Микробиологическая активность черноземных почв центральной лесостепной зоны Курганской области

линий яровой пшеницы позволяют отнести к относительно устойчивым такие сорта, как Экада, Боевчан-ка, Мальцевская-110, Новосибирская 15.

По данным Л.А. Михайловой [5], на территории России выявлено 22 высоко- и среднеустойчивых к пиренофорозу сорта яровой пшеницы. Значительная часть устойчивых сортов создана в СибНИИСХозе (г. Омск), среди них Омская 24, Омская 28, Омская 33, Росинка. Имеются также сорта, выведенные в Челябинском НИИСХ (Казахстанская ранняя, Эритрос-пермум 560, Нива 2, Дуэт).

Заслуживает внимания вопрос использования биопрепаратов для снижения развития заболевания, хотя технологии их эффективного применения пока еще не отработаны.

ВЫВОДЫ

1 Возбудитель пиренофороза злаков в условиях Курганской области имеет сложный цикл развития, представленный такими стадиями, как псевдотеции с аскоспорами (половая стадия), конидиеносцами с конидиями (бесполая стадия), мицелием. Зимует возбудитель псевдотециями на инфицированных растительных остатках и имеет широкий спектр растений-хозяев (пшеница и дикорастущие злаки).

2 В настоящее время на территории Южного Зауралья возбудитель желтой пятнистости листьев имеет ранг хозяйственно и экономически опасного вида. Заболевание может привести к значительным потерям в урожае зерна. На сильно пораженных посевах снижение урожая зерна пшеницы достигает 50% и выше.

3 Биоценотические связи патогена в местных природно-климатических условиях можно контролировать, используя антагонистический потенциал сапротрофной микрофлоры. Доказана связь между уровнем поражения листьев яровой пшеницы пиренофорозом и обилием в филлосфере растений эпифитных пенициллов, триходермы, бациллярных форм микроорганизмов. Коэффициент корреляции между обилием в филлосфереBacillussubtilis и уровнем развития пиренофороза r = -0,84.

4 Экологически безопасный способ борьбы с желтой пятнистостью - внедрение в производство устойчивых к поражению сортов. Среди районированных на территории Зауралья сортов яровой пшеницы рекомендуем к внедрению в производство такие, как Мальцевская-110, Новосибирская-15, сорта селекции СибНИИСХоза.

Список литературы

1 Рудаков О.Л. Пиренофороз озимой пшеницы // Защита

растений. 1985. № 10. С. 28-29.

2 Михайлова Л.А., Коваленко Н.М. Характеристика видов

Triticum и Aegilops по устойчивости к желтой пятнистости, вызываемой Pyrenophoratritici-repentis // Микология и фитопатологи. 2006. Т. 40. Вып. 3. С. 255-263.

3 Евсеев В.В. Желтая пятнистость листьев пшеницы в

Курганской области // Защита и карантин растений.

2006. № 6. С. 20-21.

4 Хасанов Б.А. Желтая пятнистость листьев злаков,

вызываемая Pyrenophoratritici-repentis (Died.) Drechs. //

Микология и фитопатология. 1987. Т. 22. Вып. 1. С. 78-83.

5 Михайлова Л.А., Мироненко Н.В., Коваленко Н.М. Желтая

пятнистость пшеницы: методические указания по изучению популяций возбудителя желтой пятнистости Pyrenophoratritici-repentis и устойчивости сортов. СПб.: ВИЗР, 2012. 64 с.

УДК 579.6 : 631.461

А.М. Плотников1, В.В. Евсеев2 1 Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т.С. Мальцева

2Курганский государственный университет

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ КУРГАНСКОЙ ОБЛАСТИ

Аннотация. В статье представлены итоги оценки влияния различных уровней антропогенной нагрузки на численность основных групп почвенных микроорганизмов и напряженность биологической трансформации углерод- и азотсодержащих соединений выщелоченного чернозема центральной лесостепной зоны Курганской области.

