CC BY
16
ПЛОДОРОДИЕ
СЫ: 10.24412/0044-3913-2023-1-14-18 УДК 631.461.465: 631. 445.25
Биологическая диагностика экологического состояния серой лесной почвы в условиях интенсивной агрогенной нагрузки
М. К. ЗИНЧЕНКО, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: рореl62@yndеx.ru) С. И. ЗИНЧЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник Верхневолжский федеральный аграрный научный центр, ул. Центральная, 3, пос. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., 601261, Российская Федерация
Исследования проводили с целью изучения изменения биологических показателей серых лесныхпочв агрофонов вусловияхдлительного агротехнического воздействия. Работу выполняли во Владимирской области в2012-2020гг. Схема стационарного полевого опыта по усовершенствованию адаптивно-ландшафтных систем земледелия предполагала изучение следующих вариантов: интенсивный минеральный (ИМ) - N350P220K390; высокоинтенсивный минеральный (вИМ) - N480P280K575; интенсивный органоминеральный (ИОМ) -N3t0Pt0K310 +навоз 60 т/га; высокоинтенсивный органоминеральный (ВИОМ) - N43S0P1fJ<3f0 + навоз 80 т/га. Количество минеральных и органических удобрений приведено за ротацию 6-польного севооборота. Почва опытного участка - серая лесная среднеоподзоленная среднесуглинистая с содержанием гумуса 3,9...4,2 %. В почвенном профиле наиболее высокую уреазную активность проявлял гумусовый горизонт. На органоминеральных фонах сохраняетсядостоверно более высокий потенциал уреазной активности, по сравнению с минеральными. Средняя уреазная активность на этих фонах составляла 0,22...0,30 мг N-NH/1 г почвы за 4 часа (метод Щербаковой). Активность фермента в почве минеральных фонов находилась на уровне 0,15.0,18 мг N-NH/1 г почвы за 4 часа (НСР05 = 0,06). Выявлена тесная положительная связь между активностью О уреазы и численностью аммонифицирующих N бактерий - r=0,85. Статистическидостоверное о| снижение численности аммонификаторов от-z мечали в вариантах с минеральной системой s удобрения - (не более 4 млн КОЕ/1 г почвы). g Коэффициентминерализации (Км) на высоко-де интенсивном минеральном фоне был равен ^ 1,57. При использовании органоминеральных 2 удобрений величина этого показателя близка ^ к единице, что указывает на низкую напряжен-
ность минерализационных процессов в почве. Коэффициенты трансформации органического вещества (Кт) выше на органоминеральных фонах, что характеризует большую интенсивность превращения мортмассы в органические компоненты гумусовых соединений. Это подтверждают и величины коэффициентов гумусонакопления.
Ключевые слова: ферментативная активность уреазы, окислительно-восстановительные ферменты, серая лесная почва, фон интенсификации, аммонифи-каторы, коэффициент минерализации и трансформации органического вещества, гумусонакопление.
Для цитирования: Зинченко М. К., Зинченко С. И. Биологическая диагностика экологического состояния серой лесной почвы в условиях интенсивной агрогенной нагрузки // Земледелие. 2023. № 1. С. с1о1: 10.24412/0044-3913-2023-1-14-18.
Одним из показателей плодородия почвы выступает ее биологическая активность. При введении новых технологических приемов в земледелии исследование жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, связанной с процессами трансформации органического вещества, становится особенно важным [1, 2, 3]. Оценка и прогнозирование биологической активности, гумусного состояния почв сельскохозяйственного назначения сегодня - важная научная и практическая задача, от решения которой зависят почвенное плодородие, эффективность применения удобрений, а также продуктивность сельскохозяйственных культур.
Снижение продуктивности сельскохозяйственных культур указывает на потерю стабильности агроэкосистемы. Однако это уже конечная стадия ее реакции на антропогенное воздействие, которой предшествовали изменения других показателей: физико-химических свойств почвы, сбалансированности биохимических процессов, фитотоксической активности микробных сообществ [4, 5]. Такие традиционно используемые характеристики, как содержание подвижных и
валовых форм питательных элементов, уровень кислотности, общая порозность и др., а также показатели продуктивности сельскохозяйственных культур, отражают уровень эффективного плодородия почвы, а не экологические процессы ее трансформации в сторону деградации или повышения плодородия.
В связи с этим одним из основных вопросов адаптивно-ландшафтного земледелия и современной почвенной экологии становится возможность оценки и прогнозирования изменений, происходящих в почвах агроланд-шафтов, вовлеченных в интенсивное сельскохозяйственное использование. Благодаря высокой чувствительности к любым внешним неблагоприятным изменениям, биологические параметры выступают основными индикаторами экологического состояния почвы [6, 7, 8]. Сегодня для экологических исследований нет единого решения в выборе биологических показателей, характеризующих экологическое состояние почвенной системы. Для оценки биологического состояния агрогенных почв при проведении комплексных экологических исследований рекомендуется анализировать динамику нескольких групп почвенных ферментов, а также количественный и качественный состав основных эколого-трофических групп микроорганизмов [9, 10].
Цель исследований - изучение реакции почвенной микрофлоры и оценка биологических процессов при высокой интенсивности использования серой лесной почвы в системе адаптивно-ландшафтного земледелия.
Работу выполняли в 2011-2020 гг в стационарном многофакторном полевом опыте по изучению и усовершенствованию адаптивно-ландшафтных систем земледелия в зоне Владимирского ополья, заложенном в 1996 г в отделе земледелия Верхневолжского ФАНЦ. Объект исследований - серая лесная слабооподзоленная среднесуглинистая почва. Содержание гумуса в пахотном слое (0.. .20 см) варьирует от 3,9 до 4,2 % (по Тюрину), подвижного фосфора (по Кирсанову) - от 100 до150 мг/кг обменного калия (по Масловой) - от100 до 120 мг/кг, рНКС| - от 5,6 до 6,1 ед.
Так как под влиянием возрастающего уровня антропогенного воздействия происходит значительное усиление техногенной деградации агрогенных агросистем, для исследования были выбраны уровни интенсивности (варианты), сформированные в результате длительного применения высоких доз
0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0
0,17
0,13
0,06
10,04
I 0,01
0...10 10...20 20...30 30...40 Глубина, см
40...50
Рис. 1. Профильное распределение активности уреазы в серой лесной почве залежи.
удобрений. Их рассчитывали балансовым методом на два уровня: интенсивный - на продуктивность 2700 ... 3500 зерновых единиц; высокоинтенсивный -на продуктивность 3700.4500 зерновых единиц на 1 га.
Исследования проводили на следующих фонах: интенсивный минеральный (ИМ) - М350Р220К390; высокоинтенсивный минеральный (ВИМ) - ^80Р280К575; интенсивный органоминеральный (ИОМ)
- М310Р150К310 + навоз 60 т/га; высокоинтенсивный органоминеральный (ВИОМ)
- ^430Р16оК36о + навоз 80 т/га. Количество минеральных и органических удобрений приведено за ротацию 6-польного севооборота. Навоз вносили единовременно 1 раз за ротацию севооборота, минеральные удобрения - ежегодно (калийные и фосфорные - осенью, азотные - весной).
Уровни интенсивности размещали на двух фонах основной обработки: ежегодная вспашка на глубину 20.22 см и ежегодная энергосберегающая плоскорезная обработка на 10.12 см.
Почвенные образцы для микробиологических исследований отбирали в мае, июле и сентябре из слоя 0.20 см. В мае их отбор осуществляли после основных агротехнических мероприятий (внесение азотных удобрений и посев).
Биологическую активность почвы оценивали по показателям структуры микробного ценоза, численности и соотношению эколого-трофических групп микроорганизмов. Оценку биогенности почвы определяли путем посева на твердые элективные питательные среды (МПА и КАА); ферментативную активность уреазы - колориметрическим методом Т. В. Щербаковой; активность полифенолоксидазы и пероксидазы -методом К. А. Козлова (Теппер Е. З., Шильникова В. К., Переверзева Г. И. Практикум по микробиологии. М.: Агро-промиздат, 1987. 238 с.; Хазиев Ф. Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005.252 с.).
Профильное распределение активности уреазы изучали при отборе образцов на залежи, расположенной на территории, сопредельной с опытным участком. Микробиологическое разложение азотсодержащих органических соединений в почве оценивали по коэффициенту трансформации органического вещества (Кт). Он характеризует интенсивность трансформации органического материала (растительного и микробного происхождения) в органическое вещество почвы. Информативным показателем, характеризующим экологическое состояние агрогенных почв, выступает коэффициент гумусонакопления (Кг), рассчитываемый по активности редокс-ферментов - полифенолоксидазы и пероксидазы.
