ВЛИЯНИЕ БИОУГЛЯ И УДОБРЕНИЙ НА РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ ЯЧМЕНЯ И АГРОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ В ВЕГЕТАЦИОННОМ ОПЫТЕ
Аннотация
В краткосрочном вегетационном опыте изучали раздельное и совместное влияние биоугля и удобрений на песчаной и тяжелосуглинистой дерново-подзолистых почвах на их основные агрохимические свойства, а также рост и развитие ячменя ярового (Hordeum vulgare L.) сорта Яромир. В опыте использовали древесный биоуголь фракций 3-5 и ≤ 2 мм в 5% дозировке (от массы почвы). В качестве удобрений применяли азофоску марки NPK 16:16:16 и препарат азотовит, содержащий живые клетки и споры бактерий Azotobacter chroococcum. Исследования показали, что добавление древесного биоугля к дерново-подзолистой песчаной почве вызывает увеличение рН, подвижного калия и фосфора, нитратного азота, а также усиливает линейный рост, повышает продуктивность надземной биомассы ячменя и содержания протеина в зеленой массе. Выраженное синергетическое влияние практически на все параметры оказала фракция биоугля ≤ 2 мм совместно с азофоской. Фракция биоугля 3-5 мм совместно с азотовитом вызывала увеличение содержания нитратного азота в почве и сырого протеина в надземной биомассе ячменя. Применение биоугля на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве, несмотря на рост рН и подвижного калия и фосфора, вело к сокращению содержания нитратного азота, замедлению роста и развития растений ячменя, а также уменьшению содержания в них протеина. По-видимому, применение биоугля на тяжелых почвах может приводить к созданию условий способствующих денитрификации. В целом по опыту отмечено увеличение содержания минерального азота в вариантах с биоуглем и азофоской, следовательно, биоуголь в присутствии дополнительного источника азота подвергается усиленной минерализации.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Банкина Т. А. Оптимизация цикла азота в дерново-подзолистых почвах агроценозов // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия. 3. Биология. 2006. № 1. С. 168–176.
Бучкина Н. П., Балашов Е. В., Шимански В., Игаз Д., Хорак Я. Изменение биологических и физических параметров почв разного гранулометрического состава после внесения биоугля // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52, № 3. С. 471–477. doi: 10.15389/agrobiology.2017.3.471rus
Володина Т. И., Левченкова А. Н. Особенности поведения минерального азота в дерново-подзолистой супесчаной почве под влиянием различных систем удобрения // Молочнохозяйственный вестник. 2017. № 2 (26). С. 20–31.
ГОСТ 26951-86. Определение нитратов ионометрическим методом [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/ document/1200023499 (дата обращения: 22.04.2019).
Дубровина И. А., Юркевич М. Г., Сидорова В. А., Богданова Т. В. Влияние различных фракций и дозировок биоугля на некоторые агрофизические свойства дерново-подзолистых почв // Принципы экологии. 2018. № 4. С. 77–88. doi: 10.15393/j1.art.2018.8082
Жарикова Е. А. Изменение калийного состояния некоторых почв Приморья при внесении калийных удобрений и извести // Агрохимия. 2008. № 8. С. 13–19.
Завьялова Н. Е., Косолапова А. И., Сторожева А. Н. Влияние возрастающих доз полного минерального удобрения на органическое вещество и азотный режим дерново-подзолистой почвы Предуралья // Агрохимия. 2014. № 6. С. 20–28.
Практикум по агрохимии / Ред. В. Г. Минеев. М.: Изд-во МГУ, 2001. 689 с.
Сатишур В. А., Германович Т. М., Поплетеева Р. Б., Чопчиц Г. С., Евсеенко Г. А. Влияние известкования на содержание форм калия в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве // Почвоведение и агрохимия. 2010. № 1 (44). С. 99–111.
