Мониторинг почвенно – биологических процессов в серой лесной почве по микробиологическим и биохимическим показателям

DOI:10.24411/2225-2584-2020-10107 УДК 631.46/631.45.25

МОНИТОРИНГ ПОЧВЕННО - БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЕ ПО МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИМ И БИОХИМИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

М.К. ЗИНЧЕНКО, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник,

Верхневолжский федеральный аграрный научный центр

ул. Центральная, 3, п. Новый, Суздальский р-н., Владимирская обл., 601261, Российская Федерация

Резюме. Исследования проводили в 2011- 2019 гг. в полевом стационарном опыте на базе Владимирского научно- исследовательском института сельского хозяйства (Верхневолжский ФАНЦ). Почвенные образцы серой лесной почвы отбирали в мае, июле и сентябре из слоя почвы 0-20 см на различных фонах интенсификации применения удобрений (нулевом, интенсивном, интенсивном минеральном, высокоинтенсивном минеральном,

интенсивном органоминеральном, высокоинтенсивном органоминеральном). В качестве диагностических показателей экологического состояния почвы использовали: общую численность микрофлоры, соотношение численности основных эколого- трофических групп микроорганизмов (коэффициенты минерализации, трансформации органических остатков, гумусонакопления) и активность почвенных ферментов. Общая численность пула микроорганизмов рассчитывалась из суммы жизнеспособных клеток аммонификаторов, иммобилизаторов минерального азота, олигонитрофилов, микромицетов, актиномицетов и целлюлозоразлагающих микроорганизмов. Существенное снижение общей численности микрофлоры наблюдалось на высокоинтенсивном минеральном фоне, средний пул составил 12 млн. КОЕ/1г почвы. Микробиологические коэффициенты (Кмин.=1,37; Кт.=5,42; Кгн.=0,58) свидетельствуют, что в почве этого варианта превалируют процессы минерализации органического вещества над их синтезом. На высокоинтенсивном минеральном фоне наблюдалось снижение активности полифенолоксидазы, что указывает на замедление процессов синтеза гумусовой фракции органического вещества относительно природных аналогов и других агрофонов. Ингибирована активность специфического фермента азотного обмена уреазы (88 %) относительно залежи. Уменьшение общей численности микрофлоры, изменения таксономической структуры микробных ассоциаций, их биохимической и функциональной деятельности при длительном использовании минеральной системы удобрений, позволяет прогнозировать снижение экологической устойчивости на высокоинтенсивном минеральном фоне. На органоминеральных фонах средний уровень активности ферментов составлял 108-119 %. Пул микрофлоры (15-17,8 млн. клеток /1г) и относительно высокие значения Кт. и Кгн., означают, что характер микробиологических и биохимических процессов в почве этих агрофонов направлен на синтез почвенного органического вещества.

Ключевые слова: серая лесная почва, микробный пул, ферментативная активность, экологическая устойчивость, фоны интенсификации.

Для цитирования: Зинченко М.К. Мониторинг почвенно - биологических процессов в серой лесной почве по микробиологическим и биохимическим показателям // Владимирский земледелец. 2020. №1. С. 34-39. DOI:10.24411/2225-2584-2020-10107.

В современном мире экологические проблемы по своему значению вышли на одно из первых мест. Бурное развитие хозяйственной деятельности человека привело к интенсивному, часто разрушительному, воздействию на окружающую среду и почвенный покров. При таких воздействиях могут резко изменяться свойства почвы. Современная диагностика почв использует достижения всех разделов почвоведения, оперируя данными по морфологии, химии, физике и минералогии почв. Все эти свойства характеризуют относительно консервативные признаки почв. Более динамичные свойства, являющиеся индикаторами современного режима жизни почвы, изучает биология почв. В основе принципа биологической диагностики почв лежит представление о том, что почва как среда обитания составляет единую систему с населяющими ее популяциями различных организмов. Поэтому использование биологических методов диагностики и индикации необходимо для общей характеристики почвы и ее экологического состояния. Почвенная биота может быть использована как индикатор степени нарушенности биогеоценоза [1].

Изменение водного, воздушного и питательного режимов почвы, которое особенно резко происходит в почвах агроэкосистем, существенным образом сказывается на микрофлоре: меняется количество отдельных групп микроорганизмов, а также динамика и интенсивность микробиологических процессов.

Биодиагностика почвы связана с определением биологической активности почв, которая характеризует микробиологические, физиологические и биохимические свойства, особенности почв и их состояние. Показатели биологической активности очень многообразны. Сюда в основном относятся определение численности и биомассы микроорганизмов (бактерий, актиномицетов, грибов) и ее ферментативной активности [2]. Для почв, находящихся в условиях значительных антропогенных нагрузок, в частности агроэкосистем, используют биотестирование по тест-объектам, которыми являются биологические организмы [3].

На современном этапе для обеспечения рационального использования земельных ресурсов, оценки его качества необходимо создание системы микробиологического мониторинга. Особенно это важно при экологизации земледелия, связанного с переводом его на адаптивно - ландшафтную основу и формированием экологически сбалансированных

№ 1 (91) 2020

$лаЭимгрскш ЗемдеШецТ)

ландшафтов [4, 5]. Проектирование экологически сбалансированных агроландшафтов должно проводиться с учетом нормирования антропогенных нагрузок. Следует отметить, что эта проблема актуальна, давно назрела, теоретически и практически значима, имеются определенные научные предпосылки для ее решения.

Выработать микробиологические критерии, определяющие экологическое состояние почв, очень трудно из-за гетерогенности объекта исследования, высокой динамичности биохимических процессов, неустойчивости структуры микробного сообщества, различий гидротермического режима почв. Поэтому только по совокупности микробиологических показателей, в комплексе с другими параметрами плодородия, можно диагностировать уровень биологического и экологическое состояние почвы [6, 7].

Для оценки биологического состояния серой лесной почвы агроландшафтов в лаборатории микробиологии Верхневолжского ФАНЦ проводятся исследования по широкому спектру показателей [8, 9, 10].

Цель исследования. Провести мониторинг агроэкологического состояния серой лесной почвы агрофонов на основе микробиологических и биохимических показателей.

В качестве диагностических показателей экологического состояния серой лесной почвы мы использовали: общую численность микрофлоры, соотношение численности основных эколого-трофических групп микроорганизмов и активность почвенных ферментов.

Условия, материалы и методы. Исследования проводили в многолетнем полевом стационарном опыте по изучению и усовершенствованию адаптивно-ландшафтных систем земледелия, заложенном в 1996 г. на базе Владимирского научно- исследовательского института сельского хозяйства (Верхневолжского федерального аграрного научного центра). Тип агроландшафта полевой, расположенный на плакоре. Микробиологические исследования проводили на фонах, представленных в таблице 1.

Органические удобрения (подстилочный навоз) вносили один раз в ротацию севооборота полной дозой в черный и занятый пар перед посевом озимых культур.

Дозы удобрений на фонах интенсификации рассчитывались балансовым методом с учетом естественного плодородия на четыре уровня продуктивности сельскохозяйственных культур: низкий - 1,8- 2,0 т/га з.е.; средний - 2,0-2,2 т/га з.е.; интенсивный - 2,7- 4,1 т/га з.е.; высокоинтенсивный - 3,7- 4,5 т/га з.е. В качестве основной обработки применялась ежегодная отвальная вспашка на глубину 20-22 см. Мониторинг микробиологических и биохимических показателей проводили в период с 2011 по 2019 гг. (4-5 ротации севооборота).

Почвенный покров опытного участка преимущественно представлен серой лесной слабооподзоленной среднесуглинистой почвой. Содержание гумуса в пахотном слое (0-20 см) варьирует от 3,9 до 4,2 % (по Тюрину), обеспеченность подвижным фосфором (по Кирсанову) - 100-150 мг/кг, обменным калием (по Масловой) - 100-120 мг/ кг почвы, pHkcl- от 5,9 до 6,3. Почвенные образцы отбирали в мае, июле и сентябре из слоя почвы 0-20 см.

В течение вегетационного периода лет исследования наблюдались существенные

колебания погодных условий, особенно по равномерности выпадения осадков. Количество выпавших осадков за вегетационный период лет исследования изменялось в 1,5 раза и было в диапазоне от 285 до 431 мм. Средняя величина ГТК= 1,42 была на уровне среднемноголетней, соответствуя достаточному показателю увлажнения, что является типичным для зоны Владимирского ополья. Высоким увлажнением со значениями ГТК выше 1,7 отмечены 2013 и 2017 гг. То есть отдельные периоды исследований характеризовались избыточным количеством осадков или их недостатком, что отражалось на влажности почвы и влияло на численность микробного пула и его биологическую активность.