В течение вегетационного периода в годы исследования отмечали существенное варьирование погодных условий, особенно по количеству и равномерности выпадения осадков (от 285 до 431мм). Средняя величина ГТК (1,42) соответствовала достаточному состоянию увлажнения, что типично для зоны Владимирского ополья.
Обработку полученных данных проводили с использованием программы 81айвйса 6 методами статистического, корреляционного и дисперсионного анализа.
Ферментативная активность почв выступает важным фактором ее плодородия и чувствительным экологическим и агрономическим индикатором агротехнического воздействия. Гидролитический фермент уреаза участвует в регуляции азотного обмена в почве. Он катализирует гидролиз мочевины до аммиака и углекислого газа. Мочевина в почву попадает в составе растительных остатков, навоза и как азотное удобрение. Кроме того, она образуется и в самой почве в качестве промежуточного продукта в процессе превращения азотистых органических соединений -белков и нуклеиновых кислот. Уреазная
активность почвы служит диагностическим показателем способности почвы накапливать минеральный азот. Значимость этого фермента, действующего на завершающих стадиях процессов аммонификации, обусловлена его центральной ролью в высвобождении неорганического азота в форме аммония, который в дальнейшем непосредственно ассимилируется как растениями, так и почвенными микроорганизмами [7].
Активность уреазы в почве залежи фиксировали до глубины 50 см (рис. 1). Наиболее высокой в почвенном профиле она была в гумусовом горизонте, максимальной - в слое 0.20 см. Корневая масса растений обогащала верхний слой почвы биологически активными экссудатами, стимулирующими развитие микрофлоры и повышающими ферментативную активность. Активность уреазы закономерно снижалась с глубиной в соответствии с распределением гумуса, в котором сосредоточены почти все почвенные ферменты. С глубины 20...30 см отмечали ее резкое уменьшение (в 2 раза), которое продолжало убывать с глубиной.
Наибольшая активность уреазы отмечена в июле, видимо, в связи с благоприятным гидротермическим режимом почвы и активизацией процессов аммонификации [8]. Это довольно лабильный гидролитический фермент, активность которого подвержена влиянию гидротермических условий. Однако в большей степени ее высокая вариативность обусловлена применением удобрений. Доказано, что такие ферменты, как про-теаза, уреаза, аспарагиназа практически мгновенно реагируют на действие высоких доз органических и минеральных удобрений, в то время как различные агрохимические показатели почв остаются без изменений [9].
В наших исследованиях на серой лесной почве самый высокий коэффициент вариации был зафиксирован на интенсивном и высокоинтенсивном органоминеральных фонах с внесением 60 и 80 т/га навоза. В этих вариантах наблюдали и более высокий потенциал уреазной активности, по сравнению с минеральными фонами (рис. 2).
Средние величины уреазной активности на органоминеральных фонах составляли 0,22...0,30 мг Ы-ЫН4/1 г почвы за 4 часа. В почве минеральных фонов она находилась на уровне 0,15...0,18 мг Ы-ЫН4/1 г почвы за 4 часа. ы Максимальную активность уреазы в о опыте отмечали по отвальной вспашке л на органоминеральных фонах, где перед д посевом озимой пшеницы было внесено л 60 и 80 т/га навоза, а также и N.. со- и
' ' 60 90 ф
ответственно. Средняя величина этого 2
показателя за сезон составляла 0,60 мг ю
N-N^/1 г почвы за 4 часа, что более чем м
в 2,5 раза выше, по сравнению с почвой 2 других вариантов.
(О см о см
ш ^
Ф
Ч
ш ^
2
ш м
Рис. 2. Активность уреазы в серой лесной почве агрофонов: а) на фоне вспашки; б) на фоне плоскорезной обработки.
В последующие годы на фоне последействия органических удобрений уреазная активность почвы снижалась, достигая значений, зафиксированных на минеральных фонах. Отмечена тесная положительная связь между активностью уреазы и численностью бактерий, трансформирующих азот органических остатков (аммонификаторов) - г =0,85.
