АГРОХИМИЯ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ
УДК 631.472.56
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА РАСТЕНИЙ ЗЕЛЕНОГО УДОБРЕНИЯ НА ГУМУСООБРАЗОВАНИЕ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ*
© 2014 г. Л. Трипольская1, Д. Романовская1, А. Шлепетене2, А. Ражукас1, Г. Шидлаускас3
1 Вокесский филиал Центра аграрных и лесных наук Литвы, LT-02232, Литва, Вильнюс, Жалейи айкште, 2 2 Институт земледелия Центра аграрных и лесных наук Литвы, LT-58344, Литва, Кедайняйский р-н, Академия, ал. Институто, 1 3 Университет им. А. Стульгинскиса; LT-53361, Литва, Каунас, Академия, ул. Студенту, 11
Поступила в редакцию 11.07.2012 г.
Исследовали влияние разных видов пожнивного зеленого удобрения (Trifolium pratense L., Dactylis glomerata L., Secale cereale L.) и сроков его внесения (осенью и весной) на содержание гумуса, лабильных гумусовых веществ в дерново-подзолистой почве и зависимость их образования от химического состава вносимой биомассы. Установлено положительное влияние всех видов растений зеленого удобрения на накопление гумуса в почве. При осеннем запахивании биомассы зеленого удобрения в первый год в почве образовалось в среднем на 0.1% больше гумуса по сравнению с весенним. Более интенсивно новообразование гумусовых веществ происходило при соотношении C : N в биомассе растений 15—25, количества целлюлозы — 20—28%, лигнина — 14—17%. Большее количество лабильных гумусовых соединений образовалось при разложении биомассы, в которой соотношение C : N было более 20, содержание целлюлозы — 19—20%, лигнина — 14—16%.
Ключевые слова: гумус, лабильный гумус, лигнин, целлюлоза, С : N.
Б01: 10.7868/80032180X14040091
ВВЕДЕНИЕ
Для сохранения плодородия пахотных почв легкого гранулометрического состава необходимо периодическое внесение органических удобрений, которые позволяют оптимизировать гу-мусное состояние почвы, тесно коррелирующее с другими физическими и химическими ее свойствами [5, 6, 27]. В последние десятилетия для этой цели все более широкое распространение получает внесение зеленого удобрения (ЗУ). Его влияние на почву определяется количеством и качеством вносимой биомассы, а также зависит от микробиологической активности почвы и гидротермического режима [13, 33, 34]. Легкоразлагающиеся органические соединения ЗУ быстро оксидируются, пополняя запасы биогенных элементов в почве, но оказывают слабое влияние на стабильную фракцию гумусовых веществ. По данным Л2аш [19], простые углеродсодержащие соединения ЗУ разлагаются в почве уже в течение
* Представленные в статье результаты исследований получены при выполнении долговременной научно-исследовательской программы "Продуктивность и устойчивость сельскохозяйственных и лесных почв" Центра аграрных и лесных наук Литвы.
первых дней, в то время как деструкция лигнина происходит медленно, и через 12 недель минерализуется только 22% его количества. Установлено, что 56—67% соединений лигнина включается в новообразованные гумусовые соединения. Скорость разложение растительных остатков зависит и от соотношения С : N. Биомасса с высоким содержанием азота разлагается в почве значительно быстрее, чем с широким соотношением С : N [22, 28]. ТЬиг1е8 с соавт. [31] отмечают, что скорость разложения определяет не только соотношение С : N но и соотношение содержания лигнина и углерода. Часть лигнина растительных остатков в результате окислительно-восстановительных реакций окисляется и трансформируется в гумусовые вещества [2]. Минерализация внесенной биомассы растений более интенсивно происходит в первый год, а через 10 лет в почве остается не более 10% внесенного количества углерода [24]. Разложение целлюлозы растительных остатков можно ускорить, применяя культуру микро-мицетов [32].
Важно, чтобы в процессе образования новых гумусовых веществ сохранялось необходимое для конкретных почвенных условий соотношение ла-
бильных (подвижных) форм гумусовых веществ, являющихся ближним резервом питательных веществ растений и стабильных гумусовых соединений, определяющих потенциальное плодородие почвы. По мнению многих исследователей, подвижный гумус определяет отклик почвы на любые нарушения экологической обстановки [3, 14].
Целью данных исследований было определить влияние различных видов пожнивного зеленого удобрения и разных сроков его внесения (весеннего и осеннего) на содержание гумуса и подвижных гумусовых соединений в дерново-подзолистой супесчаной почве и выявить связь с химическим составом вносимой биомассы.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Полевые эксперименты выполнены общепринятыми в агрономических исследованиях методами в Вокесском филиале Центра аграрных и лесных наук Литвы в 2007—2009 гг. Двухфактор-ный опыт (фактор А — вид зеленого удобрения, фактор В — срок внесения биомассы зеленого удобрения) был заложен на дерново-подзолистой супесчаной почве (по классификации ФАО ЮНЕСКО — Haplic Luvisols (LVh)). Исследовали влияние различных видов растений пожнивного зеленого удобрения (клевера красного (Trifolium pratense L.), ежи сборной (Dactylisglomerata L.), смеси клевера красного и ежи сборной, озимой ржи (Secale cereale L.)) и сроков их внесения (осенью и весной) на содержание гумуса и лабильных гумусовых соединений в почве.
Схема опыта: фактор А — вид зеленого удобрения: 1) без зеленого удобрения; 3) подсев клевера красного на зеленое удобрение; 3) подсев ежи сборной на зеленое удобрение; 4) подсев смеси клевера красного и ежи сборной на зеленое удобрение; 5) озимая рожь на зеленое удобрение; фактор В — срок внесения биомассы зеленого удобрения: 1) внесение зеленого удобрения осенью, перед замерзанием почвы; 2) внесение зеленого удобрения весной, во второй декаде апреля. Процессы деструкции зеленого удобрения исследовали в звене севооборота: яровой ячмень (Hordeum vulgare L.), яровая пшеница (Triticum aestivum L.), озимая рожь (Secale cereale L.). Эксперимент проводили в четырех повторностях.
Все культуры выращивались по общепринятой для данной зоны агротехнике. Подсев растений на ЗУ (клевера красного, ежи сборной и их смеси) производили весной в яровой ячмень. Во время уборки ячменя солому измельчали и оставляли на делянках. Под озимую рожь, высеваемую на зеленое удобрение, почву после уборки ячменя вспахивали, культивировали и сеяли рожь. Основные культуры севооборота (яровой ячмень, яровую
пшеницу, озимую рожь) удобряли перед севом минеральными удобрениями в норме №0К60Р60. Под озимую рожь на зеленое удобрение и ежу сборную, для формирования обильной биомассы, осенью вносили азотные удобрения (N30).
Осеннее внесение биомассы пожнивного ЗУ производили во второй декаде октября, при снижении температуры воздуха до +3—5°С. Весной зеленое удобрение запахивали во второй декаде апреля.
Почвенные образцы (0—20 см) для определения содержания гумуса и подвижных гумусовых соединений отбирали с каждой делянки в начале эксперимента, после уборки урожая яровой пшеницы и озимой ржи (первый и второй год разложения ЗУ). Образцы зеленого удобрения для определения химического состава брали перед внесением растений в почву.
В почве определяли содержание гумуса (%) методом Тюрина в модификации Никитина [8]. Лабильные гумусовые соединения (в процентах С орг) исследовали в 0.1 М вытяжке №ОН (рН = = 12-13) [10].
В растительных образцах содержание общего азота определяли методом Кьельдаля, целлюлозы — методом Геннеберга и Штомана, лигнина — методом Класона. Химические анализы растений и почвы выполнены в Институте земледелия и Вокесском филиале Центра аграрных и лесных наук Литвы.
Данные результатов исследований обработаны методом дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа с использованием компьютерной программы $1а1А511са.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Формирование биомассы растений на зеленое удобрение. В почвенно-климатических условиях Литвы пожнивные растения на ЗУ после уборки покровной культуры формируют биомассу в течение 50—60 дней до прекращения активной вегетации из-за снижения температуры воздуха (вторая декада октября). По данным исследований, в осенний период большую биомассу сформировали подсеваемые весной в основную культуру севооборота растения клевера, ежи сборной и их смеси (в среднем 1.48—1.57 т/га сухого вещества). Урожай посеянной после уборки ячменя озимой ржи был на 0.16—0.25 т/га сухого вещества меньше. В осенний период развития рожь достигает лишь фазы кущения, и это ограничивает прирост биомассы (рис. 1). На более плодородных почвах урожай сухого вещества пожнивных растений ЗУ может быть больше и достигать 0.64—5.1 т/га [27].
2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0
3 0.8 £0.6
0.4 0.2
0
1.48
0.37
1.57
0.39
I"' □ 2
1.5
0.37
0.32
0.49
Клевер Ежа сборная Смесь клевера Озимая рожь красный красного и ежи
сборной
Рис. 1. Урожай биомассы растений зеленого удобрения при осеннем (') и весеннем (2) внесении.
Весной вегетация зимующих растений ЗУ в климатических условиях Литвы начинается обычно в начале апреля. До их внесения в почву растения отрастают на 7—10 см и не успевают сформировать обильной биомассы. По данным исследований, весной урожай сухого вещества клевера и ежи в среднем составил 0.37—0.39, ржи — 0.49 т/га.
Химический состав биомассы ЗУ зависел от вида растений и от фазы их развития. Осенью большая концентрация азота была установлена в растениях клевера и озимой ржи (соответственно 2.93 и 4.50% в еже сборной и ее смеси с клевером азота было значительно меньше — 1.51— 1.57% (табл. 1). Количество углерода в различных видах растений ЗУ было близким (46.7—49.7%), вследствие чего соотношение С : N определяющее процессы деструкции органических остатков, в осенний период зависело от количества
азота в растениях. В более богатых азотом растениях клевера и ржи соотношение составило 16.9 и 10.4 и было благоприятно для быстрой минерализации органического вещества. Ежа сборная и ее смесь с клевером содержали больше клетчатки (26.2—31.7%), соотношение С : N было значительно выше (32.9 и 31.6), чем в растениях клевера и ржи, что создавало лучшие предпосылки для образования гумусовых соединений. По данным Та1-gre с соавт. [30], в пожнивных посевах ЗУ в зависимости от вида растений соотношение С : N может изменяться от 13
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.