Пространственная и сезонная изменчивость содержания микробной биомассы в черноземе типичном в зернопаропропашном севообороте

2. Азизов З.М. Ресурсосберегающие приемы и системы основной обработки почвы в зернопаровых севооборотах засушливой черноземной степи Поволжья.//Достижения науки и техники АПК. - 2008. - №1. - С. 15

3. Аюпов З.З., Амиров М.Б., Щербаков Б.Т. Продуктивность различных видов полевых севооборотов традиционного и биологического земледелия. БГАУ//Материалы международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса регионов России». Часть -1. - Уфа: БГАУ, 2002. - С. 37-42

4. Васильев М.Д. Севообороты - основа повышения урожайности. - М.: Россельхозиздат, 1970. - С. 73.

5. Заикин В.П., Ивенин В.В. Влияние севооборотов на урожайность культур // Земледелие. - 1996. - № 2. - С. 15-16.

6. Кираев Р.С. Эффективность обработки почвы и удобрений на черноземных почвах Башкортостана - Уфа: БашГАУ. - 2007. - С. 27-28.

7. Костин, Н.П. Что надо знать о севооборотах? - Ленинград: Знание. - 1975. - С. 49.

8. Коспугов К., Ивашкин А. Анализ эффективности различных полевых севооборотов // Земледелие. - 1973. - № 3. - С. 35.

9. Смуров С.И., Агафонов Г.С., Гапиенко О.В. Продуктивность зернового севооборота в зависимости от степени его химизации.//Достижения науки и техники АПК. - 2008. - №9. - С. 11

10. Макаров И.П. Обработка почвы // Земледелие. 1991. - С. 271-279.

11. Щербаков Б.Т. Практикум по земледелию /Учебное пособие - Уфа: Издательство БашГАУ. - 2005. - С. 133.

PRODUCTIVITY OF DIFFERENT CROPROTATION ANDER INFLUENCE OF VARIOUS SOIL TILLADE AND FERTILIZER

Z.Z. Ajupov, N.G. Rytseva

Summary. Established, that croup rotation productivity depends of the way of soil processing and fertilizers. We suggest to use resource saving types of soil processing (subsurface processing and minimal processing) concerning to the conditions of republic Bashkortostan in purpose to decrease products cost and to increase croup rotation productivity.

Key words: croup, croup rotation, productivity, soil processing, fertilizer.

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ И СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ СОДЕРЖАНИЯ МИКРОБНОЙ БИОМАССЫ В ЧЕРНОЗЕМЕ ТИПИЧНОМ В ЗЕРНОПАРОПРОПАШНОМ СЕВООБОРОТЕ

Н.П. МАСЮТЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук, зам. директора

ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии О.В. ЛУКЬЯНЧИКОВА, кандидат биологических наук, доцент Курский ГУ

А. Г. КАЛУЖСКИХ, аспирант

ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии

E-mail: vninp@kursknet.ru

Резюме: Дана оценка пространственной изменчивости содержания микробной биомассы в чернозёме типичном в некосимой степи, при длительном паровании и в агроэкосистеме зернопаропропашного севооборота. Показаны особенности динамики изменения величины этого показателя в почве в зернопаропропашном севообороте на склонах северной и южной экспозиции при отвальной и безотвальной обработках. Установлено, что влияние экспозиции склона на динамику микробной биомассы в почве больше проявляется в слое 10...20 см, а при безотвальной обработке степень её сезонной изменчивости снижается. Ключевые слова: черноземы, пространственная и сезонная изменчивость, микробная биомасса, экспозиция склона, отвальная и безотвальная обработка.

Сельскохозяйственное использование земель -мощный антропогенный фактор, который приводит к изменению их экологического состояния [1, 2]. Важнейший его показатель - величина микробной биомассы, которая, будучи одним из главных компонентов

активной фракции органического вещества почвы, одновременно выполняет посредническую функцию в трансформации питательных элементов и играет важную роль в почвенном плодородии и питании растений [3, 4, 5].

Однако на сегодняшний день, сезонная и пространственная изменчивость микробной биомассы черноземов, а также влияние на нее агрогенных факторов в зависимости от экспозиции склона изучены недостаточно. Хотя это необходимо для управления плодородием почвы и повышения продуктивности агроэкосистем, длительное и плодотворное использование которых возможно только при экологически грамотном подходе к регулированию их функций.

Цель наших исследований - изучение особенностей сезонной динамики и варьирования содержания микробной биомассы в черноземе типичном в зернопаропропашном севообороте в зависимости от экспозиции склона и системы обработки почвы, а также сравнение этих показателей с пространственной изменчивостью микробной биомассы в почве некосимой степи и 60-летнего бессменного черного пара.

Условия, материалы и методы. Исследования проводили 2006-2008 гг. в многофакторном полевом (МПО) опыте ВНИИЗиЗПЭ, заложенном в 1984 г., в зернопаропропашном четырехпольном (ячмень - чистый пар - озимая пшеница - кукуруза) севообороте (ЗПС), а также в некосимой степи и бессменном 60-летнем черном пару (ежегодная вспашка) в Центральночерноземном биосферном заповеднике им. проф. В.В. Алехина (Курская обл., Медвенский район) на черноземе типичном тяжелосуглинистом, сформированном __ Достижения науки и техники АПК, №02-2010

на лессовидных отложениях. Отвальную и безотвальную обработку почвы под кукурузу проводили на глубину 2Б...27 см, под остальные культуры севооборота - на 20.22 см.

Для изучения пространственной изменчивости биомассы микроорганизмов в черноземе типичном в июле в МПО ВНИИЗиЗПЭ на водораздельном плато, северном и южном склонах в вариантах с отвальной и безотвальной обработкой почвы (оба без удобрений); а также в некосимой степи и бессменном 60-летнем пару заповедника проводили отбор почвенных образцов на площади 90 м2 в узлах сетки 2,5x6 м (п=12) буром по глубинам 0.10, 10.20 и 20...30 см.

Сезонную динамику содержания микробной биомассы изучали во время шестой ротации севооборота в чистом пару (2007 г) и в посевах озимой пшеницы (2008 г.) в зависимости от экспозиции склона (северная и южная) и системы обработки почвы (отвальная и безотвальная). В течение вегетационного периода в 3-4 срока на делянках многофакторного полевого опыта площадью 140 м2 (20x7) проводили отбор смешанных почвенных образцов по диагонали делянки из 5 точек буром по глубинам 0.10 и 10.20 см.

Содержание микробной биомассы определяли ре-гидратационным методом [6]. Полученные данные обрабатывали методами математической статистики [7].

Результаты и обсуждение. В слое 0.10 см чернозема типичного некосимой степи (см. табл.) содержание микробной биомассы (МБ) варьировало от

773 до 1581 мг/кг почвы, уровень пространственной изменчивости - средний. В слое 10.20 см величина этого показателя изменялась от 642 до 1263 мг/кг почвы, его пространственное варьирование было ниже, но тоже средним, коэффициент вариации (Квар) достигал 18 %.

Анализ показал, что выявленные различия в количестве микробной биомассы между слоями почвы 0.10 и 10.20 см достоверны при Р=95 %, (НСР05 - 170 мг/кг почвы). Вероятно, это обусловлено обильным развитием в поверхностном слое почвы корневых систем растений, которые выделяют специфические вещества, и поступлением большого количества растительного опада. Все это способство-Достижения науки и техники АПК, №02-2010 __

вало накоплению в почве органических соединений, служащих пищей для микроорганизмов. При этом относительно высокая растительность (около 0,5 м) создает особый микроклимат и защищает микроорганизмы от действия таких неблагоприятных факторов, как иссушение, УФ-радиация, колебания температур.

В бессменном пару в слое 0.10 см содержание микробной биомассы изменялось от 30 до 271 мг/кг почвы и значительно варьировало (Квар=41 %). Различия величин этого показателя между слоями 0.10 и

10.20 см были не достоверными при Р=95 %, что, вероятно, обусловлено постоянным перемешиванием почвы при отвальной обработке. Кроме того, в слое

10.20 см установлена значительная (Квар=53 %) пространственная изменчивость содержания микробной биомассы. По-видимому, это связано с неоднородными условиями, складывающимися в почве в результате проведения вспашки (образуются углубления, более длительное время сохраняющие почвенную влагу и быстрее высыхающие «возвышенности») и неравномерным развитием сегетальных растений. Последние, с одной стороны, выделяют в почву различные специфические вещества органической природы, с другой, при отвальной обработке попадают в почву и служат источником питания для микроорганизмов. Неоднородность условий существования вызывает различия в распределении микробной биомассы в почве.

В почве зернопаропропашного севооборота коэффициент вариации содержания МБ изменялся от 6 до

18 %. Степень его варьирования зависела от экспозиции склона и вида обработки почвы:низкая - на северном склоне при отвальной обработке и на южном при безотвальной; средняя - на северном склоне при безо-отвальной обработке и на южном при отвальной. В целом в черноземе типичном на пашне наблюдается тенденция к снижению степени пространственного варьирования содержания микробной биомассы, по сравнению с целиной.

Различия между слоями 0.10 и 10.20 см по количеству МБ в почве зернопаропропашного севооборота, так же, как и в бессменном пару, не достоверны при Р=95 %.

Влияние вида основной обработки на содержание микробной биомассы проявилось только в слое 0.10 см на водораздельном плато, где различия превышали стандартное отклонение и наблюдалось повышенное ее колличество при безотвальной обработке.

Установлено, что содержание МБ в почве зависит от вида использования земель и степени антропогенной нагрузки на почву. Наибольшее ее количество отмечено в слое 0.10 см чернозема типичного в некосимой степи Центрально-Черноземного заповедника - 1161 мг/кг почвы. Это в 1,9-2,5 (в зависимости от обработки и экспозиции склона) и в 6,7 раза больше, чем, соответственно, на пашне и в 60-летнем бессменном пару.

Таблица. Пространственная изменчивость содержания микробной биомассы в черноземе типичном

Объект, местоположение в рельефе Обработка почвы Слой почвы, см Среднее арифме- тическое Стандартное отклонение Коэф- фициент вариации (Кеав), %

мгЛ<г почвы

Центрально-Черноземный биосс )ерный заповедник им. проф. В.В. Алехина

Некосимая степь - 0...10 1161 234 20

- 10...20 939 167 18

Бессменный пар отвальная 0...10 173 74 41

10...20 188 99 53

Многофакторный полевой опыт, зернопаропропашной севооборот

Пашня, склон южной отвальная 0...10 573 87 15

экспозиции 0 2 О 556 81 15

безот- 0...10 581 52 9

вальная 0 2 О 569 47 8

Пашня, склон север- отвальная 0...10 603 36 6

ной экспозиции 0 2 О 580 38 7

безот- 0...10 564 102 18

вальная 10...20 559 97 17

Пашня, водораздель- отвальная 0...10 465 67 14

ное плато 10...20 457 74 16

безот- 0...10 553 70 13

вальная 0 СЧ 0. 494 82 17

Характер и направленность сезонной динамики содержания микробной биомассы в черноземе типичном в зернопаропропашном севообороте различаются в зависимости от экспозиции склона, системы обработки и слоя почвы (см. рисунок).

На южном склоне в чистом пару независимо от способа обработки чернозема типичного в слоях 0.10 и 20.30 см, а на северном во всех изучавшихся горизонтах отмечена тенденция к уменьшению МБ к концу августа и последующий рост в послеуборочный период к концу октября. Иной характер динамики изменения величины этого показателя отмечен на южном склоне в слое 10.20 см, где при обеих системах обработки почвы наблюдалась тенденция к снижению содержания МБ в почве от июля к октябрю. На северном склоне во всех исследуемых слоях почвы при безотвальной обработке отмечена тенденция к уменьшению микробной биомассы к концу августа и сохранение ее содержания примерно на одном уровне до конца октября. При этом сезонное варьирование величины изучаемого показателя на северном склоне при безотвальной обработке (независимо от слоя почвы) и на южном при отвальной обработке в слое

10.20 см было незначительным (Квар - до 8 %). А в слое почвы 0.10 см южного склона наблюдался средний уровень сезонной изменчивости микробной биомассы (Квар=14 %). Средняя степень сезонного варьирования Мб отмечена также в почве южного склона

при безотвальной обработке и северного - при отвальной (К =21.28 % в зависимости от слоя почвы).

' вар. '

В черноземе типичном под озимой пшеницей на северном склоне при отвальной обработке содержание микробной биомассы в почве в период активной вегетации растений в слое 0.10 см уменьшилось на 21 %, в слое 10.20 см - на 62 %, к уборке урожая возросло соответственно на 41 и 52 %, а в послеуборочный период снизилось на 25 и 5 %. Такие изменения соответствуют среднему уровню сезонной изменчивости (К =14 % и К =20 %). При безотвальном

вар. вар.

рыхлении сезонное варьирование величины изучаемого показателя выражено слабее. На южном склоне сезонная динамика изменения содержания микробной биомассы под озимой пшеницей в целом в пахотном слое характеризуется одновершинной кривой с максимумом в середине июня. Так, ее количество возрастало в период активной вегетации растений на 15.19 % в зависимости от слоя почвы на фоне вспашки и уменьшалось в послеуборочный период на 58...67 % (Квар =18.21 %). Использование безотвального рыхления, во-первых, уменьшало степень варьирования изучаемого показателя во времени до низкой, во-вторых, в послеуборочный период содержание микробной биомассы в исследованных слоях почвы фактически не изменялось.

Выводы. Таким образом, в черноземе типичном на пашне в зернопаропропашном севообороте, по

Рисунок. Динамика содержания микробной биомассы в черноземе типичном в зернопаропропашном севообороте в чистом пару (2007 г, отбор проводили 1 - 13 июля; 2 - 18 августа; 3 - 25 октября) и под озимой пшеницей (2008 г., отбор проб проводили 1 - 31 мая; 2 - 18 июня; 3 - 23 июля; 4 - 19 августа) в зависимости от экспозиции склона: а) северный склон, чистый пар; б) южный склон, чистый пар; в) северный склон, озимая пшеница; г) южный склон, озимая пшеница); -ф- - отвальная обработка; - безотвальное рыхление.

14 __________________________________________________ Достижения науки и техники АПК, №02-2010

сравнению с целиной, отмечается сокращение содер- Влияние экспозиции склона на характер динами-

жания микробной биомассы в 1,9-2,5 раза (в зависи- ки содержания микробной биомассы в почве больше

мости от экспозиции склона и системы обработки проявляется в слое 10.20 см. Использование безот-

почвы) и тенденция к снижению степени её простран- вальной обработки в основном снижает сезонную из-

ственного варьирования. Длительное нахождения менчивость микробной биомассы, со значительной или

чернозема типичного под паром повышает простран- средней степени на незначительную.

ственное варьирование содержания микробной био- Установленные особенности можно использовать

массы со средней до значительной, снижает ее коли- при разработке систем управления биологической

чество, по сравнению с некосимой степью, в 6,7 раз, активностью и воспроизводством органического ве-

нивелирует различия в содержании биомассы микро- щества черноземов в целях улучшения их экологичес-

организмов между слоями 0.10 и 10.20 см. кого состояния.

Литература.

1. Афонченко Н. В., Дегтева М. Ю. Санжаров А. И. Изменение плодородия эродированных почв в зависимости от интенсивности сельскохозяйственного использования. // Инновационно-технологические основы развития земледелия. Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции, ВНИИИЗ иЗПЭ РАСХН. - Курск: ВНИИЗ и ЗПЭ РАСХН, 2006. - С. 260-262.

2. Паринкина О. М., Клюева Н. В. Микробиологические аспекты уменьшения естественного плодородия почв при их сельскохозяйственном использовании // Почвоведение. - 1995. - №5. - C. 573-581.

3. Заварзин Г. А. Колотилова Н.Н. Введение в природоведческую микробиологию. - М.: Книжный дом «Университет» . - 2001. - 256 с.

4. Масютенко Н.П., Глазунов Г.П., Прущик И.А. Олешицкий В.В. Пространственно-временная изменчивость активного пула органического вещества чернозема типичного в посевах ячменя// Достижения науки и техники АПК. - 2009. - № 5.- С. 39-42.

5. Нагорная О. В. Изменение экологического состояния черноземных почв под воздействием антропогенного фактора // Региональные проблемы почвоведения, земледелия, экологии Центрального Черноземья. Материалы научно-практической конференции Курского отделения Докучаевского общества почвоведов. - Курск: Изд. Центр «ЮМЭКС» . - 2006. - С. 66-68.

6. Благодатский С. А., Благодатская Е. А., Горбенко А. Ю. Паников Н. С. Регидратационный метод определения биомассы микроорганизмов в почве // Почвоведение. - 1987. - №4. - C. 64-71.

7. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) - 5-е изд. доп. и перераб. - М.: Агропромиздат. - 1985. - C. 351.

SPATIAL AND SEASONAL VARIABILITY OF MICROBIAL BIOMASS CONTENT IN TYPICAL CHERNOZEM IN

GRAIN-FALLOW-ROW CROP ROTATION N.P. Masyutenko, O.V. Lukyantchikova, A.G. Kaluzhskikkh

Summary. Estimation of spatial variability of microbial biomass content in typical chernozem in the unmowed steppe, on the longterm fallow and in the agroecosystem of the grain-fallow-row crop rotation is given. Specific features of its dynamics in the soil of the grain-fallow-row crop rotation on the slopes of northern and southern exposures when the soil is plowed with moldboard and moldboardless plows are shown. The influence of slope exposure on the dynamics of the microbial biomass in the soil is manifested more in the soil layer of 10 to 20 cm. It is established that the degree of its seasonal variability is dropped when plowing with moldboardless plows is used.

Key words: chernozem, spatial, seasonal variability, microbial biomass, slope exposure, moldboard plowing, moldboardless plowing.

УДК [632.913+631.6]:[633.853.483+582.988.2]

ФИТОМЕЛИОРАТИВНОЕ ВЛИЯНИЕ ГОРЧИЦЫ БЕЛОЙ И САФЛОРА НА СОДЕРЖАНИЕ ФОСФОРА, КАЛИЯ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ДЕРНОВОПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ

Д.А. ПОСТНИКОВ, кандидат биологических наук, доцент

РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева А.А. КУРИЛО, научный сотрудник ВСТИСП

E-mail: dpostnikov@rambler.ru

Резюме. Изучены вопросы фитомелиорации почв Нечерноземной зоны при использовании горчицы и сафлора.-Показаны перспективы использования сафлора для улучшения почвенного плодородия. Исследования показали, что после заделки в почву сафлора корнеобитаемый слой Достижения науки и техники АПК, №02-2010

обогащается доступными формами фосфора и калия, увеличивается скорость разложения целлюлозы. Активность микрофлоры в пахотном слое в этом случае соответствует оценке - сильная.

Ключевые слова: горчица белая, сафлор, фитомелиорация почвы, подвижный фосфор, калий, микробиологическая активность.

Использование сидеральных культур в интенсивном земледелии, с одной стороны, мощный фактор увеличения почвенного плодородия, с другой, - последействие заделки сидератов позволяет повысить эффективность минеральных удобрений благодаря многократному вов------------------------------------------------ 15