Бактерии азотного обмена как индикаторы процессов трансформации органического вещества в агроландшафтах серой лесной почвы

Элементы структуры урожая культуры зависят от уровня интенсивности технологии (табл. 3). На интенсивном фоне возделывания яровой пшеницы в сравнении с нормальным фоном все элементы структуры, в том числе длина растений и колоса, увеличиваются по вариантам основной обработки.

Таким образом, на серой лесной почве Владимирского ополья урожайность яровой пшеницы не зависит от приёмов основной обработки и их глубины. На формирование элементов структуры урожая основное влияние оказывает уровень интенсивности применения удобрений.

Литература

1. Зинченко С.И., Зинченко М.К., Безменко A.A., Бучкина Н.П., Талеева Д.А. Оценка влияния приемов основной обработки на водно - физические, эколого - биологические свойства серой лесной почвы // Экологические аспекты производства продукции животноводства; снижение отрицательного воздействия химически активного азота на окружающую среду в сельскохозяйственном производстве; полевые исследования для устойчивого развития сельских территорий: международный агроэкологический форум (21-23 мая) /СЗ НИИ МЭСХ. - С.Пб, 2013. - Т.З.

-С. 213-218.

2. Зинченко С.И., Безменко A.A., Щукин И.М., Талеева Д.А. Развитие корневой системы зерновых культур в агро-экосистемах на серой лесной почве // Достижения науки и техники АПК. -2013,- №4. -С. 20-22.

3. Безменко A.A., Мазиров М.А., Зинченко B.C. Влияние систем основной обработки серых лесных почв под озимую рожь и на ее продуктивность // Ресурсосберегающие технологии обработки почвы в адаптивном земледелии: Сборник докладов/ РГАУ-МСХА. -

М„ 2010.-С. 318-323.

4. Заикин В.П. Научно-практические основы систем земледелия Нижегородской области: учебное пособие Нижегородской ГСХА. - Нижний Новгород, 2005. - 491 с.

5. Научные основы систем земледелия Владимирской области/под ред. И.В. Бирюкова, С.И. Зинченко/ ГНУ Владимирский НИИСХ. - Владимир, 2010,-308с.

A.A. Bezmenko

INFLUENCE OF METHODS OF THE MAIN PROCESSING OF THE GREY FOREST SOIL AND LEVEL OF INTENSITY OF TECHNOLOGY ON STRUCTURE OF THE CROP AND PRODUCTIVITY OF THE SPRING-SOWN FIELD

Spring wheat is the leading cereal crop in Russia. An important link in the technology of cultivation of spring wheat is tillage. That's why, the correct choice of methods of primary tillage in combination with other farming practices determine the productivity of spring wheat. The cultivation of spring wheat in grain and grass crop rotation on intensive technology (N60P50K60) allows to increase its productivity as compared normal technology is 0.72 - 0.92 t/ha. Perform the primary treatment under spring vwmk ploskorez 6-8 and 20-22 cm provides for the formation of harvest culture at the level of annual moldboard plowing to a depth of 20-22 sm.Studied receptions of the basic processing of soil, adapted to the landscape conditions in the region, showed the same level of productivity of spring wheat under normal (2,41-2,60 t/ha) and intensive (3,21-3,45 t/ha) technologies that suggests the possibility of using no-till treatments on grey forest soils of Vladimir region.

Keywords: gray forest soil, receptions of the main processing, spring wheat, crop structure, yield.

УДК 631/635:631.8

БАКТЕРИИ АЗОТНОГО ОБМЕНА КАК ИНДИКАТОРЫ ПРОЦЕССОВ ТРАНСФОРМАЦИИ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В АГРОЛАНДШАФТАХ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ

М.К. Зинченко, к.б.н., Л.Г. Стоянова — Владимирский НИИСХ

E-mail: adm@vn¡sh.elcom.i4ti

Почвенное плодородие неразрывно связано снаселяющими почву микроорганизмами. Они осуществляют минерализацию органики и образуют новые типы органического вещества. Внесение удобрительных средств представляет собой мощное антропогенное воздействие на почву, приводящее к изменению ряда ее характеристик, причем данные изменения могут быть как положительными, так и отрицательными. Анализ изменений интенсивности и направленности микробиологических и биохимических процессов служит для своевременного обнаружения неблагоприятных тенденций и предотвращения их последствий в почве агроценозов. Для характеристики процессов трансформации органического вещества почвы при длительном применении различных по уровню интенсификации технологий использовали комплекс микробиологических показателей, основанный на численности бактерий азотного обмена. Установлено, что действие навоза в дозе 40, 60 и 80 т/га совместно с минеральными удобрениями увеличивает численность пула агрономически полезной микрофлоры (МПА+КАА) до 10-13млн. КОЕ/1г почвы. Микробиологические и биохимические процессы на этих вариантах направлены на активную трансформацию растительного материала в органическое вещество почвы. Интенсивность данного процесса подавлена на высокоинтенсивном минеральном фоне по отвальной вспашке - коэффициент Пм составил 5,0.

