Трансформация гумусовых веществ чернозёма выщелоченного лесостепи Зауралья

• Автор: Уфимцева, Лариса Викторовна
• Шифр специальности: 06.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 129 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВЫ И ЕГО ТРАНС-
ФОРМАЦИЯ В УСЛОВИЯХ РОСТА АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ
(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1 Состав органического вещества почв
1.2 Трансформация органического вещества при сельскохозяйствен-
ном использовании почв
1.3 Влияние систематического применения минеральных удобрений
на гумусное состояние почв
1.4 Минерализация органического азота почв на фоне систематиче-
ского внесения азотных удобрений
1.5 Биохимические процессы трансформации органического вещества
почв
УСЛОВИЯ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Климат и погодные условия
2.2 Агрохимическая характеристика чернозёмов выщелоченных
Зауралья
2.3 Гумусное состояние чернозёмов выщелоченных Зауралья
2.4 Методики проведения опыта
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Сравнительная характеристика гумусного состояния целинного и
пахотного чернозёма выщелоченного
3.2 Влияние минеральных удобрений на групповой и фракционный
состав гумуса
3.3 Электронные спектры поглощения гумусовых кислот
3.4 Формы органического азота чернозёма выщелоченного Зауралья
3.5 Влияние систематического внесения минеральных удобрений на
обогащённость гуминовых кислот азотом
3.6 Минерализация органического азота почвы при внесении
минеральных удобрений
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Вопросы сохранения и повышения почвенного плодородия в связи с широкой химизацией земледелия и его интенсификацией приобретают особую актуальность. В формировании почвенного плодородия важная роль принадлежит гумусу, содержание, запасы и состав которого практически определяют агрономически ценные свойства и продуктивность почв. Являясь мощным аккумулятором солнечной энергии за счёт химических процессов, гумус характеризует природное и регламентирует эффективное плодородие почв.
Количество и качество органического вещества тесно связано с основными морфологическими признаками почв. Водный, воздушный и тепловой режимы, важнейшие физические и физико-химические свойства, содержание и формы соединений в почвах основных элементов питания растений, важнейшие биохимические и микробиологические показатели находятся в прямой зависимости от содержания и состава гумуса почв. Высокогумусированные почвы являются активными продуцентами нитратов и угольной кислоты, необходимой для фотосинтеза.
В составе органического вещества почвы преобладают специфические гумусовые вещества, которые являются сложным комплексом органических азотсодержащих соединений, характеризующихся различными формами связи с минеральной частью почвы. Характер взаимодействия гумусовых веществ с неорганическими соединениями почвы определяет их подвижность. Наибольшей лабильностью характеризуются соли гумусовых кислот с натрием и калием. Комплексы с глинистыми минералами химически инертны и малоподвижны вследствие низкой растворимости в почвенном растворе.
В настоящее время в связи с увеличением антропогенных нагрузок на почву большое значение приобретают теоретические аспекты изучения гумус-ного состояния почв. Исследования изменения гумусного состояния почв под воздействием приёмов интенсификации сельского хозяйства, проведённые учёными за последние двадцать лет, показывают, что состав гумуса почв не является устойчивым, маломеняющимся показателем, как это принято было считать

раньше, а претерпевает существенные изменения, характер и направленность которых определяется интенсивностью и особенностями агротехнических приёмов.
Одним из важнейших факторов, оказывающих влияние на гумусное состояние почвы, является повсеместное применение азотных удобрений. Внесение в почву минеральных соединений азота вызывает смещение динамического равновесия, существующего между различными формами гумусовых веществ преимущественно за счёт активизации микробиологических процессов трансформации органического вещества. Учёными установлено, что от 7 до 60% внесённого азота закрепляется в органическом веществе почвы. Иммобилизованный азот удобрений, первоначально представляющий собой активную фазу органического вещества почвы, в дальнейшем вовлекается в состав относительно стабильных фракций, устойчивых к микробиологическому разложению. Интенсивность иммобилизационного процесса зависит от характера растительного покрова, деятельности микроорганизмов, гидротермического режима, аэрации и физико-химических свойств почвы.
Наряду с иммобилизацией азота удобрений в почве протекает мобилизация почвенного азота в минеральной форме («экстра» - азот). Учёными выявлено стимулирующее влияние азотных удобрений на этот процесс. Интенсивность мобилизации азота под действием азотных удобрений зависит от степени окультуренности почвы, содержания в ней легкогидролизуемых гумусовых соединений, известкования и внесения пестицидов.
В условиях интенсивного земледелия, когда в сельское хозяйство вовлекаются большие массы азотных удобрений, соизмеримые с общим количеством вовлечённого в круговорот веществ азота, требуется комплексный подход к изучению гумусного состояния и азотного режима почвы.
Благодаря фундаментальным работам ряда учёных (Ваксман С.А., Шмук A.A., Тюрин И.В., Кононова М.М., Александрова JI.H., Пономарёва В.В., Орлов Д.С., Кауричев И.С., и др.) достаточно хорошо изучена химия гумусовых веществ, пути их образования, закономерности формирования органопрофиля

щее количество, связанное в органической форме, с увеличением дозы удобрений возрастает (Шабаев В.П., Саидов И.Н., Кудеяров В.H., 1985). Интенсивность дополнительной минерализации азота почвы связана с качественным составом органического вещества почвы. Сравнительно легко минерализуется органическое вещество фульватного типа, характерное для малогумусных почв (Руделёв Е.В., 1989). Увеличение содержания гетероциклических фрагментов в составе органического вещества приводит к снижению интенсивности дополнительной минерализации.
Длительное применение минеральных удобрений увеличивает содержание легкогидролизуемых и доступных растениям соединений азота, усиливает накопление нитратов, обогащает почву водорастворимыми, гидрофильными органическими веществами (Л.К. Шевцова 1988). По мнению И.А. Александровой (1977) при внесении азотных удобрений обогащаются азотом только пери-фирические части гумуса за счёт фиксации аммонийного и нитратного ионов. При прекращении дополнительного поступления азота они в первую очередь минерализуются микроорганизмами, то есть являются резервом азотного питания растений. Обеднение периферической части гуминовых кислот связано преимущественно с потерей аминокислот, а для фульвокислот - с потерей всех азотсодержащих соединений гидролизуемой части (Шинкарев A.A., 1986). Исследованиями H.A. Филипаса (1985) установлено, что фракционный состав иммобилизованного азота удобрений существенно отличается от состава органического азота почвы. Он более обогащён легкогидролизуемой и трудногидролизуемой фракциями. Азот удобрений, связанный в почве в органическую форму, содержится в большей степени по сравнению с азотом почвы в гумине и в меньшей в гуминовых и фульвокислотах.
Круговорот азота в агроценозе включает в себя также вынос этого элемента с урожаем, а также пожнивыми и корневыми остатками, которые, как правило, остаются в почве. Барбером и Бартоломью (1979) изучались процессы высвобождения азота из пожнивых и корневых остатков. Было получено, что при внесении в почву растительных остатков с отношением углерода к азоту