Влияние систем обработки почвы на дыхание почвенной биоты чернозёма типичного

ВЛИЯНИЕ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ДЫХАНИЕ ПОЧВЕННОЙ БИОТЫ ЧЕРНОЗЁМА ТИПИЧНОГО

А.Г. Ступаков

Аннотация. Проведена сравнительная оценка биохимической активности почвы на основе учёта выделенной углекислоты при применении технологий No-till и традиционных обработок почвы в условиях Белгородской области.

Ключевые слова: No-till, вспашка, минимальная обработка почвы, дыхание почвы, чернозём типичный, кукуруза на зерно.

Живые организмы - обязательный компонент почвы. Для нормального функционирования почвенных организмов необходимы, прежде всего, энергия и питательные вещества. Для большинства микроорганизмов такой источник энергии - органическое вещество почвы [1, 2]. Поэтому активность почвенной микрофлоры, главным образом, зависит от наличия в почве органического вещества при благоприятном сочетании температуры, влажности и плотности [2, 3]. Для оценки деятельности почвенной биоты используют показатель «биохимической активности».

Исследования проводились в посевах кукурузы, выращиваемой на зерно, на базе ООО «БГК Томаровка имени Васильева» Яковлевского района Белгородской области в 2012-2013 гг. Почва опытного участка - чернозём типичный тяжелосуглинистого гранулометрического состава слабоэродированный на лессовидном суглинке. Поле расположено на склоне северной экспозиции с уклоном 2 градуса. Размещение делянок ярусное. Учетная площадь 200 м2, посевная - 10 га. Посев осуществлялся одним посевным агрегатом в соответствии с нормами высева для получения запланированной густоты стояния растений 75-80 тыс. шт./га.

В опыте изучались:

- три системы обработки почвы: традиционная обработка (на основе вспашки); минимальная обработка (на основе культивации); No-till (без обработки почвы);

- применение микроудобрений «Реаком» (состав «Реаком» для кукурузы: Р2О5 -45 г/л, К2О - 45 г/л, Zn -25 г/л, Mn - 5 г/л, Co - 0,04 г/л, Fe - 5 г/л, Cu - 6 г/л, B -3 г/л, Mo - 0,1 г/л).

Традиционная обработка состояла из основной обработки почвы с оборотом пласта. После схода снега проводилось выравнивание поверхности с помощью боронования, перед посевом - культивация на глубину высева семян, после уборки урожая - два дисковых лущения и глубокая вспашка оборотным плугом.

Минимальная система обработки включала мелкое безотвальное рыхление почвы осенью. Весной перед посевом проводилась предпосевная культивация на глубину высева семян.

По технологии No-till обработка почвы не проводилась, посев осуществлялся сеялками прямого посева с одновременным внесением полной дозы минеральных удобрений, средства защиты растений применялись только в сочетании с различными химикатами.

Показателем биохимической активности служит выделение углекислоты, то есть «дыхание» почвы. Дыхание почвы в опыте определялось по методу Л.О. Кар-пачевского с соавторами (модифицированный метод Штатнова). В полевых условиях в отсутствии сосуда-изолятора устанавливали чашку Петри с 0,1 М раствором NaOH (поглотителем CO2). Раствор должен покрывать дно сосуда тонким слоем (2-5 мм). Через 20 мин щелочь оттитровывали 0,5 М раствором H2SO4 из микробюретки по фенолфталеину.

Анализ полученных данных показал, что наиболее высокая биохимическая активность наблюдалась при применении микроудобрений «Реаком». Причем, наиболее интенсивное дыхание почвы отмечено утром, к вечеру этот показатель снижался, а днем отмечены наименьшие его значения. В основном это связано с повышением температуры почвы и воздуха днем, когда микроорганизмы частично перестают проявлять свою активность.

Так, при посеве кукурузы на вариантах с No-till при применении микроудобрений утром и вечером выделение СО2 составило 572,3 г/га/час, а днём - 464,1 г/га/час, что на 108,2 г/га/час ниже (таблица 1). Без применения микроудобрений интенсивность дыхания снижалась и составляла в среднем за день 479,5 г/га/час, что ниже на 83,8 г/га/час, чем при использовании микроудобрений.

При проведении минимальной обработки почвы и внесении удобрений отмечена наиболее высокая интенсивность дыхания утром - 773,4 г/га/час, к вечеру она снижалась на 108,2 г/га/час, а днём она составляла 464,1 г/га/час, что в 1,7 раза ниже, чем утром и на 108,2 г/га/час ниже, чем вечером. Без микроудобрений в среднем за день интенсивность дыхания также снижалась на 37,4 г/га/час.

Таблица 1 - Выделение СО2 кукуруза (г/га в час) при посеве кукурузы __

Срок определения No-till Минимальная обработка Вспашка

с микро-удобрениями без микроудобрений с микро-удобрениями без микроудобрений с микро-удобрениями без микро-удобрений

Утро 572,3 510,5 773,4 754,0 819,8 618,7

День 464,1 355,8 464,1 464,1 510,5 510,5

Вечер 572,3 572,3 665,2 572,3 618,8 572,3

В среднем 536,3 479,5 634,2 596,8 649,7 567,2

При традиционной обработке почвы также наибольшие значения выделения СО2 отмечены утром, а наименьшие - днём. Применение микроудобрений положительно влияло на микрофлору. Так, в среднем за день при применении микроудобрений интенсивность дыхания составила 649,7 г/га/час, что на 82,5 г/га/час выше, чем без микроудобрений.

При сравнении систем обработки почвы наименьшие показатели выделения СО2 отмечены при No-till, наибольшие - при применении микроудобрений по вспашке, без микроудобрений - по минимальной обработке почвы. При No-till выделение СО2 составило 536,3 г/га/час с микроудобрениями, что на 97,9 г/га/час ниже, чем при минимальной обработке и на 113,4 г/га/час, чем при вспашке. Без микроудобрений - 479,5 г/га/час, что на 117,3 г/га/час ниже, чем при минимальной обработке и на 87,7 г/га/час, чем при вспашке.

В середине вегетации при No-till в почве с использованием микроудобрений утром выделение СО2 составило 736,8 г/га/час, к вечеру оно было на 149,5 г/га/час ниже и наименьшее - днём - 465,8 г/га/час, что в 1,5 раза ниже, чем утром (таблица 2). Без применения микроудобрений интенсивность дыхания снижалась. Так, в среднем за день - 576,2 г/га/час, что ниже на 20,5 г/га/час. В основном различия были отмечены утром -44,6 г/га/час, днём различий почти отсутствуют, а вечером - 15 г/га в час.

Таблица 2 - Выделение СО2 кукуруза

При минимальной обработке и вспашке данная закономерность сохраняется, но положительное влияние микроудобрений наблюдается в течение дня и разница больше, чем при No-till. В почве без применения удобрений интенсивность дыхания составила 500,2 г/га/час, что на 63,7 г/га/час ниже, чем при минимальной обработке почвы и на 82,5 г/га/час ниже, чем при вспашке.

Система обработки почвы также влияла на варьирование выделения диоксида углерода. Наибольшие его значения отмечены при No-till с применением удобрений «Реаком», где оно составило 596,7 г/га/час, а при проведении минимальной обработки и вспашки, соответственно, 563,9 и 582,7 г/га/час. Без удобрений выделение СО2 составило 576,2 г/га/час при No-till, что на 76 г/га в час ниже, чем при минимальной обработке и вспашке.

Таким образом, в наших опытах наблюдалась влияние изучаемых факторов на дыхание почвы. Положительное влияние на выделение СО2 оказывали микро-

удобрения «Реаком». Влияние систем обработки почвы неоднозначно. В период посева наименьшая интенсивность дыхания отмечена при No-till, а при выметывании кукурузы, наоборот, при No-till отмечены наибольшие значения диоксида углерода.

Список использованных источников

1 Калужских А.Г., Масютенко Н.П., Масютенко М.Н. Пространственная изменчивость содержания и состава лабильных гумусовых веществ в чернозёме типичном в зависимости от экспозиции склона, агрогенных факторов и связь их микробной массой // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2013. - №4. - С. 36-40.

2 Безлер Н.В. Агробиологические аспекты использования физиологически активных веществ и биопрепаратов в посевах сахарной свёклы: автореф. ... дис. докт. с.-х.н. - Ра-монь, 2008. - 47 с.

3 Черкасов Г.Н., Масютенко Н.П., Масютенко М.Н. Влияние вида севооборота, системы обработки почвы и экспозиции склона на динамику эмиссии СО2 из чернозёма типичного // Достижения науки и техники АПК. - 2013. - №6. -С. 34-37.

4 Масютенко М.Н. Влияние севооборотов, систем обработки почвы и экспозиции склона на агрофизические и биологические свойства чернозёма типичного и урожайность сельскохозяйственных культур: автореф. ... канд.с.-х.н. -Рамонь, 2014. - 24 с.

Информация об авторе

Ступаков Алексей Григорьевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры земледелия и агрохимии ФГБОУ ВПО «Белгородская ГСХА», тел. 8-961-191-50-19.

при выметывании кукурузы

Срок определения No-till Минимальная обработка Вспашка

с микро- удобрениями без микро-удобрений с микро-удобрениями без микро-удобрений с микро-удобрениями без микро-удобрений

Утро 736,8 692,2 655,2 572,3 773,4 618,7

День 465,8 464,2 464,1 417,6 464,1 417,6

Вечер 587,3 572,3 572,3 510,5 510,5 464,1

В среднем 596,7 576,2 563,9 500,2 582,7 500,2