ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 4, с. 485-488
АГРОХИМИЯ ^^^^^^^^^^^^^^ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ
УДК 631.417.2
РАЗЛОЖЕНИЕ МЕЧЕНОЙ 14С ПШЕНИЧНОЙ СОЛОМЫ В СУБСТРАТАХ РАЗЛИЧНОГО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА
© 2004 г. И. Н. Шарков, С. Л. Букреева
Сибирский научно-исследовательский институт земледелия и химизации сельского хозяйства СО РАСХН,
630500, Новосибирская обл., п. Краснообск Поступила в редакцию 17.10.2001 г.
Исследовали разложение меченой 14С пшеничной соломы в песке, глине и почвах, различающихся по гранулометрическому составу. Показано, что в безгумусных субстратах накопление углерода при разложении свежего органического вещества увеличивается с утяжелением гранулометрического состава. В субстратах, содержащих гумус, такой закономерности не выявлено - супесчаная каштановая почва и глинистый чернозем обыкновенный содержали в конце эксперимента одинаковый остаток 14С.
ВВЕДЕНИЕ
В одинаковых климатических условиях почвы более тяжелого гранулометрического состава содержат обычно больше органического вещества. Причины этого в общем известны. Во-первых, присущий таким почвам повышенный уровень плодородия обеспечивает формирование большей растительной массы и, следовательно, повышенное поступление в них опада. Во вторых, они более обогащены глинистыми минералами, которые полнее адсорбируют свежеобразованные гумусовые соединения, предохраняя их от быстрой минерализации. Последнее особенно четко было показано при изучении разложения растительной массы в безгумусных субстратах - песке и бескарбонатном суглинке [1, 2]. Непосредственное влияние гранулометрического состава на накопление гумуса в почвах менее заметно и, как свидетельствуют данные Дженкинсона [14], зависит от свойств почвы, а в некоторых случаях [13] не проявляется вовсе.
Одной из причин различного влияния гранулометрического состава на закрепление продуктов разложения свежего органического вещества в почвах может быть величина незанятой органическими соединениями поверхности почвенных микрочастиц. Как отмечает Ганжара [3], при увеличении содержания гумуса в почве происходит заполнение свободных связей на почвенных частицах, в результате чего закрепление свежеобразованных гумусовых веществ минеральной частью ослабляется, и они в большей степени подвергаются минерализации.
В настоящей статье предпринята попытка проверки этой гипотезы путем оценки скорости разложения меченой 14С пшеничной соломы и закрепления продуктов ее разложения в сильно раз-
личающихся по гранулометрическому составу субстратах.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В качестве субстратов в исследовании использовались песок, глина, каштановая почва и чернозем обыкновенный. Образцы каштановой и черноземной почв были отобраны с опытных полей соответственно Кулундинской СХОС и Алтайского НИИ земледелия и селекции после длительного возделывания зерновых культур. Гранулометрический состав почв определяли по методу Филатова (табл. 1). В соответствии с предложенной градацией [8] по гранулометрическому составу каштановую почву можно отнести к песчаным, а чернозем - к глинистым почвам.
Навески субстратов по 200 г увлажняли до 60% от полной влагоемкости, вносили меченую 14С пшеничную солому в дозе 7.5 г/кг субстрата, что в пересчете на слой почвы 0-20 см эквивалентно 15 т/га, и компостировали в течение года при комнатной температуре. В сосуды с песком и глиной добавили по 1 мл суспензии (1 г чернозема на 100 мл воды) для инокуляции почвенными микроорганизмами. Влажность образцов в сосудах под-
Таблица 1. Характеристика субстратов
Субстрат С общ, % Гранулометрический состав, %
песок глина
Песок 0 100 0
Глина 0.20 40 45
Каштановая почва 0.71 91 8.5
Чернозем обыкновенный 2.91 65 32
Таблица 2. Остаток 14С пшеничной соломы в различных субстратах в разные сроки компостирования, % от внесенного количества
месяцы
I VI IX XII
Песок 42.0 28.8 25.6 23.3
Глина 46.4 33.9 32.7 31.6
Каштановая почва 45.4 43.3 41.7 39.8
Чернозем обыкновенный 46.7 38.1 37.5 35.3
HCP05 4.8 4.3 4.8 4.6
Таблица 3. Содержание 14С подв (мг/кг, над чертой) и его доля в остатке (%, под чертой) в субстратах в разные сроки инкубирования
Субстрат Месяцы
III VI IX XII
Песок 186 164 119 103
15.3 19. 6 14. 8 15. 5
Глина 237 157 168 139
17.6 16.0 17. 7 15. 3
Каштановая почва 331 25.3 323 25. 9 325 27.0 235 20. 4
Чернозем обыкновенный 289 21. 5 212 19. 2 210 19. 7 213 20. 9
HCP05 42 111 40 23
Таблица 4. Содержание 14С лаб (мг/кг, над строкой) и его доля в остатке (%, под строкой) в субстратах в разные сроки инкубирования
Субстрат Месяцы
III VI IX XII
Песок 64 5. 2 66 8. 1 20 2. 6 15 2. 2
Глина 214 131 135 129
16. 0 13. 3 14. 2 14. 2
Каштановая почва 96 7. 3 89 7. 1 90 7. 5 79 6. 8
Чернозем обыкновенный 43 3. 1 34 3. 1 38 3. 5 39 3. 9
HCP05 22 25 17 22
держивали по весу. Через каждые 3 месяца из сосудов отбирали пробы, в которых определяли остаток 14С, а также содержание углерода соломы в составе лабильной (14С лаб) и подвижной (14С подв) фракций органического вещества.
