Влияние минимализации обработки почвы на ферментативную активность чернозёма обыкновенного в лесостепи среднего Поволжья

вариантам опыта. Нетипичная картина видна и по содержанию подвижного фосфора. В 2014—2015 гг. достоверное увеличение содержания подвижных форм фосфора наблюдалось во всех вариантах опыта на протяжении всего эксперимента. Было установлено, что применение гуминовых препаратов увеличивает подвижность фосфатов посредством стимуляции растений, соответственно усиления корневых выделений, а также роста биологической активности. После обильных осадков в 2016 г. обеспеченность почв фосфором характеризовалась как низкая, однако на варианте III отмечалась положительная динамика в фазу кущения по сравнению с фоном. Повышенный вынос элементов питания растениями в фазу начала цветения отразился на их содержании в почве, однако к фазе молочной спелости снивелировались различия по фосфору, положительная динамика по сравнению с фоном по аммиачному азоту и превышение фоновых значений на статистически значимую величину по обменному калию.

Литература

1. Христева Л.А. Роль гуминовой кислоты в питании растений и гуминовые удобрения // Труды почвенного института им. В.В. Докучаева. Т. 38. М.: АН СССР, 1951. С. 108-184.

2. Христева Л.А. Действие физиологически активных гуминовых кислот на растения при неблагоприятных внешних условиях // Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения. Днепропетровск, 1973. Т. 4. С. 5-23.

3. Комиссаров И.Д., Климова А.А., Логинов Л.Ф. Влияние гуминовых препаратов на фотосинтез и дыхание растений // Гуминовые препараты // Труды Тюменского СХИ. Тюмень, 1971. Т. 14. С. 200-212.

4. Безуглова О.С. Удобрения и стимуляторы роста. Ростов-на-Дону: Феникс, 2000. 320 с.

5. Безуглова О.С. Применение гуминовых удобрений и стимуляторов роста в растениеводстве / О.С. Безуглова, А.И. Баранов, А.В. Горовцов, А.В. Гринько, В.А. Лыхман, Е.А. По-лиенко // Проблемы и перспективы биологического земледелия: матер. междунар. науч. конф. Рассвет, 2014. С. 17-22.

6. Маркова Г.А. Влияние гуминового удобрения BIO-Don на режим элементов питания под озимой пшеницей / Г.А. Маркова, О.С. Безуглова, Е.А. Полиенко, А.В. Горовцов, В.А. Лыхман, А.Е. Шимко // Проблемы и перспективы биологического земледелия: матер. междунар. науч. конф. Рассвет, 2014. С. 116-121.

7. Горовцов А.В., Полиенко Е.А., Безуглова О.С. Влияние гуминового препарата на микробиологическую активность почв под яровой пшеницей // Стратегия взаимодействия микроорганизмов и растений с окружающей средой: матер. VIII Всерос. конф. молодых учёных. Саратов: ООО «Ракурс», 2016. С. 105.

Влияние минимализации обработки почвы на ферментативную активность чернозёма обыкновенного в лесостепи Среднего Поволжья*

Г.К. Марковская, к.б.н., профессор, ФГБОУ ВО Самарская ГСХА

Плодородие почвы во многом определяется интенсивностью и направленностью ферментативных реакций. Активность этих процессов является универсальным показателем физиологического состояния всего живого населения почвы и отражает внутренние биохимические процессы. Микроорганизмы почвы являются активными продуцентами ферментов-катализаторов белковой природы. Ферментативную активность почвы можно использовать в качестве диагностического показателя плодородия различных почв, потому что активность ферментов отражает не только биологические свойства почвы, но и их изменения под влиянием агроэкологических факторов.

Особенно актуальными эти вопросы становятся в связи с экологизацией земледелия и внедрением нулевых обработок почвы, способных, по мнению ряда отечественных и зарубежных учёных, остановить потери основного органического вещества почвы — гумуса [1—4]. В настоящее время весьма перспективно биологическое направление изучения проблем сохранения плодородия почвы при разработке новых агротехнических приёмов. По мнению ряда исследователей, активность по-

чвенных ферментов является более устойчивым и чувствительным показателем при оценке биологической активности почв [5, 6].