Ключевые слова: трансформация органического вещества; микробный пул; коэффициенты минерализации, иммобилизации, трансформации; агроландшафты; серая лесная почва, система удобрений.

Почвенное плодородие неразрыв- минерализацию органики и образуют номии наиболее важны микробиоло-но связано с населяющими почву ми- новые типы органического вещества, гические превращения, обеспечиваю-кроорганизмами. Они осуществляют Из процессов первой группы для arpo- щие растения легкоусвояемым азотом.

№ 2 (72) 2015

gnaBuMipckiü ЗемледЪдеф)

Процессы второй группы приводят к накоплению в почве гумусовых соединений, определяющих агрономические свойства почвы и ее структуру.

Внесение удобрительных средств представляет собой мощное антропогенное воздействие на почву, приводящее к изменению ряда ее характеристик, причем данные изменения могут быть как положительными, так и отрицательными, и затрагивать не только почвенно - биотический комплекс, но и влиять на основные процессы, определяющие плодородие почвы. Анализ изменений интенсивности и направленности микробиологических и биохимических процессов служит для своевременного обнаружения неблагоприятных тенденций и предотвращения их последствий в почве агроцено-зов [1-2].

Цель исследований - оценка влияния агроландшафтных условий на трансформацию органического вещества в серой лесной почве по численности и соотношению бактерий азотного обмена.

В 2012-2014гг. проведены исследования в стационарном многофакторном полевом опыте закладки 1997г. Почва - серая лесная средне-суглинистая с содержанием гумуса 2,9-3,5%, реакция среды - слабокислая (рНкс|-5,5-5,9). Образцы почвы в слое 0-20см отбирали в течение вегетации полевых культур: май, июль, конец августа - начало сентября. В свежих образцах учитывали численность микроорганизмов, трансформирующих азотные соединения почвы, путем высева на твердые питательные среды [3].

Хотя общее видовое разнообразие бактериального комплекса серой лесной почвы достаточно велико, доминантами выступают микроорганизмы, способные к разложению сложных полимеров [4]. Процессы трансформации органического вещества почвы лежат в основе биохимического круговорота всех биогенных элементов и с ними связано также превращение элементов, поступающих с минеральными и органическими удобрениями. В предложенной схеме опыта удалось оценить влияние не только минеральных, но и органических удобрений в дозе 40, 60 и 80 т/га (табл. 1).

Результаты исследований.

Под действием органоминераль-ной системы удобрений развитие микроорганизмов, участвующих в превращениях органических (на МПА) и

1. Изучаемые варианты опыта

ф Фоны интенсификации

Год Нулевой Интенсивный Интенсивный минеральный Высокоинтенсивный минеральный Интенсивный органомине-ральный Высокоинтенсивный органомине-ральный

2012 ячмень ^сЛсЛо яровая пшеница М9оР*Ло озимая пшеница N Р К 120 120 120 озимая пшеница N30P30K30 вико -овес осенью навоз 60 т/га N.. р« К,, 45 45 45 вико -овес осенью навоз 80 т/га

2013 пар черный осенью навоз 40т/га «сЛо вико - овес осенью навоз 40т/га ^Р9сЛо картофель N Р К 120 120 120 картофель N60 озимая пшеница озимая пшеница

2014 яровая пшеница яровая пшеница и9«ЛсЛ0 яровая пшеница N Р К 120 120 120 яровая пшеница N9oPsoK9o яровая пшеница N Р К 120 120 120 яровая пшеница

Система обработки - отвальная вспашка на 20-22см.

2. Численность бактерий, трансформирующих азотные соединения почвы

Р Фон Численность микроорганизмов, тыс. KOE/lr почвы

интенсификации МПА+ КАА МПА, КАА,

2012г 2013г. 2014г. среднее среднее за Зг. среднее за Зг.

Нулевой 8193 7930 8692 8272 4345 3927

Интенсивный 10723 6120 7761 8201 4552 3649

Интенсивный минеральный 9106 4217 5887 6403 3412 2991

Высокоинтенсивный минеральный 7922 4501 3862 5428 2526 2902

Интенсивный органомине-ральный 10932 7331 8488 8917 5385 3532

Высокоинтенсивный органо-минеральный 10733 13239 8119 10697 6635 4062

НСР05 1224 1873 1395 - - -

j)/iaduMipckiü ЗемдейЪлецТ)

№ 2(72)2015

3. Микробиологические показатели трансформации органического вещества,

Фон интенсификации Коэффициент минерализации,

Нулевой 1,08 1,59 13,4

Интенсивный 0,89 1,56 12,6

Интенсивный минеральный 1,07 1,57 10,0

Высокоинтенсивный минеральный 1,24 1,0 5,0

Интенсивный органоми-неральный 0,73 2,08 18,0

Высокоинтенсивный органоминеральный 0,78 2,08 22,2

МПА+ КАА

Органоминеральные Минеральные

Рис. 1. Влияние системы удобрений на численность бактериального пула серой лесной почвы

минеральных (КАА) соединений азота, проходило более интенсивно, чем на минеральной системе (табл.2).

Развитие этих двух групп микроорганизмов говорит об активном разложении свежих органических остатков в почве, что свидетельствует о'возможности быстрого восстановления ее эффективного плодородия. В составе органических удобрений в почву поступает значительное количество белковых веществ, аминокислот и других азотсодержащих соединений, способных повысить общую биогенность почвы [5].

На фонах, где вносили органические удобрения, в среднем за три года сумма амилолитической и про-теолитической микрофлоры составила ЭДмлн. КОЕ/1г почвы, что достоверно выше (при НСР05=1,5 КОЕ/1г), чем на минеральных вариантах (рис. 1).

Наиболее благоприятны для развития полезной микрофлоры вариан-

ты с применением навоза в дозе 60 и 80 т/га. Сумма аминогетеротрофов и аминоавтотрофов варьировала в пределах 7-13 млн. КОЕ/1г почвы. В результате использования только минеральных удобрений на интенсивном и высокоинтенсивном минеральном фоне сформировался микробный пул с более низкой численностью агрономически полезной микрофлоры. Вариация их численности определяется пределами 3,8 - 6,4 млн. КОЕ/1г почвы.

Изучение влияния систем удобрений на микробный состав почвы не ограничивается только фиксацией численности различных физиологических группировок микроорганизмов. Оно должно сопровождаться оценкой действия изучаемых факторов на важнейшие почвенные процессы, вызванные не только численностью, но и соотношением различных групп микроорганизмов. Для экологической оценки направленности биохимических про-

цессов трансформации органического вещества в почве целесообразно применять микробиологические коэффициенты, рассчитываемые по соотношению численности различных физиологических групп микроорганизмов [6]. Мы использовали микробиологические коэффициенты, характеризующие интенсивность трансформации азота органического вещества почвы по соотношению амилолитической и протеолитической микрофлоры [7] (табл. 3).

Показателем интенсивности почвенных процессов, в частности процесса минерализации, служит соотношение числа амилолитических бактерий (использующих минеральные формы азота) к протеолитиче-ским (усваивающим его органические формы) ~ (КАА/МПА), так называемый коэффициент минерализации (КМйн). Энергичное течение минерализацией . ных процессов в почве способству^р, большему развитию бактерий, использующих минеральный азот, напротив, ослабление этого процесса вызывает развитие бактерий, использующих органический азот. Именно поэтому соотношение двух названных групп бактерий характеризует активность минерализации азота в почве.

Судя по коэффициентам минерализации разложение органических остатков на агрофонах, где вносились органические удобрения, были < 1, что характеризует низкую степень минерализации азота органического вещества почвы на этих вариантах. На фоне высокоинтенсивного использования минеральных удобрений коэффициент минерализации выше -1,24, то есть больше 1, что свидетельствует от тенденции усиления активности почвенной микрофлоры, направленно*^ на минерализацию соединений азотЖ в длительно и интенсивно используемой почве.

Коэффициент иммобилиза-

ции (Ким), определяемый по соотношению групп микроорганизмов МПА/КАА, превышал коэффициент минерализации на всех изучаемых фонах интенсификации. Это свидетельствует о возможности восстановления азотного потенциала почвы за счет активной трансформации растительных остатков. Исключение составил высокоинтенсивный минеральный фон. На этом варианте в среднем за 3 года коэффициент иммобилизации (Ким) был ниже, чем коэффициент минерализации (К ), то есть снижен пополнение

~ * мин/'

азотного фонда за счет микробиологического синтеза органических остатков. В почве превалирует бактериаль-

№ 2 (72) 2015

5лаЭимгрск1й ЗешедЪлецъ

25

22,2

7"

1 2 3 4 5 6

1- нулевой; 2- интенсивный; 3- интенсивный минеральный; 4- высокоинтенсивны минеральный; 5- интенсивный органоллииеральный; 6- высокоинтенсивный органоминеральный.

Рис. 2. Коэффициент трансформации органического вещества в агроландшафтах

ныи пул, использующии минеральные бормы азота.

