Влияние технологии no-till на активность микроорганизмов, трансформирующих соединения азота, в чернозёме обыкновенном Центрального Предкавказья

начинает сказываться на содержании нитратного азота в первый год, особенно при внесении ранее высокой нормы (120 кг д.в.).

4. В торфяных почвах без внесения удобрений не происходит накопления доступного фосфора. Основным источником оптимизации фосфатного режима являются удобрения. Последействие фосфорных удобрений проявляется на протяжении длительного периода. Благодаря слабой подвижности и хорошей доступности растениям фосфор можно вносить с запасом на ряд лет.

5. Последействие калийных удобрений прекращается практически через три года после прекращения их внесения. На низкозольных торфяных почвах необходимо ежегодное внесение калийных удобрений из расчета на запланированный урожай.

6. На шестой год после прекращения использования удобрений урожайность сена многолетних трав в 1,5—1,64 раза выше, чем на контроле. Особенно существенно проявляется зависимость между нормой внесения удобрений в предыдущие годы и урожайностью трав во втором укосе.

7. Самое качественное сено многолетних трав получено в годы внесения минеральных удобре-

ний. Через четыре года после прекращения внесения удобрений сено содержало в первом укосе азота меньше на 19,9—28,8%, во втором — на 13—18%; калия больше соответственно на 45,7-65,3 и 46,1-60,5%; фосфора - на 24-25,6 и 19,3-24,6%.

Литература

1. Скоропанов С.Г., Брезгунов В.С., Окулик Н.В. Расширенное воспроизводство плодородия торфяных почв. Минск: Наука и техника, 1987. 247 с.

2. Синявский В.А. Особенности диагностики питания растений азотом, фосфором и калием на торфяно-болотных почвах // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 1991. № 5. С. 15-19.

3. Моторин А.С. Эффективность минеральных удобрений на торфяных почвах Северного Зауралья // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2018. № 5. С. 14-22.

4. Рудой Н.Г. Продуктивность кормовых культур на осушаемых торфяных почвах в Восточной Сибири // Производство кормов на мелиорируемых природных угодьях Сибири. Новосибирск: РПО СО ВАСХНИЛ, 1991. С. 81-87.

5. Красницкий В.М., Войтович Н.В. Зависимость урожая и химического состава сена тимофеевки от сочетания минеральных удобрений на осушенных торфяниках // Опыт повышения эффективности химизации земледелия Омской области. Омск: Зап.-Сиб. кн. изд-во, 1978. С. 73-77.

6. Ефимов В.Н., Царенко В.П. Удобрение сельскохозяйственных культур на мелиорированных торфяных почвах. М.: Росагропромиздательство, 1988. 124 с.

7. Кирсанов А.Т. Изменение торфа как питательной среды под влиянием культуры. Минск, 1924. Вып. 2. С. 3-12.

Влияние технологии No-til! на активность микроорганизмов, трансформирующих соединения азота, в чернозёме обыкновенном Центрального Предкавказья

Е.А.Менькина, к.с.-х.н., ФГБНУ Северо-Кавказский ФНАЦ

Одной из главных целей ведения сельского хозяйства является получение высоких урожаев, на формирование которых оказывает большое влияние плодородие почвы. Однако антропогенные нагрузки, возрастающие год от года, отрицательно влияют на свойства почв, ухудшают их агрохимические и биологические показатели. Микробиота наиболее чувствительна к изменениям экологического состояния почв, а так как она имеет большую скорость размножения, это позволяет в наиболее короткие сроки выявить изменения, которые происходят под влиянием антропогенных нагрузок [1]. Для их снижения всё большее распространение получает технология возделывания сельскохозяйственных культур без обработки почвы (No-till) [2, 3]. В настоящее время данных по активности почвенной биоты в технологии без обработки почвы на разном уровне минерального питания недостаточно.

