Изменение фосфатного режима почв средней тайги при применении биоугля

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В лабораторных экспериментах исследовали влияние древесного биоугля (biochar) на содержание различных форм фосфатов на почвах с разной обеспеченностью фосфором. В работе использовали почвы среднетаежной подзоны Карелии – агрозем альфегумусовый иллювиально-железистый песчаный (Umbric Podzol) и агрозем текстурно-дифференцированный типичный тяжелосуглинистый (Umbric Retisol). В опытах изучали влияние биоугля двух фракций: 3–5 и ≤2 мм в количестве 2 и 5% от массы почвы на показатель рНKCl, содержание подвижного и общего фосфора, фракционный состав фосфатов (метод Чанга–Джексона), общую фосфатазную активность почвы, а также эффект раздельного и совместного применения биоугля и удобрения (азофоски) на содержание подвижного фосфора в вегетационном опыте с ячменем яровым. Выявили, что в агроземе альфегумусовом биоуголь достоверно повышал содержание подвижного фосфора на 20–40%, увеличивал содержание фракции Ca-фосфатов, алюмофосфатов и рыхлосвязанных фосфатов, а также усиливал активность фосфатазы. В вегетационном опыте отмечено более высокое содержание P2O5 в вариантах с биоуглем ≤2 мм, с удобрением и достоверное взаимное влияние факторов биоугля и удобрения. В агроземе текстурно-дифференцированном биоуголь увеличивал содержание подвижного фосфора на 2–6%, повышал содержание Ca-фосфатов и рыхлосвязанных фосфатов (с биоуглем ≤2 мм в 5% дозировке) и не оказывал существенного влияния на активность фосфатазы. В вегетационном опыте достоверное влияние оказывало лишь сочетание биоугля ≤2 мм и удобрения. В целом наиболее заметный эффект практически на все исследованные показатели оказывала фракция биоугля ≤2 мм в 5%-ной дозировке. Применение биоугля приводило к статистически значимому увеличению значений рНKCl и не влияло на содержание валового фосфора в обеих почвах. Больший эффект биоуголь оказывал на фосфатный режим почвы легкого гранулометрического состава с изначально более низким рН и меньшим содержанием подвижного и валового фосфора.

Об авторах

И. А. Дубровина

Институт биологии КарНЦ РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: vorgo@mail.ru
Россия, 185910, Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11