О глубине микробиологических превращений азотсодержащих соединений в почве судили по коэффициенту трансформации органического вещества Пм. = (МПА+КАА) х МПА/КАА [6]. Повышенные показатели Пм. означают, что на органоминеральных фонах растительные остатки интенсивно трансформируются в органическое вещество почвы. Особенно по этому показателю выделяются органо-минеральные фоны, где применяли навоз в дозе 60 и 80т/га. Вариация значений коэффициента трансформации отмечена в пределах 18,0- 22,2. Баланс между разложением остатков и микробным синтезом органического вещества почвы нарушался на минеральных фонах. Здесь более чем в 2 раза ниже степень микробиологического синтеза растительного материала в органическое вещество "^Ьчвы. Микробная трансформация органических остатков в органическое вещество почвы оказалась сильно подавлена на высокоинтенсивном минеральном фоне - коэффициент Пм

Таким образом, действие навоза в дозе 40, 60 и 80 т/га не только способствует увеличению пула агрономически полезной микрофлоры, но и оптимизирует ее состав и функционирование микробоцено-за. Использованная нами система микробиологических показателей объективно характеризует направленность микробиологических процессов, которые на органоминеральных фонах идут по принципу активной микробиологической трансформации мортмассы в органическое вещество почвы. Это способствует более медленному использованию почвенного органического вещества, тем самым сохраняя природное плодородие серой лесной почвы и снижая негативное влияние антропогенной нагрузки на агроландшафты Владимирского ополья.

Литература

1.Зинченко М.К., Стоянова Л.Г. Трансформация микробиологических свойств агроценозов серой лесной почвы Владимирского ополья// Владимирской земледелец,2011, №2.-С.8-11.

2. Зинченко М.К., Селицкая О.В. Биологическая Токсичность серой лесной почвы в зависимости от систем удобрений // Агрохимический вестник, 2011, №5. -С. 38-40.

3.Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии/ -М., 2004.-238 с.

4. Корчагин A.A., Мазиров М.А., Зинченко М.К. Почвенно- экологический мониторинг Владимирского ополья//Интенсификация, ресурсосбережение и охрана почв в адаптивно-ландшафтных системах земледелия: Сборник докладов международной научно- практической конференции. -Курск: ВНИИЗ и ЗПЭ, 2008,- С.531-539.

Б. Ненайденко Г.Н., Ильин Л.И. Торфяные удобрения и другие факторы, способствующие импортному замещению продовольствия во Владимирской области.// Владимирский земледелец.- 2014,- №4.- С. 15-20.

6.Коробова Л.Н., Шинделов A.B. Микробный отклик выщелоченного чернозема на превышение нормы гербицидной нагрузки//Вестник Алтайского государственного аграрного университета.- 2012,- №8,- С.51-54.

7. Муха В.Д. О показателях, отражающих интенсивность и направленность почвенных процессов //Сборник научных трудов Харьковского СХИ.-Харьков, 1980. Т. 273,- С.13-16.

M. K. Zinchenko, L.G. Stoyanova

BACTERIA OF THE NITRIC EXCHANGE AS INDICATORS OF PROCESSES OF TRANSFORMATION OF ORGANIC SUBSTANCE IN AGROLANDSCAPES OF THE GREY FOREST SOIL

Soil fertility is inextricably linked to the soil inhabiting microorganisms. They carry out the mineralization of organic matter to form new types of organic matter. The introduction

составил 5,0, что в 2-4- раз ниже чем 0f the fertjljzer means js a powerful anthropogenic impact on the soil, leading to change на других вариантах опыта (рис.2) _ some of jts characteristics, and these changes can be both positive and negative. Analysis Снижение скорости трансфер- ^ changes ¡n the intensity and direction of microbiological and biochemical processes мации связано с уменьшением чис- usec/ for timely detection of adverse trends and prevent their consequences in the ленности пула аммонификаторов so;y 0f agrocenosis. To characterize the transformation processes of soil organic matter и процесса иммобилизации азота ¡n long-term use of different levels of intensification technology used in the complex of (табл.2). Среднее за Згода количе- microbiological indicators, based on the number of bacterial nitrogen metabolism. It is ство амилолитической микрофлоры established that the action of manure in dose of 40, 60 and 80 t/ha in conjunction with (КАА) преобладало над численностью mineral fertilizers increases the strength of the pool of agronomically beneficial microflora протеолитической (МПА) и подобная (MPA+KAA) to 10-13m. CFU/1G of soil. Microbiological and biochemical processes in these закономерность наблюдалась во все embodiments are aimed at the active transformation of plant material into soil organic годы исследования. matter. The intensity of this process is suppressed at high mineral on the background of

moldboard plowing - the ratio was 5.0 PM.

Keywords: transformation of organic matter; microbial pool; the coefficients of mineralization, immobilization, transformation; agricultural landscapes; grey forest soil, the fertilizer system.

ß/iaSuMipckiü. ЗемдеШецТ)

№ 2 (72) 2015