27 марта 2016г.
Использование соломы в качестве органического удобрения давно пропагандируется, однако во многих хозяйствах внедряется с трудом. Наряду с организационными и техническими трудностями, одной из основных проблем является иммобилизация почвенного азота целлюлозоразлагающими микроорганизмами. В то же время, установлено, что при внесении соломы усиливается процесс азотфиксации (Ландина, 1992).
В нашем эксперименте, исходя из схемы, солома заделывалась на разную глубину в лугово-черноземную почву, взятую с целинного участка. Интерес представляет соотношение скорости минерализации до внесения соломы и после внесения. Учитывая очень высокое содержание гумуса, а значит и азота в почве, мы сможем проследить как за темпами минерализации нативного органического вещества, так и исследовать влияние соломы на этот процесс.
Одной из практических проблем земледелия является выбор оптимального варианта заделки соломы. Цель исследований – оценить характер трансформации органических веществ в почве при различных способах заделки соломы. Объект исследований – лугово-черноземная почва. Схема вегетационно-полевого опыта была представлена вариантами (способами заделки соломы): 1. Бессменный чистый пар; 2. Заделка на глубину 0-10 см; 3. 15-25 см; 4. 0-10 см + N; 5. Солома на поверхности почвы. Выбор сделан исходя из многочисленных дискуссий о более оптимальном способе, при котором солома будет оказывать пролонгирующий удобрительный эффект и влиять на соотношение процессов гумификации и минерализации.
Содержание органического вещества в почве опыта было очень высоким. Рассмотрим динамику содержания органического углерода (Сорг), щелочнорастворимого (СNaOH) и водорастовримого углерода (CH2O) и углерода детрита (Сд) за годы исследований. Сумма СNaOH и CH2O формирует подвижное органическое вещество (ПОВ), а Сд – лабильное органическое вещество (ЛОВ). Содержание органического углерода в целинной почве, перед закладкой опыта составляло 7770 мг C/100 г почвы. По данным Табл.1 количество Сорг на следующий год значительно сократилось во всех вариантах. В большей степени это было выражено в слое почвы 0-10 см на вариантах с заделкой соломы озимой ржи на 0-10 см внесенной на поверхность (в качестве мульчи). Минерализация органического вещества в первый год исследований не зависела от способа заделки соломы до момента ее внесения в сентябре. Поэтому, разница в содержании Сорг, наблюдаемая нами, возможно, вызвана причинами агрофизического порядка и различной величиной подземной продукции, корневых выделений, повлиявших на скорость минерализации.
Таблица 1
Содержание групп органических веществ в почве за годы исследований, мг С/100 г
Варианты
|
Сорг
|
СNaOH
|
Сд
|
CH2O
|
1-й год
|
2-й год
|
3-й год
|
1-й год
|
2-й год
|
3-й год
|
1-й год
|
2-й год
|
3-й год
|
1-й год
|
2-й год
|
3-й год
|
Чистый пар
|
6855
|
6332
|
6244
|
1720
|
1688
|
1558
|
169
|
140
|
115
|
36,0
|
24,0
|
37,5
|
6980
|
6822
|
6777
|
2388
|
2309
|
2260
|
181
|
174
|
163
|
13,0
|
25,5
|
45,0
|
0-10 см
|
6779
7209
|
6709
7161
|
6690
7034
|
1656
2130
|
1476
1994
|
1433
1903
|
168
193
|
150
225
|
122
214
|
37,5
20,1
|
25,5
36,0
|
39,0
48,0
|
15-25 см
|
7196
7203
|
7086
7124
|
7025
7088
|
1768
2080
|
1597
1916
|
1480
1884
|
239
245
|
152
205
|
136
170
|
37,2
22,0
|
28,4
38,4
|
42,0
49,5
|
0-10 см+ N
|
6930
7255
|
7350
7614
|
7131
7320
|
1757
1993
|
1549
2164
|
1493
1954
|
193
222
|
378
349
|
290
271
|
34,2
20,1
|
28,5
36,0
|
43,5
45,0
|
На поверх-
|
6703
|
7274
|
7211
|
1887
|
1621
|
1659
|
168
|
303
|
261
|
35,0
|
30,0
|
40,5
|
ности
|
6549
|
7162
|
7150
|
1964
|
2116
|
2135
|
187
|
288
|
230
|
17,0
|
34,4
|
45,0
|
НСР05
|
408
|
80
|
-
|
-
|
-
|
162
|
-
|
3,4
|
* верхний ряд – в слое 0-10 см 1-й год – озимая рожь 2-й год - кукуруза нижний ряд – в слое 15-25 см 3-й год – яровая пшеница
После заделки соломы ржи в сентябре, в соответствии со схемой опыта, в почву каждой повторности вариантов (исключая чистый пар) поступило 7,2 г С. На следующий год процесс минерализации был уже выражен в меньшей степени. А в вариантах с внесением соломы в слой 0-10 см + N, и на поверхность почвы, содержание Сорг увеличилось как в верхнем, так и нижнем слоях. Одной из причин этого повышения является рост содержания детрита в этих вариантах. Содержание органического углерода в слое 15-25 см было выше, чем в слое 0-10 см, за исключением варианта с поверхностным внесением соломы. Данный факт подтверждает точку зрения о том, что при безотвальной обработке, смоделированной нами, содержание гумуса в верхнем слое выше, чем в нижнем. Эта закономерность подтвердилась в последующие периоды наблюдений.