Ключевые слова: чернозем, почвенная микрофлора, уровень культуры земледелия, индекс минерализации.

A.M. Plotnikov1, V.V. Evseev2

1T.S. Maltsev Kurgan State Agricultural Academy

2 Kurgan State University

MICROBIOLOGICAL ACTIVITY OF CHERNOZEM SOILS OF THE CENTRAL FOREST-STEPPE ZONE IN KURGAN REGION

Abstract. The article shows the results of influence assessment of various anthropogenic loading levels on the number of basic groups of soil microorganisms and intensity of biological transformation of chernozem carbo-and nitrogen-based compounds of the central forest-steppe zone in the Kurgan region.

Index terms: chernozem, soil microflora, farming standards level, mineralization index.

Введение

Сельскохозяйственное использование почв Зауралья коренным образом меняет их ключевые свойства, в том числе уровень биологической активности. Характер и направленность этих изменений остаются до сих пор слабо изученными. Между тем уже в 5060-х гг. прошлого века в почвах Курганской области широкое распространение получили процессы дегра-

дации гумуса [2; 4; 5]. Несомненно процессы дегуми-фикации зауральских черноземов связаны со все возрастающей антропогенной нагрузкой, ведущей к нарушениям микробиологических режимов трансформации углерод- и азотсодержащих соединений почвы, формированию нетипичной динамики основных физиологических групп микроорганизмов. Однако особенности функционирования микробных комплексов черноземов в условиях различных уровней культуры земледелия и интенсификации использования земли еще не получили всесторонней оценки [2; 6; 8; 9]. Работы, направленные на выяснение специфики биокомплексов черноземных почв при трансформации целинных и залежных вариантов в пахотные, отличаются высокой актуальностью, так как позволяют дать надежное биологическое и экологическое обоснование приемов охраны и регулирования их плодородия.

Учитывая высокую значимость таких разработок, мы поставили в своих исследованиях цель не только оценить общий уровень биогенности зауральских черноземных почв, но и выяснить влияние различных уровней использования земли на численность основных физиологических групп микроорганизмов и напряженность биологической трансформации углерод- и азотсодержащих соединений черноземов Курганской области.

1 МЕТОДИКАИССЛЕДОВАНИЙ

Объектами исследования были основные эколо-го-трофические группы микроорганизмов: аммонифика-торы, олиготрофы и олигонитрофилы и микроорганизмы, утилизирующие минеральные формы азота.

Под эколого-трофической группой мы понимаем группу микроорганизмов, обладающих сходными физиологическими функциями и осуществляющих в природе один и тот же биохимический процесс, например разложение клетчатки.

Кроме эколого-трофических групп микроорганизмов объектом служил чернозем выщелоченный - основной тип черноземных почв центральной лесостепной зоны Курганской области. Исследование микрофлоры проводили на старопахотных, залежных и целинных вариантах чернозема выщелоченного.

Генетические и агрохимические свойства этого типа почвы изучены и описаны специалистами-почвоведами Курганской государственной сельскохозяйственной академии [3; 7]. Для определения влияния антропогенного фактора на процессы почвообразования проводили сопряженные исследования пахотных, залежных и целинных вариантов выщелоченного чернозема опытного поля КГСХА (II центральная агроклиматическая зона Курганской области). Почвенные об-

разцы на пашне, залежи и целине отбирали на возможно более близком расстоянии друг от друга, чтобы природные факторы почвообразования в отличие от антропогенного фактора были максимально близкими.

Ключевые агрохимические параметры чернозема выщелоченного представлены в таблице 1.

Подвижный фосфор и обменный калий в почве определяли по В.Ф. Чирикову из одной вытяжки (ГОСТ 26204-91). Содержание фосфора в целинном участке низкое. При сельскохозяйственном использовании земли происходит минерализация органических соединений и фосфор становится более доступным для растений. Поэтому на пашне его содержание увеличивалось до 80 мг/кг почвы. Запасы обменного калия в слое 0-20 см на пашне, наоборот, заметно снижаются. В результате вымывания кальция осадками и хозяйственного выноса возделываемыми культурами содержание его на пашне также снижается (до 19,1 мг-экв./100 г почвы), при этом происходит увеличение гидролитической кислотности.

Обогащенность гумуса азотом средняя (С^ = 10), для старопахотных черноземов низкая (С^ = 11 - 12). Сумма обменных оснований в пахотном слое 30-45 м.-экв. на 100 г почвы. В составе обменных катионов преобладает кальций (до 27 м.-экв. на 100 г почвы). В верхних горизонтах всегда присутствует небольшое количество обменного водорода, обусловливающее потенциальную кислотность.

Количество агрономически ценных водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм составляет не менее 60%, при этом в целинном варианте их больше, чем в пахотном (до 80%). Вследствие хорошей оструктурен-ности плотность выщелоченного чернозема в гумусовом горизонте невысокая (1,2 г/см3).

Отбор образцов почвы для микробиологического анализа проводили по стандартной методике [10]. Пробы отбирали из почвенного слоя 0-20 см стерильными инструментами (почвенный бур, лопатка) в стерильные пакеты из крафт-бумаги. По каждому варианту анализировали средний образец почвы, который составляли смешиванием 4-7 индивидуальных проб массой по 100-200 г. Образцы почв высушивались до воздушно-сухого состояния.

Посев проводили на МПА (РПА) - для учета бактерий, усваивающих органический азот; КАА (крах-малоаммиачный агар) - для бактерий и актиномице-тов, усваивающих минеральные формы азота; ГА (голодный агар) - для учета бактерий-олиготрофов; среду Эшби - для олигонитрофильной группировки микроорганизмов.

Активность трансформации углерод- и азотсодержащих соединений почвы, напряженность процессов

Объект Гумус, % мг-экв. на 100 г почвы V, % pHсол. мг/ кг

Са МГ Н+ ЕКО Р205 К2О

Целина 5,49 24,1 4,9 3,39 32,4 89,5 5,48 46,9 166

Залежь 11 лет 4,20 22,0 5,0 4,11 31,1 86,8 5,45 69,0 150

Залежь 4 года 3,66 19,3 5,3 4,42 29,0 84,8 5,22 78,3 134

Пашня 3,61 19,1 5,2 4,42 28,7 84,7 5,05 80,0 132

Таблица 1 - Агрохимические свойства чернозема выщелоченного

минерализации почвенного органического вещества оценивали путем нахождения соотношений трофических групп микроорганизмов по [11]:

1) МПА/ПА - показатель эвтрофности;

2) ПА/МПА - индекс олиготрофности;

3) КАА/МПА - индекс минерализации;

4) Эшби/МПА - показатель олигонитрофильности.

Статистическая обработка данных проведена на

ПЭВМ методом однофакторного дисперсионного анализа по общепринятым методикам [1].

2 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Численность эколого-трофических групп микроорганизмов выщелоченного чернозема опытного поля КГСХА

Следует отметить, что пахотный вариант чернозема опытного поля КГСХА давно приобрел черты вы-паханности, во многом потерял свои агрономически ценные свойства, что существенно сказалось на динамике численности микроорганизмов и характере микробиологических процессов (таблицы 2-4).

Таблица 2 - Численность эколого-трофических групп микроорганизмов чернозема выщелоченного опытного поля КГСХА

Варианты Аммонификаторы, млн/г почвы Оли-готрофы, млн/г почвы Олиго-нитрофи-лы, млн/г почвы Бактерии на КАА, млн/г почвы

Целина 0,56 0,12 0,26 0,39

Пашня 0,35 0,27 0,47 0,41

Залежь 4 0,74 0,18 0,39 0,47

Залежь 10 0,32 0,19 0,32 0,48

НСР 05 0,11 0,06 0,07 0,26

Обращает на себя внимание очень низкая численность аммонифицирующих бактерий в вариантах «пашня» и «залежь 10-летняя», что может быть связано с переуплотнением почвы и ее чрезвычайно низкой влажностью (на залежи), развитием анаэробных процессов в верхнем слое почвы, а на пашне - обеднением её легкодоступными для растений и микроорганизмов питательными веществами. Между тем, именно аммонификаторы активно участвуют в формировании пищевого режима растений (рисунок 1).

Интересно отметить, что численность аммонифицирующей группировки восстанавливается на залежных землях, выведенных из эксплуатации на короткий срок. Все это говорит о том, что в условиях Зауралья на динамику численности микроорганизмов в нерегулярно удобряемых и неокультуренных почвах определяющее влияние оказывают, с одной стороны, поступление свежих корней и растительных остатков, с другой стороны, влажность почвы. Иссушение почвы либо недостаток в ней органических веществ ведут к снижению численности практически всех групп микроорганизмов.

Численность микроорганизмов, усваивающих минеральные формы азота тоже низкая, по вариантам опыта меняется незначительно, достоверных отличий не зафиксировано.

Рисунок 1 - Характерные корневидные колонии ВааПиБту^йеБНидде - аммонификатора свежих растительных остатков, встречаются только в целинной почве

Таблица 3 - Численность эколого-трофических групп микроорганизмов чернозема выщелоченного опытного поля КГСХА

Варианты Аммонификаторы, млн/г почвы Оли-готрофы, млн/г почвы Олиго-нитрофи-лы, млн/г почвы Бактерии на КАА, млн/г почвы

Целина 1,77 1,42 1,59 2,20

Пашня 0,80 1,12 1,35 1,15

Залежь 4 1,77 2,77 2,51 1,53

Залежь 10 0,92 1,18 1,02 1,81

НСР 05 0,11 0,20 Рф<Р 05 0,26

Таблица 4 - Численность эколого-трофических групп микроорганизмов чернозема выщелоченного опытного поля КГСХА

Варианты Аммонификаторы, млн/Т почвы Оли-готро фы, млн/г почвы Олиго- нитро- филы, млн/г почвы Бактерии на КАА, млн/г почвы

Целина 1,43 0,87 1,06 1,37

Пашня 1,57 3,07 4,33 3,03

Залежь 4 2,00 3,01 3,46 3,44

Залежь 10 1,69 1,48 1,71 1,35

НСР 05 0,24 0,49 0,26

Залежные участки не отличаются по активности олигонитрофилов, но их численность существенно возрастает на пашне и резко снижается на целине. Активизацию олигонитрофильной группировки на пашне можно рассматривать, как положительное явление, т.к. эти микроорганизмы обладают способностью фиксировать молекулярный азот воздуха и содействуют повышению плодородия почвы.

Между залежами нет существенных отличий и по численности олиготрофов, но их активность также воз-

растает на пашне, что лишний раз подтверждает, что почва здесь приобрела черты выпаханности и активно идут процессы деградации гумуса. На целинном участке численность многих групп микроорганизмов сохраняется на относительно низком уровне, что свидетельствует о стабильности почвенной экосистемы.

2.2 Уровень минерализации почвенного органического вещества

Характер динамики численности основных групп почвенных микроорганизмов и специфика структуры микробного сообщества выщелоченного чернозема опытного поля КГСХА, особенно его выпаханного варианта, закономерно отразились и на интенсивности минерализации почвенного органического вещества (таблица 5).

Таблица 5 - Показатели трансформации углерод- и азотсодержащих органических соединений чернозема выщелоченного

Усредненные значения

Варианты коэфф ициентов

МП А/ПА КАА/ Эшби/ ПА/МПА

МПА МПА

1-й срок анализа

Пашня 1,35 1,21 1,43 0,78

Целина 4,93 0,69 0,47 0,21

Залежь 4-летняя 4,17 0,64 0,54 0,24

Залежь 10-летняя 1,72 1,52 1,03 0,61

2-й срок анализа

Пашня 0,71 1,43 1,69 1,4

Целина 0,95 1,60 1,17 1,03

Залежь 4-летняя 0,63 0,86 1,3 1,56

Залежь 10-летняя 0,78 1,97 1,12 1,3

Показатель эвтрофности бактериального комплекса был постоянно высоким на целине (4,93 весной), а также весной на залежи (4-летняя). Высокие значения индекса минерализации отмечены нами для пахотного варианта, а также целины и 10-летней залежи во второй срок анализа. Показатель олигонитрофильнос-ти постоянно был высоким на пашне, а индекс олиго-трофности на пашне и залежных вариантах. Рост ми-нерализационных процессов и перестройки в бактериальном комплексе в пользу олиготрофной группировки на залежных и целинных вариантах в данном случае противоречат общим тенденциям, отмечаемым микробиологами для зауральских черноземов. Вероятно, такая разноречивость данных объясняется выраженной нестабильностью экологических условий и микробного сообщества почвы. По-видимому, негативные последствия потери почвой потенциального плодородия дают о себе знать даже при выводе ее из сельскохозяйственного использования на длительный срок (5-10 лет). Особенно настораживают высокие значения индекса олиготрофности для 10-летней залежи, так как они могут косвенно указывать на процессы микробиологической деградации почвенного органического вещества (гумуса).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Определение численности основных эколого-трофических групп почвенных микроорганизмов пока-

зало, что на пахотных вариантах выщелоченного чернозема, приобретшего черты выпаханности, динамика микробиологической активности имеет неблагоприятные черты.

2 В целинных и залежных черноземных почвах Зауралья динамика микробиологических процессов имеет специфику: численность микроорганизмов здесь стабильна и не подвержена резким изменениям. Активность минерализации в залежах, как правило, тормозится, что способствует развитию черноземного процесса и накоплению гумуса.

3 Результаты исследования позволяют разрабатывать рекомендации по использованию биокомплексов почвы в целях стабилизации и повышения плодородия зауральских черноземов.

Список литературы

1 Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1985.

350 с.

2 Евсеев В.В. Микробиологическая активность целинных,

старопахотных и окультуренных черноземов Курганской области // Сиб. вестн. с.-х. науки. 2007. № 3 (171). С. 5-10.

3 Егоров В.П., Кривонос Л.А. Почвы Курганской области.

Курган: Зауралье, 1995. 174 с.

4 Егоров В.П., Кривонос Л.А., Иванюшин Е.А. Результаты

мониторинга трансформации гумуса в черноземах лесостепного Зауралья // Аграрная наука: проблемы и перспективы. Материалы региональной научно-практической конференции. Курган: ГИПП «Зауралье», 2002. С. 231-235.

5 Иванюшин Е.А. Влияние различных уровней сельскохозяй-

ственного использования земли на урожайность зерновых культур и плодородие выщелоченных черноземов лесостепи Зауралья: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Курган, 2003. 19 с.

6 Иванюшин Е.А., Евсеев В.В. Сравнительная биологическая

активность целинных и пахотных черноземов Белозерского района // Наука - сельскому хозяйству: материалы Всероссийской научно-практической конференции. Курган: ГИПП «Зауралье», 2003. С. 113-117.

7 Иванюшин Е.А., Плотников А.М. Запасы гумуса и азота в

черноземах Зауралья // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2010. № 9 (71). С. 37-40.

8 Коробова Л.Н. Микробиологическая оценка приемов

адаптивного земледелия в лесостепи Западной Сибири // Материалы XLI научно-технической конференции Челябинского государственного агроинженерного университета. Челябинск: ЧГАУ, 2002. Ч.3. С. 116-118.

9 Коробова Л.Н.Структура и функционирование микробных

ценозов черноземных почв при их восстановлении // Сиб. вестн. с.-х. науки. 2006. № 4 (164). С. 5-9.

10 Методы почвенной микробиологии и биохимии / под ред.

Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ, 1991. 304 с.

11 Никитина З.И. Микробиологический мониторинг назем-

ных экосистем. Новосибирск: Наука, 1991. 222 с.