CC BY
25
ISSN 2412-608Х. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 4 (176), 2018
УДК 631.51:631.452
DOI 10.25230/2412-608Х-2018-4-176-107-111
Влияние ресурсосберегающей обработки на биологическую активность и токсичность светло-каштановой почвы
Е.Н. Ефремова1,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Н.В. Тютюма2,
доктор сельскохозяйственных наук
Е.А. Зенина1,
кандидат сельскохозяйственных наук
волгоградский государственный аграрный университет
Россия, г. Волгоград, Университетский проспект, 26
Тел.: +7 8442 41-12-22
E-mail: elena 106@rambler. ru
2Прикаспийский научно -исследовательский
институт аридного земледелия
Астраханская обл., Черноярский район, с. Солёное
Займище, квартал Северный, 8
Тел.: (85149) 25-7-20
Для цитирования: Ефремова Е.Н., Тютюма Н.В., Зенина Е.А. Влияние ресурсосберегающей обработки на биологическую активность и токсичность светло-каштановой почвы // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. - 2018. - Вып. 4 (176). - С. 107-111.
Ключевые слова: почва, нулевая обработка почвы, сахарное сорго, энзимы, пожнивные остатки, токсичность почвы, биологическая активность.
Исследования были направлены на изучение влияния нулевой обработки почвы на биологическую активность и токсичность почвы в севообороте под сахарным сорго. Переход на нулевую технологию может обеспечить повышение производительности труда, снизить потребность в рабочей силе и технике, сократить сроки проведения полевых работ, сделать их более оптимальными, повысить доходы сельхозпредприятий, увеличить заработную плату работников, улучшить их социальные условия, что является важным экономическим и социальным преимуществом данной ресурсосберегающей технологии. Актуальность исследования - сравнительном анализе биологической активности и токсичности почвы при традиционной обработке почвы и системы нулевой
обработки почвы после посева сахарного сорго. Цель и задачи исследования: изучить влияние агротехнического приема (обработки почвы, биостимулятора роста и минерального удобрения) на биологическую активность и токсичность почвы после посева сахарного сорго гибрида Славянское приусадебное. Объект исследования: обработка почвы (отвальная и нулевая) и совместное применение биостимулятора роста Лигногумат 1 % (10 л/т) и минерального удобрения в дозе N30P30K30. Исследования проводились в ООО АКХ «Кузнецовская» Иловлинского района Волгоградской области на зональных подтипах светло-каштановых почв в период 2009-2015 гг. Опыт двухфакторный, размещен тремя блоками в четырехкратной повторности. Целлюлозную активность почвы методом «аппликации» определяли по разложению в ней льняной ткани. Биологическую токсичность почвы определяли при помощи растительного теста по методу, применяемому на кафедре биологии почв Московского государственного университета. Результаты исследований биологической активности и токсичности почвы показали, что после нулевой ее обработки разложение льняного полотна было сильнее, чем после отвальной обработки. Разложение льняного полотна составило 66,67 % при нулевой обработке почвы на варианте применения биостимулятора роста и минерального удобрения. Токсичность почвы изменилась, на нулевой обработке почвы дав 84 % проросших семян относительно 76 % на отвальной обработке почвы, тем самым показав, что данная обработка почвы оказывает на нее положительное воздействие. Ресурсосберегающая технология No-till - это единственная в нынешний период технология, которая позволяет не только прекратить деградацию почвы, но и восстановить и увеличить содержание органического вещества в почве, повысить плодородие почвы, дополнительно накапливать, сохранять и рационально использовать влагу.
UDC 631.51:631.452
Influence of resource saving treatment on biological activity and toxicity of light-brown soil. E.N. Efremova, PhD in agriculture, associated professor N.V. Tyutyuma, doctor of agriculture, associated professor E.A. Zenina, PhD in agriculture
1 Volgograd state agrarian university,
26, Universitetsky prospect, Volgograd, Russia,
Те1.: +7 8442 41-12-22
2Caspian research Institute of arid agriculture 8, Northern quarter, Solyonoe Zaimicshe settl., Chernoyarsky district, Astrakhan region Те1.: (85149) 25-7-20
Key words: soil, no-till treatment, sugar sorghum, enzymes, crop residues, soil toxicity, biological activity.