Во второй год исследований минерализация органического вещества проходила в условиях выращивания кукурузы. Известно, что минерализации в первую очередь подвержены соединения легкодоступные для микроорганизмов, поэтому при рассмотрении показателей СNaOH, Сд и CH2O в Табл.1 мы сможем дать более достоверную оценку ―субстрату‖ подвергающемуся минерализации. Характер динамики подвижного органического вещества аналогичен Сорг и только содержание СNaOH в вариантах: 0-10 см + N и ―на поверхности‖ не возросло, как Сорг в первый год, а уменьшилось. Поэтому, несмотря на высокое отношение С:N в поступающем органическом материале, процессу минерализации была подвержена и эта группа гумусовых соединений.
Более высокое содержание ПОВ в слое 15-25 см свидетельствует о зависимости величины этого показателя в данной почве в большей степени от уровня аэробиозиса и влажности, нежели от поступающего органического материала. Практически такая же закономерность наблюдалась и в содержании Сд и СH2O. Ранее уже упоминалось, что среди легкоразлагаемых органических соединений минерализации в первую очередь подвергается детрит. Материалы Табл.2 иллюстрируют показатели, характеризующие степень и направление трансформации органических веществ.
Данные таблицы свидетельствуют
о более высокой степени минерализации органического вещества
в верхнем
слое почвы. Причем происходила минерализация и гумусовых
веществ. Здесь необходимо выделить вариант с заделкой соломы
на 0-10 см, где на протяжении трех лет исследований в меньшей степени
была выражена
минерализация фульвокислот. В данном случае мы также можем предположить о меньшей глубине гумификации в почве этого варианта.
На глубине 15-25 см приведенный факт наблюдался
в варианте с заделкой соломы на 15-25 см, что может говорить о том, что здесь сложились условия менее благоприятные для гумификации.
Доля
ПОВ и ЛОВ в структуре
органического вещества
на глубине 0-10 см указывает
на то, что минерализации были подвержены как та, так и другая
группы органики. В чистом
пару распаду в большей степени был подвержен детрит,
нежели щелочногидролизуемые гумусовые вещества. В вариантах с заделкой соломы на 0-10 см и на 15-25 см, разложению, вероятно,
были подвержены обе группы легкоминерализуемого органического вещества (ЛМОВ). При внесении
соломы на 0-10 см совместно
с азотом и при внесении
ее на поверхность почвы минерализация осуществлялась за счет ПОВ, а доля детрита в органическом веществе возросла. Поэтому мы можем допустить, что в этих вариантах
складывались более благоприятные условия для роста растений
и функционирования микроорганизмов, а значит и для протекания процесса
дыхания. Интенсивность последнего существенно определяет биогеохимический круговорот углерода. На глубине 15-25 см динамика долевого
участия лабильных
групп была практически одинаковой с динамикой в слое 0-10 см за исключением варианта с заделкой соломы на 0-10 см. Одной из причин этого может быть смещение
корневой системы растений
в нижний слой из-за недостатка минерального азота в верхнем
слое, обогащенного углеродсодержащим субстратом.
Анализ полученных данных позволяет сделать несколько выводов:
Доля
ПОВ и ЛОВ в составе Сорг в почве рассматриваемых вариантов
за три года сократилась. Разложению в первую очередь подвергались неустойчивые группы органического вещества.
Однако, это наблюдалось только в вариантах
с внесением соломы в слой 0-10 см, 15-25 см
и,
в меньшей степени, в почве, находящейся в условиях бессменного парования.
Заделка соломы в слой почвы 0-10 см + N сопровождается снижением
содержания ПОВ, ростом количества ЛОВ к третьему году исследований.
Почва
варианта (солома на поверхности почвы), имеющая в составе Сорг самую большую
долю ПОВ – 28%, по-видимому, находилась в условиях
благоприятных для минерализации этой группы гумусовых веществ, т.к. к концу наблюдений доля ПОВ сократилась до 23%. Тогда как доля детрита в составе Сорг увеличилась.
Список литературы
1.
Ландина М.М. Почвенный воздух. – Новосибирск: Наука,
1992. – 169 с.