Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1. Экологические аспекты известкования 7
1.2. Влияние известкования на плодородие почвы, урожай и качество сельскохозяйственных культур 17
1.3. Биогумус и его влияние на свойства почвы и урожайность сельскохозяйственных культур 24
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 34
2.1. Природно-климатическая характеристика района исследований 34
2.1.1. Рельеф, почвообразующие породы, почвенный и растительный покров объектов исследования 34
2.1.2 Климат и погодные условия во время проведения опыта 38
2.2. Экологическая обстановка района проведения исследования 42
2.2.1. Тяжелые металлы в почвах и радиологическая обстановка района исследований 42
2.3. Методика проведения исследований 47
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 50
ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ И МЫШЬЯКОМ 50
ГЛАВА 4. ПРИЕМЫ СНИЖЕНИЯ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АГРОЦЕНОЗ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ 57
4.1. Действие биогумуса и минеральных удобрений на микробиологи ческую и ферментативную активность почвы 57
4.2. Влияние известкования и удобрений на микробиологическую и ферментативную активность 63
4.3. Изменение агрохимических свойств почвы при известковании и внесении удобрений 69
4.3.1. Действие доломитовой муки на физико-химические свойства серой лесной почвы 69
4.3.2. Влияние известкования на азотный режим почвы 70
4.4. Действие известкования и удобрения на содержание тяжелых металлов и мышьяка в серой лесной почве полевых опытов 84
ГЛАВА 5. ДЕЙСТВИЕ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ И ПРИЕМОВ ЕГО СНИЖЕНИЯ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНАЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ 87
5.1. Урожайность зерна яровой пшеницы в зависимости от применения различных систем удобрений и известкования 87
5.2. Химический состав и качество зерна яровой пшеницы 92
5.3. Содержание тяжелых металлов в зерне яровой пшеницы 98
5.4. Содержание макроэлементов в зерне яровой пшеницы в зависимости от известкования и различных систем удобрений 102
ГЛАВА 6. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ 104
ВЫВОДЫ 109
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 111
ПРИЛОЖЕНИЯ 135
- Влияние известкования на плодородие почвы, урожай и качество сельскохозяйственных культур
- Рельеф, почвообразующие породы, почвенный и растительный покров объектов исследования
- Изменение агрохимических свойств почвы при известковании и внесении удобрений
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время острота экологических проблем, начавшихся с локальных загрязнений, выросла до угрозы глобальных катастроф. Человечество к началу XXI века вошло в экологический кризис, когда состояние окружающей среды уже угрожает дальнейшему его существованию (Ягодин, Жуков, Кобзаренко, 2002). Техногенная нагрузка на биогеоценозы Среднего Поволжья в отдельных районах превышает среднероссийские показатели (Государственный доклад, 1996, 1997; Панкратов, Мишанин, 1999; Ушаков, Кац, 2002).
Одним из наиболее опасных факторов воздействия на биосферу и особенно почву являются химические соединения, выделяющиеся при работе транспорта, а также технологически необоснованных приемах уничтожения химического оружия. Почвы медленно накапливают загрязняющие вещества, выполняя при этом протекторные функции в отношении других природных образований. Но, играя барьерную роль, они постепенно сами подвергаются загрязнению, и на каком-то этапе оно может достичь таких уровней, когда почвенный покров становится мало пригодным для сельскохозяйственного использования. На таких почвах для получения экологически чистой продукции растениеводства необходимы приемы, ограничивающие подвижность загрязняющих веществ и ведущие к снижению токсического действия на растения. Многие из этих приемов изучены в разных регионах страны (Добровольский, 1980; Ильин, 1986, 1991; Алексеев, 1987; Минеев, 1994; Черных и др., 2001; Кирейчева, Глазунова, 1995; Овчаренко и др., 1997;Помазкинаидр., 1999).
Вместе с тем в условиях лесостепного Среднего Поволжья, где основной продовольственной культурой является яровая пшеница, количественный учет изменений показателей плодородия необходим как для понимания процессов, происходящих в загрязненных тяжелыми металлами почвах, так и для разработки практических мероприятий, направленных на оптимизацию условий питания культуры с учетом региональных особенностей. При этом решается двуединая задача повышения продуктивности пшеницы и сохранения экологически безопасной среды обитания.