Список литературы

  1. Дубровина И.А. Динамика физико-химических свойств дерново-подзолистых почв при внесении биоугля // Проблемы агрохимии и экологии. 2019. № 2. С. 19–23. https://doi.org/10.26178/AE.2019.51.56.004
  2. Дубровина И.А., Юркевич М.Г., Сидорова В.А. Влияние биоугля и удобрений на развитие растений ячменя и агрохимические показатели дерново-подзолистых почв в вегетационном опыте // Тр. КарНЦ РАН. 2020. № 3. С. 31–44. https://doi.org/10.17076/eb1087
  3. Каширская Н.Н., Плеханова Л.Н., Чернышева Е.В., Ельцов М.В., Удальцов С.Н., Борисов А.В. Пространственно-временные особенности фосфатазной активности естественных и антропогенно-преобразованных почв // Почвоведение. 2020. № 1. С. 89–101. https://doi.org/10.31857/S0032180X20010098
  4. Кирпичников Н.А. Влияние извести на фосфатный режим cлабоокультуренной дерново-подзолистой почвы при длительном применении удобрений // Агрохимия. 2016. № 12. С. 3–8.
  5. Кудеярова А.Ю. Хемосорбция фосфат-ионов и деструкция органо-минеральных сорбентов в кислых почвах // Почвоведение. 2010. № 6. С. 681–697.
  6. Лыскова И.В., Рылова О.Н., Веселкова Н.А., Лыскова Т.В. Влияние удобрений и извести на агрохимические показатели и фосфатный режим дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2015. № 2(45). С. 27–31.https://doi.org/10.30766/2072-9081.2015.45.2.27-32
  7. Минеев В.Г., Коваленко А.А., Ваулин А.В., Афанасьев Р.А. Влияние фосфорных удобрений на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы и урожайность сельскохозяйственных культур // Агрохимия. 2009. № 10. С. 3–10.
  8. Митрофанова Е.М., Васбиева М.Т. Фосфатный режим дерново-подзолистой почвы при длительном применении органических и минеральных удобрений // Агрохимия. 2014. № 9. С. 13–19.
  9. Михайлова Л.А., Дербенева Л.В. Влияние известкования на фосфатный режим дерново-подзолистых почв разной степени окультуренности // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2007. №10. С. 28–32.
  10. Орлов Д.С. Химия почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1992. 400 с.
  11. Потатуева Ю.А. Эколого-агрохимическая оценка фосфорных и фосфорсодержащих удобрений в длительных полевых опытах // Агрохимия. 2013. № 6. С. 83–94.
  12. Самсонова Н.Е., Родченков С.Н. Использование удобрений с пониженной растворимостью фосфатного компонента и фосфатное состояние дерново-подзолистых почв // Агрохимия. 2007. № 9. С. 24–31.
  13. Теория и практика химического анализа почв / Под ред. Л.А. Воробьевой. М.: ГЕОС, 2006. 400 с.
  14. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 254 с.
  15. Шафран С.А., Кирпичников Н.А. Научные основы прогнозирования содержания подвижных форм фосфора и калия в почвах // Агрохимия. 2019. № 4. С. 3–10. https://doi.org/10.1134/S0002188119040112
  16. Bai S.H., Omidvar N., Gallart M., Kämper W., Tahmasbian I., Farrar M.B., Singh K., Zhou G., Muqadass B., Xu C.-Y., Koech R., Li Y., Nguyen T.T.N., van Zwieten L. Combined effects of biochar and fertilizer applications on yield: A review and meta-analysis // Sci. Total Environ. 2022. V. 808. 152073. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.152073
  17. 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. V. 627. P. 963–974. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.01.283
  18. Chen M., Alim N., Zhang Y., Xu N., Cao X. Contrasting effects of biochar nanoparticles on the retention and transport of phosphorus in acidic and alkaline soils // Environ. Poll. 2018. V. 239. P. 562–570. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.04.050
  19. 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. V. 581–582. P. 601–611. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.12.169
  20. Dume B., Tessema D.A., Regassa A., Berecha G. Effects of biochar on phosphorus sorption and desorption in acidic and calcareous soils // Civil Environю Res. 2017. V. 9(5). P. 10–20.
  21. Eduah J.O., Nartey E.K., Abekoe M.K., Breuning-Madsen H., Andersen M.N. Phosphorus retention and availability in three contrasting soils amended with rice husk and corn cob biochar at varying pyrolysis temperatures // Geoderma. 2019. V. 341. P. 10–17. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.01.016
  22. Gao S., DeLuca T.H. Wood biochar impacts soil phosphorus dynamics and microbial communities in organically-managed croplands // Soil Biol. Biochem. 2018. V. 126. P. 144–150. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2018.09.002
  23. Gao S., DeLuca T.H., Cleveland C.C. Biochar additions alter phosphorus and nitrogen availability in agricultural ecosystems: a meta-analysis // Sci. Total Environ. 2019. V. 654. P. 463–472. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.11.124
