CC BY
7БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ
БИОГЕННОСТЬ ЧЕРНОЗЕМОВ В СЕВООБОРОТАХ С БОБОВЫМИ
КУЛЬТУРАМИ
В.И. Турусов, д.с.-х.н., Т.И. Дьячкова, В.М. Гармашов, к.с.-х.н., Воронежский НИИСХ
Показано в полевых севооборотах улучшение обеспеченности почв азотом под бобовыми культурами. Установлено, что эспарцет способствовал более существенному усилению нитрификационной способности и росту численности азотобактера.
Ключевые слова: чернозем, горох, эспарцет, нитратный азот, микробиологическая активность.
В современных условиях с переходом на рыночную экономику и изменением форм хозяйствования, структура посевных площадей и состав культур в севооборотах претерпели существенные изменения. Произошло насыщение севооборотов наиболее рентабельными культурами, зачастую схожими по биологии и агротехнике. Во многих хозяйствах основными возделываемыми культурами стали озимые и технические с высокоуглеродистыми трудноразлагаемыми послеуборочными остатками. В результате этого в почву при обработке поступает значительное количество растительных остатков с широким соотношением углерода к азоту, что привело к нарушению экологических условий агрофитоце-нозов и почвенной среды [7,2]. Наряду с негативным изменением структуры микробного ценоза, отмечается снижение обеспеченности почвы и растений азотом, так как минерализация высокоуглеродистых растительных остатков требует повышенного расхода азота. К тому же проблема азотного баланса почв и азотного питания растений всегда была одной из центральных в земледелии ЦЧЗ, а процесс воспроизводства плодородия почв, особенно черноземов, неразрывно связан с круговоротом азота и рациональным регулированием азотного баланса в почве.
Многочисленными исследованиями установлено, что свежее органическое вещество растительных остатков с узким соотношением С:Ы стимулирует развитие микрофлоры почвы, так как является легко доступным источником питания для микроорганизмов [1,3,5]. В условиях дефицита органических удобрений и снижения количества растительных остатков с узким отношением углерода к азоту, поступающих в почву в современных севооборотах, возрастают роль многолетних бобовых трав и значение травопольных севооборотов в оптимизации биогенности почвы и воспроизводстве ее плодородия.
Методика. Исследования по влиянию многолетних бобовых трав на свойства почвы выполнены в стационарном опыте Воронежского НИИСХ. Почва опытного участка - чернозем обыкновенный среднемощный тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Опытное поле располагается на участке со слабым склоном до 10 северо-западной экспозиции. Содержание гумуса в слое 0-40 см составляет 6,57%, общего азота - 0,291%, общего фосфора - 0,215, общего калия - 1,87%, азота гидролизуемого 63,25 мг/кг, суммы поглощенных оснований 68,65 ммоль/100 г, гидролитическая кислотность 1,9 мг-экв/100 г, рНсол 7,13, Са 30,1, М^ 8,6 ммоль-экв/100 г.
В схему опыта включены севообороты со следующим чередованием культур: севооборот 7-черный пар - озимая пшеница - подсолнечник - ячмень - горох - озимая пшеница -кукуруза - ячмень - гречиха - яровая пшеница (контроль); севооборот 2 -черный пар - озимая пшеница - ячмень + эспарцет - эспарцет - озимая пшеница - подсолнечник; севооборот 3 -черный пар - озимая пшеница - ячмень + эспарцет - эспарцет - эспарцет - озимая пшеница - подсолнечник.
Для выделения и учета микроорганизмов использовали метод подсчета основных физиологических групп микроорганизмов по методике почвенной микробиологии и биохимии
Плодородие №2*2012
(1991) путем высева почвенной суспензии на элективные питательные среды: численность нитрифицирующих бактерий оценивали на голодном агаре с аммонийно-магниевой солью фосфорной кислоты; азотобактер определяли в 50 г почвы методом почвенных пластинок с применением минеральных добавок, нитратный азот - дисульфофеноловым методом (ГОСТ 26489-85).
