходят за пределы величин, характерных для почв. Это следует считать важным показателем при качественной оценке органических удобрений. Отличительной особенностью органического вещества вермикомпостов является высокое содержание группы веществ нерастворимого остатка — так называемого гумина.
Таким образом, исследования некоторых свойств вермикомпоста позволили дать следующую агроэкологическую оценку: вермикомпост отличаются хорошей структурой и повышенной водопрочностью агрегатов; содержат значительное количество органического вещества, имеет нейтральную реакцию среды, повышенное содержание кальция, обменного калия, подвижных соединений фосфора. Полученный на его основе биопрепарат характеризуется меньшим содержанием гумуса и азота, а в целом по свойствам и составу близок к вермикомпосту.
Влияние вермикомпоста и биопрепарата на агрохимические показатели аллювиальной луговой почвы
Гумус является важнейшим показателем плодородия почвы. Он во многом определяет образование агрономически ценной структуры, с его наличием связана поглотительная способность, водопроницаемость и влагоемкость почвы. Кроме того, гумус может оказывать непосредственное влияние на рост и развитие растений (Убугунова, Убугунов, Корсунов, Балабко, 1998). Термин «органическое вещество» используют для обозначения всех органических веществ в почве, включая гумус (Александрова, 1980; Кирюшин, Ганжара, Кауричев и др., 1993; Ганжара, Васильев, 1985; Агрохимия..., 1989; Почвоведение..., 1989; Тейт, 1991; Роуэлл, 1998 и др.). Общеизвестна высокая ценность органического вещества почвы, его значение в питании растений и влиянии на общее плодородие почвы. Почва с высоким содержанием органического вещества максимально устойчива к действию эрозии и дефляции, противостоит процессам, снижающим ее плодородие (Чимитдоржиева и др., 1990; Устойчивость..., 2000). Основным источником органического вещества почвы является растительный материал (остатки) и органические удобрения, поступающие в почву. Однако в сельскохозяйственных условиях, где часть растительных остатков выносится из агроэкосистемы в виде продукции растениеводства, для восполнения этих потерь и поддержания положительного баланса гумуса целесообразно применение органических удобрений (Ганжара, Васильев, 1985; Чимитдоржиева, Абашеева, 1987; Дабаева, Баженова, 1987; Гумус..., 1990; Ревенский, 1990; Кирюшин, Ганжара, Кауричев и др., 1993; Ревенский, Корсунов 1999; Уланов, 2000 и др.). Экспериментально доказано, что при систематическом внесении значительных доз органических удобрений в почву в течение длительного времени (5 - 15 и более лет) наиболее существенно изменяются следующие показатели: возрастают содержание и запасы гумуса, улучшаются физико-химические и водно-физические свойства почв, увеличиваются биологическая активность и обеспеченность почвы элементами питания (Кононова, 1963; Тюрин, 1965; Александрова, 1980).
Известно, что гумусовые вещества оказывают влияние на многие свойства и режимы почв, важнейшим из которых является питательный режим почвы (Ганжара, Васильев, 1985), основой которого, безусловно, является содержание азота, входящего в белковые вещества организмов. Внесение в почву органических удобрений (прежде всего навоза и компостов) способствует накоплению гумуса, как было отмечено выше, что обусловлено содержанием в них значительного количества готовых гуминовых кислот (Новицкий, 1985). Анализ литературных источников (см. подраздел 1.2.) выявил высокую степень положительного влияния вермикомпостов на агрохимические свойства почвы, например, при внесении биогумуса в дерново-подзолистую супесчаную почву в ней заметно возрастает количество гумуса (Ковалев, Барановский, 1999), что также было подтверждено нашими исследованиями на аллювиальной луговой почве при внесении вермикомпоста.
Аллювиальные луговые почвы Иволгинской котловины обладают достаточно высоким потенциальным плодородием. Содержание же подвижных форм азота (N-NO3) находится на низком уровне обеспеченности, фосфора - на среднем и калия - на высоком (Убугунов, Лаврентьева, Убугунова, 2000). Наши исследования подтверждают данные вышеперечисленных авторов.