Цель и задачи исследований. Целью работы явилась оценка функционирования агроценоза яровой пшеницы и разработка приемов по улучшению его состояния в условиях техногенного воздействия.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- оценить уровень загрязнения почв тяжелыми металлами в районе исследования;
- провести количественный учет агрохимических показателей почв и закономерности их изменений при известковании, применении органических и минеральньж удобрений;
- проследить за влиянием удобрений и химической мелиорации на микробиологическую активность почвы и азотный режим;
- исследовать действие абиотических и антропогенных факторов на продуктивность яровой пшеницы и качество ее зерна;
- дать энергетическую оценку изучаемым приемам.
Научная новизна. Проведен учет фоновых значений валовых и подвижных форм тяжелых металлов в серой лесной почве и их изменений под воздействием техногенного фактора.
Разработаны приемы снижения подвижности тяжелых металлов и мышьяка и поступления их в растения яровой пшеницы.
Выявлено положительное влияние известкования и вермикомпоста (биогумуса) на физико-химические свойства, азотный режим, микробиологическую и эк-зиматическую активность серой лесной почвы.
Установлена эффективность применения разных доз вермикомпоста, известкования и минеральных удобрений на формирование урожайности и качество зерна разных сортов яровой пшеницы в условиях лесостепного Среднего Поволжья.
Практическая значимость работы. Показана реальная возможность использования показателей ферментативной и микробиологической активности серой лесной почвы для диагностики экологического состояния. Разработаны рекомендации по использованию биогумуса, известкования и минеральных удобрений в условиях техногенного загрязнения, позволяющие повысить урожайность и оптимизировать качество зерна яровой пшеницы.
Защищаемые положения. На зашиту выносится концепция оценки экологического действия веществ, выделившихся при уничтожении химического оружия, на плодородие серой лесной почвы, урожай и качество зерна яровой пшеницы, которая базируется на следующих положениях:
- в результате технологически необоснованных приемов уничтожения химического оружия наблюдаются изменения содержания мышьяка и тяжелых металлов в почве по сравнению с фоновыми значениями;
- использование доломитовой муки, биогумуса уменьшает подвижность тяжелых металлов и токсичность для пшеницы, усиливает микробиологическую и ферментативную активность, мобилизует элементы питания и тем самым оптимизирует питательный режим, способствует закреплению в почве гумуса, положительно влияет на реакцию почвенной среды, улучшает экологическую обстановку в целом;
- сорта яровой пшеницы по разному адаптированы в условиях техногенного воздействия к применению известкования, органических и минеральных удобрений.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава и специалистов сельского хозяйства «Современные проблемы науки в АПК» (Пенза, 1999); Всероссийской конференции «Почва, жизнь, благосостояние» (Пенза, 2000); 39-ой научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов агрономического факультета (Пенза, 2000); 40-рй научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов агрономического факультета «Агрономическая наука в начале XXI века» (Пенза, 2001); научно- практической конференции, посвященной 50-летию кафедры почвоведения и агрохимии «Проблемы плодородия почв на современном этапе развития» (Пенза, 2002); Международной научной конференции «Агрохимические аспекты повышения продуктивности сельскохозяйственных культур» (Москва, 2002); научно-практической конференции «Проблемы АПК и пути их решения» (Пенза, 2003).
Публикации. Основные положения работы изложены в семи научных статьях.
Влияние известкования на плодородие почвы, урожай и качество сельскохозяйственных культур
В настоящее время в России, по данным государственной агрохимической службы, кислые почвы занимают 51 млн. га сельскохозяйственных угодий, в том числе 43% всей пашни. Расширение площадей почв пашни с повышенной кислотностью связано не только с длительным их использованием, но также с переходом на возделывание сельскохозяйственных культур по интенсивной технологии, применением физиологически кислых удобрений и подкислением почв атмосферными осадками. Все это привело к уменьшению содержания гумуса, суммы поглощенных оснований и кальция как стража плодородия почв. Причем, дефицит кальция стал ощущаться не только на сильнокислых и кислых подзолистых и дерново-подзолистых почвах, но и на лесных слабокислых темно-серых почвах, оподзоленных, выщелоченных и даже типичных черноземах (Столяров, 1981; Кулаковская, 1990; Лебедева, 4996; Переверзев, Кошлева, Логинова, 1997). Кроме большого практического значения, исследование потерь кальция из пахотных почв важно и в теоретическом отношении, так как объяснить факт резкого подкисления реакции среды в почве при внесении физиологически кислых удобрений и нитрифи-кационного процесса невозможно (Шильников, Лебедева, 1987).
Вместе с тем с потерей кальция его место в ППК занимают ионы водорода, приводящие к ухудшению физико-химических и общефизических параметров почвы (Носко, 1996; Безносиков, 1997; Малюкова, Аргунова, Ют-кина, Губарева, 1999; Гришин, 2001).
При высокой кислотности в почве снижается окислительно-восстановительный потенциал, быстрее протекают процессы денитрифика-ции и усиливаются потери азота в газообразной форме. При переувлажнении и оттепелях в кислых почвах легче образуются токсические соединения нитритов, алюминия, двухвалентного железа, марганца, а также появляются ядовитые подвижные формы соединений ртути, свинца. Последние два очень опасны для человека, так как из почвы попадают в пищу, питьевую воду (Ковда, 1981; Литвинович, Павлова, Маслова, Лаврищев, 2000).
Важнейшим агрохимическим мероприятием для возрастания плодородия почв с повышенной кислотностью является известкование, улучшающее окультуривание этих почв. На известкованном фоне создаются предпосылки для образования гумуса и структуры почвы, активизации биологических процессов, устраняется токсическое действие обменного алюминия (Панов, 1983; Система земледелия..., 1992; Небольсин, Небольсина, 1997; Шишкин, 2002). При применении извести значительно повышается эффективность минеральных удобрений, в том числе и азотных, улучшается азотный режим почвы (Стрельников, Бабаян, Соловьев, 1981; Авдонин, 1982; Петербургский, 1985; Богомазов, Шильников, Солдатов и др., 1991; Лебедева, Гришин, 1996).
Главным критерием эффективности известкования является урожай. В опытах Пензенского СХИ с сахарной свеклой установлено, что пылящая доломитовая мука Иссинского карьера давала достоверные прибавки до 38 ц/га, сыромолотая - только 16,4 ц, а мука с частицами более 5 мм в первый год внесения существенной прибавки урожая не давала (Лебедева, 1996).
Повышенная кислотность оказывает отрицательное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур, создает неблагоприятные условия для роста и развития растений, снижает эффективность минеральных удобрений.
По силе своего воздействия на рост и развитие растений реакция почвенной среды в большинстве случаев выступает главным фактором, ограничивающим урожай. До тех пор, пока этот показатель находится в интервале сильнокислого и кислого трудно создать благоприятное азотное и фосфорное питание растений даже при достаточных запасах этих элементов в почве и внесении их с удобрениями (Небольсин, Небольсина, 1997). Степень проявления кислотности находится в корреляционной зависимости с урожаем почти всех культур, однако степень проявления этой связи усиливается для культур, крайне отрицательно реагирующих на повышение кислотности (сахарная свекла, пшеница, ячмень, люцерна и др.), и несколько ослабевает для культур - кальциефобов - лен, картофель, люпин (Барсуков, Макарикова, 1999).
Статистической обработкой экспериментальных данных установлено, что на дерново-подзолистых почвах в зависимости от pHkcl (в интервале 4,2-5,6) снижение этого показателя на 0,1 единицу приводит к падению урожая зерновых на 0,7-1,0 ц/га (Кулаковская, 1978).A
В большом количестве опытов отмечается почти равное смещение урожаев от смещения реакции почвенной среды в положительном интервале как на фоне удобрений, так и без них (Агеев, Демкин, Махуков и др., 1997). Объяснением этого явления может служить возникающий эффект наложения противоположной отзывчивости растений на калийные и фосфорные удобрения при известковании кислых почв. Улучшая общие условия питательного режима, известкование оказывает различное влияние на доступность фосфора и калия из почвы и удобрений и вследствие этого различную эффективность последних. В то же время крайне необходимо отметить, что действие навоза, значительно повышая урожаи, несколько снижает эффективность известкования. Это связано с тем, что с полной дозой навоза вносится до 2-3 ц карбоната кальция. Последнее приводит к некоторому снижению кислотности почвы, повышению буферности, уменьшению содержания подвижного алюминия (Кулаковская, 1978; Платонов, Сафонов, Полин, Ле Ван Тхиен, 2000; Шильников, Аканова, 2002).
На сильнокислых дерново-подзолистых почвах Северо-Западного региона страны прибавки урожая от непосредственного внесения извести составили: зерна ячменя 0,46 т/га, яровой пшеницы - 0,29, сена многолетних трав - 1,44 т/га. На среднекислых почвах достоверных прибавок урожая в опытах с зерновыми не установлено (Борисов, 1978). В опытах на дерново-подзолистой почве урожайность культур при использовании полной дозы извести возрастала на 43-59%. Причем действие мелиоранта проявлялось в течение продолжительного времени - до 30 лет. Повторное известкование, в зависимости от доз, давало общую прибавку урожая на 20-ый год последействия в размере 68-72% для озимой пшеницы и 71-78% - для трав (Аканова, 2000; Аканова, Поливцев, 2000).
По данным агрохимической службы на дерново-подзолистых почвах увеличение рН на единицу в интервале от 5 до 6 повышает урожайность озимой пшеницы на 51%, яровой пшеницы и ярового ячменя - на 12%, а озимой ржи в интервале от 4,5 до 5,5 - на 2,4%, причем на суглинистых почвах прибавки бывают выше, чем на супесчаных. По данным ЦИНАО оптимальное значение рН в полевых севооборотах с озимой пшеницей на дерново-подзолистых почвах составляет около 6,0 (Артюшин, Дерюгин, Кулюкин, Ягодин, 1991).
Результаты учета урожая сельскохозяйственных культур, выращенных на серых лесных почвах показали, что при внесении полной дозы извести, обеспечивающей pHkcl 5,6-6,2, степень насыщенности основаниями 85-92% и уровень гидролитической кислотности 1,8-2,2 мг-экв/100 г почвы, получен максимальный урожай сельскохозяйственных культур. Снижение дозы извести вдвое позволило получить прибавку урожая 69-71% по сравнению с полной дозой. Четвертная доза извести положительно влияла на урожай только в первые годы после известкования. Реакция произвесткованной почвы достигла максимального значения в первые три года, затем происходило постепенное подкисление почвы. В среднем с третьего по седьмой годы достигнутый уровень рН снижался на 0,5-0,8 ед. при внесении полной дозы, а при использовании половинной, и особенно, четвертной доз, возвращался к уровню неизвесткованной почвы. На фоне полной дозы извести эффективность повторного известкования низкая. Она повышается по мере снижения доз извести при основном известковании, что обусловлено подкислением почвы через несколько лет (Шильников, Мельникова, Ульянов, 1983).
Рельеф, почвообразующие породы, почвенный и растительный покров объектов исследования
В геоморфологическом отношении изучаемая территория расположена на западном склоне Приволжской возвышенности, на водоразделе рек Суры и Иванырса. По характеру рельефа территории представляют повышенную равнину, расчленённую оврагами и балками с обособлением первичных и вторичных водоразделов. Водоразделы имеют форму плоских равнинных плат, переходящих постепенно в склоны, носящие различный характер в за-висимости от экспозиции. Северные и северо-восточные склоны полого-волнистые, изрезанные оврагами. Южные склоны более короткие с лощинами. Рис. 1. Расположение опытного участка по отношению к источникам загрязнения
Разнообразные почвообразующие породы, климатические условия и растительность территории района исследований обусловили развитие почвообразовательных процессов и образования различных почв.
Почвенный покров района исследований, в основном, представлен серыми лесными, светло-серыми лесными почвами. Кроме того, встречаются светло-серые грунтово-глеевые.
Серые лесные почвы сформировались под пологом кустарниковой и кустарниково-травянистой растительности в условиях относительно хорошего увлажнения (им свойственен периодически промывной тип водного режима) и достаточно высоких сумм активных температур.
Они обладают достаточной аккумуляцией органического вещества и элементов зольного питания в относительно небольшом по мощности верхнем горизонте, чёткой элювиально-иллювиальной дифференциацией профиля по илу и полуторным окислам:
Для этих почв характерны изменения ёмкости поглощения по профилю с высоким содержанием обменных катионов в гумусовом и иллювиальном горизонтах, устойчиво кислой (или слабокислой) реакцией, не насыщенностью поглощенного комплекса основаниями.
Благоприятный тепловой и водный режим серых лесных почв обусловливает высокую активность биологических процессов, мобилизирующих внутренние резервы почвы.
Серые лесные глеевые почвы встречаются среди массивов серых лесных почв на участках с повышенным увлажнением (в западинах, на нижних участках склонов и на плоских слабодренированных водоразделах) с характерным для них относительно невысоким залеганием грунтовых вод, которые во влажные годы могут подниматься и достигать нижних горизонтов почвенного профиля. Образовались эти почвы, в основном, под лиственными переувлажнёнными лесами.
В строении профиля имеют много общего с серыми лесными почвами, отличаясь от них признаками переувлажнения и оглеения. Внутритиповая пестрота почвенного покрова довольно разнообразна. Это обусловлено различными почвообразующими породами и глубиной залегания грунтовых вод.
Район исследований располагался в центральной части обширного лесного массива, начинающегося от города Пензы и прерывающегося у станции Шнаево железной дорогой «Москва-Самара».
Большая часть участка располагается на выровненной территории водораздела, плодородные серые лесные почвы, которого обеспечивают произрастание всех древесных видов, свойственных Пензенской области.
Современная история лесов рассматриваемого участка связана с сильным антропогенным воздействием, которое особенно сильно проявляется в вырубках и посадках леса, ведется выпас скота. Территория лесов подвергалась химическому и радиационному загрязнению. Следствием усилившегося антропогенного воздействия является обеднение флористического состава во второй половине 20-го века.
По данным И.И. Спрыгина (1931) на Леонидовском торфянике произрастали: клюква болотная, росянка крупнолистная, вахта трёхлистная и другие специфичные болотные виды, которые в настоящее время исчезли в результате торфообработок и отравления воды и почвы при уничтожении устаревших образцов химического оружия. Отмечено сокращение местообитания типичных видов: черники, брусники, майника, нуждающихся в охране растений: пальчатокоренник Фукса, пальчатокоренник пятнистый, любка двулистная, колокольчик жёстковолосистый. Следствием антропогенного воздействия можно рассматривать внедрение в лесные сообщества рудеральных видов: мари белой, одуванчика лекарственного.
Большая часть лесов приходится на лиственные и смешанные леса в возрасте 52-60 лет, представляющие собой вторичные сообщества.
По составу доминантов можно выделить: березняки, берёзо-липняки, осинники, дубняки, сосняки, возраст которых чаще всего варьирует в пределах 40-90 лет, реже встречаются более старые сообщества. Редко встречают ся одиночные старые сосны с диаметром ствола 1,2 м. Средневозрастные сосновые сообщества, как правило, одноярусные, а старые и изрежеяные сосняки в возрасте 150-160 лет на песчаных субстратах имеют подчиненный второй ярус из лиственных деревьев.
В- травянистом покрове лиственных сообществ доминирует осока волосистая и разнотравье. Злаки немногочисленны и представлены мятликом дубравным, пырейником собачьим, вейником наземным и другими. Бобовые являются обязательным компонентом покрова. Видовой состав их не богат: чаще встречаются горошки лесной и заборный, изредка - клевер золотистый, астрагал солодколистный. Среди разнотравья, как правило, преобладают сныть обыкновенная и пролестник многолетний. Из споровых встречаются: орляк обыкновенный, щитовник мужской, страустник обыкновенный.
В сообществе с преобладанием клёна остролистного - кленовники и липы серцевидной -травяной покров более разрежен, в нём преобладает разнотравье под осокой волосистой (Чистякова, 1996).
Максимальная среднемесячная температура воздуха отмечается в июле (+18,6 - +19,5 С), минимальная - в январе (-11,3 —12Д С). Среднегодовая температура составляет +3,9 - 4,2 С.
Зима - продолжительная, умерено-холодная. Температура воздуха колеблется от 4,3 до 13,9 С ниже нуля. Отрицательные среднемесячные температуры воздуха наблюдаются в период с ноября по март. Самый холодный месяц-январь. Средняя месячная температура воздуха в январе -12,2 С. Средний минимум температуры января -15,7 С. Абсолютный минимум температуры января является абсолютным годовым минимумом температуры воздуха и составляет -43 С. Средняя высота снежного покрова достигает 29 - 37 см, число дней с устойчивым снежным покровом составляет 136-138 дней. Глубина промерзания почвы достигает до 74 — 82 см.
Весна (начало апреля - начало мая). Средняя температура воздуха 5 — 6 градусов тепла. Осадков 35- 37 мм. В апреле наименьшее число дней с осадками, но по характеру выпадения осадки более интенсивные, чем зимой.
Лето (мая - конец сентября). Среднемесячная температура воздуха 17,5 - 19,5 С. Осадков обычно выпадает больше, чем в другие сезоны, в среднем каждый второй - третий день с дождями. Максимальное количество осадков выпадает в июле (65 — 72 мм). Июль самый жаркий месяц года. Средний максимум температуры в июле - +25,3 С, а абсолютный максимум является абсолютным годовым максимумом температуры воздуха и составляет 39 С.
Изменение агрохимических свойств почвы при известковании и внесении удобрений
почвы Накопление азота в почвах находится в единстве с гумусообразованием. Азот, являясь составной частью гумуса, служит показателем направленности и результативности почвообразовательного процесса (Тюрин, 1965).
Содержание и распределение азота в серой лесной почве находилось в прямой зависимости от количества гумуса. Характерно резкое снижение его с глубиной вниз по профилю
До сих пор нет единого мнения относительно действия различных систем удобрения1 на азотный режим почв (Смирнов, 1970, 1977; Турчин, 1972; Кореньков, 1976; Семёнов и др., 1980; Кудеяров, 1988; Jenkinson, 1985 и др). Многие авторы считают, что внесение удобрений, главным образом, вызывает изменения в накоплении подвижных соединений в почве (Лебедева, 1973; Гамзиков, 1981; Шевцова, 1989). По мнению других исследователей, азотный режим почвы следует оценивать не только по запасам подвижных форм азота, но и учитывать направленность их трансформации в почве (Шарков, 1987; Кидин, 1993; Руделев, 1993; Jansson, 1958). Несмотря на большое количество работ, посвященных изучению состава азотсодержащих соединений и баланса азота в земледелии, очень мало данных о содержании и распределении внесённого азота удобрений по группам и фракциям гумуса.
Опытный участок был достаточно неоднороден по содержанию азота. В зависимости от места закладки опыта содержание общего азота колебалось от 0Д22 до 0,134% к массе почвы (табл. 10).
Содержание легкогидролизуемого азота (по Тюрину-Кононовой) колебалось от 32 до 38 мг/кг почвы в пахотном слое. Известкование несколько увеличивало подвижность азота серой лесной почвы. Содержание щелочногид-ролизуемого азота, извлекаемого по Корнфильду, было выше легкогидролизуемого в 2,5-2,6 раза.
Образование минерального азота в почве регулируется множеством факторов. С одной стороны, оно зависит от содержания общего количества связанного азота в экосистеме и его способности к минерализации, с другой стороны - от микробиологической активности и, в первую очередь, от аммонификации и нитрификации.
Образованные в результате этих процессов нитраты и обменный аммоний примерно одинаково доступны большинству сельскохозяйственных растений, хотя для яровой пшеницы более четкая зависимость обнаруживается между урожаем зерна и содержанием в почве нитратного азота, чем аммонийного (Лебедева, 1973; Мирчинк, 1976; Кочергин, 1986; Чуб, 1990; Гамзи-ков, Барсуков, 1997).
Это может быть обусловлено большей мобильностью нитратного азота, легко перемещаемого с током воды, в том числе и к корням растений, и вследствие этого - более активным поступлением его в растения.