Материал и методы исследования. Нами изучалось влияние способов основной обработки почвы на активность полифенолоксидазы и пероксидазы в течение пяти лет в поле чистого пара (опытное поле, Самарская ГСХА). Севооборот включал следующее чередование культур: 1. Пар чистый; 2. Озимая пшеница; 3. Соя; 4. Яровая пшеница; 5. Ячмень. Применяли три варианта способов основной обработки почвы: I — отвальная обработка почвы на глубину 25—27 см (вспашка); II — безотвальная обработка почвы на глубину 14—16 см (рыхление); III — без осенней механической обработки почвы (нулевая). Почва опытного участка представлена чернозёмом типичным среднегумусным средне-мощным тяжелосуглинистым, имеющим реакцию среды (рН) близкую к нейтральной, среднее содержание гумуса в пахотном слое составляет 8%.

Уреазную активность почвы определяли методом И.Н. Ромейко и С.М. Малинской. Активность инвер-тазы, пероксидазы и полифенолоксидазы определялась по модифицированным методикам А.Ш. Галс-тян [7]. Почвенные образцы отбирали с четырёх глубин: 0—5 см, 5—10 см, 10—20 см и 20—30 см в начале и конце вегетационного периода (май, август).

* Материалы Российской научно-практической конференции «Ландшафтное планирование и управление агро-биоценозами», август 2017 г., г. Анапа

Температурный режим в годы исследования практически не отличался от средних многолетних значений.

Результаты исследования. Активность инверта-зы — один из наиболее устойчивых показателей, обнаруживающий наиболее чёткие коррелятивные связи с воздействующими факторами. Проведённое исследование показало, что отвальная вспашка с осени под чистый пар способствовала довольно равномерному распределению фермента в слое 0—30 см, но наибольшее его содержание отмечалось в слое 0—5 см. В варианте с безотвальным рыхлением почвы наблюдалось снижение количества фермента в слое 0—5 см (в 1,2 раза по сравнению с отвальной вспашкой), наиболее активен фермент в слое 5—20 см. При применении технологии No-till происходит снижение активности инвертазы в более глубоких почвенных слоях (10—30 см), что говорит о низком содержании там легкогидроли-зуемого органического углерода. По результатам исследования, обработка почвы не оказала существенного влияния на активность фермента уреаза.

Полифенолоксидаза осуществляет окисление фенолов за счёт кислорода воздуха до хинонов, которые способны к быстрой полимеризации, конденсации и образованию гумусоподобных веществ. Таким образом, определение данного показателя позволяет оценить условия накопления веществ, идущих на образование гумусовых молекул.

В нашем исследовании высокая активность полифенолоксидазы в начале вегетационного периода в пахотном слое наблюдалась в варианте с отвальной обработкой почвы на глубину 25—27 см в 2008 и 2011 гг. при достаточно высоком уровне увлажнения (рис. 1). Данная тенденция сохранилась и к концу вегетации. Однако в очень засушливых условиях вегетационного периода 2009 г.

наблюдалось преимущество варианта без осенней механической обработки почвы. В среднем за три года исследования более высокая активность полифенолоксидазы была отмечена в варианте с отвальной обработкой почвы. Это свидетельствует о благоприятных условиях для гумификации растительных остатков в данном варианте опыта, т.е. об условиях достаточной аэробности пахотного слоя.

Пероксидаза катализирует окисление фенолов за счёт кислорода перекиси водорода и участвует в процессе минерализации гумусовых веществ, т.е. действие пероксидазы противоположно действию полифенолоксидазы.

Как видно по рисунку 2, в 2009 и 2011 гг. влияние способов основной обработки почвы на активность данного фермента было несущественным. Однако в условиях дефицита влаги вегетационного периода 2009 г. (ГТК=0,59) отмечалась высокая активность пероксидазы в варианте с отвальной обработкой почвы, что, возможно, связано с большим образованием перекиси водорода в стрессовых условиях среды как продукта неполноценного дыхания. Увеличение активности пероксидазы в данном варианте опыта свидетельствует о нежелательных процессах в почве с позиции гумусонакопления — о преобладании процессов распада над синтезом гумусовых веществ.