Соколова М. Г., Акимова Г. П., Хуснидинов Ш. К. Эффективность применения биопрепаратов ассоциативных бактерий на различных овощных культурах // Агрохимия. 2009. № 7. С. 54–59.
Теория и практика химического анализа почв / Ред. Л. А. Воробьева. М.: ГЕОС, 2006. 400 с.
Ajayi A. E., Horn R. Biochar-induced changes in soil resilience: Effects of soil texture and biochar dosage // Pedosphere. 2017. Vol. 27 (2). P. 236–247. doi: 10.1016/S1002-0160(17)60313-8
Bornø M. L., Müller-Stöver D. S., Liu F. Contrasting effects of biochar on phosphorus dynamics and bioavailability in different soil types // Science of the Total Environment. 2018. Vol. 627. P. 963–974. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.01.283
Cao H., Ning L., Xun M., Feng F., Li P., Yue S., Song J., Zhang W., Yang H. Biochar can increase nitrogen use efficiency of Malus hupehensis by modulating nitrate reduction of soil and root // Applied soil ecology. 2019. Vol. 135. Р. 25–32. doi: 10.1016/j.apsoil.2018.11.002
Chintala R., Schumacher T. E., McDonald L. M., Clay D. E., Malo D. D., Papiernik S. K., Clay S., Julson J. L. Phosphorus sorption and availability from biochars and soil/biochar mixtures // Clean: Soil, Air, Water. 2014. Vol. 42 (5). P. 626–634. doi: 10.1002/clen.201300089
Dai Z., Zhang X., Tang C., Muhammad N., Wu J., Brookes P. C., Xu J. Potential role of biochars in decreasing soil acidification - A critical review // Science of the Total Environment. 2017. Vol. 581–582. P. 601–611. doi: 10.1016/j.scitotenv.2016.12.169
Głąb T., Palmowska J., Zaleski T., Gondek K. Effect of biochar application on soil hydrological properties and physical quality of sandy soil // Geoderma. 2016. Vol. 281. P. 11–20. doi: 10.1016/j.geoderma.2016.06.028
Gul S., Whalen J. K. Biochemical cycling of nitrogen and phosphorus in biochar-amended soils // Soil Biology & Biochemistry. 2016. Vol. 103. P. 1–15. doi: 10.1016/j.soilbio.2016.08.001
Hale L., Luth M., Kenney R., Crowley D. Evaluation of pinewood biochar as a carrier of bacterial strain Enterobacter cloacae UW5 for soil inoculation // Applied Soil Ecology. 2014. Vol. 84. P. 192–199. doi: 10.1016/j.apsoil.2014.08.001
Jiang J., Yuan M., Xu R., Bish D. L. Mobilization of phosphate in variable-charge soils amended with biochars derived from crop straws // Soil & Tillage Research. 2015. Vol. 146. P. 139–147. doi: 10.1016/j.still.2014.10.009
Jien S.-H., Wang C.-S. Effects of biochar on soil properties and erosion potential in a highly weathered soil // Catena. 2013. Vol. 110. P. 225–233. doi: 10.1016/j.catena.2013.06.021
Li S., Zhang Y., Yan W., Shangguan Z. Effect of biochar application method on nitrogen leaching and hydraulic conductivity in a silty clay soil // Soil & Tillage Research. 2018. Vol. 183. P. 100–108. doi: 10.1016/j.still.2018.06.006
Li-li H., Zhe-ke Z., Hui-min Y. Effects on soil quality of biochar and straw amendment in conjunction with chemical fertilizers // Journal of Integrative Agriculture. 2017. Vol. 16 (3). P. 704–712. doi: 10.1016/S2095-3119(16)61420-X
Liu J., Schulz H., Brandl S., Miehtke H., Huwe B., Glaser B. Short term effect of biochar and compost on soil fertility and water status of a Dystric Cambisol in NE Germany under field conditions // J. Plant Nutr. Soil Sci. 2012. Vol. 175. P. 698–707. doi: 10.1002/jpln.201100172
Liu S., Meng J., Jiang L., Yang X., Lan Y., Cheng X., Chen W. Rice husk biochar impacts soil phosphorous availability, phosphatase activities and bacterial community characteristics in three different soil types // Applied Soil Ecology. 2017. Vol. 116. P.12–22. doi: 10.1016/j.apsoil.2017.03.020
Liu Z., Chen X., Jing Y., Li Q. Effects of biochar amendment on rapeseed and sweet potato yields and water stable aggregate in upland red soil // Catena. 2014. Vol. 123. P. 45–51. doi: 10.1016/j.catena.2014.07.005
Mulcahy D. N., Mulcahy D. L., Dietz D. Biochar soil amendment increases tomato seeding resistance to drought in sandy soils // Journal of Arid Environments. 2013. Vol. 88. P. 222–225. doi: 10.1016/j.jaridenv.2012.07.012
Novak J. M., Cantrell K. B., Watts D. W. Compositional and thermal evaluation of lignocellulosic and poultry litter chars via high and low temperature pyrolysis // BioEnergy Research. 2013. Vol. 6. P. 114–130. doi: 10.1007/s12155-012-9228-9
Raboin L.-M., Razafimahafaly A. H. D., Rabenjarisoa M. B., Rabary B., Dusserre J., Becquer T. Improving the fertility of tropical acid soils: Liming versus biochar application? A long term comparison in the highlands of Madagascar // Field Crops Research. 2016. Vol. 199. P. 99–108. doi: 10.1016/j.fcr.2016.09.005
Sadaf J., Shah G. A., Shahzad K., Ali N., Shahid M., Ali S., Hussain R. A., Ahmed Z. I., Traore B., Ismail I. M. I., Rashid M. I. Improvements in wheat productivity and soil quality can accomplish by co-application of biochars and chemical fertilizers // Science of the Total Environment. 2017. Vol. 607–608. P. 715–724. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.06.178
Saxena J., Rana G., Pandey M. Impact of addition of biochar along with Bacillus sp. on growth and yield of French beans // Scientia Horticulturae. 2013. Vol. 162. P. 351–356. doi: 10.1016/j.scienta.2013.08.002
Singh R., Babu J. N., Kumar R., Srivastava P., Singh P., Raghubanshi A. S. Mul-tifaceted application of crop residue biochar as a tool for sustainable agriculture: an ecological perspective // Ecological Engineering. 2015. Vol. 77. P. 324–347. doi: 10.1016/j.ecoleng.2015.01.011
Tan Z., Lin C. S. K., Ji X., Rainey T. J. Returning biochar to fields: A review // Applied Soil Ecology. 2017. Vol. 116. P. 1–11. doi: 10.1016/j.apsoil.2017.03.017
Xu G., Sun J., Shao H., Chang S. X. Biochar had effects on phosphorus sorption and desorption in three soils with differing acidity // Ecological Engineering. 2014. Vol. 62. P. 54–60. doi: 10.1016/j.ecoleng.2013.10.027
Zhao R., Coles N., Kong Z., Wu J. Effects of aged and fresh biochars on soil acidity under different incubation conditions // Soil & Tillage Research. 2015. Vol. 146. P. 133–138. doi: 10.1016/j.still.2014.10.014
Zhao X., Wang S., Xing G. Nitrification, acidification, and nitrogen leaching from subtropical cropland soils as affected by rice straw-based biochar: laboratory incubation and column leaching studies // Journal of Soils and Sediments. 2014. Vol. 14. Р. 471–482. doi: 10.1007/s11368-013-0803-2
Zheng H., Wang Z., Deng X., Herbert S., Xing B. Impacts of adding biochar on nitrogen retention and bioavailability in agricultural soil // Geoderma. 2013. Vol. 206. P. 32–39. doi: 10.1016/j.geoderma.2013.04.018
References in English
Bankina T. A. Optimizatsiya tsikla azota v dernovo-podzolistykh pochvakh agrotsenozov [Optimization of a nitrogen cycle in paddy-podzolic soils of agrocenosises]. Vestnik Sankt-Peterburg. univ. Ser. 3. Biol. [Vestnik of St. Petersburg Univ. Ser. 3. Biol.]. 2006. No. 1. P. 168–176.
Buchkina N. P., Balashov E. V., Shimanski V., Igaz D., Khorak Ya. Izmenenie biologicheskikh i fizicheskikh parametrov pochv raznogo granulometricheskogo sostava posle vneseniya biouglya [Changes in biological and physical parameters of soils with different texture after biochar application]. Sel’skokhoz. biol. [Agricultural Biol.]. 2017. Vol. 52, no. 3. P. 471–477. doi: 10.15389/agrobiology.2017.3.471rus
Dubrovina I. A., Yurkevich M. G., Sidorova V. A., Bogdanova T. V. Vliyanie razlichnykh fraktsii i dozirovok biouglya na nekotorye agrofizicheskie svoistva dernovo-podzolistykh pochv [Impact of different fractions and dosages of biochar on some agrophysical properties of soddy-podzolic soils]. Printsipy ekol. [Principles Ecol.]. 2018. No. 4. P. 77–88. doi: 10.15393/j1.art.2018.8082
Dubrovina I. A. Dinamika fiziko-khimicheskikh svoistv dernovo-podzolistykh pochv pri vnesenii biouglya [Dynamics of physicochemical properties of soddy-podzolic soils under the application of biochar]. Probl. agrokhimii i ekol. [Agrochem. and Ecol. Problems]. 2019. No. 2. P. 19–23. doi: 10.26178/AE.2019.51.56.004
GOST 26951–86. Opredelenie nitratov ionometricheskim metodom [State standard 26951–86. Determination of nitrates by the potentiometric method]. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200023499 (accessed: 22.04.2019).
Praktikum po agrokhimii [Agrochemistry manual]. Moscow: MSU Publ., 2001. 689 p.
Satishur V. A., Germanovich T. M., Popleteeva R. B., Chopchits G. S., Evseenko G. A. Vliyanie izvestkovaniya na soderzhanie form kaliya v dernovo-podzolistoi legkosuglinistoi pochve [Influence of liming on a potash mode in sod-podzolic light loamy soils]. Pochvovedenie i agrokhimiya [Soil Science and Agrochem.]. 2010. No. 1(44). P. 99–111.
Sokolova M. G., Akimova G. P., Khusnidinov Sh. K. Effektivnost’ primeneniya biopreparatov assotsiativnykh bakterii na razlichnykh ovoshchnykh kul’turakh [Efficiency of biopreparation associative bacteria on different vegetable crops]. Agrokhimiya [Agrochem.]. 2009. No. 7. P. 54–59.
Teoriya i praktika khimicheskogo analiza pochv [Theory and practice of soil chemical analysis]. Moscow: GEOS, 2006. 400 p.
Volodina T. I., Levchenkova A. N. Osobennosti povedeniya
mineral’nogo azota v dernovo-podzolistoi supeschanoi pochve pod vliyaniem razlichnykh sistem udobreniya [Various fertilizer system impact on the nitrogen mode features of the sandy sod-podzolic soil]. Molochnokhoz. vestnik [Dairy Bull.]. 2017. No. 2(26). P. 20–31.
Zav’yalova N. E., Kosolapova A. I., Storozheva A. N. Vliyanie vozrastayushchikh doz polnogo mineral’nogo udobreniya na organicheskoe veshchestvo i azotnyi rezhim dernovo-podzolistoi pochvy Predural’ya [Effect of complete fertilizer increasing rates on organic matter and nitrogen status in soddy-podzolic soils of the Cis-Urals]. Agrokhimiya [Agrochem.]. 2014. No. 6. P. 20–28.