The purpose of the research was to study the impact of no-till treatment on biological activity and
toxicity of soil in crop rotation after sweet sorghum. The transition to no-till technology will improve productivity, reduce labour demand and technology, reduce the time of field work, making them more optimal, increase the incomes of agricultural enterprises, increase staff salaries, and improve their social conditions, which is an important economic and social benefit of resource-saving technologies. The relevance of the study is a comparative analysis of biological activity and soil toxicity in traditional and no-till treatments after sowing sugar sorghum. The purpose and objectives of the study are: to study the impact of agrotechnical technology (tillage, growth biostimulator and mineral fertilizer) on the biological activity and soil toxicity after sowing sugar hybrid Slavyanskoe priusadebnoe. The object of the research is: tillage (moldboard plow and zero), and the combined use of a growth stimulator Lignohumate 1% and mineral fertilizers in the dose of N30P30K30. We conducted researches in a farm "Kuznetsovskaya" (Ilovlinsky district, Volgograd region) at the zonal subtypes of light chestnut soils in the period 20092015. Two-factor experiment is located in three blocks, in four replications. We determined cellulose activity of the soil by the method of "application" by decomposition of linen tissue in it. We determined biological soil toxicity by a vegetable test using the method used at the Department of soil biology of the Moscow State University. Studies have been conducted of the biological activity and toxicity of the soil. The results showed the decomposition of linen cloth was stronger after no-till treatment than after mold-board plow. The decomposition of linen fabric was 66.67% with no-till treatment on the variant of application of the growth biostimulator and mineral fertilizer. Soil toxicity has changed, at no-till treatment, showing 84% of sprouted seeds relative to 76% at moldboard plow reatment, thus proving that this tillage has a positive effect on the soil. The new resource-saving technology is the only technology in the current period, which not only stops the degradation of the soil, but also restores and increases the content of organic matter in the soil, increases soil fertility, allows for additional storage, conservation and rational use of moisture.
Введение. Почва - естественная среда обитания для самых различных микроорганизмов. В каждом грамме верхнего ее слоя обитают миллионы, даже миллиарды микроорганизмов. Эта биомасса с очень большой активной поверхностью оказывает значительное влияние на процессы, происходящие в почве, и на ее плодородие. Микроорганизмы разрушают попадающие в почву органические вещества и переводят их органогенные элементы в формы, усваиваемые растениями. Не меньшее значение имеет синтезирующая деятельность микроорганизмов, а также их участие в образовании гумуса. Параллельно с
индустриализацией современных сельскохозяйственных систем все более возрастает роль почвенных микроорганизмов в повышении плодородия почв. Элементы многих минеральных удобрений, вносимых в почву, включаются в клетки микроорганизмов, и таким образом, обеспечение растений питательными веществами в определенной мере зависит от направленности и интенсивности микробиологических процессов. Одна из важных задач сельского хозяйства состоит в максимальном использовании почвенных азотфиксирующих микроорганизмов [4; 10].
Почва и содержание органического вещества в ней обладают сильной физической, химической и биологической динамикой. Биологическая динамика является, скорее всего, самой активной, т.к. у живых организмов ежедневно проходят физиологические, метаболические и дыхательные процессы [1].
Ферментативная активность отражает состояние плодородия почв и внутренние изменения, происходящие при сельскохозяйственном использовании и повышении уровня культуры земледелия. Энзимы можно определить как протеиновые соединения, производимые живыми клетками, которые действуют как катализаторы метаболических процессов. Энзимная активность почвы необходима во всех процессах, превращающих простые формы питательных веществ в сложные, непосредственно участвующие в питании растений. Энзимы участвуют в процессах накопления питательных веществ в растениях [3; 7; 11].
Нулевая обработка почвы предусматривает накопление в почве ферментативных соединений, микроорганизмов. No-till - это технология, которая позволяет восстановить почвенное плодородие, защитить почву от водной и ветровой эрозии, а грунтовые воды от загрязнения химическими препаратами, используемыми в земледелии. При использовании нулевой технологии уменьшается выброс парниковых газов за счёт снижения эмиссии СО2, метана и других газов, активизируются микробиологические процессы в корнеобитаемом слое [5; 9].
Данная технология предполагает возделывание сельскохозяйственных культур без обработки почвы при наличии пожнивных остатков на её поверхности и активном использовании покровных культур, а также грамотном чередовании товарных культур в севообороте [8].
Пожнивные остатки - поставщик углерода, который является энергетическим материалом для микрофлоры и мезофауны, основойО биооооической активности почвы, за счёт чего восстанавливается плодородие. В результате активности бактерий и грибов про разложении пожнивных остатков образуются ферменты, киолоты и другие сложные химические соединения, которые способствуют переводу фоофора, калия, кальция и других элеммнтов, включая микроэлементы, в доступные для усваивания растениями формыг Также идёт активное накопление азота за счёт использовании энергетического материала (углерода) симбиооическими и несимбиотически-ми ммкроорганизмами, фиксирующими азот из атмосферного воздуха [ 10; 11].
