Микробиологическая активность лугово-дерновой почвы при использовании разновидовых сидератов

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2019.89.11.046

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ЛУГОВО-ДЕРНОВОЙ ПОЧВЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ

РАЗНОВИДОВЫХ СИДЕРАТОВ

Научная статья

Славкина В.П. *

Сахалинский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Южно-Сахалинск, Россия * Корреспондирующий автор

Аннотация

В статье изложены результаты изучения влияния зеленых удобрений на микробный ценоз почвы. Запахивание разновидовых сидеральных культур приводит к изменению структуры комплекса почвенных микроорганизмов, способствует повышению биогенности почвы. Установлено, что эффективность сидеральных удобрений тесно связана с химическим составом зеленой массы. Наиболее благоприятный микробиологический режим складывался в варианте горчица белая + вика озимая, где по мере разложения растительной органики процессы трансформации азота и углерода были более сбалансированы.

Ключевые слова: сидераты, микробный ценоз, лугово-дерновая почва.

MICROBIOLOGICAL ACTIVITY OF MEADOW-SODDY SOIL WHEN USING DIVERSIFIED GREEN

MANURES

Research article

Slavkina V.P. *

Sakhalin Agricultural Research Institute, Yuzhno-Sakhalinsk, Russia * Corresponding author

Abstract

The article presents the results of studying the effect of green fertilizers on the microbial cenosis of the soil. The burying of varieties of green manure leads to a change in the complex structure of soil microorganisms and contributes to an increase in soil biogenicity. It was established that the effectiveness of green manure is closely related to the chemical composition of green mass. The most favorable microbiological regime was formed in the variant white mustard + winter vetch, where the processes of nitrogen and carbon transformation were more balanced as plant organics decomposed.

Keywords: green manures, microbial cenosis, meadow-soddy soil.

Введение

Климатические условия Сахалина характеризуются длительным периодом биологической активности (ПБА), способствующим быстрому разложению (почти до полной минерализации) поступающих в почву органических остатков. Отсутствие длительных засушливых периодов и значительного промерзания почвы приводит к тому, что в ней при недостатке кальция образуются и не закрепляются сложные гумусные соединения [1], [2], [3].

Сахалинские почвы, особенно находящиеся в сельскохозяйственном производстве, для своего продуктивного функционирования требуют большеобъемного и частого внесения органических удобрений. Ограничения в использовании названных удобрений обусловлены как их отсутствием, так и высокими затратами на внесение. В этих условиях наиболее доступным органическим материалом являются сами растения, а именно однолетние и многолетние травы, способные частично возмещать потери почвенного органического вещества и сохранять накопленный ранее потенциал плодородия [4], [5], [6].

Для рационального использования земель необходимы подбор и изучение сидеральных культур, обеспечивающих в конкретных почвенно-климатических условиях сохранение и воспроизводство почвенного плодородия.

Главным механизмом, осуществляющим процессы минерализации- синтеза органического вещества, являются почвенные микроорганизмы. Знание закономерностей, особенностей протекания биологических процессов при применении зеленых удобрений имеет существенное значение при оценке их воздействия на гумусное состояние почвы.

Методика

Место проведения опыта - земли Сахалинского НИИСХ. Почва участка - лугово-дерновая среднесуглинистая старопахотная. Глубина заделки сидератов: 15-18 и 25-27см

Для учета численности микроорганизмов применялся метод посева на твердые питательные среды разного состава, разработанный в отделе почвенных микроорганизмов Института микробиологии РАН. В работе использовались следующие среды: мясопептонный агар (МПА), крахмалоаммиачный агар (КАА), почвенный агар (ПА), среда Мишустиной, среда Пушкинской.

Варианты опыта, на которых проводился микробиологический анализ, были следующие: 1) без удобрений (контроль); 2) горчица белая+вика озимая; 3) овес+рапс+ячмень; 4) люпин однолетний; 5) редька масличная;

6) редька масличная+люпин.

Запахивание сидератов изменяло содержание органического вещества почвы, что, в свою очередь, приводило к изменению структуры комплекса почвенных микроорганизмов.