С реакцией почвы связано накопление доступных форм питательных веществ (Соколов, Семенов, Агеев, 1990; Гордеев, 1995.)
Изучение азотного фонда серой лесной почвы показало, что основную долю в балансе почвенного азота лесостепи Среднего Поволжья, как и в других зонах (Мартыненко, 1976; Новиков, 1982; Шапошникова, 1992), составляли органические формы: в пахотном слое они достигали 98,3-99,1 % от общего содержания. Значительная доля этих соединений (90,8-91,2 %) входила в состав гумусовых веществ (табл. 11).
Для оценки качественного состава азотного фонда почв и его изменений под действием удобрений нами был использован метод кислотного гидролиза азота почв, разработанный Ф.К. Воробьёвым в последующей модификации Э.И. Шконде и И.Е. Королёвой (Агрохимические методы..., 1975). Согласно этому методу, соединения почвенного азота подразделяются на четыре фракции: 1. минеральная (нитратный, нитритный и обменный аммоний); 2. легко-гидролизуемая (амиды, часть аминов); 3. трудногидролизуемая (амины, часть амидов, необменного аммония и азота гуминов); 4. негидролизуемая (азот гуминов, меланинов, битумов, необменный аммоний).
Большая часть органического почвенного азота была представлена не-гидролизуемыми и трудногидролизуемыми соединениями, доля которых в серой лесной почве достигала 88,0-85,0% от общего содержания азота. На долю легкогидролизуемой фракции приходилось 10,2-11,1 % общего азота.
Примечание: в числителе — мг/кг почвы; в знаменателе - % от общего азота
Короткий срок действия известкования не позволил сделать обоснованных выводов о его влиянии на состав азотсодержащих соединений, вместе с тем, отмечена тенденция роста количества гидролизуемых фракций под действием химической мелиорации. Так, известкование среднекислой серой лесной почвы способствовало, в течение года, определенной перегруппировке содержания азота в различных фракциях органического вещества. Наиболее наглядно это проявилось в увеличении количества его в составе минерального азота и легко-гидролизуемой фракции - по отношению к неизвесткованному фону отмечено увеличение содержания на 6,5-11,0 и 3,6-6,5% соответственно.
Наряду с этим отмечена тенденция снижения как абсолютного, так и относительного содержания азота в составе негидролизуемой фракции. Данные определения фракционного состава органических соединений почвенного азота в составе гумуса свидетельствуют о том, что в серой лесной почве отношение азота гуминовых кислот к азоту фульвокислот меньше единицы (0,94-0,96). Известкование не оказывало существенного влияния на соотношение азота во фракциях гумуса.
Вместе с тем произошли существенные изменения во фракционном составе азотистых веществ, связанных с гумусовыми соединениями.
Наиболее наглядно это проявилось в снижении количества азота, связанного в полимерном комплексе с углеродом первой фракции гуминовых и и фульвокислот и «агрессивной» - фульвокислот, с одной стороны, и с ростом количества азота, связанного с гуминовыми и фульвоксислотами, предположительно связанными с кальцием. Аналогичное явление, в отношении углерода отмечали на почвах зоны достаточногто увлажения Бакина Л.Г (1993), Небольсин, Небольсина (1999) и в отношении азота Руделев (1992).
В наших исследованиях отношение азота в сумме первой фракции гуминовых и фульвокислот ко второй фракции возросло с 0,91-0,94 до 1,22-1,28, что свидетельствует об увеличении устойчивости азотного фонда почв при известковании.
Аналогичные результаты были получены Шевцовой Л.К. (1989), Руде-лёвым Е.В. (1992), Надежкиным СМ. (1999), которые связывали такие изменения с подкислением почвы и перегруппировкой фракций гумуса при систематическом внесении азота минерального и зелёного удобрения. По мнению Кононовой М.М. (1963), Александровой Л.Н. (1980) азот гумусовых соединений фракции 1 входит в состав "молодых" органических соединений, обладает непрочной связью в молекуле этих веществ и возможность его участия в процессах минерализации и иммобилизации вполне вероятна.
Содержание азота в негидролизуемом остатке составляло более 1/3 общего содержания азота в почве, под действием известкования оно практически не изменялось.