Продуктивность сельскохозяйственных культур и жизнедеятельность микробного пула почвы взаимосвязаны между собой, поскольку протекающие в почве процессы изменения вещества сказываются на условиях роста и питания растений [4-6]. Если

не проводить обработку почвы, то все растительные остатки будут оставаться в ней, что приведёт к усиленному развитию определённых групп микроорганизмов. Они будут перерабатывать эти растительные остатки с образованием перегноя и разлагать перегной с образованием доступных для растений питательных веществ [7].

На плодородие почвы оказывают влияние биологические процессы, происходящие в ней, и чтобы его повысить, надо эти процессы активизировать под действием систем севооборотов, удобрений и обработки почвы. Большая роль в этом принадлежит микроорганизмам, участвующим в изменении соединений азота в почве.

Целью нашего исследования является изучение влияния разных обработок почвы, доз минеральных удобрений на численность эколого-трофических групп микроорганизмов, трансформирующих соединения азота и урожайность озимой пшеницы.

Материал и методы исследования. Исследовательская работа проводилась в зоне неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья. Данная климатическая зона склонна к влиянию различных неблагоприятных погодных факторов, оказывающих вредное воздействие на развитие

сельскохозяйственных культур. Частыми из них являются сильные ветры, пыльные бури, засухи, суховеи, град, заморозки, метели, гололёд. Как на всей территории края, так и в зоне проведения эксперимента, самый холодный месяц — январь, самый тёплый — июль.

Климат зоны умеренно влажный с ГТК от 0,9 до 1,2. Количество осадков колеблется от 430 до 530 мм, в отдельные годы может доходить до 660 мм. Сумма положительных температур за вегетационный период составляет 3200—3400°С. Лето довольно жаркое, со среднемесячной температурой 20—24°С, температура воздуха может повышаться до 41°С. Число дней с относительной влажностью воздуха ниже 30% составляет 26—30, редко до 60.

Почва опытного участка — чернозём обыкновенный среднемощный слабогумусированный тяжелосуглинистый на лёссовидных суглинках. В опыте изучались четыре варианта рядкового внесения разных видов и доз минеральных удобрений — контроль (без удобрений), аммофос в дозе 1,0 ц/га (N12P52), нитроаммофоска — 3,3 ц/га (N52P52K52), аммиачная селитра — 1,5 ц/га (N52). Изучали два варианта обработки почвы: прямой посев, без обработки почвы (No-till) и традиционная технология обработки почвы для данной зоны края. Предшественник — горох. Повторность опыта трёхкратная. Площадь опытных делянок 132 м2.

Микроорганизмы выявляли по общепринятым методикам: использующие органические формы азота (протеолитические) — методом подсчёта колоний на плотной питательной среде на мясопептонном агаре (МПА); микроорганизмы (в том числе актиномицеты), способные трансформировать минеральные формы азота (амило-литические), — на среде Чапека [8]. Почвенные образцы отбирали в трёхкратной повторности из слоя 0—20 см, осенью — до посева культуры, после посева озимой пшеницы и внесения минеральных удобрений, весной — в фазу колошения.

Результаты исследования. Результаты учёта различных физиологических групп микроорганизмов показывают, что обработка почвы в различные сроки отбора по-разному влияет на глубину ми-нерализационных процессов. До посева озимой пшеницы на контрольном варианте без внесения удобрений активность аммонификаторов преобладала на варианте с нулевой технологией возделывания 56,2-105 КОЕ/г АСП (табл. 1).

На вариантах с традиционной обработкой почвы после посева активность протеолитических микроорганизмов была выше на 31%, весной в фазу колошения — на 7%. Амилолитические бактерии проявляли большую активность (в среднем на 20%) в почвах с агротехническим воздействием, так как обработка почвы обеспечивает увеличение поступления свежего органического вещества в пахотный слой.

Установлено значительное изменение микробо-ценоза чернозёма обыкновенного под воздействием изучаемых минеральных удобрений. В нашем исследовании применение аммофоса в дозе 1 ц/га практически не изменило интенсивность мине-рализационных процессов в почве. Более благо -приятные условия для развития микроорганизмов, усваивающих органические и минеральные формы азота, сложились на варианте с внесением азотных удобрений во все сроки отбора, где количество микроорганизмов в среднем составляло 183,3  105 КОЕ в 1 г АСП. Внесение аммиачной селитры благоприятно сказывалось на активности аммо-нификаторов в технологии без обработки почвы в периоды после внесения удобрений и весной, показатели активности микрофлоры были выше в 3 раза по сравнению с обрабатываемыми почвами. В другие сроки отбора активность данной группы микроорганизмов преобладала при применении традиционной технологии обработки почвы.

Максимальные показатели активности эколого-трофических групп микроорганизмов получены при внесении полной дозы минеральных удобре-

1. Численность микроорганизмов в посевах озимой пшеницы в разные сроки отбора, 105 в 1 г АСП

Срок отбора

Вариант перед посевом после посева и внесения удобрений весна

No-till рекоменд. No-till рекоменд. No-till рекоменд.

Микроорганизмы, транс юрмирующие органические формы азота

Контроль 56,2 47,8 47,8 62,8 144,9 154,9

N12P52 69,5 65,3 54,0 49,3 203,3 163,6

N52-P52-K52 140,0 136,7 1022,9 392,3 389,7 217,4

N52 87,8 115,1 679,4 134,3 268,8 197,5

НСР05 11,0 176,1 67,3

Микроорганизмы, использующие минеральные формы азота

Контроль 71,5 75,1 54,1 76,0 164,0 195,1

N12P52 86,3 88,1 109,7 150,6 231,5 234,9

N52-P52-K52 145,4 145,7 649,5 666,7 242,0 245,7

N52 96,3 113,3 974,5 309,9 191,9 203,6

НСР05 12,5 82,4 49,6

2. Показатели активности микробиологических процессов чернозёма обыкновенного при различных технологиях возделывания и разном уровне минерального питания

Вариант Срок отбора

перед посевом после посева и внесения удобрений весна

No-till рекоменд. No-till рекоменд. No-till рекоменд.

Коэффициент минерализации растительных остатков

Контроль 1,27 1,57 1,13 1,21 1,13 1,26

N12P52 1,24 1,35 2,03 3,05 1,14 1,44

N52-P52-K52 1,04 1,07 0,63 1,70 0,62 1,13

N52 1,10 0,98 1,43 2,31 0,71 1,03

ний. Численность аммонифицирующих бактерий на варианте без обработки почвы была выше по сравнению с обработанными почвами в среднем в 2 раза, что свидетельствует об активности процесса трансформации азота в пахотном слое почвы. Обработка почвы не оказала существенного влияния на активность амилолитических бактерий при внесении N52P52K52.

Течение микробиологических процессов в почве характеризует коэффициент минерализации, связанный с превращениями азотсодержащих соединений [9] (табл. 2). Почти на всех вариантах опыта этот коэффициент был выше единицы, особенно он высок на контроле и при внесении N12P52, что свидетельствует о том, что в данных вариантах создаются условия стресса для микробного пула почвы. Преобладают биохимические процессы деструкции органического вещества над его синтезом, происходит накопление самых разнообразных продуктов их минерализации, что свидетельствует о снижении продуктивности на данных вариантах. Снижение активности микроорганизмов, трансформирующих органические формы азота, отмечалось перед посевом (начало октября). В этот период активнее развивались микроорганизмы, использующие свежие органические остатки, поступающие в почву после уборки возделываемых культур.

Эффективность любых агротехнических приёмов можно оценить выходом продукции с гектара пашни (рис.). На контрольном варианте без внесения удобрений в технологии без обработки почвы урожайность озимой пшеницы была выше на 2%.

Продуктивность аграрной экосистемы зависит от системы удобрения, наиболее высокий урожай зерна озимой пшеницы получали при внесении аммиачной селитры (на 50% выше контрольного варианта по обеим технологиям) и полного минерального удобрения (на 44% — по No-till, 51% — по традиционной технологии). Внесение аммофоса на обработанной почве увеличивало урожайность озимой пшеницы на 50%. В технологии No-till внесение аммофоса не оказало значительного влияния на урожайность, она увеличилась всего на 11%.

Выводы. Активность микроорганизмов, трансформирующих органические формы азота, выше в технологии без обработки почвы, составляя в среднем 263,7-105. КОЕ/г АСП. Наибольшее их

< /-

7 - i

6 / 4J3 4.S2 I 5 -' Щ_

4 I ^Ж I

з I й_

2 ^Л

1 II I_I I

о Y--1-г

Контроль N52 N12P52 N52P52K52

технология No-till Традиционная технология

Рис. - Урожайность озимой пшеницы, т/га

значение получено после внесения удобрений, когда почва более влажная, отсутствуют высокие температуры и много растительных остатков для того, чтобы разлагать азотсодержащие органические соединения.

Аминоавтотрофов больше после внесения удобрений и посева озимой пшеницы при традиционной технологии возделывания на контрольном варианте (76,0), при внесении аммофоса (150,6) и полной дозы удобрений (666,7-105 КОЕ/г АСП). Внесение аммиачной селитры приводит к увеличению данной группы микроорганизмов в технологии прямого посева (No-till). В периоды, когда температура почвы выше и меньше в ней влаги, разницы в активности аминолитической микрофлоры на почвах разной интенсивности не наблюдали.

Минеральные удобрения значительно увеличивали урожайность озимой пшеницы на вариантах всех технологий возделывания. В технологии без обработки почвы увеличение составляло 35%, а в традиционной технологии — 51%.

Таким образом, даже за счёт невысокой дозы азотного удобрения (N52) можно существенно повысить численность почвенных микроорганизмов, участвующих в азотном цикле, и урожайность озимой пшеницы по различным технологиям возделывания.

Литература

1. Менькина Е.А., Куприченков М.Т. Сезонная динамика биологической активности в агро- и биогенных почвах Ставропольского края // Таврический вестник аграрной науки. 2018. № 2 (14). С. 64-76.

2. Дриддигер В.К. Влияние технологии возделывания на водно-физические свойства чернозема обыкновенного и урожайность полевых культур в первой ротации полевого севооборота / В.К. Дриддигер, Е.И. Годунова, Е.А. Кащаев [и др.] //

Бюллетень Ставропольского научно-исследовательского института сельского хозяйства. 2017. № 9. С. 79—95.

3. Менькина Е.А. Влияние способов обработки и минеральных удобрений на численность эколого-трофических групп микроорганизмов и урожайность озимой пшеницы // Теоретические и технологические основы биогеохимических потоков веществ в агроландшафтах: сб. науч. тр. по матер. междунар. науч.-практич. конф., приуроч. к 65-летию кафедры агрохимии и физиологии растений Ставропольского ГАУ. Ставрополь: СЕКВОЙЯ, 2018. С. 69-72.

4. Шаповалова Н.Н., Менькина Е.А. Агрохимическое состояние и биологическая активность почвы в последействии длительного применения минеральных удобрений // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 5 (73). С. 43-46.

5. Марцинкявичене А. Влияние севооборотов, промежуточных посевов и органических удобрений на ферментативную ак-

тивность и содержание гумуса в органическом земледелии / А. Марцинкявичене, В. Богужас, С. Балните [и др.] // Почвоведение. 2013. № 2. С. 219-225.

6. Козлов А.В. Изменение состояния сапрофитной части микробного пула почвы под действием кремниевого препарата / А.В. Козлов, И.П. Уромова, А.М. Машакин [и др.] // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 2. С. 560-561.

