Влияние энергосберегающей технологии обработки на микрофлору почвы

УДК 631.461:631.92

ВЛИЯНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ

НА МИКРОФЛОРУ ПОЧВЫ

© 2015 г. Е.Н. Ефремова

Целью работы является изучение влияния сельскохозяйственных культур в результате отвальной обработки почвы и No-till на численность, структуру и распределение микроорганизмов в слое почвы

0,0-0,3 м.

Преобладающую часть почвенной микрофлоры составляют бактерии, прежде всего сапрофитные или метатрофные, которым органическое вещество служит источником питания и энергии. Но некоторые виды бактерий (автотрофы) используют для питания только минеральные соединения. В большом количестве в почве содержатся актиномицеты и грибы, усваивающие азот как из органических, так и минеральных соединений.

Качественный и количественный состав микрофлоры изменяется в зависимости от типа почв, складывающихся метеорологических условий, особенностей возделываемых культур и их агротехники, причем он очень динамичен, так как отдельные виды микроорганизмов дают в сутки 60-65 поколений или 2-3 поколения в час.

В целях биоиндексации почвенного плодородия используется количественный учет отдельных групп микроорганизмов. Так, число бактерий, выращенных на крахмально-аммиачном агаре (КАА), показывает количество микроорганизмов, усваивающих минеральный азот, на мясо-пептонном (МПА) - усваивающих органический азот.

Полевые исследования проводились на полях Прикаспийского НИИ аридного земледелия, расположенного в Нижнем Поволжье на территории Черноярского района Астраханской области, в течение 2007-2011 годов.

Общее количество грибов и бактерий было выше после эспарцета, оставляющего легкоразрушающуюся и богатую азотом растительную массу, а численность микрофлоры, использующей минеральные формы азота на КАА - после нута с большим количеством богатых азотом растительных остатков. Наименьшей же она была после кукурузы.

Таким образом, в связи с особенностями распределения растительных остатков по почвенному профилю, наибольшая биогенность почвы наблюдалась на системе No-till в слое 0,0-0,1 м, при отвальной она распределялась по глубине более равномерно, причем микробиологический режим почвы по составу и количеству ее микрофлоры по сравнению с пропашными культурами благоприятнее складывался после эспарцета и нута. Разрушение целлюлозы наблюдается после бобовой культуры - нута и составляет 76%.

Ключевые слова: почвенная микрофлора, биогенность почвы, растительные остатки, микроорганизмы, грибы, бактерии, крахмально-аммиачный агар, количественный состав почвы, качественный состав почвы, биологизация.

The purpose of this article is to study the influence of agricultural crops in the moldboard tillage and no-till on the size, structure and distribution of microorganisms in the 0,0-0,3 m soil layer.

The largest part of the soil microflora bacteria are primarily saprophytic or metatrone that organic matter is a source of power and energy. But some bacterial species (autotrophs) use for power only mineral compounds. In large quantities in the soil there are contained actinomyces and fungi assimilating nitrogen as organic and mineral compounds.

Qualitative and quantitative composition of microflora varies depending on soil type, prevailing meteorological conditions, the characteristics of crops and farming, and it is very dynamic, because certain types of microorga-nisms give a day 60-65 generations or 2-3 generations per hour.

In order to bioindicative soil fertility there is used quantitative accounting of certain microorganisms groups. Thus, the number of bacteria grown on starch - ammonia agar, shows the number of microorganisms assimilating mineral nitrogen, assimilating organic nitrogen on meat-peptone.

Field studies were conducted in the arid agriculture fields of the Caspian research Institute, located in the Lower Volga region on the territory of Chernojarsky district, Astrakhan region in 2007-2011.

The total number of fungi and bacteria was higher after sainfoin, leaving legarreta and rich in nitrogen crop, the number of microflora using mineral forms of nitrogen on the starch - ammonia agar after chickpeas with a large number of rich in nitrogen residues, was the least after corn.