  24. Ghodszad L., Reyhanitabar A., Maghsoodi M.R., Lajayer B.A., Chang S.X. Biochar affects the fate of phosphorus in soil and water: A critical review // Chemosphere. 2021. V. 283. P. 131176. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131176
  25. Ghodszad L., Reyhanitabar A., Oustan S., Alidokht L. Phosphorus sorption and desorption characteristics of soils as affected by biochar // Soil Tilla. Res. 2022. V. 216. P. 105251. https://doi.org/10.1016/j.still.2021.105251
  26. Glaser B., Lehr V.-I. Biochar effects on phosphorus availability in agricultural soils: a meta-analysis // Scientific Rep. 2019. V. 9. P. 1–9. https://doi.org/10.1038/s41598-019-45693-z
  27. He L., Zhong Z., Yang H. Effects on soil quality of biochar and straw amendment in conjunction with chemical fertilizers // J. Integrative Agriculture. 2017. V. 16(3). P. 704–712. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(16)61420-X
  28. 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 Ecology. 2017. V. 116. P. 12–22. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2017.03.020
  29. Oladele S.O., Adeyemo A.J., Awodun M.A. Influence of rice husk biochar and inorganic fertilizer on soil nutrients availability and raiN–fed rice yield in two contrasting soils // Geoderma. 2019. V. 336. P. 1–11. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2018.08.025
  30. 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 Res. 2016. V. 199. P. 99–108. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2016.09.005
  31. Rafael R.B.A., Fernández-Marcos M.L., Cocco S., Ruello M.L., Fornasier F., Corti G. Increased phosphorus availability to corn resulting from the simultaneous applications of phosphate rock, calcareous rock, and biochar to an acid sandy soil // Pedosphere. 2020. V. 30(6). P. 719–733. https://doi.org/10.1016/S1002-0160(20)60034-0
  32. Sachdeva V., Hussain N., Husk B.R., Whalen J.K. Biochar-induced soil stability influences phosphorus retention in a temperate agricultural soil // Geoderma. 2019. V. 351. P. 71–75. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.05.029
  33. Tammeorg P., Simojoki A., Mäkelä P., Stoddard F.L., Alakukku L., Helenius J. Short-term effects of biochar on soil properties and wheat yield formation with meat bone meal and inorganic fertilizer on a boreal loamy sand // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2014. V. 191. P. 108–116. https://doi.org/10.1016/j.agee.2014.01.007
  34. Wang T., Camps-Arbestain M., Hedley M., Bishop P. Predicting phosphorus bioavailability from high-ash biochars // Plant Soil. 2012. V. 357. P. 173–187. https://doi.org/10.1007/s11104-012-1131-9
  35. Wei X., Hu Y., Razavi B.S., Zhou J., Shen J., Nannipieri P., Wu J., Ge T. Rare taxa of alkaline phosphomonoesterase-harboring microorganisms mediate soil phosphorus mineralization // Soil Biol. Biochem. 2019. V. 131. P. 62–70. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2018.12.025
  36. 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. V. 62. P. 54–60. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2013.10.027
  37. Yang C., Lu S. Straw and straw biochar differently affect phosphorus availability, enzyme activity and microbial functional genes in an Ultisol // Sci. Total Environ. 2022. V. 805. P. 150325. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150325
  38. Yang F., Sui L., Tang C., Li J., Cheng K., Xue Q. Sustainable advances on phosphorus utilization in soil via addition of biochar and humic substances // Sci. Total Environ. 2021. V. 768. P. 145106. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145106
  39. Yang L., Wu Y., Wang Y., An W., Jin J., Sun K., Wang X. Effects of biochar addition on the abundance, speciation, availability, and leaching loss of soil phosphorus // Sci. Total Environ. 2021. V. 758. P. 143657. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143657
  40. Zhai L., Caiji Z., Liu J., Wang H., Ren T., Gai X., Xi B., Liu H. Short-term effects of maize residue biochar on phosphorus availability in two soils with different phosphorus sorption capacities // Biol. Ferti. Soils. 2015. V. 51. P. 113–122. https://doi.org/10.1007/s00374-014-0954-3
  41. Zhang M., Cheng G., Feng H., Sun B., Zhao Y., Chen H., Chen J., Dyck M., Wang X., Zhang J., Zhang A. Effects of straw and biochar amendments on aggregate stability, soil organic carbon, and enzyme activities in the Loess Plateau, China // Environ. Sci. Poll. Res. 2017. V. 24. P. 10108–10120. https://doi.org/10.1007/s11356-017-8505-8

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (217KB)
Метаданные
3.

Скачать (207KB)
Метаданные
4.

Скачать (159KB)
Метаданные

© И.А. Дубровина, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах