Роль почвенной микрофлоры в процессе гумусонакопления для юго-востока ЦЧЗ

РОЛЬ ПОЧВЕННОЙ МИКРОФЛОРЫ В ПРОЦЕССЕ ГУМУСОНАКОПЛЕНИЯ

ДЛЯ ЮГО-ВОСТОКА ЦЧЗ

В.И. Турусов, д-р с.-х. наук, академик РАН, директор О.А. Богатых, канд. с.-х. наук, ведущий научный сотрудник Н.В. Дронова, канд. с.-х. наук, старший научный сотрудник

Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы им. В.В. Докучаева

Б01: 10.24411/2500-1000-2019-11699

Аннотация. Данная статья обобщает результаты многолетних исследований микробиологических показателей почвы в посевах озимой пшеницы, идущей по различным предшественникам, позволяющих дать общую картину состояния почвенной микрофлоры и показать ее влияние на формирование плодородия почвы. В результате проведенных исследований выявлены оптимальные предшественники для озимой пшеницы в зависимости от состава и соотношения групп почвенных микроорганизмов.

Ключевые слова: озимая пшеница, предшественники, гумусонакопление, микробиологическая активность почвы.

В связи возрастающей проблемой сохранения плодородия почвы первостепенное значение приобретает разработка научно обоснованных мероприятий по сохранению гумуса в черноземах ЦЧЗ, стабилизации потенциального и повышению их эффективного плодородия, и на этой основе продуктивности сельскохозяйственных культур. Возрастает необходимость всестороннего изучения влияния факторов интенсификации сельскохозяйственного производства на основные звенья агроэкосистем, важнейший компонент которых - почвенные микробоценозы.

Микроорганизмы являются наиболее подвижной частью органического вещества почвы, способной быстро реагировать на изменения состояния почвы [1]. Учет микробиологических показателей особенно важен в современных экономических условиях землепользования, когда повышение урожайности культур должно достигаться не высокими дозами удобрений, а путем оптимизации биологических и агрохимических свойств почвы [2; 3].

Агротехническое воздействие на пашню оказывает определенное влияние на физиологический состав микрофлоры. По таксономическому составу бактериальных сообществ можно представить их экологи-

ческие функции в биогеоценозе и направленность биохимических процессов в почве. Функциональный подход к учету деятельности микрофлоры почвы складывается из индивидуального изучения количества и биологической активности каждой микробной группы, что имеет большое значение при комплексной оценке агро-экосистем. В связи с этим изучение состава, свойств и количественных соотношений различных физиологических групп микроорганизмов дает информацию об агрономических свойствах почвы. Наблюдения за биогенностью исследуемой почвы позволяет определить тренд изменения состава и функционирования микробоцено-за.

Поэтому изучение особенностей жизнедеятельности почвенных микроорганизмов в конкретных условиях представляет интерес в целях поиска рациональных путей регулирования плодородия почвы, выявления резервов его повышения.

Исследования проводились в многолетнем стационарном опыте лаборатории эколого-ландшафтных севооборотов

ФГБНУ «НИИСХ ЦЧП» на черноземе обыкновенном, со следующей агрохимической характеристикой слоя 0-40 см перед закладкой опыта: содержание гумуса

6,61%, общего азота - 0,331%, фосфора -0,210%, калия - 1,80%, сумма поглощенных оснований - 57,0 мг-экв/100 г почвы, рН - 6,58. Размер посевных делянок -168 м2.

Почвенные пробы отбирали по следующим предшественникам в семипольных севооборотах: в зернопаропропашном севообороте - по черному пару, в зернопа-ропропашном севообороте - по сидераль-ному горчичному пару, в зернопаропро-пашном севообороте - по занятому гороховому пару, в зернопаропропашном севообороте - по эспарцету на сидерат, в зер-нопаропропашном севообороте - по нуту, в зернопаропропашном севообороте - по сое, в зернотравянопропашном севообороте - по эспарцету на сено, в зернопаропро-пашном севообороте - с бинарным посевом (озимая пшеница + озимая вика).

Численность эколого-трофических групп микроорганизмов определяли стандартным методом посева разведений почвенной суспензии на плотные питательные среды по методике ВНИИСХ микробиологии (1975). Содержание гумуса определяли по Тюрину в модификации ЦИНАО ГОСТ 26213-91.

Результаты и обсуждение. Проведенные исследования показали, что микробиологическая биомасса почвы изменялась под влиянием различных предшественников озимой пшеницы. Общая численность жизнеспособных микроорганизмов складывалась из численности различных эко-лого-трофических групп - протеолитиче-ской, амилолитической, олигонитрофиль-ной, микромицетов (таблица).

Таблица 1. Влияние предшественников на микробиологический состав почвы под озимой пшеницей в слое 0-30 см

Предшественник МПА+ КАА Общее число микроорганизмов Кмин* Кпт** Гумус, % НСР05=0,62

млн КОЕ/1г почвы

Черный пар 23,20 38,28 1,6 14,12 6,18

Сидеральный пар: горчичный 25,21 41,36 1,6 15,28 7,13

Занятый пар: горох 29,42 46,54 1,8 16,69 6,97

Нут 27,70 43,73 1,7 16,68 6,70

Соя 26,28 40,66 1,8 14,32 6,43

Сидеральный пар: эспарце-товый 29,29 46,55 1,8 16,27 7,03

Эспарцет на сено 26,40 43,16 1,7 15,92 6,41

Горох - озимая пшеница +оз.вика 26,48 44,02 1,6 16,30 6,82

*Кмин (КАА/МПА) - коэффициент минерализации

** Кпт МПА+КАА)*МПА/КАА) - коэффициент трансформации органических соединений

Введение занятого горохового пара и эспарцета на сидерат способствовало наибольшему развитию микробного комплекса и накоплению его биомассы, численность которой увеличилась на 22% по сравнению с черным паром. Это может объясняться обогащением почвы дополнительным энергетическим материалом в виде отмершей корневой массы с узким отношением С:К. Наименьшая численность микроорганизмов отмечается в посевах озимой пшеницы после черного пара (38,28 млн КОЕ/1г почвы). Аналогичная

закономерность наблюдалась по численности протеолитической и амилолитиче-ской микрофлоры (МПА+КАА). Значительная численность этих микроорганизмов в указанных вариантах может свидетельствовать о достаточно высоком уровне плодородия, так как они оказывают основополагающее влияние на процессы трансформации органического вещества в почве.

Для характеристики распространения эколого-трофических групп микроорганизмов в исследуемой почве, мы сравнили

полученные данные со шкалой обогащен-ности почв микроорганизмами [4]. Обеспеченность почвы протеолитическими бактериями (аммонификаторами) характеризуется как богатая и очень богатая, а по численности амилолитической микрофлоры (КАА) - богатая.

Для оценки интенсивности и направленности микробиологических процессов в почве весьма интенсивными показателями являются их количественные соотношения, которые характеризуют интенсивность протекающих в почве процессов распада и выноса элементов питания в целом. С этой точки зрения информативными показателями служат коэффициент минерализации (Кмин) и коэффициент трансформации органических соединений (Кпт). Их величины свидетельствуют о протекающих в почве процессах распада и выноса элементов питания в целом, так как фактически отражают направление энергетических потоков, обусловленных противоположными функциями почвенной микрофлоры [5].

Коэффициент минерализации (Кмин) показывает степень развития амилолити-ческой части почвенного микробоценоза и, соответственно, ее активность в трансформации углеводов почвы и связывании минерального азота. Судя по значениям коэффициента минерализации на протяжении периода исследований, прослеживается тенденция увеличения степени минерализации органического вещества на озимой пшенице после зернобобовых культур и многолетних трав (Кмин 1,71,8).