Результаты и их обсуждение. Влияние бобовых культур на баланс азота в почве определяют соотношением надземной массы, отчуждаемой в виде урожая, к послеуборочным растительным остаткам. По общему количеству пожнивных остатков и по содержанию в них азота многолетние травы в несколько раз превосходят горох. В связи с этим количество азота, используемое растениями гороха из почвы, не восполняется азотом его растительных остатков, так как количество последнего обычно не превышает 15-20% по отношению к азоту в урожае. Совсем другое соотношение складывается у многолетних трав, развивающих мощную корневую систему, в которой накапливается значительное количество азота, в целом не уступающее содержанию его в урожае. Наряду с очень узким соотношением между растительными остатками и урожаем надземной массы однолетние бобовые культуры, особенно горох, меньше накапливают в биомассе биологического азота [4].
Исследованиями установлено, что насыщение севооборотов многолетними бобовыми травами улучшает обеспеченность почв нитратным азотом (табл.). Севообороты с эспарцетом повышали содержание нитратного азота, а также отмечалось положительное влияние этой культуры на азотный режим почвы и на озимой пшенице. Горох, хотя и увеличивал содержание этой формы азота, но на последующей культуре -озимой пшенице это преимущество не проявлялось.
Динамика содержания нитратного азота в слое почвы 0-40 см
(среднее за вегетацию) в звене севооборотов за 2008-2010 гг., мг/кг почвы
Звено севооборота
Севооборот Ячмень Горох Эспарцет Оз. пшеница Среднее
Зернопаропропашной 7,5 10,9 8,8 9,0
Зернопаротравянопропаш-ной: с 1 полем эспарцета 12,4 7,6 13,9 11,3
с 2-мя полями эспарцета 9,9 8,3 10,6 9,6
НСР05 = 0,78
Растительные остатки бобовых культур, попадая в почву, служат одним из основных источников питания и энергии для микроорганизмов.
В связи с тем, что послеуборочные растительные остатки гороха и эспарцета различаются по количественному, качественному составу и продолжительности интенсивности разложения, их воздействие на нитрифицирующие микроорганизмы и азотобактер неодинаковое. Характер изменения нитри-фикационной способности почвы аналогичен содержанию нитратного азота под горохом и эспарцетом.
Наибольшее содержание нитрификаторов (рис. 1) отмечено в слое почвы 0-30 см в зернопаропропашном севообороте под горохом и составило 0,41 тыс. КОЕ в 1 г абсолютно сухой почвы, хотя наибольшее содержание нитратного азота выявлено под озимой пшеницей в звене эспарцет - озимая пшеница. Это указывает на возможность оптимизации нитрифика-
39
This document was created using
Solid Converter PDF
ционных процессов при введении многолетних трав в полевые севообороты.
нитрификаторы, тыс КОЕ в 1 г. абсолютно сухой почвы
0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0
zà У
сухой почвы, в зернопаротравянопропашном севообороте с 2 полями эспарцета - 29,94 млн КОЕ в 1 г абсолютно сухой почвы, что на 21 - 31% больше чем в зернопаропропашном севообороте.
По мнению Е. Н. Мишустина [6], энергия трансформации клетчатки в почве свидетельствует не только об интенсивности деятельности целлюлозоразлогающих микроорганизмов, но и отражает ход мобилизационных процессов в почве, в частности накопления подвижных форм азота, что позволяет судить о суммарном проявлении деятельности почвенной микрофлоры.
-
Г
Рис. 1. Содержание нитрификаторов и азотобактера в слое почвы 0-30 см в севооборотах под бобовыми культурами (2008-2010 гг.): 1-зернопаропропашной (горох) севооборот; 2-зернопаротравянопропашной с 1 полем эспарцета; 3-зернопаротравянопропашной с 2 полями эспарцета
Азотфиксирующие бактерии ассимилируют атмосферный азот (N2) и обеспечивают этим элементом себя и все другие организмы, вследствие чего процесс фиксации атмосферного азота играет ведущую роль в балансе азота не только в биоценозах, но и в агроценозах. Максимальное количество азотобактера наблюдалось в зернопаротравянопропашном севообороте с 1 полем эспарцета и составило 281 колонию в 50 г почвы, что на 71% больше по сравнению с контрольным вариантом - под горохом в зернопаропропашном севообороте. Наличие азотобактера в почве служит показателем ее плодородия, и численность указывает на экологическое благополучие данной почвы. В связи с этим можно утверждать, что введение в полевые севообороты многолетних трав улучшает экологическое состояние почвенной среды микробного ценоза и питательного режима почвы.
Известно, что микробиологическая активность выше в тех севооборотах, где в почву поступает больше органического вещества. В ранее проведенных нами исследованиях [8] установлено, что введение в полевые севообороты эспарцета способствовало существенному увеличению поступления в почву органического вещества.
Результаты наших исследований так же свидетельствуют о том что, введение эспарцета в севообороты приводит к резкому увеличению общего пула микроорганизмов, учтенных на средах, и составляет: в зернопаротравянопропашном севообороте с 1 полем эспарцета - 27,6 млн КОЕ в 1 г абсолютно
Рис. 2. Численность целюлозоразлагающих микроорганизмов в слое почвы 0-30 см в севооборотах под бобовыми культурами (млн КОЕ) в 1 г абсолютно сухой почвы (в среднем за 2008-2010 гг.): 1 - зернопаропропашной севооборот; 2 - зернопаротравянопропаш-ной с 1 полем эспарцета; 3 - зернопаротравянопропашной с 2 полями эспарцета
Интегральный результирующий показатель эффективности различных агротехнологических приемов - продуктивность возделываемых культур. В среднем за 2008-2009 гг. урожайность озимой пшеницы в севообороте с горохом составила 3,7 т/га. В севооборотах с одно- и двухгодичным использованием эспарцета продуктивность озимой пшеницы увеличилась до 8,8%.
Как свидетельствуют результаты исследований, введение в полевые севообороты многолетних бобовых трав способствовало увеличению биологической активности почвы, оптимизации структуры микробного ценоза и питательного режима почвы в звене эспарцет - озимая пшеница, и в итоге улучшению экологического состояния почвенной среды и продуктивности севооборота.
Определяя перспективы экологизации и биологизации полевых севооборотов, следует чтобы обмен веществ и энергии в них был приближен к естественным экосистемам, где эти процессы осуществляются в пределах биологического круговорота. Литература
1. Алиева Е.И. Накопление и разложение растительных остатков полевых культур и влияние их на баланс органического вещества и питательных элементов в дерново-подзолистой почве // Агрохимия. -1978.- № 4. -С. 57-63.
2. Бородкин О.И., Сумская М.А., Безлер Н.В. Формирования микробного сообщества и фитотоксических свойств чернозема в специализированном севообороте // Сахарная свекла - 2010 -№ 8 - С. 14-19.
3. Завалин А.А., Пасынков А.В., Пономарев М.И., Козлова Л.М., Па-сынкова Е.Н. Роль бобовых культур в земледелии Кировской области // Агрохимия. -2002.- № 6.- С. 66-71.
4. Захарченко И.Г., Медвидь Г.К. Баланс азота в системе почва - растение на мощных малогумусных черноземах // Почвоведение. - 1978. -№ 2.- С. 74-81.
5. Лошаков В.Г. Пути экологизации и биологизации земледелия Центрального экономического района // Агроэкологическая оптимизация земледелия - Курск: ВНИИЗ и ЗПЭ, 2004.- С.75-80.
6. Мишустин Е.Н. Микроорганизмы и продуктивность земледелия -М.: Наука, 1972.- 343 с.
7. Рымарь В.Т., Свиридов А.К., Черенков В.В. Теоретические и практические основы полевых севооборотов на чернозёмных почвах // Каменная Степь - 2000. - 214 с.
40
This document was created using
Плодородие №2*2012
Solid Converter PDF
2
3
2
3
8. Турусов В.И., Недоцук Е.В. Роль пожнивно-корневых остатков в формировании почвенного плодородия / // Пути сохранения плодородия почвы и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтном земледелии Центрального Черно-
земья: Материалы заседания Территориального координационного совета «Проблемы заседания ЦЧЗ». Каменная Степь. ч. 1. Земледелие, агропочвоведение, агрохимия, растениеводство - Воронеж: Изд-во «Истоки», 2009.- С. 111-113.
CHERNOZEM BIOGENITY IN LEGUME CROP ROTATIONS
V.I. Turusov, T.I. Diachkova, V.M. Garmachov Voronezh Research Institute of Agriculture, Russian Academy of Agricultural Sciences Kvartal 5 81, Talovaya raion, Voronezh oblast, 397463 Russia E-mail: [email protected]
An improvement in the nitrogen supply of soil under leguminous crops was shown in field crop rotations. Sainfoin was found to significantly enhance the nitrification ability and increase the population of azotobacter. Keywords: chernozem, pea, sainfoin, nitrate nitrogen, microbiological activity.
Плодородие №2*2012
41
This document was created using
Solid Converter PDF
