CC BY
26
УДК / UDC 631.445.41:631.432.33:631.46:634.1.047:631.543.2:633.31/.37
БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ЧЕРНОЗЁМА ВЫЩЕЛАЧЕННОГО В САДАХ ПРИ ЗАДЕРНЕНИИ МЕЖДУРЯДИЙ БОБОВО-ЗЛАКОВЫМИ МНОГОЛЕТНИМИ ТРАВАМИ
BIOLOGICAL ACTIVITY OF LYCONNED CHERNOZEM IN THE GARDENS AT THE ROW SODDING BY THE LEGUME-CEREAL PERENNIAL GRASS
Турин А.Г., доктор сельскохозяйственных наук, профессор Gurin A.G., Doctor of Agricultural Sciences, Professor E-mail: gurin10159@yandex.ru Степанова Е.И., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Stepanova E.I., Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor
E-mail: stepira94@mail.ru Игнатова Г.А., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Ignatova G.A., Candidate of Agricultural Sciences, associate Professor E-mail: gali-ignatov@yandex.ru ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет
имени H.B. Парахина», Орел, Россия Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin", Orel, Russia
Вопросы воспроизводства плодородия почв в садах являются менее изученными, чем на других сельскохозяйственных угодьях. При разработке агротехнических приемов по сохранению и воспроизводству плодородия почвы в садах важное значение имеет учет их влияния на деятельность полезной почвенной энтомофауны, т.к. показатели биологической активности позволяют выявить направление в изменении почвенного плодородия значительно быстрее, чем при изучении таких показателей плодородия, как содержание гумуса. Исследования проводили в яблоневом саду, междурядья которого находились под черным паром. Опыт заложен в 2015 г. на чернозёме выщелоченном в яблоневом саду 1984 г. посадки. Были высеяны бобовые и злаковые многолетние травы - клевер красный и тимофеевка луговая в различных соотношениях в сравнении с естественным задернением. Цель работы - определить биологическую активность почвы в междурядьях сада, находящегося под задернением. Как показали исследования задернение междурядий сада естественной растительностью, а также посевом бобово-злаковых смесей привело к существенному сокращению численности микроскопических грибов. На чёрном пару в среднем за три года количество грибов составило 7,3 тыс. в КОЕ в 1 г сухой почвы, на задернении их численность была в пределах 5,1-5,7 тыс. КОЕ в 1 г почвы. При этом наименьшее количество было в варианте с посевом 30% клевера красного + 70% тимофеевки луговой. Снижение численности грибов свидетельствует о создании под задернением более благоприятных условия для дернового почвообразовательного процесса. Наибольшая численность отмечена в варианте, где высеяна смесь бобово-злаковой растительности, состоящая из 30% клевера красного и 70% тимофеевки луговой - 10,2 млн. КОЕ в 1 г абсолютно сухой почвы. В варианте с естественным травостоем численность актиномицетов составила 7,1 млн. КОЕ в 1 г почвы. В почве, находящейся под задернением, снижается количество микроскопических грибов; усиливаются процессы трансформации органического вещества; происходит снижение интенсивности процессов минерализации. Ключевые слова: бобовые травы, злаковые травы, почва, задернение, сад, микроорганизмы, биологическая активность.
The issues of soil fertility reproduction in gardens are less studied than on other agricultural lands. When developing agrotechnical methods for the preservation and reproduction of soil fertility in gardens, it is important to take into account their influence on the activity of the useful soil entomofauna, because the biological activity indicators allow to identify the direction in the change of soil fertility much faster than the study of such indicators of fertility, as the humus content. The studies were conducted in the apple orchard, the row spacing of which was under black fellow. The experience began in 2015 on leached chernozem in the apple orchard which was planted in 1984. Legumes and cereal perennial grasses - red clover and meadow timothy in various proportions, compared with natural sodding, were sown. The purpose of the study was to determine the biological activity of the soil between the rows of the garden, which were under sodding. The studies have shown that the sodding of row spacing of the orchard with natural vegetation, as well as the sowing of legume-grass mixtures led to a significant reduction in the number of microscopic fungi. On the black fellow, on average for three years, the number of fungi was 7.3 thousand in CFU in 1 g of dry soil, while in sodding their number was in the range of 5.1-5.7 thousand CFU in 1 g of soil. At the same time, the smallest amount was in the variant with the 30% red clover + 70% timothy grass sowing. The decrease in the number of fungi indicates the creation of more favorable conditions for the grassy turf soil-forming process under sodding. The largest number was noted in the variant where a mixture of legume-grass vegetation was sown, consisting of 30% red clover and 70% timothy grass - 10.2 million CFU in 1 g of absolutely dry soil. In the variant with natural grass stand, the number of actinomycetes was 7.1 million CFU in 1 g of soil. In the soil under vegetation, the number of microscopic fungi decreases; processes of transformation of organic matter are enhanced; there is a decrease in the intensity of mineralization processes.
Key words: legumes, cereal grasses, soil, sodding, garden, microorganisms, biological activity.