7. Зинченко М.К., Стоянова Л.Г., Щукин И.М. Количественная оценка микробного сообщества, трансформирующего соединения азота, в агроценозах серой лесной почвы // Достижения науки и техники АПК. 2013. № 4. С. 17-19.

8. Методы почвенной микробиологии и биохимии / под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1991. 304 с.

9. Муха В.Д. Агропочвоведение / В.Д. Муха, Н.Н. Картамышев, И.С. Кочетов [и др.] / под ред. Мухи В.Д. М.: КолосС, 2003. 528 с.: с ил.

Агрофизические свойства почвы и урожайность сельскохозяйственных культур в севооборотах*

Ю.В. Кафтан, к.с.-х.н., Н.А. Зенкова, к.с.-х.н., ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН

Проблема изучения рационального использования почвенного покрова с учётом особенностей почвы как природных образований и важнейших компонентов биогеоценозов, а также их значения как незаменимого средства сельскохозяйственного производства и невосполнимого природного ресурса актуальна. Сложение и строение пахотного слоя почвы является неотъемлемым условием почвенного плодородия и, как правило, получения высоких, устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Агрофизические свойства почвы в значительной степени определяют её плодородие.

Ведущим показателем физического состояния почвы является её плотность, или объёмная масса. Плотность почвы — важнейшее условие высокой продуктивности сельскохозяйственных растений. Она в значительной степени оказывает влияние на водный, воздушный и тепловой режимы почвы, на интенсивность физико-химических и микробиологических процессов в ней, а через эти показатели — и на урожайность. Каждая сельскохозяйственная культура предъявляет свои требования к плотности, которые меняются в течение всей вегетации.

Главные причины падения урожайности на уплотнённой почве — снижение количества продуктивной влаги, нарушение обмена почвенного и атмосферного воздуха. Нарушение кислородного баланса в почве затрудняет дыхание корней и поглощение ими питательных веществ из раствора, снижает активность микробиологических процессов и мобилизацию питательных веществ.

При увеличении или уменьшении плотности по сравнению с оптимумом урожайность снижается, а при значительном уплотнении резко падает. При

избыточном уплотнении почвы наблюдается недостаток кислорода и избыток углекислого газа, при котором происходит снижение биологической активности почвы и нарушение оптимальных условий жизни растений [1—3].

Наибольшее влияние на уплотнение и переуплотнение почвы оказывают трактора и самоходные орудия. Как свидетельствуют исследования разных авторов, уплотнение, вызванное неоднократными обработками, способствует снижению урожая до 5,1% [4].

При уменьшенной плотности почвы снижается концентрация влаги и пищи в единице объёма, увеличивается потребление воды за счёт испарения, повреждается корневая система растений за счёт оседания и уплотнения почвы [5, 6]. Чрезмерно уплотнённая почва, так же как и слишком рыхлая, неблагоприятна для роста и развития зерновых культур. Рыхлая почва приводит к значительным потерям влаги за счёт выдувания, что в засушливых условиях вызывает снижение урожайности [7, 8].

В последние годы установлена оптимальная объёмная масса почвы для каждой сельскохозяйственной культуры. При такой плотности создаются самые благоприятные условия по тепловому и воздушному, водному и питательному режимам почвы, что способствует получению наибольшего урожая. Она устанавливается на основании проведённых исследований в специальных лабораторно-полевых мелкоделяночных опытах или вегетационных сосудах [9].

По многочисленным данным оптимальная объёмная масса почвы на обыкновенных чернозёмах Среднего Поволжья для яровой пшеницы и ячменя составляет от 1,0 до 1,2 г на см3, на чернозёмах южных и тёмно-каштановых почвах — от 1,2 до 1,3 г на см3. Для кукурузы она находится в пределах

* Исследование выполнено в соответствии с планом НИР на 2018-2020 гг. ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН