Особенности воздействия различных систем удобрений на почвенную мезофауну в условиях степного ландшафта

Годунова Е.И., Патюта М.Б. _Особенности воздействия различных систем удобрений на почвенную..._

НШП О ЗЕМЛЕ

ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЙ НА ПОЧВЕННУЮ МЕЗОФАУНУ В УСЛОВИЯХ СТЕПНОГО

ЛАНДШАФТА

Е.И. Годунова, М.Б. Патюта

TRAITS OF VARIOUS FERTILIZER SYSTEMS INFLUENCE ON SOIL MESOFAUNA IN A STEPPE LANDSCAPE

Godunova E.I., Patyuta M.B.

Investigation results of mineral and organic fertilizer systems influence on chemical conditions of chernozems, structure and number of soil mesofauna are presented in paper.

Статья посвящена изучению влияния минеральной и органической систем удобрений на химические свойства черноземов, состав и численность почвенной мезофауны.

Ключевые слова: мезофауна, геобионты1, система удобрений

УДК 631.8: 631. 468: 631. 92

Применяемые в земледелии системы удобрений (минеральные, органические, ор-гано-минеральные) оказывают влияние не только на продуктивность возделываемых культур и качество урожая, но и на экологическое благополучие почв, а, следовательно, численность и разнообразие почвенной био-ты, являющейся индикатором безопасности использования агрохимикатов в сельском хозяйстве.

Исследования проводились в пределах Расшеватско-Егорлыкского степного ландшафта на территории ООО СХП «Темиж-бекское» Новоалександровского района Ставропольского края на обыкновенных тяжелосуглинистых мощных черноземах, залегающих на лессовидных карбонатных суглинках.

Компонентная подсистема ландшафта в части природного растительного и животного мира сильно изменена человеком, коэффициент антропогенного нарушения равен 0,9 (Шальнев, 2002). В рельефе преобладают эрозионно-аккумулятивные равнины с долинно-балочным расчленением.

Климат умеренно-континентальный. Среднегодовое количество осадков за 77 лет наблюдений возросло с 549 мм (1931-1960) до 592 мм (1961-1990) и 658 мм (19912007). За последние десять лет (1998-2007) в среднем выпадало 631 мм в год (табл. 1).

С увеличением количества осадков возрастала и среднегодовая температура воздуха: от 10,1°С до 10,7; 11,1 и 11,5°С соответственно. Величина гидротермического

коэффициента увеличилась с 1,02 (19311960 и 1961-1990) до 1,17 (1991-2007 и 1998-2007).

Зима умеренно мягкая со среднемесячной температурой января - 3,0-5,0°С,

минимальная - 32-34°С. Лето довольно жаркое со среднемесячной температурой июля 22-24°.

Таблица 1.

Характеристика изменения метеорологических условий на территории проведения исследований

Среднегодовое количество осадков, мм Среднегодовая температура воздуха, °С ГТК

1931 1960 19611990 19912007 19982007 19311960 19611990 19912007 19982007 19311960 19611990 19912007 19982007

549 592 658 631 10,1 10,7 11,1 11,5 1,02 1,02 1,17 1,17

К организмам, используемым в качестве биоиндикаторов, предъявляется ряд требований, таких как высокая численность, широкое распространение, оседлость обитания, чувствительность к изменениям экологических условий. Хорошими индикационными свойствами обладают дождевые черви (отряд ЬитЪйоотогрЬа семейство ЬитЪгш-dae) и жуки (отряд Со1еор1ега).

Известна высокая потребность дождевых червей в органике, которая определяет пространственную локализацию и плотность популяций червей в агроландшафте. Кроме того, определяющим фактором для жизни дождевых червей является влажность почвы. Известно, что оптимальные значения влажности составляют 70-85%, в то время как при 22% происходит гибель этих животных в течение недели.

В теплый период года количество червей в черноземных почвах с оптимальным уровнем рН зависит, прежде всего, от влажности почвы, которая минимальна в летний период. Поэтому количество почвенных животных в раскопах в засуху, как правило, минимально.

Почвенная мезофауна изучалась в кормовом прифермерском севообороте хозяйства, где за пятилетний период было внесено около 240 т/га навоза и в зернопропаш-ном севообороте при ежегодном основном

внесении азотно-фосфорных удобрений и использовании для подкормки растений азотных удобрений. Доза минеральных удобрений рассчитывалась на основании результатов почвенно-растительной диагностики с учетом биологических особенностей возделываемых культур и составила в сумме за пятилетний период К400Р200 или в среднем К80Р40 ежегодно.

Отборы производились методом раскопок по Фасулати (1971) с последующей фиксацией и определением материала. Состояние почвенной мезофауны изучалось весной, в начале активной вегетации растений и осенью, в оптимальный период сева озимой пшеницы, занимающей главное место в структуре посевных площадей на Ставрополье. Раскопы производились в центральной части поля и на его окраинах ближе к лесным полосам, а также в полезащитных лесных насаждениях.

Как показали исследования, наиболее благоприятные экологические условия для геобионтов складываются при использовании органических удобрений. Реакция почвенной среды поля с использованием органической системы удобрений нейтральная - рН=6,5, минеральной в месте проведения исследований слабощелочная - рН=7,9 (табл. 2).

Годунова Е.И., Патюта М.Б.

Особенности воздействия различных систем удобрений на почвенную.

В целом реакция пахотного слоя почв на 52,5% территории ООО СПК «Те-мижбекское» щелочная (рН=8,0-8,3), 13,7% - на грани слабощелочная-щелочная (рН=7,9); 18,8% - слабощелочная (рН=7,3-7,8) и 15,0% - нейтральная (рН=6,7-7,2).

Количество гумуса в пахотном горизонте почв хозяйства варьирует в пределах 3,4-4,4%. На долю слабогумусированных почв (3,4-3,9%) приходится 46,7% территории, малогумусных (4,1-4,4%) - 31,8% и 21,5% площади занимают почвы, находя-щиеся по содержанию гумуса на грани сла-богумусированные - малогумусные (4%).

Однако в результате систематического внесения органических удобрений количество гумуса в поле кормового севооборота возросло до 5,17% (табл. 2), что имеет важное значение для почвенных животных, так как от уровня гумусированности зависит

«комфортность» их обитания, в значительной степени определяемая структурностью, водно-физическими и химическими свойствами почв.

Количество питательных веществ было выше при внесении органических удобрений, что, по-видимому, связано с более эффективным использованием их растениями при постепенной минерализации внесенной органики. Здесь содержалось 32,7 мг/кг подвижного фосфора (повышенная степень обеспеченности) и 295 мг/кг обменного калия (средняя степень), в то время как при использовании минеральной системы удобрений - 23,6 и 275 мг/кг соответственно, что характерно для средней степени обеспеченности почв этими элементами питания.

Таблица 2.

Химические свойства пахотного слоя черноземных почв

Система удобрений рН Гумус, % СаСОз, % Р2О5, мг/кг К2О, мг/кг

Органическая 6,54 5,17 3,07 32,7 295

Минеральная 7,90 3,82 2,45 23,6 275

Поэтому при использовании органической системы удобрений количество почвенных животных было значительно выше, чем при внесении минеральных: в зависимости от местоположения (окраина или середина поля) в 6,5-20 раз весной и в 13-60 раз осенью. Причем условия среды обитания для геобионтов более благоприятны на окраине поля, где количество животных при внесении органических удобрений весной в 1,4, осенью в 1,2 раза больше, чем в центре поля, минеральных - в 4,3 и 2,5 раза соответственно. То есть при применении органической системы удобрений различия в количестве животных в зависимости от местоположения сглаживаются.

В степном агроландшафте наиболее разнообразна почвенная мезофауна в поле-

защитных лесных насаждениях, служащих рефугиумами для живых организмов (табл. 3), наименее - в полях зернопропашного севооборота с использованием минеральной системы удобрений, где были обнаружены всего три группы животных весной (костянки, дождевые черви и жуки) и две - осенью (костянки и жуки). Однако такие важные для экологического благополучия почв животные как дождевые черви не были выявлены осенью в течение двух лет (2006 и 2007 гг.) и в лесных полосах, в то время, как при внесении органических удобрений их осенняя численность в среднем составляла 236 шт./м2.

Таблица 3.

Состав почвенной мезофауны в зависимости от системы удобрений

Место обитания Представители мезофауны Весна

шт./м2 % шт./м2 %

Сем. Дождевые черви (Lumbri-cidae) 362 74,9 236 74,6

Отряд Геофилы (Geophilomorpha) 59 12,2 44 13,9

Отряд Клопы (Hemiptera) 22 4,5 12 3,9

Пашня с органиче- Личинки насекомых (Insecta) 21 4,3 - -

ской системой удобре- Отряд Костянки (Lthobiomor-pha) 16 3,3 - -

ний Отряд Жуки (Coleoptera), всего в т.ч. жужелицы (Carabidae) в т.ч. хлебная жужелица (Zabrus ten.) 3 0,8 24 20 7,6 6,3

Итого 483 100 316 100

Пашня Отряд Костянки (Lthobiomorpha) 28 50,0 38 58,5

с минеральной систе- Дождевые черви (Lumbricidae) 14 25,0 - -

мой удобрений Отряд Жуки (Coleoptera), всего 14 25,0 27 41,5

Итого 56 100 65 100

Лесная полоса Сем. Дождевые черви и их личинки (Lumbricidae) 60 41,4 - -

Отряд Геофилы (Geophilomorpha) 13 9,0 - -

Отряд Кивсяки (Juliformia) 16 11,0 50 22,,0

Отряд Костянки (Lthobiomorpha) 6 4,1

Отряд Уховертки (Dermaptera) 7 4,8

Отряд Клопы (Hemiptera) 4 2,8 62 27,3

Отряд Жуки (Coleoptera), всего в т.ч. жужелицы (Carabidae) в т.ч. хлебная жужелица (Zabrus ten.) майские жуки 17 13 4 9,0 2,7 75 59 33,0 26,0

Годунова Е.И., Патюта М.Б.

Особенности воздействия различных систем удобрений на почвенную.

Сем. Усачи (Cerambycidae) 8 5,5

Сем. Долгоносики (Curculionidae) 2 1,4 3 1,3

Гусеницы 2 1,4

Тип Моллюски (Mollusca) Брюхоногие (Gastropoda) 2 1,4 2 0,9

Личинки насекомых (Insecta) 8 5,5 19 8,5

Сем. Мокрицы (Oniscoidae) 8 3,5

Сем. Сверчки (Gryllidae) 8 3,5

Итого 145 100 227 100

Проведенные в течение трех лет исследования (2006-2008) показали, что весной количество дождевых червей в пахотном слое при применении навоза было в 6,0 раз выше, чем в лесной полосе и в 25,8 раз больше, чем при использовании минеральных удобрений. Эти различия связаны с более благоприятными почвенными условиями, которые складываются при внесении значительного количества органических удобрений. В свою очередь, в результате жизнедеятельности червей резко улучшаются водно-физические свойства почвы, происходит ее обогащение гумусом и легкоусвояемыми питательными веществами, стимулируется развитие микроорганизмов, способствующих накоплению ферментов и элементов питания растений.

Таким образом, разнообразие и численность почвенных животных определяется не только характером использования почв (лесные насаждения, пашня), но и в значительной степени зависит от технологий возделывания сельскохозяйственных культур, важным элементом которых является система удобрений. Использование лишь минеральных удобрительных средств приводит к обеднению биоразнообразия почв, снижению численности полезных животных и увеличению количества вредителей сельскохозяйственных растений, особенно при на-

личии в севооборотах второй озимой пшеницы. В то же время применение органических удобрений способствует увеличению биоразнообразия, повышению численности животных, обеспечивающих повышение плодородия почвы, а, следовательно, и урожайности возделываемых культур.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шальнев, В. А. Ландшафты Северного Кавказа [Текст] /В. А. Шальнев. — Ставрополь: Изд-во СГУ, 2002. 99 с.

2. Фасулати, К. К. Полевое изучение наземных беспозвоночных [Текст] /К. К. Фасулати. — М.: Высшая школа, 1971.

Об авторах

Годунова Евгения Ивановна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры физической географии Ставропольского государственного университета, заместитель директора по научной работе Ставропольского НИИСХ. Сфера научных интересов - агроэкология, ландшафтное земледелие.

Патюта Марина Борисовна, аспирант кафедры физической географии Ставропольского государственного университета, инженер-лаборант. Научные интересы связаны с почвенной зоологией, изучением почвенной мезофауны и экологии почв агроландшафтов и природных территорий.

Phisgeo@yandex.ru