Thus, in connection with the peculiarities of the plant distribution residues on the soil profile, most biogenous soil was observed in the No-till system in the 0,0-0,1 m layer, with moldboard it was distributed at a depth of more uniformly, and microbiological conditions of soil composition and quantity of its microflora compared with

cultivated crops favorably evolved after sainfoin and chickpeas. The destruction of the cellulose occurs after legumes - chickpeas and is 76%.

Key words: soil microflora, soil biogenous, plant residues, microorganisms, fungi, bacteria, starch-ammonia agar, the quantitative composition of soil, quality soil structure, biological function.

Введение. Цель работы. Ускоренное развитие химической промышленности в нашей стране дает возможность быстро увеличить не только производство минеральных удобрений, но и химических регуляторов роста, средств защиты и других химических продуктов,

необходимых для сельского хозяйства. Химизация сельского хозяйства вообще и земледелия в частности не уменьшает, однако, роли биологического фактора в земледелии. Рациональное использование удобрений должно компенсировать недостаток питательных для растений элементов в тех случаях, когда отсутствует возможность создать соответствующий уровень плодородия агротехническим и биологическим путем. Однако в современных рыночных условиях важнейшей задачей является применение эффективных и ресурсосберегающих приемов, направленных на повышение плодородия почв и получение высоких урожаев при наименьших затратах. Поэтому необходимо использовать химические препараты с широким спектром действия на растения, а также возможность направленно регулировать определенные этапы роста и развития для повышения урожайности и качества зерна сельскохозяйственной продукции,

устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды [10].

Особенно актуальны исследования по выявлению причин низкой эффективности азотных удобрений и роли микрофлоры в процессах нитрификации,

денитрификации, биологической

иммобилизации и др. При совместном использовании биологически активных веществ, гербицидов в борьбе с болезнями и вредителями растений возникает проблема очистки почв от загрязнения остатками препаратов.

Общепризнанным является факт дифференциации биогенности почвы, которая в большей степени

концентрируется в поверхностном ее слое уже через 1,0-1,5 месяца после вспашки [5]. В связи с этим существует мнение, что из-за такой микробиологической дифференциации почвы следует обрабатывать ее без перемешивания и оборачивания слоев, чтобы не нарушать естественного расположения микробного населения [4], причем заделка соломы и другой органики в верхний (0,00-0,06 м) слой почвы повышает его общую биогенность и способствует развитию в ней прежде всего актиномицетов, усваивающих недоступные другим микроорганизмам органические

соединения [6].

Преобладающую часть почвенной микрофлоры составляют бактерии, прежде всего сапрофитные или метатрофные, которым органическое вещество служит источником питания и энергии. Но некоторые виды бактерий (автотрофы) используют для питания только минеральные соединения. В большом количестве в почве содержатся актиномицеты и грибы, усваивающие азот как из органических, так и минеральных соединений.

Примерно 30% почвенной микрофлоры представлено

актиномицетами. Они обладают богатым ферментативным аппаратом, позволяющим минерализовать труднорастворимые

органические вещества. Эта группа микроорганизмов участвует не только в разложении растительных и животных остатков в почве, но и в процессах образования и минерализации гумуса с высвобождением минеральных веществ и др. Кроме того, актиномицеты обладают еще одним важным свойством -способностью образовывать антибиотики, которые оказывают губительное воздействие на различных возбудителей болезней и, таким образом, играют важную роль в поддержании биологического

равновесия почвы

[3, 8].

Широко распространены в почвах также микроскопические грибы, составляющие 1-3% от объема микрофлоры. Они играют важную роль, поскольку их ферментативный аппарат обладает высокой активностью, способен очень быстро осуществлять окисление и разложение углеводов, жиров, белков и принимают участие в биохимических трансформациях различных органических веществ в почве.

Качественный и количественный состав микрофлоры изменяется в зависимости от типа почв, складывающихся метеорологических

условий, особенностей возделываемых культур и их агротехники, причем он очень динамичен, так как отдельные виды микроорганизмов дают в сутки 60-65 поколений или 2-3 поколения в час [7]. Особое значение для их

жизнедеятельности имеет поступление в почву послеуборочных остатков, при этом видовой состав почвенной микрофлоры определяется наличием и соотношением в них химических соединений,

количественный - их массой [9].

Динамичны состав и активность почвенной микрофлоры также и по периодам вегетации сельскохозяйственных культур. Из-за нарушения благоприятного сочетания температуры и влажности в почве резко снижается активность микробиологических и биохимических процессов, практически не

обнаруживаются нитрифицирующие и целлюлозоразрушающие бактерии,

споровые формы бактерий, актиномицеты [2].

В целях биоиндексации почвенного плодородия используется количественный учет отдельных групп микроорганизмов. Так, число бактерий, выращенных на крахмально-аммиачном агаре (КАА), показывает количество микроорганизмов, усваивающих минеральный азот, на мясо-пептонном (МПА) - усваивающих органический азот.

По числу спорообразующих бактерий можно судить о напряженности процессов

минерализации органического вещества, по числу грибов и актиномицетов - о развитии процессов разложения клетчатки, численность азотобактера положительно коррелирует с уровнем почвенного плодородия.

Результаты исследования. Полевые исследования проводились на полях Прикаспийского НИИ аридного земледелия, расположенного в Нижнем Поволжье (юго-восток Европейской части России в пределах Прикаспийской и Сарпинской низменностей) на территории Черноярского района Астраханской области в течение 2007-2011 годов, один из которых был неблагоприятным для сельскохозяйственных культур и многолетних трав, из трех включенных в экспериментальные севообороты групп сельскохозяйственных культур

(пропашные, зернобобовые, многолетние травы).

Поставлены и проведены

исследования по изучению полевых севооборотов разного уровня биологизации на фоне различных приемов обработки почвы на территории Северного Прикаспия.

Почва - светло-каштановая, тяжелосуглинистая, с содержанием гумуса в пахотном слое 1,74%, общего азота и фосфора - соответственно - 0,12 и 0,11%.

В двухфакторном опыте изучались три вида зернопропашных, зернотравяных севооборотов и две системы обработки почвы, обеспечивающие возможные варианты заделки растительной массы в почву: глубокая локальная плугом с предплужником, интенсивное измельчение и разбрасывание по верхнему слою почвы по

No-till.

В то же время есть и другой вид обработки, согласно которому

оборачивание почвы (постоянное или периодическое) полезно, так как способствует естественной санации почвы от вредной микрофлоры, в то время как полезная быстро восстанавливает свой статус. При этом запаханный верхний слой почвы сохраняет присущую ему биогенность в течение всего

вегетационного периода, в то время как количество микробов в нижнем горизонте при перемещении его на дневную поверхность увеличивается в несколько раз [1].

Проведенная через 2 недели после ее основной обработки биоиндикация плодородия почвы по численности населяющих ее микроорганизмов в слое 0,0-0,3 м показала, что по грибам, актиномицетам и сапрофитным бактериям на МПА более высокой она была после обработки почвы по системе No-till, по бактериям на КАА, усваивающим

минеральный азот, и грибами на среде Чапека - после отвальной обработки; по разрушению целлюлозы на среде Гетчинсона различия были менее заметными. При этом по всем вариантам в комплексе почвенных микроорганизмов преобладали такие компоненты

микробиоты, как бактерии (таблица).

Более существенные и закономерные различия наблюдались по

сельскохозяйственным культурам в связи с неодинаковым количеством и качеством их послеуборочной фитомассы.

Численность, структура и распределение микрофлоры в слое почвы 0,0-0,3 м, тыс. клеток на 1 г почвы

Культура Обработка почвы Численность микроорганизмов, тыс. в 1 г почвы Разрушение целлюлозы, %

посев на МПА посев на КАА грибы на среде Чапека

грибы актино-мицеты бактерии

Сахарная кукуруза Отвальная 0,33 0,33 45,5 53,1 12,3 65

No-till 0,50 0,50 53,6 65,6 6,4 73

Нут Отвальная 0,17 0,83 24,2 87,3 12,2 72

No-till 0,57 1,17 43,5 103,5 5,6 82

Эспарцет Отвальная 0,67 0,50 48,2 104,4 16,0 65

No-till 0,67 0,83 63,8 82,0 17,8 73

Среднее по обработке почвы Отвальная 0,56 0,83 50,9 81,6 13,5 67

No-till 0,45 0,55 42,0 83,7 9,9 76

Среднее по культурам Сахарная кукуруза 0,44 0,33 48,1 64,2 10,6 65

Нут 0,39 0,89 32,1 117,4 9,8 76

Эспарцет 0,56 0,78 55,1 87,7 21,8 68

Так, общее количество грибов и бактерий было выше после эспарцета, оставляющего легкоразрушающуюся и богатую азотом растительную массу, численность микрофлоры, использующей минеральные формы азота на КАА - после нута с большим количеством богатых азотом растительных остатков,

наименьшей она была после кукурузы.

Как и следовало ожидать, наибольшая биогенность почвы

наблюдалась на обработке почвы по системе No-till в слое 0,0-0,1 м, при отвальной она распределялась по глубине более равномерно.

Более благоприятно по сравнению с зерновыми культурами

микробиологический режим почвы складывался после многолетних трав,

оставляющих в почве большое количество богатой азотом органической массы; влияние приемов обработки почвы менее заметно и закономерно и не позволяет сделать однозначных выводов.

Выводы. Таким образом, в связи с особенностями распределения

растительных остатков по почвенному профилю, наибольшая биогенность почвы наблюдалась на системе No-till в слое 0,00,1 м, при отвальной она распределялась по глубине более равномерно, причем микробиологический режим почвы по составу и количеству ее микрофлоры по сравнению с пропашными культурами благоприятнее складывался после эспарцета и нута. Разрушение целлюлозы наблюдается после бобовой культуры -нута и составляет 76%.

Литература

1. Абакумов, Н.И. Агроэкологические аспекты сидерации в лесостепной зоне Российской Федерации: автореферат диссертации кандидата с.-х. наук: 06.01.01 / Абакумов Николай Иванович. - Орел, 1999. - 17 с.

2. Берестецкий, О.А. Биологические основы плодородия почв / О.А. Берестецкий, Ю.М. Возняковская, Ю.М. Доросинский. - Москва: Колос, 1984. - 287 с.

3. Ефремова, Е.Н. Закономерности водопотребления и эффективность орошения кукурузы при формировании урожая /Е.Н. Ефремова // Вестник АПК Ставрополья. - 2011. - № 3(3) - С. 7-10.

4. Ефремова, Е.Н. Агрофизические показатели почвы в зависимости от различных обработок почвы / Е.Н. Ефремова

// Известия Нижневолжского

агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. -Волгоград. - 2013. - № 2 (30). - С. 67-72.

5. Карамщук, З.П. Обработка почвы, микроорганизмы и урожай / З.П. Карамщук. - Алма-Ата: Кайнар, 1979. -104 с.

6. Мельников, А.Г. Шаги по земле: записки крестьянина/ А.Г. Мельников. -Волгоград: Издатель, 2006. - 400 с.

7. Efremova, E.N. Morphological supervision of the sugar beet depending on ways of processing of the soil of the territory of Northern Prikaspy/ E.N. Efremova, N.Y. Petrov, A.V. Efremov // XVI International Congress on Animal Hygiene «Animal Hygiene, Health and Welfare as Corner Stones of Sustainable Animal Production» -5-9 May 2013, Nanjing China. - С. 517-519.

8. Efremova, E.N. The future of Russia - sorgovye culture / E.N. Efremova // European Journal of Natural History. - 2011.

№ 5. - С. 29-30.

9. Zozulya G.G. To question about the third alarm system / G.G. Zozulya, I.G. Leonenko, S.G. Malyshev, S.N. Mozharov, A.S. Ovchinnikov, N.Y. Petrov // European Journal of Natural History. - 2011. - № 5. -

C. 40-41.

10. Ovchinnikov, A.S. Autogenic and heterogene bio-receptive reflexes as a basis for self-regulation in animal and plant organisms / A.S. Ovchinnikov, G.G. Zozulya, N.Y. Petrov // European Journal of Natural History. - 2009. - №4. - C. 56-57.

References

1. Abakumov N.I. Agroekologicheskie aspekty sideratsii v lesostepnoi zone Rossiiskoi Federatsii [Agroecological aspects of the federation in the forest-steppe zone of the Russian Federation] avtoref. dis. kand. s.-kh. nauk: 06.01.01, Abakumov Nikolai Ivanovich, Orel, 1999, 17 pp.

2. Berestetskii O.A.. Voznyakovskaya Y.M., Dorosinskii Y.M. Biologicheskie osnovy plodorodiya pochv [Biological basis of soil fertility], Moskva: Kolos, 1984, 287 pp.

3. Efremova E.N. Zakonomernosti vodopotrebleniya i effektivnost' orosheniya kukuruzy pri formirovanii urozhaya [The regularities of water consumption and irrigation efficiency in the formation of the maize crop] (Patterns of water use and irrigation efficiency in maize yield formation), Vestnik APK Stavropol'ya, 2011, No 3(3), pp. 7-10.

4. Efremova E.N. Agrofizicheskie pokazateli pochvy v zavisimosti ot razlichnykh obrabotok pochvy [Agrophysical soil parameters according to the different soil treatments] (The agro-physical parameters of soil, depending on different types of soil), Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie, No 2 (30), 2013, Volgograd, pp. 67-72.

5. Karamshchuk Z.P. Obrabotka pochvy, mikroorganizmy i urozhai [Soil processing, microorganisms and crop] Alma-Ata, Kainar, 1979, 104 pp.

6. Mel'nikov A.G. Shagi po zemle: zapiski krest'yanina [Steps on earth: peasant notes], Volgograd: Izdatel', 2006, 400 pp.

7. Efremova E.N., Petrov N.Y., Efremov A.V., Morphological supervision of the sugar beet depending on ways of processing of the soil of the territory of Northern Prikaspy, XVI International

Congress on Animal Hygiene «Animal Hygiene, Health and Welfare as Corner Stones of Sustainable Animal Production», 59 May 2013, Nanjing China, pp. 517-519.

8. Efremova E.N. The future of Russia, sorgovye culture, European Journal of Natural History, 2011, No 5, pp. 29-30.

9. Zozulya G.G., Leonenko I.G., Malyshev S.G., Mozharov S.N., Ovchinni-kov A.S., Petrov N.Y., To question about the third alarm system, European Journal of Natural History, 2011, No 5, pp. 40-41.

10. Ovchinnikov A.S., Zozulya G.G., Petrov N.Y., Autogenic and heterogene bio-receptive reflexes as a basis for self-regulation in animal and plant organisms, European Journal of Natural History, 2009, No 4, pp. 56-57.

Сведения об авторе

Ефремова Елена Николаевна - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции, ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный агарный университет » (Россия). Тел.: 8-917-720-27-70. E-mail: Elenalob@rambler.ru.

Information about the author

Efremova Elena Nikolaevna - Candidate of Agricultural Sciences, associate professor of the Technology of storage and processing of agricultural products department, FSBEI HPE «Volgograd State Agrarian University» (Russia). Phone: 8-917-720-27-70. E-mail: Elenalob@rambler.ru.