Микробиологические исследования проводили согласно общепринятым в микробиологии и биохимии методикам [11, 12]. Математическая обработка полученных данных проведена методами вариационной статистики в виде расчетов среднего арифметического, стандартного отклонения, коэффициента вариации и критерия Фишера с использованием программного обеспечения Microsoft Office Excel 2007.

1. Изучаемые варианты опыта

Система удобрений Фон интенсификации

Количество удобрений за ротацию 6- польного севооборота, кг д.в./га нулевой интенсивный интенсивный минеральный высокоинтенсивный минеральный интенсивный органоминераль-ный высокоинтенсивный органомине-ральный

Навоз 40 т/га Навоз 40 т/га + N100P80K160 N350P220 K390 N480P280 K575 Навоз 60т/га+ N310P150K310 Навоз 80т/га+ N430P160K360

Результаты и обсуждение. Микробоценозы являются не только самой активной структурной единицей экосистемы, но и наиболее динамичной. Общая численность пула агрономически значимых эколого-трофических групп микроорганизмов в серой лесной почве рассчитывалась из суммы жизнеспособных клеток аммонификаторов, иммобилизаторов минерального азота,

олигонитрофилов, микромицетов и актиномицетов, целлюлозоразлагающих микроорганизмов. На величину пула активной микрофлоры оказывали влияние меняющиеся абиотические условия лет исследования и агротехнические факторы. Однако в его численности отмечен определенный тренд. Средний пул активной микрофлоры за период наблюдений на органоминеральных фонах составил 16,7 млн. КОЕ/1г почвы, а на минеральных 13, 2 млн. (при НСР05=1,3 млн.). Использование навоза в дозах 40, 60, и 80 т/га стимулировало развитие микробного комплекса серой лесной почвы.

В тоже время, существенное снижение общей численности микрофлоры зафиксировано на высокоинтенсивном минеральном фоне - средний пул 12 млн. КОЕ/1г почвы (рис. 1). В период исследований на этом фоне, при самой высокой вариабельности показателей 46-50 %), общая численность

микроорганизмов была ежегодно статистически ниже, чем на других вариантах опыта.

Уменьшение общей численности микрофлоры при длительном использовании минеральной системы удобрений позволяет прогнозировать снижение экологической устойчивости на высокоинтенсивном минеральном фоне с использованием отвальной вспашки в качестве основной обработки.

Об этом свидетельствуют и рассчитанные микробиологические индексы, основанные на численности аммонифицирующей микрофлоры, растущей на мясопептонном агаре (МПА) и численности иммобилизаторов, культивируемых на крахмало- аммиачном агаре (КАА) (табл. 2).

На высокоинтенсивном минеральном фоне, при самом высоком коэффициенте минерализации

Общая численность микроорганизмов

н и им вим иом виом

Рис. 1. Общая численность микрофлоры в зависимости от фонов интенсификации, среднее за 2011-2019гг.

(Кмин.=1,37), установлены минимальные значения коэффициента трансформации органических остатков в органическое вещество почвы (Кт.=5,42). Это указывает, что в почве превалируют процессы минерализации органического вещества,

способствующие снижению плодородия и экологической устойчивости агрофона.

В почве органоминеральных фонов (интенсивный, интенсивный органоминеральный и высокоинтенсивный органоминеральный) значения коэффициентов минерализации на уровне 1, что характеризует сбалансированность процессов микробиологической минерализации и синтеза органического вещества почвы. Вместе с тем, на этих фонах и относительно высокие значения Кт. (1113), что знаменует характер микробиологических и биохимических процессов, направленный на синтез почвенного органического вещества.

Для диагностических целей наибольший интерес представляют показатели активности (интенсивности) ключевых биологических процессов, регулирующих плодородие. Такую возможность дает проведение почвенных биохимических исследований. В основе микробного метаболизма лежит работа ферментов, которые катализируют все биохимические реакции и являются интегральной частью круговорота элементов питания в почве. Почвенные ферменты имеют преимущественно микробное происхождение. Ферментативная активность почвы - чувствительный индикатор биохимической деятельности

развивающихся в ней микробных сообществ [12, 13].

Интенсивность и характер процессов трансформации органического вещества почвы определяется активностью окислительно-

восстановительных редокс-ферментов -

полифенолоксидазы (ПФО) и пероксидазы (ПД).

Полифенолоксидаза осуществляет окисление 2. Биологические индексы трансформации органического вещества в серой лесной почве

Фон интенсификации *К мин. **К т. ***Кгн.

20112019гг. 20112019гг. 20162019гг.

Нулевой 1,14 10,52 0,55

Интенсивный 0,97 11,44 0,96

Интенсивный минеральный 1,18 8,51 0,69

Высокоинтенсивный минеральный 1,37 5,42 0,58

Интенсивный органоминеральный 1,05 11,59 0,75

Высокоинтенсивный органоминеральный 0,94 13,87 0,74

Примечание. К мин. - коэффициент минерализации (КАА/МПА); Кт. - коэффициент трансформации органических остатков ((МПА+КАА) х МПА/КАА); К гн. -коэффициент гумусонакопления (ПФО/ПД).

фенолов, которые способны к быстрой полимеризации, конденсации и образованию гумусоподобных веществ, то есть участвует в превращении органических соединений ароматического ряда в компоненты гумуса [14]. Пероксидаза катализирует окисление фенолов за счет кислорода перекиси водорода и участвует в процессе минерализации гумусовых веществ, то есть действие пероксидазы противоположно действию полифенолоксидазы. Противоположная направленность функций полифенолоксидазы и пероксидазы в почве дала возможность использовать их соотношение для характеристики процессов трансформации гумусовых веществ в почве и называется коэффициентом гумусонакопления Кгн. = (ПФО/ПД).

Полученные в наших исследованиях значения данного коэффициента свидетельствуют, что окислительно- восстановительные процессы в почве агрофонов направлены на минерализацию гумусовых веществ, так как Кгн.<1 (табл. 2).

На нулевом и высокоинтенсивном минеральном фоне средний коэффициент гумусонакопления за период исследований самый низкий и составляет 0,55 и 0,58 соответственно. Это свидетельствует, что трансформация органического вещества почвы, обусловленная активностью пероксидазы и полифенолоксидазы, на этих фонах активно смещается в сторону интенсивной минерализации гумуса. То есть использование минеральной системы удобрений на высокоинтенсивном минеральном фоне может провоцировать биохимические процессы, снижающие гумусонакопление в серой лесной почве. Аналогичный тренд наблюдается и при использовании на нулевом фоне только органических удобрений (навоза в дозе 40 т/га) один раз за ротацию севооборота. Коэффициенты гумусонакопления на органоминеральных фонах имели более высокие показатели, с преимуществом на интенсивном фоне (Кг.=0,96).

Резюмируя результаты исследований, можно заключить, что использование микробиологических индексов дает возможность оценить характер и интенсивность процессов трансформации и превращения органических веществ в почве агроландшафтов и выявить наиболее выраженные зоны риска в экологическом состоянии и плодородии серой лесной почвы.

В качестве диагностического показателя мы использовали показатели активности ферментов различных классов как окислительно-восстановительных (каталазы, полифенолоксидазы, пероксидазы), так и гидролитических (инвертазы, уреазы, фосфатазы). Активность ферментов выражена в разных единицах и представлена количеством превращенного субстрата за единицу времени. Для

анализа и сравнения подобных экспериментальных данных мы использовали метод Дж. Ацци [15], который позволяет выразить изучаемые характеристики в % по отношению к контролю (почве залежи).

Установлено, что средний показатель ферментативной активности изучаемых агрофонов превышает или находится на уровне почвы природных аналогов (рис. 2). То есть агрогенная нагрузка, в рамках проводимых исследований, не оказала отрицательного воздействия на общий уровень ферментативной системы серой лесной почвы.

Однако сравнительный анализ показал, что самый высокий средний уровень ферментативной активности (119 %) сформировался в почве интенсивного фона при использовании раз за ротацию севооборота навоза в дозе 40 т/га на фоне ежегодного внесения средних доз минеральных удобрений ^РК)45-60.

Хотя в большинстве случаев активность изучаемых ферментов выше или находится на одном уровне с природными аналогами (почвой залежи), обращает на себя внимание специфичность распределения отдельных ферментов (табл. 3).

Так, средний показатель активности ферментов на нулевом и высокоинтенсивном минеральном фоне находился на уровне активности природных аналогов. Однако на нулевом фоне он складывался с учетом высоких показателей пероксидазной активности (118 %), что характеризует энзимологические процессы, направленные на минерализацию гумусовых соединений в почве нулевого фона. В этом варианте снижена биохимическая активность трансформации органических фосфатов. На высокоинтенсивном минеральном фоне наблюдалось уменьшение активности ПФО и уреазы по сравнению с почвой залежи. Это может свидетельствовать о замедлении процессов синтеза гумусовой фракции органического вещества на этом фоне. Снижение активности уреазы, видимо, обусловлено длительным применением высоких доз азотных удобрений, которые ингибировали деятельность микробного пула по выработке специфического фермента азотного

% 140

120 100 80 60 40 -20 0

119

102

104

111

108

99

100

ИМ ВИМ ИОМ ВИОМ Залежь

Рис. 2. Общая ферментативная активность (%) серой лесной почвы в зависимости от фона интенсификации

3. Средний уровень активности ферментов серой лесной почвы агрофонов, % к залежи

Ферменты Залежь Н И ИМ ВИМ ИОМ ВИОМ

Каталаза 100 115 125 105 105 105 100

ПФО 100 107 161 107 95 125 125

ПД 100 118 104 104 100 100 104

Уреаза 100 100 112 100 88 135 129

Инвертаза 100 100 111 101 104 100 95

Фосфатаза 100 74 100 104 100 98 94

Выводы. Таким образом, анализ данных микробиологического и биохимического

мониторинга экологического состояния серых лесных почв агроландшафтов показывает, что наиболее обоснованной является органоминеральная система удобрений. Ответные реакции микроорганизмов на длительное применение высоких доз минеральных удобрений позволили выявить наиболее нарушенную экологическую зону, которая складывается на высокоинтенсивном минеральном фоне. Уменьшение общей численности микрофлоры, изменения в структуре микробных ассоциаций, в их биохимической и функциональной деятельности, при длительном использовании минеральной системы удобрений, позволяет прогнозировать снижение экологической устойчивости на минеральных фонах интенсификации по сравнению с органоминеральными фонами.

Использованные в нашем исследовании микробиологические и биохимические данные являются информативными показателями и могут быть использованы при биологическом мониторинге почв агроценозов.

обмена.

Противоположная закономерность выявлена на интенсивном фоне, интенсивном органоминеральном и высокоинтенсивном органоминеральном фоне, где процент активности полифенолоксидазы соответственно на 61 и 25 % выше, чем в почве залежи. Возрастание активности этого фермента способствует накоплению веществ, идущих на образование гумусовых молекул.

Следовательно, использование навоза в дозе 40, 60 и 80 т/га один раз за ротацию севооборота, на фоне ежегодного применения минеральных удобрений, позволяет повысить общий ферментативный потенциал серой лесной почвы относительно природных аналогов и других фонов интенсификации.

Литература.

1. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М.: МГУ, 1987. 325 с.

2. ЗвягинцевД.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М: МГУ, 2005. 445 с.

3. Минеев В.Г., Ремпе Е.Х., ВоронинаЛ.П. Биотест для определения экологических последствий применения средств химической защиты растений //Доклады ВАСХНИЛ. 1991. № 37. С. 16-20.

4. Пинчук И.П., ПолянскаяЛ.М., Кириллова Н.П., Степанов А.Л. Особенности формирования микробного сообщества дерново-подзолистой почвы в процессе вегетации ячменя (Hordeum vulgare L)// Почвоведение. 2018. №12. С. 1498-1505.

5. ПолянскаяЛ.М., Ломакин Д.Г., Чернов И.Ю. Численность и биомасса микроорганизмов в древних погребенных и современных черноземах разного землепользования // Почвоведение. 2016. №10. С. 1191-1204.

6. Судницын И.И., Степанов А.Л. Почва - вода - растения - микроорганизмы. Palmarium Academic Rublishing, 2014.229 с.

7. Рабинович Г.Ю. Применение метода биоиндикации для оценки состояния мелиорированных земель //Тенденция развития агрофизики в условиях изменяющегося климата: материалы международной конференции к 80-летию АФИ. СПб., 2012. С. 367 -371.

8. Зинченко М.К., Зинченко С.И. Ферментативный потенциал агроландшафтов серой лесной почвы Владимирского ополья// Успехи современного естествознания. 2015. № 1-8. С. 1319-1323.

9. Зинченко М.К., Шаркевич В.В., Федулова И.Д. Микробиологические аспекты адаптивно- ландшафтного земледелия в зоне Владимирского ополья//Владимирский земледелец. 2018. №1. С. 14-19.

10. Зинченко М.К., Шаркевич В.В., Федулова И.Д. Комплексмикромицетов и актиномицетов в агроэкологическом мониторинге серой лесной почвы агроландшафтов //Владимирский земледелец. 2019. №3. С. 15-19.

11. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. М.:Дрофа. 2004. 255 с.

12. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 252с.

13. Microbiological and biochemical properties / Eds. R.W. Weaver [et al.]. - Soil Science Society of America, Madison, 1994. - P. 775-833.

14. Витер А.Ф., Турусов В.И., Гармашов В.М., Гаврилова С.А. Обработка почвы как фактор регулирования почвенного плодородия. М.: Инфра-М, 2014.170 с.

15. Ацци Д. Сельскохозяйственная экология. М., 1959.479 с.

MONITORING OF SOIL AND BIOLOGICAL PROCESSES IN GREY FOREST SOIL BY MICROBIOLOGICAL AND BIOCHEMICAL INDICATORS

M.K. ZINCHENKO

Upper Volga Federal Agrarian Research Center ul. Tsentralnaya 3, poselok Noviy, Suzdalskiy rayon, Vladimir Oblast, 601261, Russian Federation

Abstract. This research was conducted in 2011-2019 within a field stationary experiment on the basis of the Vladimir Agricultural Research Institute (Upper Volga Federal Agrarian Research Center). Samples of the grey forest soil were taken in May, July and September from a layer of 0-20 cm. Soil samples had different fertilizers background (zero, intensive, mineral intensive, mineral high-intensive, organomineral intensive, organomineral high-intensive). As diagnostic indexes were used following ones: total number of microflora, ratio between the number of main ecological and trophic microorganisms (mineralization level, transformation of organic residues, humus formation) and activity of soil enzymes. The total pool of microorganisms contained viable ammonifiers, mineral nitrogen immobilizers, oligonitrophils, micromycetes, actinomycetes

№ 1 (91) 2020

$лаЭимгрскш ЗемдеШецТ)

Механизация с.-х. производства 39

and cellulose-decomposing microorganisms. Significant decrease in the total number of microflora was observed on the high-intensive mineral background. An average pool was 12 mln colony-forming unit/1g of soil. Microbiological indexes (Cmin.=1,37; Ct.=5,42; Chf.=0,58) showed, that mineralization of organic matter prevailed over synthesis in this soil. Polyphenol oxidase was less active within a high-intensive mineral background. It proved a slowdown in the synthesis of humus in organic matter compared to natural equivalents and other agricultural backgrounds. The activity of specific nitrogen exchange enzyme urease (88%) was inhibited. Reduce of the total number of microflora, change in taxon structure of microbial associations, their biochemical and functional activity within a long-term use of mineral fertilizers, allowed to predict lower ecological stability on the high-intensive mineral background. An average level of activity on the organomineral background was 108-119%. Microflora pool (15-17.8 mln cells/g) and relatively high Ct. и Chf., mean that microbiological and biochemical processes in these soil backgrounds were aimed to synthesize soil organic matter.

Keywords: grey forest soil, microbial pool, enzymes activity, ecological stability, intensification backgrounds.

Author details: M.K. Zinchenko, Candidate of Sciences (biology), leading research fellow, (e-mail: popel62@yandex.ru).

For citation: Zinchenko M.K. Monitoring of soil and biological processes in grey forest soil by microbiological and biochemical indicators // Vladimir agricolist. 2020. №1. P. 34-39. D0I:10.24411/2225-2584-2020-10107.

D0I:10.24411/2225-2584-2020-10108 УДК 631.316.44

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДЕРНИННЫХ СЕЯЛОК СДК ПОЛОСНОГО

ПОДСЕВА СЕМЯН ТРАВ

Р.Ф. КУРБАНОВ1, доктор технических наук, профессор

С.Л. ДЕМШИН2, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник,

В.Е. САЙТОВ1,2, доктор технических наук, профессор

1Вятская государственная сельскохозяйственная академия

Октябрьский проспект, д. 133, г. Киров, 610017, Российская Федерация

2Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока

ул. Ленина, д. 166а, г. Киров, 610007, Российская Федерация

Резюме. Предложена экологически безопасная и экономически эффективная технология повышения продуктивности природных кормовых угодий на основе прямого полосного посева семян трав в дернину посредством сеялок с фрезерными сошниками. Параметры полосы почвы, обрабатываемой ими, позволяют обеспечить успешное прорастание семян и дальнейшее развитие всходов, без применения химических средств подавления конкуренции со стороны аборигенной растительности. Для условий Евро-Северо-Востока России они равны: ширина полосы - 10-11 см; глубина обработки - не менее 6 см; площадь обработки - не менее 30 % от общей площади участка. Для осуществления данной технологии разработано семейство дернинных сеялок СДК с фрезерными сошниками. Для повышения качества обработки почвы применены двухдисковые фрезерные рабочие органы с Г-образными и пластинчатыми ножами. Проведено исследование по влиянию кинематического режима и типа рабочего органа на параметры ширины полосы и крошение почвы новых и серийных фрезерных рабочих органов. При работе двухдисковых фрез ширина полосы постоянна. Независимо от типа рабочего органа рост показателя кинематического режима улучшает крошение почвы. С увеличением показателя кинематического режима двухдисковая фреза повышает вдвое содержание фракции до 3 мм, а фракции 3-10 мм - на 15-23 %. Лучшее крошение обеспечивает фреза с пластинчатыми ножами. С повышением кинематического режима возрастает содержание фракции до 3 мм на 12,5 %, фракции 3-10мм - с 22,5 до 30 %. Крошение почвы двухдисковыми фрезами происходит более интенсивно за счет удвоенного числа режущих элементов, что позволяет снизить их окружную скорость без ущерба для качества обработки.

Ключевые слова: почвообрабатывающее устройство, ресурсосберегающее земледелие, кольцевая борона,

культиватор, комбинированный почвообрабатывающий агрегат.

Для цитирования: Курбанов Р.Ф., Демшин С.Л., Саитов В.Е. Совершенствование дернинных сеялок СДК полосного подсева семян трав // Владимирский земледелец. 2020. №1. С. 39-46. DOI:10.24411/2225-2584-2020-10108.

В настоящее время коренное улучшение природных лугов и пастбищ, включающее полный комплекс операций по полному разрушению естественной дернины и созданию нового травостоя путем высева семян многолетних трав, требует значительных финансовых затрат и проводится крайне редко. Большинство технологий восстановления биопродуктивности естественных кормовых угодий базируется на разбросном подсеве семян трав или прямом посеве, включающем химическое подавление аборигенной растительности, нарезание в дернине бороздок и посев семян трав. Разбросной подсев недостаточно эффективен на запущенных кормовых угодьях, а использование гербицидов значительно повышает себестоимость технологии и требования по экологической безопасности. Перспективной альтернативой является посев трав в полосу механически разрушенной дернины шириной не менее, чем необходимо для успешного прорастания семян и развития всходов без применения гербицидов [1].

Для осуществления данной технологии разработаны дернинные сеялки семейства СДК с фрезерными сошниками, которые выполняют фрезерование полос почвы, высев семян и послепосевное прикатывание, часть сеялок также производит локальный высев стартовой дозы минеральных удобрений. Параметры фрезерных сошников сеялок СДК соответствуют оптимальным для агроландшафтных условий Евро-Северо-Востока России. Размеры полосы, обработанной почвы, в дернине равны: ширина - 1011 см; глубина обработки - не менее 6 см; площадь обработанной дернины не менее 30 % [2].

Высокая эффективность данной технологии стала причиной разработки нескольких дернинных сеялок с