Изучение динамики нитратного азота в аллювиальных почвах пойменных ландшафтов бассейна р. Селенги проводились В.И. Убугуновой и др. (1998). За три года наших исследований обеспеченность аллювиальной луговой почвы нитратами в начале. вегетации оставалась на очень низком уровне. Это связано с достаточно жестким температурным режимом аллювиальных луговых почв в весенне-раннелетний период и активным потреблением N-NO3 морковью сорта Нантская. В сезонной динамике нитратного азота отмечается тенденция к повышению содержания N-NO3 в аллювиальной луговой почве к концу июля, - началу августа, т.е. к периоду прекращения роста вегетативной массы растения. Обеспеченность аллювиальной луговой почвы N-NO3 в весенне-раннелетний период является очень низкой, несмотря на их высокую обеспеченность общим азотом (рис. V).
После внесения удобрений наблюдается повышение содержания N-NO3, соответствуя средней и высокой степени обеспеченности.
Применение вермикомпоста и биопрепарата на его основе значительно увеличивало содержание нитратов в 0 - 15 см слое аллювиальной луговой почвы в июле - уровень обеспеченности становится высоким, что объясняется усилением микробиологической активности в данный период. В течение времени различия в количестве нитратного азота между вариантами увеличивается.
Содержание нитратного азота в 2006 году на контроле в аллювиальной луговой почве на контрольном варианте в июне и июле низкое содержание азота, в августе снижалось до очень низкого. Внесение вермикомпоста и биопрепарата 1:2 увеличило содержание нитратов до высокого уровня в июне, а также по вариантам биопрепарат 1:1, 1:10 - до среднего уровня обеспеченности. В конце июля наблюдается повышение содержания нитратов в аллювиальной луговой почве по всем вариантам, затем в августе оно резко сократилось до низкого уровня обеспеченности.
В 2007 году на протяжении всего вегетационного сезона содержание нитратного азота не достигало высокого уровня, кроме варианта с применением биопрепарата 1:1 в июле (18,11 мг/кг). Динамика содержания нитратного азота в контроле в июне и августе соответствовала очень низкому содержанию, в июле уровень обеспеченности увеличился до низкого. Внесение вермикомпоста повысило содержание нитратного азота до среднего в июле, и низкого в июне и августе. Под влиянием биопрепарата 1:1 в июне соответствовало среднему уровню, в августе - низкому, биопрепарат 1:2 увеличил уровень обеспеченности до среднего в июне и июле, в августе до - низкого. Биопрепарат 1:10 в июне — низкая, в июле — средняя и в августе — очень низкая обеспеченность нитратным азотом. В 2008 году наблюдается повышение уровня нитратного азота в сравнении с 2007 годом. Как видно из рисунка 6 повышение уровня наблюдается в июле, по всем вариантам соответствует - высокому, с сокращением в августе (низкий). В целом при внесении вермикомпоста и биопрепарата наблюдается повышение содержания нитратного азота по отношению к контролю. При этом, отмечено повышение содержания N-N03 в варианте с внесением биопрепарата в разведении1:1, по сравнению с вермикомпостом, в вегетационный период засушливого 2007 года. Применение вермикомпоста существенно улучшает азотный режим аллювиальной луговой почвы и, соответственно, способствует повышению их эффективного плодородия. В сравнении с контролем, содержание гумуса увеличивалось в варианте с внесением вермикомпоста в 1,32 (2006 г.), 1,35 (2007 г.) и в 1,4 (2008 г.) раза, при внесении биопрепарата 1:1 соответственно в 1,29; 1,28; 1,28 раза, биопрепарата 1:2 - в 1,27; 1,18; 1,26 раза и биопрепарата 1:10 в 1,1; 1,13; 1,25 раза (табл. 12, 13, 14).
После внесения в аллювиальную луговую почву в среднем по годам исследования вермикомпоста и биопрепарата на его основе было отмечено некоторое накопление общего азота, причем по этому показателю биопрепарат и вермикомпост значительно превосходили контроль.
Повышение содержания азота в исследуемой почве в вариантах с вермикомпостом и биопрепаратом на его основе объясняется повышением содержания гумуса почвы за счет детрита при внесении в почву полученного вермикомпоста и вследствие изначально высокого содержания азота в вермикомпосте (табл. 9). Так как главным критерием оптимального содержания легкоразлагаемых форм органического вещества почвы являются показатели обеспеченности растений почвенным азотом (Ганжара и др., 1987, 1990; Рекомендации..., 1987; Кирюшин и др., 1993; Кирюшин, 1996), можно с большей вероятностью утверждать, что внесение в почву биопрепарата и особенно вермикомпоста, значительно оптимизирует этот важный показатель питательного режима почвы.