Введение. Выбор участка и подготовка почвы под закладку многолетних насаждений является одним из важнейших факторов создания благоприятных условий роста и развития плодовых деревьев. Традиционно под сады отводятся наиболее плодородные земли. Как известно, плодородие почвы является важным фактором сельскохозяйственного производства [1-3]. Поэтому сохранение и воспроизводство почвенного плодородия в садах становится неотложной задачей. Вопросы воспроизводства плодородия почв в садах являются менее изученными, чем на других сельскохозяйственных угодьях. Как правило, процесс копирования полевых способов сохранения почвенного плодородия в сады без учета их специфики оказывается малоэффективным.
Известно, что в системе почва - растение формируется равновесное соотношение между элементами плодородия и формированием урожая, их воспроизводством и процессами деградации. При использовании в течение длительного времени одних и тех же приемов обработки почвы природное соотношение между процессами в почве и в растениях нарушается: уменьшается поступление в растения и отчуждение с биомассой элементов питания, процессы минерализации гумуса преобладают над процессами гумификации, что приводит к уменьшению количества органического вещества до уровня нового равновесного состояния [4-7].
Одним из показателей плодородия почвы является её биологическая активность. Вследствие биохимических превращений в почве происходят важнейшие процессы детоксикации и самоочищения. При этом решающая роль принадлежит ассоциации почвенных микроорганизмов, функционирующих как единое целое благодаря взаимосвязанным метаболическим реакциям.
Для оценки биологической активности почвы существует достаточно большое количество показателей. Поэтому выбор приемлемых методов зависит от целей, стоящих перед исследователями.
При разработке агротехнических приемов по сохранению и воспроизводству плодородия почвы в садах важное значение имеет учет их влияния на деятельность полезной почвенной энтомофауны, т.к. показатели биологической активности позволяют выявить направление в изменении почвенного плодородия значительно быстрее, чем при изучении таких показателей плодородия, как содержание гумуса.
Цель работы - определить биологическую активность почвы в междурядьях сада, находящегося под задернением.
Условия, материалы и методы. Опыт заложен в 2015 г. на чернозёме выщелоченном в яблоневом саду 1984 г. посадки.
Варианты: 1. Чёрный пар (контроль); 2. Естественное задернение; 3. Клевер красный 50% + Тимофеевка луговая 50%; 4. Клевер красный 30% + Тимофеевка луговая 70%; 5. Клевер красный 70% + Тимофеевка луговая 30%.
Площадь делянки 384 м2, повторность 3-кратная, размещение рендомезированное.
Почва опытного участка представлена следующими показателями: содержание гумуса - 5,34 %; рН сол. - 5,6. Содержание подвижного фосфора 124 мг/кг, обменного калия 131 мг/кг почвы. Сумма поглощенных оснований 34,57 мг-экв./100 гр. почвы, степень насыщенности основаниями 86,7-87,5%.
В вариантах с задернением междурядий проводили ежегодное скашивание надземной массы по мере отрастания на высоту 20-25 см. В варианте с чёрным паром ежегодно проводили 4-6 кратное дискование междурядий дисковой бороной БДТ-3,5 на глубину 4-6 см.
Численность различных физиологических групп микроорганизмов определяли по методике Е.З. Теппер [8]. На питательной среде крахмалоаммиачного агара (КАА) подсчитывали число бактерий и актиномицетов, использующих минеральные формы азота. На мясопептонном агаре (МПА) определяли количество микроорганизмов, потребляющих органический азот. Микроскопические грибы учитывали на подкислённой среде Чапека - Докса, целюлозоразрушающие бактерии - на среде Тетчинсона, анаэробные азотофиксирующие бактерии (Clostridium pasteurianum) - на среде Емцева [9].
Результаты и обсуждение. Как показали наши исследования, задернение междурядий сада оказало существенное влияние на микробиологическую деятельность почвенных микроорганизмов, относительно междурядий, находящихся под чёрным паром (табл.1). Так, численность актиномицетов, которые являются индикатором завершающего этапа минерализации органического вещества, в вариантах с задернением превышает численность их в варианте с чёрным паром практически в два раза. При этом наибольшая численность отмечена в четвёртом варианте, где высеяна смесь бобово-злаковой растительности, состоящая из 30% клевера красного и 70% тимофеевки луговой - 10,2 млн. КОЕ в 1 г абсолютно сухой почвы. В варианте с естественным травостоем численность актиномицетов составила 7,1 млн. КОЕ в 1 г почвы. Увеличение численности актиномицетов в вариантах с задернением объясняется наличием в почве отмершего органического вещества, образующегося в результате систематического скашивания надземной массы. Минимальная численность микроорганизмов на чёрном пару свидетельствует о необходимости регулярного внесения органического вещества.