Внесение в почву свежего органического вещества повышало ее биогенность на 15-40%

Таблица 1 - Влияние сидеральных культур на численность и соотношение основных и трофических групп _микроорганизмов в лугово-дерновой почве (тыс./г почвы)_

Вариант Глубина запахива ния, Бактерии Акти номи цеты Грибы Олигот рофы Педотрофы Общее количество микроорган Соотношение трофических групп

см измов КАА МПА Олиг МПА ПА МПА

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

I опыт

Контроль 0-20 см 20-40 Горчица белая+ви ка озимая 0-20 см 20-40 см 15-18 25-28 12733 9720 55063 12607 4839 4720 8063 2397 83,0 97,0 83,0 77,0 10869 9120 25292 14094 13486 13280 44666 19592 49547 45137 164167 57571 1,1 1,2 0,7 0,7 0,9 0,8 0,5 1,0 1,0 1,2 0,8 1,3

Овес+рап с+ячмень 0-20 см 20-40 см 15-18 25-28 17812 16250 2155 2125 78,0 250,0 14843 19250 28625 19500 76445 68167 0,8 0,8 0,8 1,2 1,6 1,3

II опыт

Контроль 0-20 см 20-40 см Редька маслична я 0-20 см 20-40 см 21043 8320 3068 2000 121,0 74,0 12233 7560 10069 9720 51057 47914 0,4 1,1 0,6 0,9 0,8 0,8

15-18 25-28 11968 6435 3136 2117 58,9 37,3 32938 12785 33110 15240 90043 40212 1,5 0,9 2,7 1,9 2,8 2,4

Люпин однолетн ий 0-20 см 20-40 см 15-18 25-28 17466 19234 6507 5113 100,0 113,0 40784 244544 44540 38822 137390,0 104464 2,0 1,1 2,3 1,3 2,6 2,0

Редька маслична я+люпин 0-20 см 20-40 см 15-18 25-28 18102 12886 5796 3328 147,0 134,0 39648 25770 51828 45568 130263 99015 1,1 1,1 2,2 2,0 2,9 3,5

Микроорганизмы, размножающие в почве за счет органического вещества мертвых растительных остатков, в значительной степени определяют почвенно-микробиологические условия роста растений. Их деятельностью обусловлено протекание в почве агрономически ценных процессов, к которым относятся трансформация гумусовых веществ, накопление элементов минерального питания, прежде всего, аммиака. В исследуемых вариантах количество аммонифицирующие бактерии (МПА) было выше показателя контрольного варианта в 1,5-4 раза.

Увеличение численности микроорганизмов, ассимилирующих минеральные формы азота (КАА), отмечалось в почве под смесью горчицы белой с викой озимой и люпином однолетним (глубина запахивания 15-18 см). Активизация жизнедеятельности аммонифицирующей и нитрифицирующей микрофлоры после запашки сидеральных культур обеспечила поступление в почву минерального азота.

Вследствие разницы в химическом составе растительной органики количество микроорганизмов в вариантах увеличилось за счет разных групп.

При запахивании горчицы белой с викой озимой и люпина однолетнего в большей степени повышалась активность аммонифицирующих микроорганизмов, актиномицетов, педотрофов. Увеличение численности микроорганизмов этих групп обеспечивает большее поступление в почву минерального азота. Совместное внесение медленноразлагаемых компонентов горчицы с легкогидролизуемым бобовым викой озимой - способствовало более

быстрому освоению этих органических веществ почвенными микроорганизмами и повышало скорость их минерализации.

После запахивания смеси овса с рапсом и ячменем, возрастала численность грибов, аммонификаторов, олигонитрофилов. Высокие численность педотрофной (28,6 млн./г.почвы) микрофлоры и коэффициенты педотрофности (1,3-1,6) свидетельствовали об обогащении почвы подвижным органическим веществом, усилении процессов гумусообразования. Из-за недостатка азота в химическом составе сидеральной смеси сдерживалось разложение растительной массы. Такая ситуация неблагоприятна, так как микроорганизмы недостаток азота будут замещать за счет минерализации гумусовых соединений. Поэтому после запахивания зеленой массы с преобладанием зерновых необходимо применение дополнительного количества азотных удобрений.

Свежая органическая масса зеленых удобрений стимулировала деятельность целлюлозоразрушающих бактерий (разрушение клетчатки достигало 80-90%). Благодаря активизации целлюлозоразрушителей, усиливалось поступление в почву новых углеводов. Высокая целлюлозная активность прослеживалась в течении трех лет после заделки сидератов и способствовало поддержанию положительного баланса гумуса в почве.

При использовании в качестве сидератов редьки масличной, люпина однолетнего и их смеси наиболее эффективное действие на плодородие почвы оказали люпин однолетний и совместное внесение редьки масличной с люпином однолетним. Несмотря на высокую урожайность зеленой массы редьки масличной, запахивание этой культуры не способствовало заметному усилению микробиологической деятельности, численность всех изучаемых трофических групп была невысока. Максимальное содержание гумуса отмечалось после заделки в почву люпина однолетнего. Здесь же наблюдалась наибольшая целлюлозолитическая активность, являющаяся главным звеном микробиологической деятельности. Лидирующее положение люпина в повышении содержания лабильных гумусовых веществ, несмотря на невысокий урожай сидеральной массы связано с увеличением в почве легкомобилизируемых соединений азота. Заметно повысилась микробиологическая активность почв. Достаточное количество азотных веществ определило наиболее оптимальный режим жизнедеятельности микроорганизмов, участвующих в гумусообразовании.

Микробиологическим показателем интенсивности процессов гумусообразования является показатель педотрофности микрофлоры. Наиболее высокие коэффициенты педотрофности были после запахивания люпина однолетнего и люпина совместно с редькой масличной (2,6-3,5). Увеличение педотрофности в 1,5-3раза отмечалось после всех используемых сидератов.

Повышение общей численности спорообразующих бактерий, особенно p. Bac.subtilis, появление бацилл р. Bac.megaterium, обогащение видового состава актиномицетов, олигонитрофилов свидетельствовало об усилении минерализационных процессов и более напряженном характере превращения органических азота и углерода в почве после запахивания сидератов. Повышение общей численности грибного населения и его разнообразия свидетельствовало об улучшении углеводного баланса. В результате разложения растительной органики в почве создавались благоприятные условия питания для сапрофитного гриба Trichoderma. Снижение численности грибов p. Penicilium и p. Fusarium свидетельствовало об улучшении фитосанитарной обстановки в почве.

Заключение

Влияние биомассы сидеральных культур выразилось в увеличении общей численности, видового разнообразия микроорганизмов, обогащением почвы подвижным органическим веществом. Наиболее благоприятный микробиологический режим складывался в варианте горчица белая+вика озимая, где по мере разложения растительной массы процессы трансформации азота и углерода были более сбалансированы. Активизация жизнедеятельности всех трофических групп микроорганизмов после запахивания зеленых удобрений создавала благоприятную обстановку для синтеза органического вещества.

Конфликт интересов Conflict of Interest

Не указан. None declared.

Список литературы / References

1. Тен Хак Мун. Формирование устойчивого микробного сообщества в почве и антропогенное воздействие / Тен Хак Мун // Структура и функции микробных сообществ почв с различной антропогенной нагрузкой: Тез. докл. респ. конф. - Киев: Наукова думка, 1982. - С. 16-19.

2. Федорова Л.В. Микробиологические процессы и биологическое равновесие в почвах долин Сахалина / Федорова Л.В. // Биологические проблемы Севера. Почвоведение, агрохимия, мелиорация: Тез. докл. - Петрозаводск, 1978. - С. 143-145.

3. Данилов Н.И. Функциональные показатели нарушения равновесия экологических систем / Данилов Н.И. //В кн.: Биологические методы оценки природной среды. - М.: Наука, 1978. - С. 181-189.

4. Органические удобрения: справочник. - М: Агропромиздат, 1988. - 207 с.

5. Довбан К.И.Зеленое удобрение / Довбан К.И. - М:Агропромиздат, 1990. - 208 с.

6. Органические удобрения в интенсивом земледелии / Под ред. В.Г. Минаева. - М: Колос, 1984. - 303 с.

7. Звягинцев Д.Г. Современные проблемы экологии почвенных микроорганизмов / Звягинцев Д.Г.// Эффективность мелиоративных и агрохимических приемов повышения производительности почв: сб. научн. тр. -Изд-во АН Каз. ССР, 1980. - Т. 26. -С. 65-78.

8. Андреюк Е.И. Почвенные микроорганизмы и интенсивное землепользование / Андреюк Е.И. - Наукова думка, 1988. - 192 с.

9. Возняковская Ю.М. Сидеральные удобрения - регулятор почвенно-микробиологических процессов в условиях почвоутомления / Возняковская Ю.М.// Доклады ВАСХНИЛ. - 1988. - №2. - С. 24-32.

10. Тихонович И.А. Плодородие / Тихонович И.А., Круглов Ю.В. - 2006. - №5(32). - С. 9-12.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Ten Hack Moon. Formirovaniye ustoychivogo mikrobnogo soobshchestva v pochve i antropogennoye vozdeystviye [Formation of a stable microbial community in the soil and anthropogenic impact] / Ten Hack Moon. // Struktura i funktsii mikrobnykh soobshchestv pochv s razlichnoy antropogennoy nagruzkoy: Tez. dokl. resp. konf [The structure and functions of microbial communities of soils with different anthropogenic stress: Abstract of Rep. in Rep. Conf.] - Kiev: Naukova Dumka, 1982. - P. 16-19. [in Russian]

2. Fedorova L.V. Mikrobiologicheskiye protsessy i biologicheskoye ravnovesiye v pochvakh dolin Sakhalina [Microbiological processes and biological equilibrium in the soils of the Sakhalin valleys] / Fedorova L.V. // Biologicheskiye problemy Severa. Pochvovedeniye, agrokhimiya, melioratsiya: Tez. dokl. [Biological problems of the North. Soil science, agrochemistry, land reclamation: Abstract of Rep.] - Petrozavodsk, 1978. - P. 143-145. [in Russian]

3. Danilov N.I. Funktsional'nyye pokazateli narusheniya ravnovesiya ekologicheskikh system [Functional indicators of ecological systems imbalance] / Danilov N.I. // V kn.: Biologicheskiye metody otsenki prirodnoy sredy [In: Biological Methods for Assessing the Natural Environment] - M.: Nauka, 1978. - P. 181-189. [in Russian]

4. Organicheskiye udobreniya: spravochnik [Organic fertilizers: a guide]. - M: Agropromizdat, 1988. - 207 p. [in Russian]

5. Dovban K.I. Zelenoye udobreniye [Green fertilizer] / Dovban K.I. - M: Agropromizdat, 1990. - 208 p. [in Russian]

6. Organicheskiye udobreniya v intensivom zemledelii [Organic fertilizers in intensive farming] / Ed. V.G. Minaeva. - M: Kolos, 1984. - 303 p. [in Russian]

7. Zvyagintsev D.G. Sovremennyye problemy ekologii pochvennykh mikroorganizmov [Modern problems of ecology of soil microorganisms] / Zvyagintsev D.G. // Effektivnost' meliorativnykh i agrokhimicheskikh priyemov povysheniya proizvoditel'nosti pochv: sb. nauchn. tr [Efficiency of reclamation and agrochemical methods of increasing soil productivity: Sat. scientific tr]. - Publishing House of the Academy of Sciences of Kaz. SSR, 1980. - V. 26. -P. 65-78. [in Russian]

8. Andreiuk E.I. Pochvennyye mikroorganizmy i intensivnoye zemlepol'zovaniye [Soil microorganisms and intensive land use] / Andreiuk E.I. - Naukova Dumka, 1988. - 192 p. [in Russian]

9. Voznyakovskaya Yu.M. Sideral'nyye udobreniya - regulyator pochvenno-mikrobiologicheskikh protsessov v usloviyakh pochvoutomleniya [Sideral fertilizer-regulator of soil-microbiological processes in the conditions of soil fatigue] / Voznyakovskaya Yu.M. // Doklady VASKHNIL. [Reports of VASKHNIL] - 1988. - No.2. - P. 24-32. [in Russian]

10. Tikhonovich I.A. Plodorodiye [Fertility] / Tikhonovich I.A., Kruglov Yu.V. - 2006. - No.5(32). - P. 9-12. [in Russian]