По мнению ряда учёных [5, 8], соотношение активности полифенолоксидазы и пероксидазы может использоваться как коэффициент гумификации (Кг), и его значение свыше 1 свидетельствует о преобладании процессов гумусообразования над его минерализацией. Полученные в нашем исследовании значения данного коэффициента (табл.) свидетельствуют о благоприятных условиях для гумификации растительных остатков и накопления гумусоподобных веществ в варианте с отвальной

Рис. 1 - Активность полифенолоксидазы в слое почвы 0 - 30 см в зависимости от способов основной обработки почвы

600 <"U

я

3 500 *

ей е*

и

с

2OOS год (ГТК=0,Я9) 2009 год (ГТК=0,59) 2011 год (ГТК=1,51} Среднее

Екмашиэ ^Рыхлоние  Нулевая

Рис. 2 - Активность пероксидазы в слое почвы 0-30 см в зависимости от способов основной обработки почвы

Коэффициент гумификации (Кг) в зависимости от способа основной обработки почвы

Вариант опыта Год Среднее

2008 2009 2011

1 2 среднее 1 2 среднее 1 2 среднее

Вспашка 5,24 2,80 4,02 0,11 0,15 0,13 2,85 1,51 2,18 2,11

Рыхление 2,04 2,91 2,48 0,40 0,09 0,25 2,56 0,76 1,66 1,46

Нулевая 2,14 2,08 2,11 1,10 0,15 0,63 2,41 1,49 1,95 1,56

основной обработкой почвы при достаточном увлажнении вегетационного периода 2008 и 2011 гг. В очень засушливых условиях вегетационного периода 2009 г. значения коэффициента были ниже 1, что указывает на неблагоприятные условия для гумификации растительных остатков, особенно при отвальной и безотвальной обработке почвы. В варианте без механической обработки почвы значение коэффициента гумификации было выше и составляло в среднем 0,63.

Анализ экспериментальных данных, полученных в течение трёх лет в поле чистого пара, свидетельствует о более благоприятных условиях для гумификации растительных остатков в варианте с отвальной обработкой почвы в условиях достаточного увлажнения.

Вывод. В условиях дефицита влаги процессы распада гумусовых веществ преобладают над процессами их синтеза, однако в меньшей степени они проявляются в варианте без механической обработки почвы, в чём, возможно, и заключена положительная роль данного способа основной обработки почвы с позиции сохранения органического вещества почвы.

Литература

1. Воронцов В.А., Вислобокова Л.Н., Скорочкин Ю.П. Системы основной обработки чернозёма в Тамбовской области // Земледелие. 2012. № 7. С. 19-21.

2. Куликова А.Х., Карпов А.В., Семенова Н.В. Системы основной обработки и гумусное состояние почвы // Земледелие. 2003. № 5. С. 27.

3. Черкасов Г.Н. Плодородие чернозёма типичного при мини-мализации основной обработки / Г.Н. Черкасов, Е.В. Дубовик, Д.В. Дубовик [и др.] // Земледелие. 2012. № 4. С. 23-25.

4. Пилецкая О.А., Прокопчук В.Ф. Ферментативная активность чернозёмовидной почвы на фоне длительного применения удобрений // Вестник Северо-Восточного научного центра Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2014. № 4. С. 41-45.

5. Возняковская Ю.М. Биологические показатели как индикаторы состояния почвенного плодородия // Микробиологические аспекты охраны окружающей среды обитания в условиях интенсивного земледелия. Труды ВНИИСХМ. Л., 1990. Т. 60. С. 9-17.

6. Тихонович И.А., Круглов Ю.В. Микробиологические аспекты плодородия почвы и проблемы устойчивого земледелия // Почвоведение. 2006. № 5 (32). С. 9-12.

7. Минеев В.Г. Методические указания по проведению исследований в длительных опытах с удобрениями. Ч.1. (методика проведения опытов и анализ почв) / Под общ. ред. академика ВАСХНИЛ В.Л. Панникова. М., 1975. 152 с.

8. Битюкова Л.Б., Плишко М.К., Туев Н.А. Биологические факторы плодородия чернозёма левобережной лесостепи УССР при интенсивном земледелии // Микробиологические факторы трансформации органического вещества и плодородие почвы. Труды ВНИИСХМ. Л., 1988. Т. 58. С. 30-39.