Материалы и методы. Актуальностью исследования явлоется сравнительный анализ биологической активности и токсичности почвы при традиционной обработке почвы и системе нулевой обработки почвы после посела сахарного сорго.
Цель и задичи исследования: изучить влияние агротехнического приема (обработки почвы, биистимулятора роста и минерального удобрения) на биологическую активность и токсичность почвы после посева сахарного сорго гибрида Славянское приусадебное.
Объект исследования: обработка почвы1 (отвальная и нулесая) и совместное применение биостимусяеора роста Лигногумат и минерального удобрения в дозе ^0Р30К30.
Обработкл семян проводилась перед посевом Лигногуматом 1 %-ным рабочим раствором в дозииголл 10 л/т семян. Минеральные удобрения внооились в почву в виде нитро-фески (М10Р10К10) одновременно с посевом. Оставшаяся даоа (К00Р 20К20) вносилась в период вегетации раатений.
Исследования проводились в ООО АКХ «Кузнецовская» Иловлинского района Волгоградской облости нн зональных подтипах светло-каштановых почв в период 2009-2015 гг. Опыт двухфактсрный, размещен тремя бло-кама в четыррхкратной повторности. По-вторности размещены в два яруса, вариант -методом расщепления в два яруса, вариант -методом расщепления со смещением в каждой повторнноти на один вариант. Предшественник - с ахарная кукуруза.
Целлюлозную активность почвы методом «аппликации» определяли по разложению л ней льняннй тклни. Применяе-мые в практике опытного дало способы закладки ткани л почву несколлко различаются. Использовали модификацию этсго метода, разработанную л
НИИСХ ЦРНЗ. Белую льняную ткань размером 0,20 х 0,05 м взвешивлли и ниткмми в нескольких местах прикреплоии к полоске полиэтиленовой пленки такого же размера. На иеоенкаа делали равномгрно арикопки, к ролной лертикальной стенке каждой из них прижимали ткань и засыпали с другой стороны почлой, уплотняя ее до иаходного состояние. Экспозицию определяли интенсивностью разложения полотна, кооорая зависит от плодородия почвы, погодных условий, удобрений, характера растительности и других Сколий.
Биологическую токсичность почвы определяли гр^^ помощи растительного теста по методу, применяемому на кефедре биологии почл Московского государственного университета [6]. В качестве тест-растения исполь-золаои 25 семян яровой пшнницы [2].
Результаты и обсуждение. Орределение биологической активности почвы проводилось методом «аппликаций» в соое 0,0-0,3 м. В результате воздействия на почсу биостимулятора роста, удобрения, различных обработок почлы1 наблюдались гомн^ния в степени разложения льняного полотна.
Результата исследований по разложению льненоео полотна показали, чоо нииболее вы -сока» актилность была на врриннте отвальной обработки почвы после сахррного сорго с использованием удобрения и бисстммулятора роста, процент разложения ккнни по истечении трех месяцев к исходному ирразцу соста-лил 59,09 % (табл. 1).
Таблица 1
Биологическая активность почвы в зависимости от обработии счетло-каштановой почвы в среднем за 2009-2015 гг., %
Вариант опыта Разложилось ткани, в % к исходной массе
отвальная обработка почвы система No-till
через один месяц через два мезяца через три месяца через один месяц через два месяца через три месяца
Сахарное сорго (контроль) 13,33 26,(57 53,33 11,11 25,56 55,5(6
Сахарное сорго + Лигногумат + N30P30K30 20,45 29,55 59,09 21,33 33,00 66,67
Несмотря на высокий прочит разложения льненоео полотна на контроле по отвальной обработке почвы через один и два месяца, по системе N0-1:111 разложение лнняного полотна через три месяца протекало интенсивнее, чем наотлальной обработке на 2 %.
На варианте с использованием удобрения и биостимулятора разложение льняного полотна при нулевой обработке почвы изменялось с 21,33 до 6(5,(57 %, что на 11,11 % больше, чем на контроле. Система обработки N0-1:111 способствовала увеличению скорости разложения льняной ткани.
Степень разложения льняного полотна свидетельствовала о разной напряженности микробиологических процессов, на которые оказывали влияние способы основной обработки, минерального удобрения и биостимулятора. Наши исследования показали, что наиболее выысокая микробиологическая активность наблюдалась на варианте с применением биостимулятора роста и минерального удобрения при обработке почвы! по системе №>4111.