Известно, что при внесении орга-номинеральных удобрений в почве агрофонов увеличение численности аммонифицирующей микрофлоры сопровождается ростом активности уреазы [10]. Аммонифицирующие бактерии в процессе онтогенеза используют органический азот почвы и в результате минерализации ими азотсодержащих органических соединений растительного и животного происхождения образуется аммиак, который выступает важным звеном в процессе обеспечения растений азотом [7]. Поэтому мониторинг численности этой группы микроорганизмов дает информацию о влиянии различного уровня агротехнической нагрузки (длительного использования различных доз удобрений и приемов основной обработки) на экологическое состояние и уровень плодородия почвы при сельскохозяйственном использо-
вании. Ответные реакции этой эколого-трофической группы микроорганизмов на воздействие агротехнической нагрузки в опыте проявились достаточно отчетливо (табл. 1).
Наибольшее количество протео-литической микрофлоры выявлено в почве высокоинтенсивного органоми-нерального фона, как по вспашке, так и по энергосберегающей плоскорезной обработке - соответственно 5,8 и 6,6 млн КОЕ/1 г почвы. Статистически достоверное снижение их численности в течение периода исследований отмечали в вариантах с минеральной системой удобрений - интенсивном и высокоин-
висимо от приема основной обработки. В почве этих вариантов количество жизнеспособных клеток не превышало 4 млн КОЕ/1 г В этой связи особенно выделяется высокоинтенсивный минеральный фон, по отвальной вспашке, где зафиксирован самый низкий в опыте средний пул аммонификаторов - 3,2 млн КОЕ/1 г почвы.
Приемы основной обработки почвы приводят к изменению структуры и условий жизнедеятельности почвенного микробного сообщества. Отмечен тренд увеличения численности ами-ногетеротрофов, произрастающих на мясо- пептонном агаре (МПА), на фонах, обработанных безотвально на глубину 10...12 см. По отвальной вспашке средняя численность (ХБ) аммонификаторов составила 4,4 млн КОЕ/1 г почвы с коэффициентом вариации У=35,8 %, на фонах, расположенных по плоскорезной обработке, - соответственно 5,2 млн КОЕ/1 г почвы и У=24,7 %. Эта закономерность активно проявилась на фонах действия и последействия органических удобрений. Она обусловлена высокой концентрацией в верхнем слое почвы органического материала, выступающего питательным субстратом для гетеротрофов, и более благоприятными условиями увлажнения. Установлено, что влажность почвы по энергосберегающей обработке в среднем на 2 % выше, чем по отвальной вспашке. Эта закономерность сохранялась во все периоды отбора почвенных образцов.
Сопоставление численности аммонифицирующей микрофлоры показало достоверное ее снижение на высокоинтенсивных минеральных фонах, что свидетельствует о недостатке в почве легкогидролизуемого органического вещества. Благоприятные условия для развития этой эколого-трофической группы микроорганизмов сформировались на фонах последействия органических удобрений, с наиболее высокой активностью по плоскорезной обработке.
Изучаемые фоны различались и по интенсивности процессов минерализации и трансформации органического вещества. Биогенность серой лесной почвы минеральных фонов определяла превосходящая численность микроорганизмов, развивающихся благодаря
тенсивном минеральных фонах, не за 1. Численность аммонифицирующей микрофлоры (среднее за 2011-2020 гг.)
Фон интенсификации Отвальная вспашка Плоскорезная обработка
ХБ± Б (X), млн КОЕ/1 г V, % ХБ± Б (X), млн КОЕ/1 г V, %
Интенсивный 3,96±1,42 38,6 3,97±0,86 24,7
минеральный
Высокоинтенсивный 3,21±0,86 30,1 3,75±0,43 12,4
минеральный
Интенсивный 4,60±1,55 35,5 6,24±1,13 18,5
органоминеральный Высокоинтенсивный 5,83±2,16 39,0 6,63±2,61 43,2
органоминеральный ХБ ± Б(Х) 4,40±1,50 5,15±1,33 27,28
V, % 35,8 - 24,7 -
НСр05 0,20 - 0,65 -
2. Коэффициенты минерализации и трансформации органического вещества серой лесной почвы в зависимости от уровня агротехнической нагрузки (среднее за 2011-2020 гг.)
Фон Вспашка на 20...22 см Плоскорезная обработка на 10...12 см
Км* Кт Км Кт
Интенсивный минеральный 1,18±0,47 8,46±3,26 1,05±0,44 8,15±3,11
Высокоинтенсивный минеральный 1,57±0,53 5,44±1,38 1,30±0,48 8,70±3,29
Интенсивный органоминеральный 1,05±0,32 11,45±4,78 0,92±0,29 14,53±3,74
Высокоинтенсивный органомине-
рапьныи 0,94±0,34 13,80±3,27 0,80±0,36 17,89±4,13
Залежь 0,99±0,28 11,48±2,05 - -
*Км= КАА/МПА; Кт= (МПА+КАА)*(МПА/КАА).
минеральным источникам азота (среда крахмало-аммиачный агар, КАА), что свидетельствует о преобладании в этих вариантах микробиологических процессов минерализации органического вещества серой лесной почвы (табл. 2). На высокоинтенсивном минеральном фоне отмечены самые высокие абсолютные значения коэффициентов минерализации (Км). По отвальной вспашке Км был равен 1,57, что характеризует высокую степень минерализации азота почвенного органического вещества, по плоскорезному рыхлению - 1,30 (средняя степень). Средняя и низкая степень минерализации выявлена в вариантах с использованием органоминеральных удобрений, где значения коэффициентов минерализации близки к единице, что свидетельствует о паритете между процессами иммобилизации и минерализации соединений азота в почве. Аналогичная закономерность зафиксирована в почве залежи, где отмечен самый низкий диапазон вариации рассматриваемого показателя. В целом четко выражена тенденция снижения активности минерализации почвенного азота на фонах, обработанных плоскорезно на глубину 10...12 см - минимальная величина коэффициента минерализации отмечена на ВИОМ фоне.
Оценка значений Кт показала, что наибольшая интенсивность трансформации органического вещества мортмассы отмечена в почве высокоинтенсивного органоминерального фона по обоим приемам основной обработки почвы (по вспашке - 13,8, по плоскорезной обработке - 17,9). Средний Кт в вариантах с внесением 60 и 80 т/га органических удобрений по вспашке был равен 12,63, по безотвальной обработке - 16,21. На минеральных фонах активность этих процессов в 2 раза ниже, по вспашке средняя величина Кт составила 6,95, по плоскорезной обработке - 8,43.
При внесении навоза и минеральных удобрений структура микробиоценоза обеспечивала активность микробиологических и биохимических процессов, достаточную для трансформации пожнивно-корневых остатков в органическое вещество почвы и поддержания устойчивого равновесия в экосистеме. Особенно эта тенденция выражена на фонах, обработанных безотвально. В
2019 г. на интенсивном органоминераль-ном фоне по плоскорезному рыхлению был отмечен самый высокий в опыте Кт (37,4).
Ответные реакции микроорганизмов на воздействие минеральной системы удобрений на интенсивном и высокоинтенсивном минеральном фоне проявились в снижении коэффициентов трансформации органического вещества. Самую низкую величину этого показателя отмечали на высокоинтенсивном минеральном фоне по отвальной вспашке - Кт = 5,44. Это обусловлено не только снижением пула аммонифи-каторов и иммобилизаторов азота, но и изменением соотношения численности эколого-трофических групп. На фонах минеральной системы удобрений соотношение МПА/КАА изменялось в сторону возрастания пула амилолити-ческой микрофлоры, что способствует доминированию микробиологической иммобилизации почвенного азота над процессами трансформации мортмас-сы.
На высокоинтенсивном минеральном фоне (ВИМ) трансформация органического вещества, обусловленная активностью полифенолоксидазы и пероксидазы, активно смещалась к интенсивной минерализации гумуса, о чем свидетельствуют самые низкие значения Кг - 0,39 на фоне отвальной вспашки и 0,46 по энергосберегающей
плоскорезной обработке (рис. 3). То есть использование только высоких доз минеральных удобрений может провоцировать биохимические процессы, снижающие синтез гумусовых веществ в серой лесной почве. Коэффициенты гу-мусонакопления на органоминеральных фонах имели более высокие величины, приближаясь к значениям, отмеченным в почве залежного участка (Кг=1,05), где биохимические процессы направлены на депонирование органического вещества и накопления гумуса.
Таким образом, многолетние наблюдения в стационарном полевом опыте дают возможность провести объективную оценку биологических процессов, происходящих в серой лесной почве агроценозов. Так, внесение органических удобрений положительно влияло на возрастание активности уреазы. На этих фонах отмечена тесная положительная связь (г = 0,85) между активностью фермента и численностью аммонификаторов, трансформирующих азот органических остатков.