Лабильную фракцию, называемую также детритом, определяли с помощью тяжелой жидкости [4], но вместо раствора Nal (плотность 1, 8 г/см3) использовали раствор KI с плотностью 1.67 г/см3.
Подвижную фракцию гумуса извлекали с помощью 0.1 н. раствора NaOH при соотношении почва : раствор 1 : 20 после суточного настаивания.
Общее содержание углерода в субстратах, детрите и щелочной вытяжке определяли методом бихроматного окисления [6]. Остаток 14С в образце определяли после его сжигания хромовой смесью в замкнутой пробирке и улавливания образующегося СО2 моноэтаноламином [12]. Радиоактивность моноэтаноламина определяли на жидкостном сцинтилляционном счетчике SL-30 фирмы "Intertechnique" и в соответствии с общепринятой в радиометрии процедурой [7] рассчитывали содержание меченного 14С углерода в образце. Статистическая обработка результатов исследований выполнена на персональном компьютере с помощью пакета прикладных программ "Снедекор" [9].
РЕЗУЛЬТАТЫ
Остаток соломы в разные сроки инкубирования представлен в табл. 2. Спустя 3 месяца компостирования различия в скорости разложения соломы в субстратах еще не были выраженными. Заметная разница в остатке соломы между песком и остальными субстратами проявилась только к концу 6-месячного периода и в дальнейшем нарастала. В результате к концу года остаток углерода соломы в песке был в 1.4-1.7 раза меньше, чем в остальных субстратах.
Наибольшее количество подвижного 14С во всех субстратах обнаружено в первый срок определения - через три месяца опыта - и в дальнейшем оно постепенно уменьшалось, очевидно, вследствие процесса минерализации (табл. 3). В итоге к концу эксперимента количество образовавшегося из соломы подвижного гумуса было наименьшим в песке и глине, причем примерно в 2 раза меньше, чем в почвах.
Доля 14С подв в общем остатке 14С для всех субстратов была довольно близкой - для глины и песка 15-17%, для каштановой почвы и чернозема 22-25% (табл. 3).
Наиболее заметно содержание меченого детрита изменялось за время инкубирования в песке и глине, в остальных почвах колебания в содержании 14С лаб были несущественны (табл. 4).
Доля 14С лаб в остатке 14С в субстратах на протяжении всего опыта заметно уменьшилась только в песке - в 2.4 раза, в остальных субстратах практически осталась на том же уровне (табл. 4). Обращает на себя внимание повышенная доля
РАЗЛОЖЕНИЕ МЕЧЕНОЙ 14С ПШЕНИЧНОЙ СОЛОМЫ
487
14С лаб в остатке 14С в глине. Поскольку фракция 14С лаб представлена, прежде всего, полуразложившимися остатками соломы, факт наибольшего ее содержания в глине свидетельствует о значительном торможении на протяжении всего опыта процесса минерализации в этом субстрате в сравнении с песком и почвами.
В конце опыта в составе подвижной и лабильной фракций органического вещества в сумме содержалось не более 30% 14С от общего остатка изотопа в субстратах.
ОБСУЖДЕНИЕ
Исследование скорости разложения пшеничной соломы в различных субстратах, проведенное в одинаковых гидротермических условиях, позволило оценить непосредственное влияние гранулометрического состава на процессы минерализации и новообразование гумуса. Результаты показывают, что при оптимальных гидротермических условиях основное количество углерода пшеничной соломы - 53-58% - минерализуется в течение первых трех месяцев опыта (при этом остаток 14С в субстратах составляет 42-47%). В этот период существенных различий в скорости минерализации соломы между субстратами не обнаруживается, несмотря на то, что по содержанию глинистых частиц они различались довольно значительно - от 0 до 45%. По-видимому, в первые три месяца опыта, когда солома представлена еще слаборазложившимися частицами, взаимодействие ее органического вещества с минеральной основой субстратов минимально, и их гранулометрический состав практически не оказывает заметного влияния на скорость процесса минерализации.
Заметные различия в минерализации соломы между субстратами начинают проявляться только после 6 месяцев ее разложения. К этому времени основное количество лабильного органического вещества уже минерализовалось, и дальнейшая скорость процесса начинает определяться, по-видимому, наличием продуктов разложения соломы, на доступность которых микроорганизмам сильное влияние оказывает гранулометрический состав субстрата. Однако это справедливо только для безгумусных субстратов - песка и глины. Существенной разницы в разложении соломы между почвами, также сильно различающихся по гранулометрическому составу, после 6 месяцев опыта не обнаружено.
В сравнении с безгумусными субстратами образование из соломы подвижных гумусовых веществ в почвах было существенно больше уже спустя 3 месяца опыта (табл. 3), хотя разницы в остатке 14С в субстратах к этому сроку еще не наблюдалось (табл. 2). Этот факт свидетельствует о
том, что при примерно одинаковой скорости разложения соломы в безгумусных и гумусирован-ных субстратах в почвах происходит сдвиг в сторону образования большего количества щелоч-норастворимых продуктов.
Таким образом, результаты проведенного исследования, на наш взгля
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.