В противоположность биологической активности, токсичность почвы является отрицательным показателем почвенного плодородия и вызывается физиологически ак-тивныыми веществами различного происхождения. Интенсивность накопления токсических веществ в значительной степени зависит от количества, качества, месторасположения и условий разложения растительных остатков.
Токсичность почвы обусловлена накапливанием физиологически действующих элементов, содержащих фенольные соединения, альдегиды!, спирты и др., структура и насыщенность которых зависит от температуры и влаги почвыы, от бактерий, микроорганизмов и рраассттеенниийй. .
Определение токсичности почвы проводили методом биотестов в лабораторных условиях. В качестве контроля использовали всхожесть семян яровой пшеницы на фильт-ррооввааллььннооййббууммааггее..
После окончания опыта с контрольным вариантом (фильтровальной бумагой) сравнивали число проросших семян, длину про-ррооссттккоовв ии ааббссооллюттно сухую массу общего количества и одного проростка (табл. 2).
В зависимости от обработки почвы, применения удобрения и биостимулятора токсичность варьировала по вариантам. Это объясняется накоплением корневых выделений растениями, растительных остатков и продуктов метаболизма микроорганизмов.
В варианте после отвальной обработки почвыы процент проросших семян изменялся в пределах 72-76 %, что в среднем меньше на 18 %, чем на фильтровальной бумаге (кон-
троле). Длина проростка аажке былла меньше, чем на контроле . В бюксах с почвой после N04111 наблюдалось увеличеиие процента проросших семян в предллхх 80,0-84,0 %, в варианте с применением минерального удобрения и биостимулятора длина проростка бы>1 -ла больше на 77,6 мм. Показатель абсолютно сухой массы>1 всех проростоов равен 0,31 5 г. Токсичность почвыы в варианте оосева сахарного сорго по технологии N04111 снижалась.
Таблица 2
Биологическая токсичность светло-каштановой почвы, в среднем за 21009-2015 гг., %
Отвальная оббаботка почвыы Система N0-011
абсoткюаа абсолютно
про- дли- сухая массс про- дли- сухая масса,
Вариант рос- на г рос- на
ших про- од- ших про- од-
семян, % ростка, мм пророст-коо наго прр-ростка семян, % ростка, мм проростков ного проростка
Фильт-
роваль-
ная бумага (контроль) 92,0 110,33 0,299 0,013 929,0 110,3 0,099 0,013
Сахарное 72,0 108,7 0,216 0,0121 80,0 112,4 0,08 0,014
сорго
Сахар-
ное
сорго +
Лигно- 76,0 109,5 0,228 00И2 848,0 117,9 0,315 0,015
гумат 1% +
ИзоРзоКзо
Токсичность почвы>1 на посевах связана с более активныши процессами разложения органического вещества и нкооплением пер-виганых токсинныых продуктов ее микробиологической трансформации.
Выводы. В результате поведенный исследований в Волгоррадккой олласти выяявле-на тенденция повышения активности, снижения токсичности почыы в системе N0-Ш1. Традиционная обрббокка почвы1 приводит к сшжсению биолоиичсккой активности. Наличие растительныых остткков на ооверхности почвы! при N04111 технологии медленно восстанавливает естественное состояние органи-чеессккооггооввеещеессттвваа. .
В проведенныых исслддованиях биологическая активность почвы>1 в посеве оосле сахарного сорго наиболее высоокая ыылла в варианте
с применением биостимулятора роста Лигно-гумат и минерального удобрения N30P30K30 при нулевой технологии, разложение льняного полотна - 66,67 %. Закономерность повышения биологической активности от биостимулятора роста и минерального удобрения наблюдалась при отвальной обработке, составив 59,09 %. Следовательно, на биологическую активность оказывали влияние биостимулятор роста и минеральное удобрение, их применение способствовало увеличению интенсивности разложения клетчатки.
Следует отметить, что на биологическую токсичность почвы оказывали подавляющее воздействие нулевая обработка почвы, биостимулятор роста Лигногумат и минеральное удобрение, о чем свидетельствует возросшая до 84 % всхожесть семян.
Список литературы
1. Борисенко Д.В., Мокриков Г.В., Казеев К.Ш. Влияние нулевой технологии обработки почв на активность целлюлозолитических микроорганизмов Ростовской области // Экология и биология почв: сборник молодежной научной конференции с международным участием. Южный федеральный университет. - 2017. - С. 15-19.
2. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. -М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.