На агрофонах с применением минеральной системы удобрений микробиологические процессы развиваются по минерализационному типу. В почве органоминеральных фонов, где Км близки к единице или ниже ее, эти процессы наименее выражены. Коэффициенты трансформации органического вещества выше на органоминеральных фонах, что характеризует большую интенсивность превращения мортмассы в органические компоненты предгуму-совых соединений. Судя по величинам коэффициентов гумусонакопления, применение 60 и 80 т/га навоза снижало активность процессов минерализации компонентов гумуса, по сравнению с использованием одних минеральных удобрений.
То есть более благоприятные экологические условия для протекания микробиологических и биохимических про-
Рис. 3. Коэффициенты накопления гумуса в зависимости от уровня агротехнической нагрузки (среднее за 2016—2020 гг.): — вспашка; — плоскорезная.
«
N О N
Ш S
ç
ш
4
ш
5
ш M
цессов, обусловливающих сохранение почвенного плодородия, складываются в почве органоминеральных фонов при использовании навоза в дозах 60 и 80 т/га.
В отношении обеспечения бережного, экономного расходования запасов органических веществ почвы плоскорезная обработка более эффективна, чем отвальная.
Литература
1. Биологическая активность дерново-подзолистой почвы в длительном опыте с различными агротехническими приемами / Н.П. Ковалевская, Н.Е. Завьялова, Д.Ю. Шаравин и др. // Российская сельскохозяйственная наука. 2019. № 3. С. 38-41.
2. Скороходов В.Ю. Продуктивность полевых монокультур и возделываемых в севообороте в зависимости от содержания нитратного азота и биологической активности почвы на чернозёмах южных степных районов Южного Урала // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2021. № 1 (53). С. 60-67.
3. Влияние инокуляции семян ризоагрином на микрофлору ризосферы и урожайность озимой пшеницы в лесостепи Западной Сибири / О.Ф. Хамова, Е.В. Тукмачева, Н.Ф. Балабанова и др. // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). 2020. № 2 (55). С. 60-68.
4. Терещенко Н. Н., Бубина А. Б. Микробиологические критерии экологической устойчивости почвы и эффективности почвозащитных технологий // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2009. № 3 (7). С. 42-62.
5. Кольцова О. М. Биологическая диагностика состояния чернозема выщелоченного типичной лесостепи // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2012. № 1. С. 7-11.
6. Хазиев Ф. Х. Почва и экология // Вестник Академии наук РБ. 2017. Т. 24. № 3. С. 29-38.
7. Биологическая активность почвы в условиях изменения режима землепользования в Нечерноземной зоне России // Плодородие. 2022. № 3. С. 71-76.
8. Захарова О.А., Черкасов О.В., Евсен-кин К.Н. Микробиологическая индикация мелиорированных торфяных почв // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). 2022. № 1 (62). С. 23-30.
9. Оценка применимости показателей ферментативной активности в биодиагностике и мониторинге почв / Е. В. Даденко, Т. В. Денисова, К. Ш. Казеев и др. // Поволжский экологический журнал. 2013. № 4. С. 385-393.
10. Чендев Ю. Г., Хохлова О. С., Александровский А. Л. Агрогенная эволюция автоморфных черноземов лесостепи (Белгородская область) // Почвоведение. 2017. № 5. С. 515-531.
11. Звягинцев Д. П, Бабьева И. П., Зенова П М. Биология почв. М.: МГУ, 2005. 445 с.
12. Зинченко М. К., Стоянова Л. Г. Действие различных систем удобрения на интенсивность биологических процессов в серой лесной почве // Владимирский земледелец. № 2-3. 2014. С. 19-22.
13. Влияние систем удобрения на ферментативную активность дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы / В. В. Лапа, Н. А. Михайловская, М. М. Ломонос и др. // Почвоведение и агрохимия. 2012. №2 (49). С.187-200.
14. Зинченко М. К., Стоянова Л. Г. Реакция почвенной микрофлоры серой лесной почвы на длительное применение разных по уровню интенсификации систем удобрений // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 2. С. 21-24.
