Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Альтернативные органо-минеральные удобрения 8
1.1. Торф и удобрения на его основе 8
1.2. Удобрения на основе природных цеолитов 21
1.3. Редкоземельные элементы: геохимия и роль в биологических системах 31
Глава 2. Объекты и методы исследований 40
2.1. Методика сорбционных исследований 40
2.2. Методика агрохимических исследований 41
2.3. Агрохимическая характеристика каштановых почв 44
2.4. Агрометеорологическая ситуация в годы исследований 47
Глава 3. Технологические основы получения торфо-цеолитовых и комплексных неодимсодержащих удобрений пролонгированного действия 49
3.1. Низинные торфа Посольского болотного массива: география, генезис, свойства 49
3.2. Агрохимическая характеристика цеолитсодержащих туфов Мухор-Талинского месторождения Республики Бурятия 53
3.3. Физико-химические свойства сульфата неодима 56
3.4. Получение модифицированных ионами неодима морденитсодержащих туфов на основе сорбционной технологии 57
3.5. Способ приготовления торфо-цеолитовых и комплексных неодимсодержащих удобрений пролонгированного
действия 66
Глава 4. Влияние торфо-цеолитовых и комплексных неодимсодержащих удобрений на биологическую активность каштановой почвы
4.1. Целлюлозолитическая активность 70
4.2. Протеазная активность 80
Глава 5. Действие торфо-цеолитовых и комплексных неодимсодержащих удобрений на динамику минеральных форм азота в каштановой почве 92
5.1. Динамика аммонийного и нитратного азота 92
Глава 6. Влияние торфо-цеолитовых и комплексных неодимсодержащих удобрений на продуктивность, химический состав и качество культурных растений 115
6.1. Действие торфо-цеолитовых и комплексных неодимсодержащих удобрений на продуктивность и пищевую ценность редиса 115
6.1.1. Продуктивность редиса 115
6.1.2. Биохимический и минеральный состав корнеплодов редиса 118
6.2. Действие торфо-цеолитовых и комплексных неодимсодержащих удобрений на урожайность и кормовую ценность однолетних кормовых культур 126
6.2.1. Продуктивность однолетних кормовых культур 126
6.2.2. Биохимический и минеральный состав однолетних кормовых культур 131
Выводы 148
Список литературы
- Редкоземельные элементы: геохимия и роль в биологических системах
- Агрохимическая характеристика каштановых почв
- Агрохимическая характеристика цеолитсодержащих туфов Мухор-Талинского месторождения Республики Бурятия
- Протеазная активность
Введение к работе
Актуальность. В последние годы незначительное применение органических и минеральных удобрений привело к снижению плодородия почвы. Сложившаяся тенденция имеет ярко выраженный характер, что непосредственно отражается на продуктивности пахотных земель. В этой ситуации заслуживают внимание природные источники элементов питания, которые менее агрессивны по отношению к окружающей среде, позволяют получать экологически безопасную продукцию.
Использование торфов в современной ситуации – один из способов развития экологически устойчивого земледелия, необходимая, безальтернативная мера обеспечения бездефицитного баланса гумуса в почве. Республика Бурятия располагает 118 торфяными месторождениями с запасами торфа 112 млн. тонн (Лбов и др., 2007).
Значительное разнообразие физико-химических свойств торфа, а также высокое содержание в нем азота и гуминовых кислот стимулирует широкий интерес к проблеме его эффективного использования. К настоящему времени накоплен обширный материал по технологической доработке торфа, который формирует основу для дальнейшего усовершенствования способов активизации свойств торфа.
Климат Забайкалья оказывает неблагоприятное воздействие на роста и развития культурных растений. Повысить устойчивость растений к условиям среды и увеличить их продуктивность возможно внесением микроэлементов, среди которых высокой биологической активностью обладают редкоземельные элементы (РЗЭ) – лантан, неодим, самарий (Абашеева и др., 2004, 2006; Кожевникова и др., 2005). Для предотвращения вымывания РЗЭ из почвы, применяют сорбционную технологию, предполагающую использование природных цеолитов в качестве носителя микроэлементов. В свою очередь, цеолиты являются ценным компонентом в органо-минеральных удобрениях, в том числе и торфоминеральных.
Учитывая особенности торфов, сорбционные свойства цеолитов и биологическую активность РЗЭ, а также малую изученность совместного их применения, получение на их основе удобрений, способных повысить плодородие почв и продуктивность растений является актуальной задачей.