Таблица 1 - Биологическая активность почвы в междурядьях яблоневого сада, находящегося под задернением (2016-2018 гг.)_
Вариант Актиномицеты млн. КОЕ в 1 г почвы Грибы Нитрификаторы Усваивающие азот МПА +КАА
тыс. КОЕ в 1 г почвы на МПА на КАА
Чёрный пар (контроль) 5,3 7,3 2,2 7,1 21,4 28,5
Естественное задернение 7,1 5,7 2,7 7,3 34,2 41,5
50% клевер красный+50% тимофеевка луговая 9,7 5,9 3,9 7,6 37,1 44,7
30% клевер красный+70% тимофеевка луговая 10,2 5,1 3,6 7,4 34,7 42,1
70% клевер красный+30% тимофеевка луговая 9,1 5,5 3,9 7,9 42,0 49,9
Степень развития грибов позволяет выявить направленность почвообразовательного процесса. В нашем случае задернение междурядий сада естественной растительностью, а также посевом бобово-злаковых смесей привело к существенному сокращению численности микроскопических грибов. На чёрном пару в среднем за три года количество грибов составило 7,3 тыс. в КОЕ в 1 г сухой почвы, на задернении их численность была в пределах 5,1-5,7 тыс. КОЕ в 1 г почвы. При этом наименьшее количество было в варианте с посевом 30% клевера красного +70% тимофеевки луговой. Снижение численности грибов свидетельствует о создании под задернением более благоприятных условия для дернового почвообразовательного процесса.
Задернение междурядий бобово-злаковой растительностью привело к увеличению нитрификаторов, численность которых составила 3,6-3,9 тыс. КОЕ в 1 г сухой почвы. На чёрном пару количество нитрификаторов было 2,2 тыс. КОЕ в 1 г почвы.
Содержание междурядий под чёрным паром приводит к усилению процессов минерализации. Задернение, в отличие от чёрного пара, приводит к более интенсивному развитию процессов превращения органического вещества почвы при относительном уменьшении его минерализации. Таким образом в междурядьях, находящихся под задернением снижаются относительные потери органического вещества, повышается ёмкость и скорость биологического круговорота веществ.
Показателем, отражающим характер почвообразовательного процесса и усиление биологической активности почвы, является общее количество микроорганизмов на МПА и КАА. Проведённые исследования показали, что задернение междурядий сада способствует существенному увеличению численности микроорганизмов. Так, в вариантах с задернением численность микроорганизмов на МПА составила 7,3-7,9 млн. КОЕ в 1 г абсолютно сухой почвы, на чёрном пару - 7,1 млн. КОЕ в 1 г почвы. Соответственно на КАА численность микроорганизмов составила на задернении 34,2-42,0 млн. КОЕ в 1 г почвы, против 21,4 млн. КОЕ на чёрном пару. Общая численность микроорганизмов в вариантах с задернением превышала аналогичный показатель на чёрном пару в 1,46-1,75 раза. Среди изучаемых бобово-злаковых компонентов выделился вариант содержащий 70% клевера красного + 30% тимофеевки луговой. В этом варианте отмечено наибольшее количество микроорганизмов - 49,9 млн. КОЕ в 1 г почвы. В варианте с естественным задернением численность микроорганизмов МПА+КАА была ниже, чем под сеяными травами и составила 41,5 млн. КОЕ в 1 г почвы.
Выводы. Проведённые исследования показали, что задернение междурядий яблоневого сада многолетней травянистой растительностью, особенно состоящей из смеси бобовых и злаковых трав, существенным образом повышает биологическую активность почвы. При этом в почве, находящейся под задернением, снижается количество микроскопических грибов; усиливаются процессы трансформации органического вещества; происходит снижение интенсивности процессов минерализации.
На чёрном пару происходит увеличение численности микроорганизмов, участвующих в минерализации органического вещества и превращении азота в почве.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Жученко A.A. Пути инновационно-адаптивного развития АПК России в XXI столетии. Киров: НИИСК Северо-Востока, 2011. 144 с.
2. Обущенко C.B. Агроэкологическое обоснование систем воспроизводства почвенного плодородия в полевых севооборотах Среднего Заволжья: дис. ... докт. с-х наук. Самара, 2014. 324 с.
3. Мониторинг калийного режима черноземов ЦЧР / П.А. Чекмарев, C.B. Лукин, Ю.В. Сискевич [и др.] // Достижения науки и техники АПК. 2011. № 8. С. 3-6.
4. Чекмарев П.А. Состояние плодородия почв и мероприятия по его повышению в 2012 г. // Агрохимический вестник. 2012. № 1. С. 2-4.
5. Муха Д.В. Феномен плодородия как функция взаимодействия компонентов биогеоценоза // Вестник с.-х. науки. 1991. № 4. С. 109-115.
6. Напрасникова Е.В. Биодиагностика почв антропогенных геосистем // География и природные ресурсы. 2016. № 1. С. 55-59.
7. Черников В.А. Экологическая оценка гумусового состояния почв в системах земледелия // Бюл. ВНИИ удобрений и агропочвоведения. 2001. № 115. С. 82-84.
8. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.: Изд-во МГУ, 1991. 304 с.
9. Практикум по биологии почв: учеб. пособ. / Г.М. Зенова, А.Л. Степанов, A.A. Лихачёва, H.A. Манучарова. М.: Изд-во МГУ, 2002. 120 с.