Zharikova E. A. Izmenenie kaliinogo sostoyaniya nekotorykh pochv Primor’ya pri vnesenii kaliinykh udobrenii i izvesti [Changes in potassium status of the Primorye soils at the application of mineral fertilizers and lime materials]. Agrokhimiya [Agrochem.]. 2008. No. 8. P. 13–19.
Ajayi A. E., Horn R. Biochar-induced changes in soil resilience: Effects of soil texture and biochar dosage. Pedosphere. 2017. Vol. 27(2). P. 236–247. doi: 10.1016/S1002-0160(17)60313-8
Bornø M. L., Müller-Stöver D. S., Liu F. Contrasting effects of biochar on phosphorus dynamics and bioavailability in different soil types. Sci. Total Environ. 2018. Vol. 627. P. 963–974. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.01.283
Cao H., Ning L., Xun M., Feng F., Li P., Yue S., Song J., Zhang W., Yang H. Biochar can increase nitrogen use efficiency of Malus hupehensis by modulating nitrate reduction of soil and root. Applied soil ecology. 2019. Vol. 135. Р. 25–32. doi: 10.1016/j.apsoil.2018.11.002
Chintala R., Schumacher T. E., McDonald L. M., Clay D. E., Malo D. D., Papiernik S. K., Clay S., Julson J. L. Phosphorus sorption and availability from biochars and soil/biochar mixtures. Clean: Soil, Air, Water. 2014. Vol. 42(5). P. 626–634. doi: 10.1002/clen.201300089
Dai Z., Zhang X., Tang C., Muhammad N., Wu J., Brookes P. C., Xu J. Potential role of biochars in decreasing soil acidification – A critical review. Sci. Total Environ. 2017. Vol. 581–582. P. 601–611. doi: 10.1016/j.scitotenv.2016.12.169
Głąb T., Palmowska J., Zaleski T., Gondek K. Effect of biochar application on soil hydrological properties and physical quality of sandy soil. Geoderma. 2016. Vol. 281. P. 11–20. doi: 10.1016/j.geoderma.2016.06.028
Gul S., Whalen J. K. Biochemical cycling of nitrogen and phosphorus in biochar-amended soils. Soil Biol. Biochem. 2016. Vol. 103. P. 1–15. doi: 10.1016/j.soilbio.2016.08.001
Hale L., Luth M., Kenney R., Crowley D. Evaluation of pinewood biochar as a carrier of bacterial strain Enterobacter cloacae UW5 for soil inoculation. Appl. Soil Ecol. 2014. Vol. 84. P. 192–199. doi: 10.1016/j.apsoil.2014.08.001
Jiang J., Yuan M., Xu R., Bish D. L. Mobilization of phosphate in variable-charge soils amended with biochars derived from crop straws. Soil Till. Res. 2015. Vol. 146. P. 139–147. doi: 10.1016/j.still.2014.10.009
Jien S.‑H., Wang C.‑S. Effects of biochar on soil properties and erosion potential in a highly weathered soil. Catena. 2013. Vol. 110. P. 225–233. doi: 10.1016/j.catena.2013.06.021
Li S., Zhang Y., Yan W., Shangguan Z. Effect of biochar application method on nitrogen leaching and hydraulic conductivity in a silty clay soil. Soil Till. Res. 2018. Vol. 183. P. 100–108. doi: 10.1016/j.still.2018.06.006
Li-li H., Zhe-ke Z., Hui-min Y. Effects on soil quality of biochar and straw amendment in conjunction with chemical fertilizers. J. Integr. Agr. 2017. Vol. 16(3). P. 704–712. doi: 10.1016/S2095-3119(16)61420‑X
Liu J., Schulz H., Brandl S., Miehtke H., Huwe B., Glaser B. Short term effect of biochar and compost on soil fertility and water status of a Dystric Cambisol in NE Germany under field conditions. J. Plant Nutr. Soil Sci. 2012. Vol. 175. P. 698–707. doi: 10.1002/jpln.201100172
Liu S., Meng J., Jiang L., Yang X., Lan Y., Cheng X., Chen W. Rice husk biochar impacts soil phosphorous availability, phosphatase activities and bacterial community characteristics in three different soil types. Appl. Soil Ecol. 2017. Vol. 116. P. 12–22. doi: 10.1016/j.apsoil.2017.03.020
Liu Z., Chen X., Jing Y., Li Q. Effects of biochar amendment on rapeseed and sweet potato yields and water stable aggregate in upland red soil. Catena. 2014. Vol. 123. P. 45–51. doi: 10.1016/j.catena.2014.07.005
Mulcahy D. N., Mulcahy D. L., Dietz D. Biochar soil amendment increases tomato seeding resistance to drought in sandy soils. J. Arid Environ. 2013. Vol. 88. P. 222–225. doi: 10.1016/j.jaridenv.2012.07.012
Novak J. M., Cantrell K. B., Watts D. W. Compositional and thermal evaluation of lignocellulosic and poultry litter chars via high and low temperature pyrolysis. BioEnergy Research. 2013. Vol. 6. P. 114–130. doi: 10.1007/s12155‑012‑9228‑9
Raboin L.‑M., Razafimahafaly A. H. D., Rabenjarisoa M. B., Rabary B., Dusserre J., Becquer T. Improving the fertility of tropical acid soils: Liming versus biochar application? A long term comparison in the highlands of Madagascar. Field Crop. Res. 2016. Vol. 199. P. 99–108. doi: 10.1016/j.fcr.2016.09.005
Sadaf J., Shah G. A., Shahzad K., Ali N., Shahid M., Ali S., Hussain R. A., Ahmed Z. I., Traore B., Ismail I. M. I., Rashid M. I. Improvements in wheat productivity and soil quality can accomplish by co-application of biochars and chemical fertilizers. Sci. Total Environ. 2017. Vol. 607–608. P. 715–724. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.06.178
Saxena J., Rana G., Pandey M. Impact of addition of biochar along with Bacillus sp. on growth and yield of French beans. Scientia Horticulturae. 2013. Vol. 162. P. 351–356. doi: 10.1016/j.scienta.2013.08.002
Singh R., Babu J. N., Kumar R., Srivastava P., Singh P., Raghubanshi A. S. Mul-tifaceted application of crop residue biochar as a tool for sustainable agriculture: an ecological perspective. Ecol. Eng. 2015. Vol. 77. P. 324–347. doi: 10.1016/j.ecoleng.2015.01.011
Tan Z., Lin C. S. K., Ji X., Rainey T. J. Returning biochar to fields: A review. Appl. Soil Ecol. 2017. Vol. 116. P. 1–11. doi: 10.1016/j.apsoil.2017.03.017
Xu G., Sun J., Shao H., Chang S. X. Biochar had effects on phosphorus sorption and desorption in three soils with differing acidity. Ecol. Eng. 2014. Vol. 62. P. 54–60. doi: 10.1016/j.ecoleng.2013.10.027
Zhao R., Coles N., Kong Z., Wu J. Effects of aged and fresh biochars on soil acidity under different incubation conditions. Soil Till. Res. 2015. Vol. 146. P. 133–138. doi: 10.1016/j.still.2014.10.014
Zhao X., Wang S., Xing G. Nitrification, acidification, and nitrogen leaching from subtropical cropland soils as affected by rice straw-based biochar: laboratory incubation and column leaching studies. J. Soil. Sediment. 2014. Vol. 14. Р. 471–482. doi: 10.1007/s11368‑013‑0803‑2
Zheng H., Wang Z., Deng X., Herbert S., Xing B. Impacts of adding biochar on nitrogen retention and bioavailability in agricultural soil. Geoderma. 2013. Vol. 206. P. 32–39. doi: 10.1016/j.geoderma.2013.04.018
DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eb1087
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019