Цель исследований – разработать физико-химические основы получения торфо-цеолитовых (ТЦУ) и комплексных неодимсодержащих удобрений (КТЦУNd) пролонгированного действия и провести агрохимическую оценку их эффективности.
Задачи исследований:
-
Определить равновесные и кинетические параметры сорбции неодима из водного раствора Nd2(SO4)3 природными цеолитами.
-
Разработать технологическую схему получения торфо-цеолитовых и комплексных неодимсодержащих удобрений пролонгированного действия.
-
Изучить действие и последействие полученных удобрений на целлюлозолитическую, протеазную активности и нитрифицирующую способность каштановой почвы.
-
Исследовать влияние торфо-цеолитовых и комплексных неодимсодержащих удобрений на продуктивность, биохимический и минеральный состав редиса и однолетних кормовых культур (горох, овес).
Научная новизна. Выявлены закономерности сорбции цеолитсодержащим туфом неодима из растворов сульфата неодима. Получены новые комплексные неодимсодержащие удобрения на основе низинного торфа и модифицированных ионами неодима природных цеолитов с применением сорбционной технологии и процесса грануляции. Определены оптимальные соотношения цеолита и торфа в удобрениях, повышающие биологическую активность почвы, продуктивность и качественный состав растений.
Защищаемые положения:
комплексные неодимсодержащие удобрения обладают пролонгированным действием, обусловленным применением сорбционной технологии насыщения цеолитов ионами неодима из раствора Nd2(SO4)3.
под действием торфо-цеолитовых и комплексных неодимсодержащих удобрений повышаются целлюлозолитическая, протеазная активности и нитрификационная способность почвы.
применение торфо-цеолитовых и комплексных неодимсодержащих удобрений положительно влияет на продуктивность, биохимический и минеральный состав редиса, зеленой массы гороха и овса.
Теоретическая и практическая значимость. Установленные закономерности сорбции ионов неодима природными цеолитами являются физико-химическим обоснованием сорбционной технологии получения новых комплексных удобрений пролонгированного действия. Результаты исследований по оценке эффективности торфо-цеолитовых и комплексных неодимсодержащих удобрений обосновывают перспективы рационального использования природного сырья и повышения плодородия почв. Получены Патент РФ № 2255923 от 10.07.2005 г., Бюл. № 19. «Неодимсодержащее микроудобрение» и Патент РФ № 2322426 от 20.04.2008 г., Бюл. № 11. «Комплексное торфо-цеолитовое удобрение пролонгированного действия».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных: «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2005), «Биологические источники минерального питания растений» (Омск, 2005), «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем» (Иркутск, 2006), «Экологические проблемы отраслей народного хозяйства» (Пенза, 2006), «Экология 2007» (Архангельск, 2007); всероссийских с международным участием: «Новые технологии переработки природного сырья в условиях экологических ограничений» (Улан Удэ, 2004), «Биоразнообразие экосистем Центральной Азии» (Улан-Удэ, 2006) и всероссийских конференциях: «Научно-практической конференции, посвященной 100-летию кафедры почвоведения им. Л.Н. Александровой» (Санкт – Петербург, 2006), а также научной школе «Болота и биосфера» (Томск, 2005).
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 14 научных работ, в том числе 2 статьи в реферируемых журналах.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 149 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов и списка литературы. Работа содержит 23 таблицы, 30 рисунков и приложения. Список использованной литературы включает 287 наименований, в том числе 32 зарубежных автора.
Редкоземельные элементы: геохимия и роль в биологических системах
В связи с этим эффективность торфяных удобрений в основном обусловлена, по представлениям этих авторов, лишь воздействием органических и минеральных добавок к используемому на удобрение торфу. Сам же торф мало влияет на улучшение физических свойств и снижение вымывания адсорбируемых им питательных веществ минеральных удобрений. Иногда указывается, что торфяной гумус лишь после длительных биохимических превращений переходит в почвенный гумус.
В противопоставление вышесказанному имеются данные ряда исследователей, утверждающие, что эффективность торфа заметно выше на легких песчаных и супесчаных почвах, что обуславливается улучшением их водно-физических и физико-химических свойств (Галуза, 1957; Кац, 1960; Скрынникова, 1976; Торф..., 1983; Васильев, Филиппова, 1984; Полунин и др., 1984; Кулаковская и др., 1984; Малышев, 1986; Малышев и др., 1989; Ганжара, 1998; Усенко, 2003). Например, исследования, проведенные на дерново-подзолистых песчаных почвах при внесении средних и высоких доз торфа, вызвало снижение плотности почвы на 1.4 %, увеличение капиллярной влагоемкости на 5.9 %, запасов воды на 37 т/га (Юшкевич, Шныриков, 1981). Улучшение водного питания растений при внесении торфа в почву происходит из-за высокой влагоемкости последнего (от 500 до 3000 %). Наибольшей влагоемкостью обладают нер аз ложившиеся растительные остатки — волокно, моховые торфа с малой степенью разложения и нормальной зольностью (Васильев, Филиппова, 1984). Обобщение данных по влиянию чистого торфа на урожайность культур на основных типах почв Западной Сибири свидетельствуют о том, что его эффективность изменяется в такой же зависимости, как и навоза. Наиболее высока она на дерново-подзолистых почвах (Булатова, Тюменцев, 1973; Бурлака, 1974; Бурак, 1975).
Однако в большинстве случаев положительное влияние торфа на свойства почвы не сопровождается соответственным повышением урожайности культур, связанное с незначительной доступностью азота (96-99 % находится в органических соединениях), низкими запасами фосфора (0.01-0.3 %) и калия (0.1-0.15 %) в торфе, что обуславливает невысокую эффективность его применения в чистом виде. Так, прибавка урожайности от внесения торфа в дозах 50-100 т/га на среднесуглинистых дерново-подзолистых почвах, как правило, не превышает 10—15 % (Никонов и др., 1962; Вышинский, 1965; Ефимов, Донских, 1967; Бурак 1975; Бедак, Рябцев, 1977; Васильев, Полунин, 1977; Зябкина, 1977; Грошев, 1982; Полунин и др., 1984; Тишкович и др., 1987; Ефимов и др., 1997).
В приведенных суждениях недостаточно учтены особенности почвообразования торфяных почв и, следовательно, специфика торфов как материала для производства удобрений. Гумус, вносимых в почву торфяных удобрений - это тот же почвенный гумус, не требующий обязательных биохимических превращений (Драгунов и др., 1948.; Инишева, 2006). Среднее содержание гуминовых кислот (ГК) в торфе низинного типа составляет 38-40 %, переходного - 35-39 % и верхового 24-26 %, фульвокислот - 16-17 % для торфа низинного типа; 17-19 % для переходного и верхового (Раковский, 1949; Кухаренко, 1954; Торф..., 1983; Ефремова, 1992; Маслов, Архипов, 2005).
При образовании торфа гумификация отмирающей растительности протекает в более мягких условиях, нежели образование гумуса в минеральных почвах. Этот факт сказывается на относительной легкости минерализации органического вещества торфа в приготовленных на его основе удобрений и процессах трансформации его в почвах. Как следствие этого отмечается существенная активизация биохимических процессов в почвах и мобилизация органического азота удобрений и самих почв. Тот факт, что гуминовые вещества органических удобрений, приготовленных на основе торфа разлагаются после внесения в почву быстрее, чем гуминовые вещества собственно почвы объясняется Н. Н. Бамбаловым и др. (1984), тем, что ГК торфа представлены только бурыми гуминовыми кислотами, которые биологически менее устойчивы.
Торф и торфяные удобрения обогащены негумифицированными соединениями органического вещества, основная часть которых обладает легкой минерализуемостью, что еще в большей мере способствует активизации в торфяных удобрениях биохимических процессов. Вместе с тем торфяные удобрения минерализуются в почвах значительно медленнее по сравнению с соломистым или бесподстилочным навозом. По имеющимся в литературе данным (Барановский, 1980; Немчинов, 1985), торфяные удобрения при высокой их эффективности быстрее, чем навоз, приводят к обогащению почв гумусом. Особое значение в использовании торфа приобретает длительность его действия как удобрения. Если срок действия навоза равен в среднем 3-4 года, то срок действия торфа более длителен и составляет от 5 до 7 лет. При этом влияние торфа, как и других органических удобрений, не везде одинаково: на легких почвах он действует более интенсивно в первые годы и срок его действия короче, на тяжелых почвах -действие торфа длительное, хотя и менее интенсивное (Васин, 1963).
Инертность торфа, связанная с особенностями генезиса и свойствами торфа, способствует тому, что в задачи мероприятий по производству удобрений на основе торфа включают не только обогащение его питательными веществами, но и активизацию в нем биохимических процессов (Васин, 1963; Корлякова, 1969; Толчелников и др., 1979; Гудилин др., 1985; Немчинов, 1985; Касимова, Терещенко, 1997; Мармулев, Демина, 2005; Инешева, 2006). Неоднозначное отношение к использованию торфа в земледелии, способствует повышению интереса к получению поликомпонентных органических и органоминеральных удобрений целевого назначения с заданными свойствами (торфяная биотехнология). Л. И. Инишевой (2006) выделены современные направления торфяной биотехнологии:
Агрохимическая характеристика каштановых почв
Латериты, каштановые, сухие красноцветные, бурые сухостепные почвы содержат значительно меньшее количество РЗЭ (в среднем 100 мг/кг). Содержание лантаноидов в почвах КНР примерно равно среднему мировому. На легкие лантаниды (Sm, Nd, La, Pr, Се, Eu), приходится в среднем 88.5 % их суммарного содержания. Сумма тяжелых РЗЭ в различных почвах сравнительно мало меняется, оставаясь на уровне 19.6 мг/кг, что соответствует 11.5 % всех лантанидов в почвах. Миграция РЗЭ в почвенном профиле выражена слабо. Уровень накопления по профилю определяется типом почвы. Так, в альпийской луговой и альпийской лугово-степной почвах РЗЭ накапливаются в гумусовом горизонте, в субальпийской степной почве наибольшее количество РЗЭ приходится на горизонт АИ, что связано со способностью многих РЗЭ образовывать с бикарбонатами соли или комплексные соединения, легковымывающиеся из горизонта А. В латерите и красноземе, обнаружено повышенное количество РЗЭ в горизонте ВС, которые практически не накапливаются в гумусовых горизонтах. В черноземе содержание элементов примерно одинаковое во всех горизонтах, а в горных желтых буроземах дифференциация горизонтов по РЗЭ не выражена. Соединения РЗЭ обладают высокой стойкостью в процессах выветривания и почвообразования (Чжан Шэн и др., 1990).
Почва обладает высокой способностью адсорбировать и выделять лантан. Степень насыщенности основаниями и ЕКО почвы зависели от дозы лантана.
Количество оснований (Са , Mg , К , Na ), обменивающихся на La повышается с увеличением количества экзогенного La + (Xie Zubin et al, 2000). Исследованиями российских ученых установлено повышение концентрации РЗЭ с ростом количества глинистых частиц: в лесостепных почвах Приволжской возвышенности, в серых лесных почвах в горизонтах В и ВС (Ронов и др., 1972; Самонова, 1992). Обогащение редкоземельными элементами глинистой фракции почв и миграция их соединений по профилю в составе глинистых коллоидов отмечается также и зарубежными исследователями (Gouveia et al, 1993; Aide et al, 1999). Гуминовые и фульвокислоты формируют с лантаноидами прочные комплексные соединения, но при образовании комплексов с растворимым органическим веществом почвы увеличивается подвижность РЗЭ (Torres, Choppin, 1984; Ephraim et al, 1989; Tyler, Olsson, 2002). На формирование уровней концентраций РЗЭ в пределах одного типа почв, но функционирующих на различных почво образующих породах оказывает влияние почвообразовательный процесс. Так, покровные суглинки содержат лантана в 30 раз выше, чем пески, тогда как органогенные горизонты, развивающиеся на этих породах, дают разницу всего в 2.4 раза. Повышенное содержание лантана в гумусовых горизонтах тяжелых по гранулометрическому составу почвах (черноземы) предполагает участие РЗЭ в процессах сорбции органическими и минеральными коллоидами и гумусонакопления (Самонова, 1992).
В физиологическом отношении по параметрам острой токсичности РЗЭ относятся к веществам 3-4 классов опасности. Среди РЗЭ более токсичны металлы подгруппы иттрия. Летальная доза для солей группы церия составляет 1450-2370 мг/кг, ПДКрзэ = 6 мг/м3 (Вредные..., 1988; 2005). Воздействие на человека обычно происходит при ингаляции аэрозолей индивидуальных редкоземельных металлов и их соединений. Из желудочно-кишечного тракта лантаноиды практически не всасываются в кровь (Вредные..., 2005; Верхова, Сорока, 1980; Лакин и др., 1982).
Лантаноиды вовлекаются в биохимические процессы в незначительной степени и поэтому сравнительно слабо изучены в смысле их непосредственного функционирования в биохимических реакциях в клетке. Биологическая роль РЗЭ в основном сводится к способности заменять ионы Mg и Са во многих макромолекулярных системах благодаря сходству химических свойств, что может существенным образом оказать влияние на регуляторную роль кальция в клеточных мембранах, а магния в реакциях с нуклеотидами (Smolka, et al., 1971, Лакин и др., 1982; Маракушев и др., 2004). Ионы РЗЭ не способны моделировать функции другого иона, а наоборот блокируют их. Об этом свидетельствует подавление лантанидами транспорта Са в мембранных системах, причем зависимость ингибирования от элемента различна для пассивного и активного транспорта. В первом случае влияние РЗЭ убывает в ряду La-Lu, а на активный транспорт сильнее влияют Sm и Nd, чем La (Лакин и др., 1982). Для РЗЭ, прежде всего, характерно взаимодействие с белками, связывающие кальций, такими, как альбумины, а-амилаза, трипсиноген, термолизин, стафилококковая нуклеаза (Furie, et al., 1973). Также редкие земли образуют комплексы со многими органическими лигандами (углеводородами, аминокислотами, оксикислотами, нуклиотидами, фосфотидами, витаминами), в том числе некоторые из них (La, Nd, Pr, Sm, Y) и с ДНК (Кальницкий, 1978; Верхова, Сорока, 1980).
Влияние РЗЭ на живые организмы было обнаружено еще в начале прошлого столетия, однако, биохимическая и физиологическая роль РЗЭ в питании растений, миграция по биологическим цепям изучены недостаточно. В биологическом кругообороте РЗЭ принимают слабое участие. Растения являются барьером для перехода РЗЭ из почвы в организм животных и человека. Некоторые катионы лантаноидов замещают эндогенный Са в пероксидазе растений хрена, сохраняя структуру фермента и его активность (Morishima, et al., 1986). Неодим, имеющий ионный радиус, близкий к радиусу Са2+, вероятно, способен в некоторой степени замещать его в клеточных мембранах растений рапса в условиях дефицита элемента (Wei, et al., 2000). Церий может проникать в хлоропласты, связываться с хлорофиллом, а впоследствии замещать магний и формировать Се-хлорофилл (Hong, et al., 2000).
Агрохимическая характеристика цеолитсодержащих туфов Мухор-Талинского месторождения Республики Бурятия
Последействие удобрений изучалось в два периода: с 27.06 по 01.07 и 15.08 по 19.08 (рис. 4.9). С увеличением срока действия удобрений наблюдалось положительное влияние торфо-цеолитовых и комплексных неодимсодержащих удобрений, а также отдельно торфа и модифицированных цеолитов на протеолитическую активность каштановой почвы.
В период первого определение протеазной активности почвы ее значение на контрольном варианте опыта 1 составило 5.7 %. По сравнению с контрольным вариантом последействие минеральных удобрений увеличило деструкцию желатинового слоя фотобумаги в 1.12 раза, торф, как в чистом виде, так и на фоне NPK - в 1.53 и 1.75 раза, соответственно, «ТЦУ» - в 1.56-1.75 раза.
Исключением стал вариант с морденитсодержащим туфом, последействие которого понизило в данный период времени активность протеолитиков в сравнении с контролем в 1.43 раза. Значения активности протеолитиков на анализируемом варианте по отношению к фону было ниже в 1.6 раза. Остальные удобренные варианты по эффективности превышали фон: «ГТ» - в 1.36 раза, «Фон + Т6оП,4оУ» -в 1.39 раза, «Фон + Т7оЦзоУ» - в 1.45 раза, «Фон + ГТ» и «Фон + ТвоЦгоУ» - в 1.56 раза.
Деструкция желатинового слоя при последействии торфа по минеральному фону протекала в 1.15 раза интенсивнее, чем на варианте с внесением торфа в чистом виде. Удобрение «Т80Ц2оУ» по характеру влияния на протеолитическую активность в данный период исследования соответствовало варианту «Фон + ГТ». При этом «ТадЦгоУ» превосходило по действию в 1.1 раза «Т7оЦзоУ» и «ТбоЦшУ» Период с 15.08 по 19.08 характеризовался увеличением активности протеолитиков в вариантах «Контроль», «Фон», «Фон + Ц» и «Фон + Т7оЦзоУ» и снижением в остальных вариантах в сравнении с предыдущим периодом наблюдения. В результате интенсивность деструкции желатинового слоя по сравнению с контрольным увеличилась на вариантах: с «ГТ» - в 1.1 раза, «Фон» - в 1.24 раза, «Фон + ГТ» - в 1.36 раза, «ТЦУ» - в 1.11-1.4 раза. Последействие цеолита по фону аналогичным образом проявилось и указанный период исследования, активность протеазной микрофлоры по отношению к контролю и фону снизилась в 1.1 и 1.34 раза, соответственно.
Последействие «ТЦУ» на протеазную активность каштановой почвы, 2005 г. Отмечено, что не все варианты превосходили по действию фоновый вариант. Так, снижение отмечено на вариантах: «Фон + Т6оЦ4оУ» _ в 1-16 раза, «ГТ» - в 1.23 раза и «Ц» - в 1.5 раза.
Стабильно высокие результаты за оба периода наблюдений были зафиксированы при последействии торфа на фоне NPK и «Т80Ц2оУ», разница значений между сроками определения составила 0.5 %. Последействие неодимсодержащих удобрений по периодам исследования в опыте 2 характеризовалось постоянством влияния на протеолитическую активность каштановой почвы.
В период с 27.06 по 01.07. отмечалось увеличение интенсивности деструкции желатинового слоя фотобумаги в сравнении с контролем (5.7 %) и фоном (6.4 %) на вариантах «Фон + МЦ» - в 1.29 и 1.16 раза, «Фон + КТ60Ц4оУш» - в 1.26 и 1.13 раза, «Фон + ТбоЦюУ» - в 1.56 и 1.39 раза и снижением - «Фон + Nd 3 мг/кг» - в 1.14 и 1.28 раз, соответственно (рис. 4.10).
С увеличением срока (15.08-19.08) действия удобрений повысилась активность микрофлоры по вариантам опыта. Последействие Na SCUb как и в предыдущем периоде определения было менее эффективным по сравнению с контрольным и фоновым вариантами. По отношению к контролю (7.0 %) интенсивность протеолитической активности на вариантах с внесением «МЦ» и «Т60Ц4оУ» увеличилась в 1.1 раза, «КТвоЦюУш» - в 1.24 раза.
В сравнении с фоном удобрения, содержащие неодим снизили активность протеолитиков: Nd2(S04)3 - на 1.8 %, «МЦ» и «Т60Ц4оУ» - на 0.9 %. Последействие Nd2(S04)3 по эффективности уступало в 1.12 и 1.25 раза внесению неодима в составе «МЦ» и «КТбоЦ4оУш»- Закономерным стало усиление действия «КТ6оЦ4оУш» на протеазную активность в последние сроки определения вегетационного периода, что возможно инициировано активным влиянием неодима в далеко неоптимальных условиях среды, а также физико-химическими свойствами торфа и цеолитов.
Последействие 2006 г. Изучение протеазной активности на посевах овса на зеленую массу проводили в периоды: с 30.06 по 04.07 и с 21.08 по 25.08. В период определения с 30.06 по 04.07 наблюдалась высокая активность протеазной микрофлоры (9.4-10.9 %), выровненная по вариантам опытов. Следующий период наблюдения, характеризовался снижением значений протеазной активности каштановой почвы, вызванное сезонными изменениями гидротермического режима, с максимальными значениями на вариантах удобренных «ТЦУ» и «КТ6оЦ4 )Уш» (рис. 4.11; 4.12).
Интенсивность деструкции желатинового слоя фотобумаги на контрольном варианте опыта 1 в первый период определения в 2006 г. составила 9.4 %, которая в 1.1 раза уступала значению фонового варианта (рис. 4.11). По отношению к контролю последействие торфа в чистом виде соответствовало контрольному значению, применение торфа и цеолитов совместно минеральными удобрениями увеличило активность протеолитиков в 1.1 и 1.07 раза, «Т80Ц2оУ» - в 1.11 раза, «Т7оЦзоУ» в 1.03 раза и «Т60Ц4оУ» - в 1.16 раза.
По сравнению с фоном последействие «Т80ТД2оУ», «Т60Ц4оУ» и совместного использования торфа и минеральных удобрений увеличило в 1.04-1.09 раза протеазную активность каштановой почвы. Менее эффективны варианты «ГТ» и «Фон + Т7оЦзоУ» и «Ц», снижение к фону составило 6.38, 3.09 и 8.6 %, соответственно.
Максимальное значение протеазной активности отмечено при последействии «ТбоЦюУ» (Ю.9 %). По действию оно превосходило влияние торфа на фоне NPK в 1.05 раза, цеолитов на фоне - в 1.08 раза, а также «ТвоЦгоУ» и «ТуоЦзоУ» - в 1.05-1.2 раза.
Второй период определения с 21.08 по 25.08.06 характеризовался снижением в среднем в 2.5 раза активности протеолитиков на всех вариантах опыта. Интенсивность деструкции желатинового слоя фотобумаги на контрольном и фоновом вариантах соответствовала 2.8 и 3.2 %, соответственно. По сравнению с контролем и фоном в период с 21.08 по 25.08 последействие удобрений повысило активность микрофлоры на варианте «ГТ» - в 1.93 и 1.69 раза, «Фон + ГТ» - в 1.32 и 1.16 раза, «Фон + Ц» и «Фон + Т6оЦ4оУ»- в 1-42 и 1.25 раза, «Фон + Т80Ц2оУ» - в 1.18 и 1.03 раза, «Фон + Т7оЦзоУ» - в 2.32 и 2.03 раза.
Среднее количество цеолитов в «ТЦУ» способствовало усилению протеолитической активности почвы, превосходя раздельное внесение торфа и цеолитов по фону в 1.1—1.8 раза. Эффективность цеолитсодержащих туфов была ниже в 1.38 раза по сравнению с торфом в чистом виде. В свою очередь, вариант «ГТ» превосходил по влиянию «Фон + ГТ» в 1.46 раза. Интенсивность деструкции желатинового слоя фотобумаги на вариантах с «ТЦУ» убывала в следующем порядке: «Т7оЦзоУ» - «Т60Ц4оУ» - «Т80Ц,2оУ» За оба периода исследования 2006 г в опыте 2 отмечалась выраженная тенденция увеличения протеазной активности каштановой почвы от внесения неодимсодержащего удобрения «КТ60Ц4оУш» (рис. 4.12). По сравнению с контролем (9.4 и 2.8 %) внесение Na SO повышало активность протеолитиков в 1.06-1.46 раза, «ТбоЦшУ» - в 1.15—1.4 раза, «МЦ» - в 1.2-2.1 раза, «КТбоЦдоУш» - в 1.12-2.3 раза. варианты
Протеазная активность
Повышению содержания витамина С в корнеплодах редиса способствовали все виды удобрений, уровень его накопления в 1.1-1.8 раза превышал содержание на контрольном варианте. По сравнению с контролем и фоном количество аскорбиновой кислоты увеличилось: при использовании Nd2(S04)3 - на 12.8 и 2.8 %, при внесении «МЦ» - на 25.9 и 14.8 %, при добавлении «Т60Ц4оУ» - на 18.0 и 7.6 % и при применении «КТ60Ц4оУш» - на 29.32 и 25.92 %, соответственно. Использование модифицированных цеолитов по отношению к сульфату неодима повышало накопление аскорбиновой кислоты на 11.6 %. Как и в случае с сахарами, наибольшим количеством витамина С обладали корнеплоды, выращенные на варианте «Фон + КТбоПдоУш» (64.40 %), который по эффективности был выше «Фон + ТбоП,4оУ» и «Фон + Nd Змг/кг» - в 1.6 раза и в 1.5 раза - «Фон + МЦ». Благоприятный эффект от внесения «КТ60ЦюУш» вероятно, связан от комплексного действия компонентов в ходящих в его состав в сравнении с их раздельным действием.
Применение удобрений в опыте 2, аналогично опыту 1, повышало содержание нитратов в корнеплодах редиса, уровень накопления которых находился ниже предельно допустимого. По отношению к контрольному варианту (88 мг/кг) количество нитратов в корнеплодах редиса увеличилось при внесении «МЦ» - до 127 мг/кг, «ТбоЦмУ» и «КТ6оЦюУш» - Д 135 мг/кг, Nd2(S04)3- до 141 мг/кг сырого вещества.
Неодим положительно влияет на круговорот азота в почве (см. гл. 5), тем самым, улучшая азотное питание растений, что и было отмечено при внесении удобрений, содержащих данный элемент. Количество общего азота в корнеплодах редиса от применения неодимсодержащих удобрений увеличилось в 1.3-1.6 раза по сравнению с контрольным уровнем и в 1.2-1.5 раза - с фоновым (табл. 6.6). Максимальное содержание общего азота зафиксировано на варианте «Фон + КТ60Ц4оУш» -2.10 %, уровень накопления, которого выше, чем на вариантах: «Фон + Т60Ц4оУ» и «Фон + Nd Змг/кг» - в 1.1 раза, «Фон + ТбоЦшУ» -в 1.2 раза. Применение соли неодима в лучшей степени отразилось на азотном питании редиса, чем внесение модифицированных цеолитов. Эффект от цеолитов имеет место в период последействия удобрения.
Разница между зольностью корнеплодов от внесения неодимсодержащих удобрений и контрольным вариантом составила 2-3.8 %. За исключением варианта «Фон + МЦ», процент зольности при использовании неодимсодержащих удобрений был выше фонового, хотя и несущественно (на 0.6 %).
Удобрения, включающие ион неодима проявили благотворное действие на содержание фосфора, калия, кальция и магния, хотя и незначительно, увеличивая их содержание в сравнении с контролем. Стоит отметить, что на улучшение минерального состава корнеплодов редиса в сравнении с сульфатом неодима и модифицированными цеолитами в оптимальной степени повлияло внесение «КТбоЦшУш» Накопление неодима в корнеплодах редиса варьировалось от 0.152 до 0.287 мг/кг сухой массы. Максимальные значения отмечены на вариантах «Фон» - 0.287 мг/кг и «Фон + КТ60Ц4оУш» - 0.246 мг/кг.
Таким образом, совместное внесение торфа и цеолитов в составе комплексных удобрений и «КТбоЦдоУм» положительно влияют на качество корнеплодов редиса — происходит максимальное накопление сахара (8.07-11.73 %), витамина С (41.40-64.40 мг/100г). Кроме того, значительно повышается содержание общего азота при внесении гранулированных удобрений (3.09-3.41 %) и особенно при использовании «КТ60Ц4оУш» (4.38 %), в некоторой степени увеличивается количество калия, кальция и магния. Также использование торфа совместно с минеральными удобрениями лучшим образом отразилось на качестве корнеплодов редиса, чем действие цеолитов.
Действие торфо-цеолитовых и комплексных неодимсодержащих удобрений на урожайность и кормовую ценность однолетних кормовых культур
Дальнейшие изучение влияния комплексных торфо-цеолитовых удобрений изучалось в период последействия на культурах второго и третьего года. Торф и цеолиты известны своим длительным действием, эффект от внесения которых проявляется именно в последующие годы. С минерализацией органического вещества в почву поступают доступные формы питательных веществ, часть из которых сорбируется цеолитами, с последующим освобождением в почвенный раствор.
В вегетационно-полевом опыте, проводимым с горохом на зеленую массу, выявлен положительный эффект от последействия изучаемых удобрений (табл. 6.7), которые способствовали увеличению урожая зеленой массы гороха по сравнению с контрольным вариантом (20.3 г/сосуд): минеральные удобрения - на 21 %, «ГТ» в чистом виде - на 12 %, «ГТ» совместно с минеральными удобрениями - на 28 %, цеолиты - на 11 %, «ТЦУ» - на 37-56
Стоит отметить, что по сравнению с удобренным фоном не все удобрения обеспечили прибавку урожая зеленой массы гороха, повышение урожайности наблюдалось на следующих вариантах: «Фон + ГТ» - на 5 %, «Фон + Т60Ц4оУ» - на 13 %, «Фон + Т70ЦзоУ» - на 19 % и «Фон + Т80Ц20У» - на 29 %. Максимальная урожайность зеленой массы гороха в опыте достигнута при внесении «Т80Ц2оУ» - 31.6 г/сосуд, которая в 1.2-1.4 раза выше, чем при раздельном использовании торфа и цеолитов. Внесение «ГТ» по фону эффективнее применения его в чистом виде, разница в урожайности вариантов составила 3.1 г/сосуд, кроме того, по своему действию торф в чистом виде был сходен с применением цеолитов на фоне NPK.
Прибавки урожайности зеленой массы гороха опыта 2 от внесения неодимсодержащих удобрений свидетельствуют о последействии их на каштановой почве (табл. 6.8).
Выход зеленой массы гороха с удобренных вариантов по сравнению с контрольным увеличился: «Фон + Nd 3 мг/кг» - на 17 %, «Фон + МЦ» - на 26 %, «Фон + Т6оЦ4оУ» - на 37 %, «Фон + КТбоЦшУш» - на 40 %. Последействие по отношению к фоновому варианту проявилось не на всех вариантах, исключением стал - «Фон + Nd 3 мг/кг», что свидетельствует об истощении почвы, как питательными веществами, так и стимулирующим эффектом ионов неодима.
Прибавки от последействия модифицированных цеолитов и «КТбоЦдоУш» в сравнении с фоном составили 4 и 16 %, соответственно. Добавление к питательным веществам торфа и свойствам цеолита неодима, ведет к благоприятному питательному режиму почвы, тем самым, катализируются биохимические процессы в растениях, поэтому последействие «КТбоЦюУш» эффективнее «МЦ» и «ТбоЦюУ»- Хотя стоит заметить, что внесение «ТбоЦадУ» способствовало большему выходу зеленой массы гороха, увеличивая урожайность в 1.1 раза в сравнении с «МЦ», позволяет предполагать, что больший вклад в повышение урожайности принадлежит торфоцеолитовому компоненту удобрения.