Biological diagnostics of the ecological state of grey forest soil under conditions of intense agrogenic load
M. K. Zinchenko, S. I. Zinchenko
Upper Volga Federal Agrarian Scientific Center, ul. Tsentral'naya, 3, pos. Novyi, Suzdal'skii r-n, Vladimirskaya obl., 601261, Russian Federation
Abstract. The research aimed to study the changes in the bological parameters of grey forest soils ofagricultural backgrounds under conditions of long-term agrotechnical impact. The work was carried out in the Vladimir region in 2012-2020. The experimental design of a stationary field experiment on the improvement of adaptive-landscape systems of agriculture involved the study of the following options: intensive mineral (IM) - N350P220K390; high-intensitymineral (HIM) - N480P280K575; intensive organomineral (IOM) - N310P150K310 + manure 60 t/ha; high-intensityorganomineral(HIOM) - N430P160K360 + manure 80 t/ha. The amount of mineral and organic fertilizers was given for the rotation of a 6-field crop rotation. The soil of the experimental plot was grey forest medium podzolzed medium loamy with a humus content of 3.9-4.2%. In the soil profile, the humus horizon exhibited the highest urease activity. On organomineral backgrounds, a significantly higher potential of urease activity remains, compared to mineral backgrounds. The average ureaseactivityagainstthese backgrounds was 0.22-0.30 mg N-NH4 for 1 g of soil for 4 hours (Shcherbakov's method). The activity of the enzyme in the soil of mineral backgrounds was at the level of 0.15-18 mg N-NH4 for 1 g of soil for 4 hours (HCP05=0.06). A close positive relationship was found between urease activity and the number of ammonifying bacteria - r=0.85. A statistically significant decrease in the number ofammonifiers was observed in the variants with a mineral fertilizer system (no more than 4 million CFU/1 g of soil). The mineralization coefficient on a high-intensity mineral background was 1.57. When using orga-nomineral fertilizers, the value of this indicator is close to unity, which indicates a lowintensityofmin-eralization processes in the soil. The coefficients of transformation of organic matter are higher on organomineral backgrounds, which characterises the greater intensity of the transformation of mortmass into organic components of humus compounds. This is also confirmed by the values of the coefficients of humus accumulation.
Keywords: enzymatic activity of urease; redox enzymes; grey forest soil; background of intensification; ammonifiers; coefficient of mineralization and transformation of organic matter; humus accumulation.
Author Details: M. K. Zinchenko, Cand. Sc. (Biol.), leading research fellow (e-mail: popel62@yndex.ru); S. I. Zinchenko, D. Sc. (Agr.), chief research fellow.
For citation: Zinchenko MK, Zinchenko SI [Biological diagnostics of the ecological state of grey forest soil under conditions of intense agro-genic load]. Zemledelie. 2023; (1):14-8. Russian. doi: 10.24412/0044-3913-2023-1-14-18.
doi: 10.24412/0044-3913-2023-1-18-22 УДК 633.37:631.847.1(571.1)
Азотфиксирующая способность и роль бобовых трав
в биологизации земледелия
A.Ф. СТЕПАНОВ1, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
С.П. ЧИБИС1, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент (e-mail: sp.chibis@omgau.org)
B.В. ХРИСТИЧ1, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
C.Н. АЛЕКСАНДРОВА1, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
С.Ю. ХРАМОВ2, научный сотрудник
Юмский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, Институтская пл., 1, Омск, 644008, Российская Федерация 2Омский аграрный научный центр, просп. Королева, 26, Омск, 644012, Российская Федерация
Исследование проводили с целью определения азотфиксирующей способности однолетних и многолетних бобовых культур и использования ими биологического азота на формирование урожая в условиях южной лесостепной зоны Западной Сибири. Работу выполняли в 2012-2020 гг. на лугово-чернозёмной почве. Объектами исследований служили рекомендованные для региона сорта однолетних бобовых культур гороха посевного (контроль), нута кормового, вики яровой, сои и многолетних бобовых трав - люцерны синегибридной, донника белого и желтого, клевера лугового, гибридного и ползучего, эспарцета песчаного, козлятника восточного, а также местные отборные формы лядвенца рогатого, люпина многолетнего, астрагала галеговидного и нутового. Для расчета коэффициента азотфиксации бобовых культур (Казф) определяли количество фиксированного атмосферного азота методом сравнения с небобовыми культурами -овсом и кострецом. Среди однолетних зернобобовых культур наиболее эффективно биологический азот используют горох (108 кг/га) и нут (98 кг/га), Казф составил 0,58 и 0,55 соответственно. Азотфиксирующая
*Исследования выполнены в рамках научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) Минсель-хоз России по темам № ГР 01201256669; № ГРАААА-А16-116040610033-5.