О глубине микробиологических превращений азотсодержащих соединений в почве судили по коэффициенту трансформации органического вещества (Кпт). Повышение этого показателя свидетельствует о том, что растительные остатки интенсивно трансформируются в органическое вещество почвы и, для поддержания устойчивого равновесия в экосистеме, приближают структуру почвенного микробо-ценоза к оптимальной. Степень микробиологического синтеза растительного материала в органическое вещество почвы на

вариантах после эспарцета на сидерат, бинарного посева с озимой викой и зернобобовых предшественников (нут, горох) возрастала до 18% по сравнению с черным паром. Соя, в отличие от других зернобобовых предшественников, в меньшей мере способствовала трансформации органического вещества с коэффициентом, равным 14,32 ед, что было на уровне черного пара.

Выявлена линейная корреляционная зависимость (г=0,61+0,4) коэффициента трансформации органического вещества (Кпт) с содержанием гумуса в зависимости от различных предшественников озимой пшеницы, что может подтверждать необходимость учета и анализа различных групп микроорганизмов и их соотношение при анализе воспроизводства почвы.

По результатам исследований введение сидеральных паров и бинарного посева с озимой викой способствовало накоплению растительных остатков с высоким содержанием углерода, тем самым ослабляя риск почвоутомления, а также способствуя пополнению запасов гумуса. При использовании сидеральных паров (эспарцетово-го и горчичного) выявлена тенденция к повышению содержания гумуса до 7,13% по сравнению с чистым паром. Следует отметить, что разница по содержанию гумуса на исследуемых вариантах находится в пределах ошибки опыта и может быть вызвана пестротой почвенного плодородия. При введении в севооборот бобовых культур (горох, нут, соя, озимая вика) растительные остатки интенсивно трансформируются в органическое вещество почвы. Так, из зернобобовых предшественников лучшим для процесса гумусонакопления являлся вариант с горохом (6,97%). О подобной направленности процесса могут свидетельствовать данные по накоплению гумуса в этих севооборотах.

Заключение. Таким образом, культуры с большим поступлением высокоуглеродистых растительных остатков способствуют созданию положительного баланса и устраняют опасность угнетения почвы. Увеличение коэффициента минерализации указывает на то, что процесс минерализации в почве протекает энергично и регу-

лируется условиями чередования. Введе- бовых трав способствует увеличению ние сидеральных паров и многолетних бо- трансформации органического вещества.

Библиографический список

1. Минеев В.Г. Экологические проблемы и функции агрохимии // Избранное: Сборник научных статей в 2-х частях. - М.:МГУ, 2005. - 601 с.

2. Кирюшин В.И. Агрономическое почвоведение: учебник. - М.: КолосС, 2010. - 686 с.

3. Соколов М.С. Перспективы исследований по улучшению качества и оздоровления почв России / М.С. Соколов, А.П. Глинушкин, Ю.Я. Спиридонов // Достижения науки и техники АПК. - 2016. - Т. 30. - № 7. - С. 5-10.

4. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. - М.:МГУ, 1987. - 286 с.

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

ROLE OF SOIL MICROFLORA IN HUMUS ACCUMULATION PROCESS IN THE SOUTH-EAST CENTRAL BLACK EARTH ZONE

V.I. Turusov, Doctor of Agricultural Sciences, Academician of RAS, Director O.A. Bogatykh, Candidate of Agricultural Sciences, Leading Researcher N.V. Dronova, Candidate of Agricultural Sciences, Senior Researcher

Scientific Research Institute of Agriculture of Central Black Earth Zone named after V.V. Dokuchaev

Abstract. Article summarizes results of long-term study microbiological parameters of soil under winter wheat following after different forecrops which allow give a general picture of soil microflora and to show its effect on formation of soil fertility. As a result, optimal preceding crops for winter wheat were revealed based on composition and ratio between different groups of soil microorganisms.

Keywords: winter wheat, preceding crops, humus accumulation, soil microbiological activity.