Биологический режим чернозема обыкновенного в процессе сельскохозяйственного использования

Земледелие

ле лука 48,8-48,0 т/га, а по лук + озимая рожь на сидерат - 56,2-53,4 т/га.

В зависимости от предшественника разница по урожайности сортов картофеля изменялась от 1,3 и до 7,4т/га.

Выводы

Таким образом, использование капельного орошения при выращивании картофеля на светло - каштановых почвах Волгоградской области

янских хозяйствах возможно, и при соблюдении рекомендуемых технологий обеспечивает получение урожаев картофеля от 73,6 до 75,5 т/га при экономии оросительной воды из рас-

технологически, особенно в кресть- чёта на 1 га по сравнению с дождеванием на 30-40 процентов и более.

Литература

1. Григоров С.М., Свиридова Л.Л. Режим орошения и удобрение раннего картофеля в Северном Прикаспии // Картофель и овощи. - 2007. - №4. - С.15-16.

2. Свиридова Л.Л., Косульникова Т.Л. Применение различных режимов орошения и доз органо-минеральных удобрений

при возделывании картофеля в условиях Северного Прикаспия // Вестник Белорусской сельскохозяйственной академии. -2007. - № 2. - С.72-75. __________________________________________________

БИОЛОГИЧЕСКИМ РЕЖИМ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО В ПРОЦЕССЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Д.Р. МАЙСЯМОВА,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Н.В. АБРАМОВ (фото),

доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

Тюменская ГСХА, г Тюмень

Ключевые слова: биологический режим почвы, чернозём, сельскохозяйственное землепользование, биологическая активность почвы, способы обработки почвы.

Чернозёмные почвы России составляют 52% от их мирового запаса. В составе сельскохозяйственных угодий нашей страны на их долю приходится около половины пашни, они обладают высоким естественным плодородием, которое, в свою очередь неразрывно связано с жизнедеятельностью почвенных микроорганизмов, и все агрономические мероприятия оказывают существенное влияние на её микрофлору [1].

Любая почва представляет собой своеобразную биологическую лабораторию, в которой живут, непрерывно размножаются и умирают бесчисленные популяции организмов, определяющие как возникновение, так и развитие самой почвы [2]. Поэтому для того, чтобы познать сущность плодородия почв следует глубже изучить процессы, происходящие в них.

Цель и методика исследований

Цель наших исследований - изучить формирование биологической активности основных типов почв северной лесостепи Тюменской области в современных агроландшафтах.

Исследования по изучению влияния систем основной обработки на биологическое состояние почв ведутся с 1993 г. Объект изучения - чернозём обыкновенный тяжелосуглинистый опытного поля Ишимской СХОС ГНУ НИИСХ Северного Зауралья. Наблюдения проводились в зернопропашном севообороте со следующими системами основной обработки: 1 вариант - отвальная ежегодная вспашка на глубину 20-22см (контроль); 4 ва-

риант - чередование безотвальной обработки РС -1,5 и вспашки на 20-22 см (комбинированная); 5 вариант - минимальная плоскорезная обработка на 1214 см; 6 вариант- чередование вспашки на 28-30 см и мелкой обработки КПЭ 3,8 на 12-14 см (разноглубинная).

Численность микроорганизмов различных физиологических групп определяли путём посева разведённой почвенной взвеси на соответствующие питательные среды: мясопептонный агар (МПА), среду Чапека, крахмало-аммиач-ный агар (КАА), выщелоченный агар (ВА), среду Гетченсона [3,4]. Агрохимические характеристики почвы определялись по общепринятым методикам согласно ГОСТам в аналитической лаборатории НИИСХ Северного Зауралья. При изучение видового состава пользовались определителями [5,6]. Статистическая обработка данных проведена по программе БТАПЭТЮА у.5.5.

Результаты исследований

Исследованиями установлено, что более благоприятные условия для жизнедеятельности всех групп микроорганизмов складывались при разноглубинной обработке чернозема обыкновенного, где их численность в слое 0-20 см было 27,4 млн/г почвы. Ежегодная вспашка чернозема обыкновенного, а также чередование отвальной обработки с безотвальной привело к снижению численности микроорганизмов до 25,5 и 24,0 млн/г почвы соответственно. Самое низкое количество микроорганизмов, использующих органический азот (МПА),

- при отвальной обработке почвы, что составляло от 13,1 до 22,4 млн/г почвы, „тогда как при минимальных обработках их численность была12,9-42,5 млн/г. Такое развитие данной группы микроорганизмов объясняется наличием большого количества растительных остатков при минимальной обработке почвы, особенно в верхних слоях. В варианте со вспашкой численность микроорганизмов, учитываемых на МПА, больше в горизонте 10-20 см.

Численность микроорганизмов, ассимилирующих минеральные формы азота, высокая по всем обработкам, включая контрольный вариант, и была в пределах 27,2-43,4 млн/г почвы (рис.1). По соотношению микроорганизмов разлагающих органический азот (МПА), и микроорганизмов, использующих минеральный азот (КАА), судят о плодородии почв: чем оно шире, тем ниже плодородие почв.

Исходя из данных, полученных за годы исследования, отношение МПА: КАА ниже по отвальной и комбинированной обработкам и составляло 0,59, тогда как по минимальной обработке этот коэффициент несколько выше -

0,80. Данная закономерность свидетельствуют о том, что процесс разложения органического вещества почвы интенсивнее идет при минимальной и разноглубинной обработках. В то же время по всем видам основных обработок на чернозёме обыкновенном процесс минерализации преобладал над процессом гумусообразования.

Динамика изменения численности

Biological mode of ground, chernozem, agricultural land tenure, biological activity of ground, ways of processing of ground.

микроорганизмов по различным системам основной обработки показала, что количество бактерий, использующих органический азот, сильно варьирует по годам исследований, от 12,7 (1993 г.) до 43,5 млн/г почвы (1997 г.) Содержание же бактерий, ассимилирующих минеральные формы азота, по годам исследований остается более стабильным. Увеличению численности бактерий, использующих органический азот, способствует поступление в почву органических остатков (соломы, корней растений и др.), тогда как минеральная форма азота присутствует в почве всегда за счет разложения гумуса почвы (рис.1).

Микроскопические грибы являются важной частью микробной ассоциации почвы. В структуре микробного сообщества чернозема обыкновенного грибы составляют меньшую часть, по сравнению с бактериями. Грибы очень четко связаны с распределением органического вещества. Численность фикомице-тов в зависимости от обработок колебалось от 10 до 52 тыс./г почвы. Максимальное количество почвенных грибов обнаружено в горизонте 0-10 см. Более равномерное распределение грибной флоры по горизонтам наблюдается по комбинированной обработке. При разноглубинной и отвальной обработках численность их больше в слое почвы 1020 см, соответственно, 32 и 42 тыс./г почвы. Увеличение количества почвенных грибов в горизонте 10-20 см при данных обработках происходит за счет обогащения почвы кислородом, особенно во время интенсивного воздействия на нее при выполнении операций. Грибы - строгие аэробы, поэтому обработка почвы способствует обогащению почвы кислородом, делая его более доступным для фикомицетов. В целом, уменьшение численности грибов в сравнении с другими микроорганизмами в почве пашни является одним из нарушений в составе почвенной биоты.

По результатам наших исследований, анализ видового состава фикомицетов почвы показал, что при минимальной и комбинированной обработках преобладающими видами являются грибы из рода Fusarium и Penicillium, обладающие высокими токсикогенными и фитотоксичными свойствами, такие как F.sporotrichella, F. sambucinum, P.cyclopium. Кроме перечисленных видов некоторой токсичностью обладают Aspergillus flavus, Penicillium spinulosum, Fusarium spp. Представителям рода Penicillium принадлежит основная роль в образовании токсических веществ в почве (табл. 1).

P.cyclopium образует несколько таких токсинов, как пенецилловая, пубе-роловая, циклопальдиевая кислоты. Данные токсины плохо адсорбируются почвой, слабо инактивируются и могут находиться в почве в активном состоянии. Образуясь в почве, токсины поступают в растения, вызывая серьезные изменения в процессах обмена веществ

Земледелие

45 -40 -35 -1 30 -

I 25 -

I 20 -г 15 -10 -5 0

[Ил пУ

е 30-

ъ

£ 20-

вариант вариант вариант вариант 14 5 6

1993 і

1997 г.

800 -600 -400 -

иО

л

А - бактерии на МПА; В - бактерии на КАА; С - почвенные грибы; О-целлюлозоразлагающие микроорганизмы Рисунок 1. Динамика распространения почвенных микроорганизмов при разных способах основной обработки чернозёма обыкновенного

Таблица 1

Состав почвенных грибов при различных системах основной обработки

ариант

1

риант вариант вариант 4 5 б

60

D

50

1400

40

10

0

0

риант вариант вариант вариант 1 4 5 б

ШИ I

Род и вид грибов Основная обработка почвы

отвальная, 20-22см разноглубинная, 20-22 см комбинированная, 12-14; 20-22 см минимальная, 12-14 см

Penicillium cyclopium - + + +

Penicillium sp. - + + +

Aspergillus flavus - - + +

A. niger + + + +

A.Wentii - - + +

Cladosporium sp. + + + +

Alternaria tenius - - + +

Fusarium samducinum - - + +

F. solani - + - -

F. sporotrichella + + - +

F. heterosporium + - - +

Myrothecium verrucaria - - + +

Bipolaris sorokiniana - - - +

Trichoderma lignorum - - + +

Nigrospora oriza + - - -

Cephalosporium sp. + + + +

Spikaria violacea - + + +

Chaethomium sp - - - +

Dicoccum asperum - - - +

Verticillium sp. - - - +

Coniothirium sp. - - - +

Mucor sp. - + + +

в нём и влияют на урожай [7]. Наши наблюдения показали, что при возделывании пшеницы два-три года после пара плодородие исследуемых слоев почв уменьшается, снижается урожайность культуры. Основная масса растительных остатков после комбинированной и минимальной обработок остается и накапливается на глубине 0-10 см, где в

дальнейшем и развиваются перечисленные виды грибов (табл.1). В менее аэрируемом слое 10-20 см процессы разрушения грибных и растительных токсинов затормаживаются. Накопление токсических соединений в почве нельзя разрушить даже путем внесения минеральных удобрений. В наших исследованиях отмечена корреляционная связь

Земледелие

Таблица 2

Влияние основной обработки на биологическую активность чернозема обыкновенного

Показатель Обработка

отвальная* контроль комбиниро- ванная* минималь- ная* разноглу- бинная*

Интенсивность дыхания почвы (СО2), мг/100 г почвы в сутки 45,1 48,0 61,3 73,2

Содержание гумуса, % ** 7,2/7,8 7,4/5,9 7,4/7,2 6,8/6,6

Нитрификаторы, тыс./г почвы 479±156 465±51 298±54 500±31

N1- Ы03, мг/100 г почвы 4,3/1,9 3,0/2,8 2,7/1,5 2,5/2,8

Примечание: * - глубина 20-22см; ** - числитель - 1993 г., знаменатель - 2001 г

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

-0,2

-0,4

-0,6

-0,8

-1

МПА

нитриф.

ПФО

КАА

целлюлоз.

гумус

а актин.  СО2

ариант обработки

поч.гриб.  ПО

Примечание: ПО - пероксидаза; ПФО - полифенолоксидаза Рисунок 2. Корреляционный анализ между основными видами обработки и биологическим состоянием чернозема обыкновенного

в

между количеством плесневых грибов и наличием растительных остатков в почве (г = 0,76 ± 0,11).

Система безотвальной обработки, удобрения затормаживают проявление токсичности в почве, но полностью не устраняют. Только в пару восстанавливается нарушенное равновесие процессов синтеза и разложения органического вещества, устраняется токсичность в почве пахотного слоя. Это свидетельствует о необходимости использования на черноземах северной лесостепи севооборотов с короткой ротацией с полем чистого пара и обязательной отвальной обработкой.

Количество целлюлозоразлагающих микроорганизмов в зависимости от обработок составляет от 51 до 1447 тыс./г почвы. Максимальная численность данных микроорганизмов отмечена по минимальной обработке во все годы исследований - от 887 (1993 г.) до 1046 (2001 г.) тыс./г почвы и превышает контрольный вариант в 3,5 раза.

Плодородие почвы определяется содержанием гумуса, который улучшает физико-химические свойства почвы. Это ценнейший материал для создания структурных агрегатов, устойчив к микробиологическому разложению. Наши наблюдения показали, что содержание гумуса в черноземе обыкновенном снижается. В начале ротации (1993 г.) количество гумуса в пахотном слое (020 см) по зерновым предшественникам составляло 6,75 - 7,45 %, к концу ротации - 5,5 - 6,7 %. Значительное снижение содержания гумуса отмечается по комбинированной обработке - на 1,5 % (табл. 2).

Содержащийся в почве нитратный азота расходуется растениями и микроорганизмами. В организме микробов нитраты превращаются в белковое вещество, и после отмирания и разложения микрофауны азот становится достоянием растений. Положительное значение такого биологического поглощения состоит в том, что оно предохраняет нитраты от вымывания из пахотного горизонта почвы. Максимальное количество нитрификаторов отмечается по разноглубинной обработке, соответственно и содержание нитратного азота увеличивается по сравнению с другими обработками.

Между почвой и атмосферой происходит регулярный газообмен, получивший название «дыхание почвы». Распад органических соединений вызывает обогащение почвенного воздуха углекислотой. Интенсивность выделения углекислоты - важная характеристика почв,

это показатель скорости трансформации органического вещества. Сопоставляя данные по «дыханию почвы» в разных вариантах основной обработки, нетрудно заметить, что безотвальные системы обработки обеспечивали более высокую активность почвы по продуцированию углекислоты (см. табл.2).

В результате многолетних наблюдений установлены биологические показатели, соответствующие основным способам обработки чернозёма обыкновенного лесостепной зоны Северного Зауралья. Проведенный корреляционный анализ показал прямую положительную связь между содержанием минерализующих бактерий (КАА) и системами отвальной (1) и минимальной обработок

(5) почвы (г=0,53; 0,90), тогда как при комбинированной (4) и разноглубинной

(6) обработках связь отрицательная (г = -0,96; -0,14).

Прослеживается обратная корреляционная связь между численностью бак-

терий, ассимилирующих органический азот (МПА) по 1,5 и 6 вариантам (г= -0,37; -0,97; -0,29). При этом содержание гумуса в почве напрямую зависит от деятельности почвенных грибов (г= -0,37 до 0,62).

Выводы

Распахивание почвы приводит к нарушению биологического равновесия физиологических групп микроорганизмов; процесс минерализации преобладает над процессом гумусообразования.

Минимальная обработка обыкновенного чернозема способствует накоплению грибов рода РиБапит и РетсШшт, обладающих высокими токсикогенными и фитотоксичными свойствами, приводящие к токсикозу почв.

На основании математического анализа установлено, что при изучаемых системах основной обработки наблюдается увеличение численности минерализующих бактерий. Содержание гумуса в почве напрямую зависит от деятельности почвенных грибов.

Литература

1. Муромцев ГС. Интенсификация земледелия и задачи микробиологии // Проблемы земледелия. - М.,1978.- С.140-143

2. Пошон Ж., Баржак Г. Почвенная микробиология. - М.: ИЛ, 1960. - 560 с.

3. Методы почвенной микробиологии и биохимии. - М.: изд-во МГУ.1991 .-304с.

4. Основные микробиологические и биохимические методы исследования почвы.- Л.: ВНИИСХМ. 1987.- 46 с.

5. Красильников Н.А. Определитель бактерий и актиномицетов.- М., 1949. - 462 с.

6. Литвинов М.А. Определитель микроскопических почвенных грибов. - Л., 1967. - 304 с.

7. Мирчинк Т.Г. Почвенная микология. - М.,1988. - 220с.