doi: 10.15389/agrobiology.2017.3.471rus

УДК 631.43+631.46

Исследования были поддержаны грантом Словацкого академического информационного агентства (SAIA).

 

ИЗМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ПОЧВ РАЗНОГО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОСЛЕ
ВНЕСЕНИЯ БИОУГЛЯ

Н.П. БУЧКИНА1, Е.В. БАЛАШОВ1, В. ШИМАНСКИ2, Д. ИГАЗ3, Я. ХОРАК3

Сохранение благоприятного микробиологического и физического состояния почв с помощью новых рациональных мероприятий относится к числу приоритетных направлений устойчивого землепользования. Применение биоугля (БУ) в качестве органического мелиоранта — один из перспективных способов повышения качества и устойчивости почв благодаря секвестрации углерода и улучшению свойств почв. Биоуголь производят из различных типов биомассы с помощью медленного и быстрого пиролиза. Технологические условия пиролиза и тип биомассы оказывают решающее влияние на свойства БУ и его взаимодействие с почвами. Результаты многих исследований подтвердили позитивное влияние БУ на свойства почв и урожай культур. Тем не менее, существуют неопределенности в понимании влияния БУ на микробиологические процессы трансформации азота и углерода в почвах. В работе исследовали два типа БУ — БУ1 и БУ2, произведенные в результате медленного и быстрого пиролиза древесных отходов. Цели исследований заключались, во-первых, в выявлении различий в действии БУ1 и БУ2 на гидрофизические свойства супесчаной и тяжелосуглинистой почвы, во-вторых, в оценке влияния разного гранулометрического состава почв на степень воздействия БУ1 и БУ2 на нитрификацию и денитрификацию. В исследованиях использовали образцы глееватой аллювиальной супесчаной и тяжелосуглинистой почвы (Словакия). Количество БУ1 и БУ2, внесенного в почвы в пересчете на гектар, составляло 15 и 30 т. Водоудерживающую способность образцов измеряли с помощью мембранного пресса при потенциалах влаги от -0,1 до -300 кПа. Интенсивность нитрификации и денитрификации определяли по продуцированию закиси азота образцами почв в течение 48-часового инкубирования при температуре 25 °С и влажности, соответствующей 48-55 % полной влагоемкости. Результаты проведенных исследований показали, что внесение БУ1 и БУ2 в большей степени способствовало повышению водоудерживающей способности супесчаной, чем тяжелосуглинистой почвы во всем диапазоне потенциалов влаги. При этом увеличение водоудерживающей способности обеих почв было более высоким при использовании БУ2. Добавление БУ1 вызвало достоверное (p < 0,01), БУ2 — недостоверное снижение интенсивности нитрификации в тяжелосуглинистой почве. Оба исследованных биоугля не оказали влияния на интенсивность нитрификации в супесчаной почве. Применение БУ1 и БУ2 в обеих дозах способствовало увеличению интенсивностей денитрификации в тяжелосуглинистой почве в большей степени, чем в супесчаной почве.

Ключевые слова: почвы, гранулометрический состав, биоуголь, медленный пиролиз, быстрый пиролиз, водоудерживающая способность, нитрификация, денитрификация.

 

Полный текст

 

 

CHANGES IN BIOLOGICAL AND PHYSICAL PARAMETERS OF SOILS
WITH DIFFERENT TEXTURE AFTER BIOCHAR APPLICATION

N.P. Buchkina1, E.V. Balashov1, V. Šimanský2, D. Igaz3, J. Horák3

Maintaining a favorable microbial and physical state of soils using new management practices is one of the key directions of sustainable land-use. Application of biochar (BC) is one of the new ways to improve soil quality and sustainability by increasing carbon sequestration and making significant changes in soil properties. Slow and fast pyrolysis is used to produce BC from different feedstock. Technological conditions of pyrolysis and feedstock type have key impacts on BC properties and its interaction with soils. Many previous studies have revealed a positive effect of BC on soil properties and crop yields. Nevertheless, there are uncertainties in the understanding of BC effects on microbial processes of nitrogen and carbon transformation in soils. In the present study, two types of BC were used: BC1 and BC2 were produced by fast and slow pyrolysis of wooden feedstock, respectively. The aims of the study were, firstly, to assess differences in the effects of BC1 and BC2 on hydrophysical properties of sandy and clayey loam soils, and, secondly, to assess the effects of differences in soil texture on the degree of impacts of BCs on soil nitrification and denitrification. Samples of sandy and clayey loam gleyic Fluvisols (Slovakia) were used in the experiment. An amount of the applied BC on a hectare-scale was equal to 15 and 30 tones. Water retention of the soil samples was measured using a pressure-plate apparatus at water potentials from -0.1 to -300 kPa. Nitrification and denitrification rates were determined in laboratory conditions by measuring nitrous oxide accumulation in flasks in which the soils were incubated for 48 hours at 25 °С. Soil moisture content for nitrification and denitrification was equal to 48-55 % of the full saturation and 100 % saturation, respectively. The results indicate that BC1 and BC2 application increased water retention more for the sandy soil than for the clayey loam soil in the whole range of water potentials. Of the two biochars, BC2 had a greater influence on the water retention of both soils. Application of BC1 resulted in a significant decrease (p < 0.01) while application of BC2 produced only an insignificant decrease in nitrification rates in the clayey loam soil. BC1 and BC2 had no effect on nitrification rates in the sandy soil. Moreover, the application of the BCs at both rates contributed to a greater decrease in nitrification rates in the clayey loam soil than in the sandy soil.

Keywords: soils, texture, biochar, slow pyrolysis, fast pyrolysis, soil water retention, nitrification rate, denitrification rate.

 

1ФГБНУ Агрофизический научно-исследовательский институт,
195220 Россия, г. Санкт-Петербург,
Гражданский просп., 14,
e-mail: buchkina_natalya@mail.ru, Eugene_Balashov@yahoo.co.uk;
2Slovak University of Agriculture, Faculty of Agrobiology and Food Resources,
949 76 Slovakia, Nitra, A. Hlinku 2,
e-mail: Vladimir.Simansky@uniag.sk;
3Slovak University of Agriculture, Faculty of Horticulture and Landscape Engineering, Department of Biometeorology
and Hydrology,

949 76 Slovakia, Nitra, Hospodárska, 7,
e-mail: dusan.igaz@uniag.sk, jan.horak@uniag.sk

Поступила в редакцию
28 марта 2017 года

 

назад в начало