Geum.ru

Гумусное состояние дерново-подзолистых почв предуралья при различном землепользовании и длительном применении удобрений и извести

Вид материалаАвтореферат

Содержание


2.2. Влияние приемов землепользования, удобрений и извести
3. Исследование элементного состава и молекулярной структуры
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

В составе гумуса дерново-подзолистой почвы опыта 3 доля подвижных гумусовых веществ не превышала 12%; преобладали гумусовые вещества, прочно связанные с минеральной частью почвы (таблица 11).Фракция 2 (гуматы и фульваты кальция) занимает промежуточное положение. Содержание углерода 1-й фракции было максимальным при минеральной системе удобрения (NPK экв. 10 т/га навоза) и составило 11.5% относительно 6.6% от Сорг. на контроле. Внесение навоза и особенно навоза совместно с NPK привело к увеличению содержания углерода в 1-й фракции до 10.6% от Сорг., но в большей степени за счет гуминовых кислот.

Фракция 2 гумусовых веществ, связанных в почве с катионами кальция, в зависимости от применяемых систем удобрения варьировала в узком интервале от 20.3 до 23.9% от Сорг. почвы. Длительное внесение NPK в количестве эквивалентном 10 т/га навоза практически не изменило содержание углерода гумусовых веществ, входящих в состав 2-й фракции относительно неудобренной почвы. При внесении навоза отдельно и совместно с NPK наметилась тенденция к возрастанию 2-й фракции, причем за счет увеличения гуминовых кислот, связанных с кальцием. Их содержание возросло до 11.0%С относительно 7.1%С на контроле и связано с уменьшением кислотности почвы, что подтверждает корреляционная зависимость содержания гуматов кальция от величины рНКСl, r = 0.66, а также с привнесением гуматом кальция самого навоза.

В почве контрольного варианта соотношение Сгк / Сфк равно 0.54, гумус имеет явно выраженный фульватный характер. Длительное применение удобрений, особенно навоза, привело к обогащению гумуса гуминовыми кислотами и смещению типа гумусообразования от фульватного к гуматно-фульватному. На варианте Навоз 10 т/га + экв. NPK соотношение Сгк / Сфк составило 0.73.

Таким образом, независимо от способов землепользования, длительного применения удобрений и извести формируется гумус фульватного или гуматно-фульватного типа, наиболее устойчивый, характерный для зональных дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почв Предуралья.

2.2. Влияние приемов землепользования, удобрений и извести

на оптические свойства гуминовых кислот


Интенсивность и тон окраски гумусовых веществ, извлекаемых из почвы щелочными растворами, находятся в положительной корреляционной связи со степенью бензоидности ароматического ядра. Химически более «зрелые» соединения дают более интенсивную окраску растворов, и характеризуются более высокой оптической плотностью.

Анализ спектров поглощения гуматов натрия суммы фракций ГК-1 + ГК-2 (экстинкции рассчитаны на 1 гС/л) под влиянием различных приемов землепользования (опыт 1) показал, что во всем интервале видимой области спектра величина экстинкции максимальна для залежной почвы и бессменного пара (рис. 5).

Наиболее высокую степень бензоидности имеют гумусовые вещества, экстрагируемые из декальцированной почвы бессменного чистого пара 0.1н NаОН, т.к. они характеризуются высоким (9.7) значением экстинкции при 465 нм.

Оптические характеристики, полученные в опыте 2, наглядно свидетельствуют о качественном различии изучаемых веществ (рис. 6).




Минимальную величину оптической плотности имеют растворы гумусовых веществ варианта 2NРK, значение Е465 г С/л) равно 5.5.Следовательно, длительное применение минеральных удобрений привело к образованию гуминовых кислот, молекулы которых имеют разветвленную периферическую часть.

Более высокий показатель оптической плотности гумусовых веществ суммы фракций ГК-1 + ГК-2 известкованной почвы (2NPK+ СаСОз по 1.0 г.к.) свидетельствует о более высокой степени бензоидности ароматического ядра молекул ГК.

В опыте 3 максимальное (11.13) значение экстинкции при 465 нм имеют гуматы суммы фракций ГК-1 + ГК-2 контрольного варианта (рис. 7).



По-видимому, в условиях ограниченного поступления биомассы растительных остатков, формируется наиболее устойчивый в данных климатических условиях тип гумуса. Гумусовые вещества, представлены в основном конденсированными молекулами с преобладанием более устойчивых к микробиологической деструкции компонентов центральной части. Экстракты гумусовых веществ почвы варианта Навоз 10 т/га и Навоз 10 т/га +экв.NPK имеют невысокие оптические характеристики, так как представлены соединениями разной степени бензоидности. Наряду с химически «зрелыми» веществами, в щелочном экстракте присутствует значительное количество новообразованных гумусовых веществ, молекулы которых обогащены алифатическими фрагментами.

3. Исследование элементного состава и молекулярной структуры

гуминовых кислот дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы.

С помощью комплекса инструментальных методов анализа (элементный, ИК-спектроскопия, дериватография) изучен состав и химическая структура гуминовых кислот, выделенных препаративно из дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы трех длительных опытов Пермского НИИСХ.

По данным элементного анализа, исследуемые гуминовые кислоты по содержанию конституционных элементов (С, Н, N, О) соответствуют средним показателям для класса гуминовых кислот, но в зависимости от применяемых агротехнологий имеют свои особенности.

В опыте 1 гуминовые кислоты бессменного пара имеют наиболее высокое содержание углерода и наименьшее – водорода среди исследуемых вариантов (таблица 12). Отношение Н:С в ГК пара составляет 0.92 и указывает на высокую долю бензоидных фрагментов в их молекулах. Широкое отношение С:N равное 34.64 показывает, что гумус длительно парующей почвы обеднен азотом. По-видимому, трансформация гуминовых кислот при дефиците легко трансформируемого органического вещества сопровождается накоплением в молекулах биохимически инертных ароматических структур и утратой алифатических компонентов.


Таблица 12 – Элементный состав гуминовых кислот (опыт 1).

Вариант
Содержание, %

Атомные отношения
Степень окислен-ности

С
Н
О
N
Н/С
О/С

C/N

1. Бессменный

чистый пар
45.93

36.36
3.53

33.33
49.04

29.24
1.50

1.05
0.92
0.80
34.63
+0.69

2. Бессменный

ячмень, б/у
43.21

33.18
3.96

36.22
50.74

29.22
2.09

1.38
1.09
0.88
24.03
+0.67

3. Типичный сево-

оборот, навоз
44.33

33.48
4.12

37.11
49.2

27.95
2.26

1.46
1.11
0.83
22.93
+0.56

4. Севооборот с

высоким насы щением бобовыми

(42.8%), б/у
44.59

34.16
3.94

36.00
48.92

28.17
2.54

1.67
1.05
0.82
20.45
+0.60

5. Залежь
44.90

34.09
4.05

36.65
48.69

27.72
2.36

1.53
1.08
0.81
22.28
+0.55