Влияние длительного использования биогумуса на плодородие дерново-подзолистой почвы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние длительного использования биогумуса на плодородие дерново-подзолистой почвы

Надежкин С.М., Балабко П.Н., Мешков И.И., Гогмачадзе Г.Д., Синиговец М.Е.

Аннотация

плодородие почва биогумус агрохимический

Приводятся результаты исследований по оценке плодородия дерново-подзолистой почвы при длительном использовании биогумуса под женьшень. При этом установлено улучшение агрохимических свойств: повышение содержания гумуса, обменных катионов и снижение актуальной, обменной и гидролитической кислотности и удельной активности естественных радионуклидов. Из-за значительного содержания в биогумусе микроэлементов валовое и кислоторастворимое их количество возрастает, но подвижность большинства изученных тяжелых металлов снижается.

Ключевые слова: Дерново-подзолистая почва, биогумус (вермикомпост), женьшень, плодородие, гумус, радионуклиды, тяжелые металлы

Одним из путей решения экологических и социально-экономических проблем, возникающих в результате увеличения интенсивности антропогенного воздействия, может быть внедрение биологически обоснованных систем удобрения, которые позволят не только увеличить валовые сборы и улучшить качество продукции, но и поддержать и даже повысить плодородие почвы, а также исключить опасность загрязнения окружающей среды [1].

В настоящее время в странах ближнего и дальнего зарубежья, а также в России, проблему биологической технологии сохранения и повышения плодородия почв решают с помощью гибрида красного калифорнийского червя, способного перерабатывать навоз всех видов животных, помёт птиц, солому, осадки сточных вод, пищевые и промышленные отходы. Полученный продукт называется вермикомпост, или биогумус [2, 3].

В обществе с ограниченной ответственностью специализированном сельскохозяйственном предприятии (ООО ССХП) «Женьшень» Унечского района Брянской области выращивают с использованием биогумуса радиоиммунопротекторные растения (женьшень, лимонник китайский, элеутерококк, эхинацею, и другие лекарственные растения), а также разводят красных калифорнийских червей и получают собственный биогумус. В настоящее время на плантации предприятия имеется около 2 млн. растений женьшеня различных возрастов, плантация является одной из самых больших плантаций женьшеня в России.

Цель исследований - экологическая оценка влияния удобрений, приготовленных на основе биологической трансформации органических субстратов, на основные параметры плодородия дерново-подзолистой почвы при длительном их применении под женьшень.

Объекты и методы исследований. Технология подготовки плантаций под женьшень предусматривает разовое внесение 200 т/га биогумуса, а затем - ежегодное применение 50 т/га. Характеристика применяемого биогумуса: влажность - 30-50 %, сухое органическое вещество - 30-70 %, pHkcl - 6.5-7,2, содержание гуминовых кислот - 6-18 %, общего азота - 1,2-2,0 %, фосфора - 1,3-2,1 %, калия - 0,8-1,6 %, кальция - 1,2-1,5 %, магния - 0,15-0,4 %, железа - 0,8-1,1 %, натрия - 0,08-0,14 %, меди - 3,5-5,1 мг/кг, марганца - 60-80, цинка - 28-35, бора - 33-45 мг/кг.

В ходе исследований изучали влияние 10-ти- и 18-летнего возделывания женьшеня с использованием биогумуса на основные показатели плодородия почвы по сравнению с целиной. При этом суммарно было внесено 700 и 1100 т/га биогумуса соответственно. Отбор образцов почвы был произведен в августе 2011 г. с верхнего (0-25 см) горизонта. Анализы по определению агрохимических свойств, содержания тяжелых металлов проведены общепринятыми способами. Удельная активность искусственных и естественных радионуклидов определена в лаборатории миграции радионуклидов и радиохимии, содержание тяжелых металлов - в экоаналитической лаборатории «Экоаналит» Института биологии Коми НЦ Уро РАН, г. Сыктывкар.

Результаты исследований. Исходная дерново-слабоподзолистая супесчаная почва характеризовалась низким уровнем плодородия. Содержание гумуса не превышало 0,9%, реакция среды была слабокислой, содержание обменных катионов - низкое (табл. 1). 10-тилетнее выращивание женьшеня способствовало существенному улучшению плодородия почвы, что отразилось в статистически доказуемом повышении содержания гумуса, обменных катионов и снижении актуальной, обменной и гидролитической кислотности. Последующее 8-летнее применение вермикомпоста на дерново-подзолистой почве способствовало тенденции дальнейшего улучшения физико-химических свойств и существенному (в 4,4 раза) росту уровня гумусированности, что позволило по данному показателю довести ее практически до уровня среднегумусных черноземов (5,94%).

Таблица 1. Агрохимическая характеристика гумусового горизонта дерново-слабоподзолистой супесчаной почвы, слой 0-25 см

Территория Брянской области подверглась значительному радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС. Одним из способов снижения плотности загрязнения является использование органических удобрений. Поэтому интересно было проследить, как длительное применение вермикомпоста отразилось на удельной активности радионуклидов. Результаты исследований показали, что удельная активность 137Cs в изучаемых вариантах не выходит за пределы среднестатистического содержания радионуклида в почвах, обусловленного глобальными выпадениями (табл. 2). Удельная активность естественных радионуклидов 40K, 232Th, 226Ra также ниже средних значений их содержания в почвах. Это свидетельствует о том, что территория ООО ССХП «Женьшень» не подвергалась радиоактивному загрязнению. Вместе с тем и 10-ти-, и 18-летнее возделывание женьшеня с использованием биогумуса способствовали существенному (в 6,6-12,5 раз) снижению удельной естественной активности радиоактивного калия.

Основными источниками антропогенного поступления тяжелых металлов (ТМ) на поверхность земли являются выбросы различных отраслей промышленности, в первую очередь, с использованием высокотемпературных технологий. В зоне действия таких территорий концентрация ТМ в агроценозах может быть на порядок выше по сравнению с незагрязненными районами. Наряду с влиянием традиционных источников загрязнения на качество почв вблизи крупных населенных пунктов, в последние годы возросло негативное действие, вызванное поступлением огромного количества отходов жизнедеятельности. Они складируются на полигонах твердых бытовых отходов и могут вызвать аэротехногенное загрязнение многими видами химических соединений, в том числе и ТМ [4].

Таблица 2. Удельная активность естественных и искусственных радинуклидов в почве, Бк/кг

Примечание. В таблицах 2-4 величины со знаком - ниже чувствительности метода определения.

Возможное негативное экологическое действие тяжёлых металлов зависит, в первую очередь, не от валовых запасов, а от содержания их в подвижной форме. Нашими исследованиями установлено, что длительное внесение в дерново-подзолистую почву различных норм вермикомпоста оказывало определённое влияние на содержание подвижных форм ТМ. Как правило, в дерново-подзолистых почвах доля кислоторастворимых форм составляет 40-60 % от валовых запасов. При этом следует отметить, что содержание кислоторастворимых форм ТМ при 10-летнем возделывании женьшеня практически не изменялось, а у Сo, Cd, Pb, Hg и As имело тенденцию к снижению (табл. 3). В то же время более длительное внесение биогумуса вызывало рост содержания этой формы у всех изученных ТМ.

В зависимости от используемой вытяжки содержание ТМ существенно различалось. Применение ацетатно-аммонийного буфера (ААБ) с рН 4,8 позволяет выделить из почвы наиболее подвижную и доступную растениям форму ТМ. Как и в случае с кислоторастворимыми формами, 10-летнее применение биогумуса под женьшень не оказывало существенного влияния на изменение ТМ в дерново-подзолистой почве, у Fe, Ni, Pb и V происходило их достоверное снижение по сравнению с целиной (табл. 4). При 18 летнем возделывании женьшеня отмечено достоверное повышение этой формы ТМ в пахотном слое почвы.

Таблица 3. Влияние длительного применения биогумуса на содержание кислоторастворимых форм микроэлементов и ТМ, мг/кг почвы

Подвижность тяжёлых металлов в почве связана со многими факторами: содержанием гумуса, уровнем кислотности, гранулометрическим составом, окислительно-восстановительными условиями и т.п. В этой связи более важным показателем является не просто общее содержание подвижных форм ТМ, а их доля от валовых или кислоторастворимых форм. Расчетами установлено, что доля подвижных форм от кислоторастворимых при длительном использовании биогумуса у Al, Fe, Cu, Ni, Hg, Ni и Cr снижалась на 25-108 %, а у Mn, Co, Zn, Cd и V возрастала.

Таблица 4. Влияние длительного применения биогумуса на содержание подвижных форм микроэлементов и ТМ, мг/кг почвы

Таким образом, длительное использование вермикомпоста при возделывании женьшеня оказывает положительное влияние на плодородие дерново-подзолистой почвы. Это проявляется в улучшении агрохимических свойств: повышении содержания гумуса и обменных катионов, снижении актуальной, обменной и гидролитической кислотности, а также удельной активности естественных радионуклидов. Из-за значительного содержания в биогумусе микроэлементов валовое и кислоторастворимое их количество возрастает, но подвижность большинства изученных ТМ снижается.

Список использованных источников

1. Богословский В.Н., Левинский Б.В., Сычев В.Г. Агротехнологии будущего. Книга 1. Энергены. Под ред. Сычева В.Г. М.: - Изд-во РИФ «Антиква». - 2004. - 164 с.

2. Городний Н.М., Сердюк А.Г., Быкин А.В. Технологические аспекты переработки свиного навоза в вермикомпост // Химия в сельском хозяйстве. - 1995. - № 1. - С. 15-18.

3. Langlais Roger J., Shivas S.A.J. A method to convert tannery slydge into a soil extender // J. Amer. Leather Chem. Ass. - 1989. - № 1. - P. 14-20.

4. Помазкина Л.В., Котова Л.Г., Лубнина Е.В., Зорина С.Ю., Лаврентьева А.С. Устойчивость агроэкосистем к загрязнению фторидами. Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН. - 2004-. - 253 с.

Размещено на Allbest.ru