3. Ефремова E.H. Агрофизические показатели почвы в зависимости от различных обработок почвы // Известия Нижневолжского агроунивер-ситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2013. - Т. 1. - № 2-1 (30). - С. 67-72.
4. Зырянова К.И., Смирнова Ю.В. Эффективность применения ФитоОМУ в технологии выращивания картофеля сорта Аврора в условиях опытного поля Костромской ГСХА // Труды Костромской государственной сельскохозяйственной академии: сборник трудов ФГБОУ ВО Костромская государственная сельскохозяйственная академия. - Караево, 2015. - С. 15-21.
5. Маслов Г.Г., Небавский В.А. Нулевая обработка - экономия затрат // Сельский механизатор. - 2004. - № 3. - С. 34-35.
6. Опытное дело в полеводстве / Сост. Г.Ф. Ни-китенко. - М.: Россельхозиздат, 1982. - 190 с.
7. Сэги И. Методы почвенной микробиологии. -М.: Наука, 1983. - 219 с.
8. Шурыгин A.B. Начать с «нуля» и идти в ногу со временем // Поле деятельности. - 2010/2011. -№ 12/1. - С. 24-27.
9. Ott S.L., Hargrove W.L. Profit and risks of using crimson clover and hairy vetch cover crops in No-till corn production // Amer. J. Alt. Ag. - 1989. - No 4. -P. 65-70.
10. Morse R. Keys to successful production of transplanted crops in high-residue, No-till farming systems // Proceedings of the 21st Annual Southern Conservation Tillage Conference for Sustainable Agriculture, Arkansas, July 15-17. - 1998. - P. 79-83.
11. Ranells N.N., Wagger M.G. Crimson clover management to enhance reseeding and No-till corn grain production // Agron. J. 1993. - No 85. - P. 62-67.
References
1. Borisenko D.V., Mokrikov G.V., Kazeyev K.SH. Vliyaniye nulevoy tekhnologii obrabotki pochv na ak-tivnost' tsellyulozoliticheskikh mikroorganizmov Rostovskoy oblasti // Ekologiya i biologiya pochv: sbornik molodezhnoy nauchnoy konferentsii s mezhdu-narodnym uchastiyem. Yuzhnyy federal'nyy universitet. -2017. - S. 15-19.
2. Dospekhov B.A. Metodika polevogo opyta. -M.: Agropromizdat, 1985. - 351 s.
3. Efremova E.N. Agrofizicheskiye pokazateli pochvy v zavisimosti ot razlichnykh obrabotok pochvy // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniver-sitetskogo kompleksa: nauka i vyssheye profes-sional'noye obrazovaniye. - 2013. - T. 1. - № 2-1 (30). - S. 67-72.
4. Zyryanova K.I., Smirnova YU.V. Effektivnost' primeneniya FitoOMU v tekhnologii vyrashchivaniya kartofelya sorta Avrora v usloviyakh opytnogo polya Kostromskoy GSKHA // Trudy Kostromskoy gosu-darstvennoy sel'skokhozyaystvennoy akademii: sbornik trudov FGBOU VO Kostromskaya gosu-darstvennaya sel'skokhozyaystvennaya akademiya. -Karayevo, 2015. - S. 15-21.
5. Maslov G.G., Nebavskiy V.A. Nulevaya obrabotka - ekonomiya zatrat // Sel'skiy mekhaniza-tor. - 2004. - № 3. - S. 34-35.
6. Opytnoye delo v polevodstve / Sost. G.F. Nikitenko. - M.: Rossel'khozizdat, 1982. - 190 s.
7. Segi Y. Metody pochvennoy mikrobiologii. — M.: Nauka, 1983. - 219 s.
8. Shurygin A.V. Nachat' s «nulya» i idti v nogu so vremenem // Pole deyatel'nosti. - 2010/2011. -№ 12/1. - S. 24-27.
9. Ott S.L., Hargrove W.L. Profit and risks of using crimson clover and hairy vet-sh cover crops in No-till corn production // Amer. J. Alt. Ag. - 1989. -No 4. - P. 65-70.
10. Morse R. Keys to successful production of transplanted crops in high-residue, No-till farming systems // Proceedings of the 21st Annual Southern Conservation Tillage Conference for Sustainable Agriculture, Arkansas, July 15-17. - 1998. - P. 79-83.
11. Ranells N.N., Wagger M.G. Crimson clover management to enhance reseeding and No-till corn grain production // Agron. J. 1993. - No 85. - P. 62-67.
Получено: 16.03.2018 Принято: 06.11.2018 Received: 16.03.2018 Accepted: 06.11.2018
