CC BY
16
АГРОЭКОЛОГИЯ
УДК 631.51.01
Р.В. Миникаев, А.Р. Валиев, И.Г. Манюкова, Г.С. Сайфиева R.V. Minikayev, A.R. Valiyev, I.G. Manyukova, G.S. Sayfiyeva
БИОЛОГИЧЕСКИМ РЕЖИМ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ ОБРАБОТКИ ПОД РАННИЕ ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ
BIOLOGICAL REGIME OF GRAY FOREST SOILS UNDER DIFFERENT TILLAGE SYSTEMS FOR EARLY CEREAL CROPS
Ключевые слова: микробиологическая активность, обработка почвы, пахотный слой, зерновые культуры.
Для изучения микробиологической активности гетеротрофов, диазатрофов, бактерий, использующих минеральные формы азота, фосфатмобили-зирующих микроорганизмов и микромицетов, в условиях серых лесных почв Предкамской зоны Республики Татарстан проведен сравнительный анализ почвы после различных способов ее основной обработки (отвальная вспашка, поверхностная обработка, без обработки). Выделение и учет микроорганизмов проводили на элективных питательных средах по методике О.И. Колешко, С.М. Семенова. В увлажненных условиях 2009 г. перед посевом наибольшее количество гетеро-трофов в слое 0-20 см наблюдали в варианте с прямым посевом — 67,3 млн КОЕ/г, по вспашке (контроль) — 49,7 млн КОЕ/г. К фазе полной спелости их количество уменьшилось до 56,8 и 41,2 млн КОЕ/г почвы. В засушливых условиях 2010 г. численность гетеротрофов в варианте без обработки почвы перед посевом ячменя снизилось до 59,0 млн КОЕ/г. К уборке количество гетеро-трофов в слое 0-20 см составило 27,5 млн КОЕ/г почвы в варианте с прямой посев комплексом Сид Хок (НО+СХ). Наибольшую активность почвенной биоты во все годы исследований наблюдали при поверхностной и нулевой обработках почвы. Преимущество минимализации обработки в части улучшения активности почвенной биоты можно связать с тремя благоприятными факторами, которые возникают при использовании такой системы, по сравнению со вспашкой на 20-22 см: сокращение проходов сельскохозяйственных машин в процессе возделывания культур, что уменьшает деформацию почвы и ее переуплотнение; положительное влияние на нижнюю часть пахотного слоя; аккумуляция корневых и пожнивных остатков в верхней половине пахотного слоя, что привело к возрастанию микробиологической активности и тенденции гумусонакопления в этом слое.
Keywords: microbiological activity, tillage, arable layer, cereal crops.
A comparative analysis of soil samples with mold-board plowing, surface cultivation and samples without tillage (No-till) was carried out to study the mi-crobial activity of heterotrophs, bacteria, using mineral nitrogen forms and phosphate mobilizing microorganisms and micromycetes on gray forest soils of the Pre-Kama area of the Republic of Tatarstan. The isolation and accounting of microorganisms were performed on elective nutrient media according to the method of O.I. Koleshko and S.M. Semenov. The results showed that in moist conditions of 2009 before planting the largest number of heterotrophs in the layer of 0-20 cm was observed on direct sowing variant — 67.3 million colony-forming units (COU) per soil gram; on plowing variant — 49.7 million-colony forming units (COU) per soil gram. Its number has decreased to 56.8 million colony-forming units (COU) per soil gram on sowing, and to 41.2 on plowing variant by full maturity phase. Drought conditions of 2010 showed a significant decrease in the number of heterotrophs in the variant without tillage before sowing barley to 59.0 million colony-forming units (COU) per soil gram. By harvest time the number of heterotrophs in the 0-20 cm of layer was 27.5 million colony-forming units (COU) per soil gram. Throughout the years of research the most active soil biota was observed at the minimum and zero tillage. The advantage of minimizing the processing, in terms of improving the activity of soil biota, may be attributed to three favorable factors that arose when using this system compared with plowing on 20-22 cm: reduction the passes of agricultural machinery in the crops cultivation, reducing the soil deformation and its compaction; a positive effect on the bottom of arable layer where the process of soil structure restoration is carried out; accumulation of root and stubble on the top of the arable layer leading to an increase of microbiological activity and humus accumulation in this layer.
Миникаев Рогать Вагизович, к.с.-х.н., доцент, Казанский государственный аграрный университет. E-mail: [email protected].
Валиев Айрат Расимович, к.т.н., доцент, Казанский государственный аграрный университет. E-mail: [email protected].
Манюкова Ирина Геннадьевна, к.с.-х.н., доцент, Казанский государственный аграрный университет. E-mail: [email protected].
Сайфиева Гулия Саубановна, к.с.-х.н., доцент, Казанский государственный аграрный университет. E-mail: [email protected].
Minikayev Rogat Vagizovich, Cand. Agr. Sci., Assoc. Prof., Kazan State Agricultural University. E-mail: [email protected].
Valiyev Ayrat Rasimovich, Cand. Tech. Sci., Assoc. Prof., Kazan State Agricultural University. E-mail: [email protected].
Manyukova Irina Gennadyevna, Cand. Agr. Sci., Assoc. Prof., Kazan State Agricultural University. E-mail: [email protected].
Sayfiyeva Guliya Saubanovna, Cand. Agr. Sci., Assoc. Prof., Kazan State Agricultural University. E-mail: [email protected].
Почва — естественная лаборатория, в которой происходят сложные биологические, химические и физиологические процессы разрушения и воспроизводства плодородия. Микрофлора почвы характеризуется большим разнообразием микроорганизмов, которые принимают участие в процессах почвообразования и самоочищения, кругооборотах азота, углерода и других элементов.
Жизнедеятельность, качественный и количественный состав микроорганизмов определяются почвенными условиями: наличием питательных веществ, влажностью, аэрацией, реакцией среды, температурой и др. Их численность в хорошо окультуренной почве может достигать нескольких миллиардов в 1 г почвы, а общая масса — 10 т/га [1, 2].
Наибольшее количество микроорганизмов содержится в верхнем слое почвы толщиной до 10 см. По мере углубления оно уменьшается, и на уровне 3-4 м микрофлора практически отсутствует. Состав ее меняется в зависимости от типа и состояния почвы, состава растительности, температуры, влажности и др. Большинство микроорганизмов почвы способны развиваться при нейтральном рН, высокой относительной влажности, температуре от 25 до 40°С [3, 4].
Как утверждает А.С. Салихов, вид севооборота, степень насыщенности его теми или иными культурами оказывают значительное влияние на экологическую обстановку в почве: изменяется структура микробных ассоциаций, а также скорость и направленность биохимических процессов, от которых в значительной степени зависят плодородие почвы и урожай сельскохозяйственных культур [5]. Огромный пул почвенных метаболитов микробного происхождения оказывает регулирующее влияние на численность и состав микробиоценозов.
Многообразные биологические процессы, происходящие в почве, можно описать комплексным понятием «биологическая активность», она служит индикатором изменения условий среды, так как быстро реагирует на воздействие внешних факторов.
Большое влияние на биологическую активность почвы оказывает механическая обработка.
Результаты исследований ряда авторов свидетельствуют о том, что при отвальной обработке численность микроорганизмов увеличивается, причем по мере углубления пахотного слоя биологическая активность обрабатываемых слоев почвы возрастает [6, 7]. В то же время С.И. Коржов отмечает, что безотвальные обработки способствуют интенсивному развитию почвенных микроорганизмов в верхнем слое почвы [8].
Поверхностное рыхление почвы создает благоприятные условия для размножения аэробных микроорганизмов, главным образом, в верхней части пахотного слоя (5-15 см). Применение отвальных обработок обеспечивает усиление деятельности бактерий во всем пахотном слое. Уменьшение интенсивности механической обработки почвы способствует, как правило, усилению активности целлюлозоразлагаю-щей микрофлоры в пахотном слое [14]. Однако в исследованиях П.А. Котяк поверхностно-отвальная обработка привела к увеличению целлюлозоразлагающей активности почвы, по сравнению с поверхностной обработкой [9]. Следует отметить, что усиление активности целлюлозоразлагаю-щей микрофлоры не способствует минерализации гумуса, так как эти микроорганизмы разлагают первичное органическое вещество, поступающее в почву. В результате этого образуются соединения, входящие в состав гумусовых веществ, что впоследствии может способствовать увеличению содержания гумуса.
При минимальной обработке с внесением соломы коэффициент гумификации значительно ниже, чем по отвальной обработке. Снижается выделение углекислого газа, что указывает на недостаток легкодоступных соединений для микроорганизмов [10-12].
Г.К. Марковская предполагает, что в годы с выраженным дефицитом влаги при прямом посеве создаются более благоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов [13].
Целью исследований — выявить действие различных систем обработки на биологический режим серых лесных почв в условиях Предкамской зоны Республики Татарстан.
Условия, материалы и методы
Исследования проводили в 2009-2011 гг. на полях ООО «Саба» Сабинского района (Предкамская зона) Республики Татарстан. Площадь делянки общей и учетной составляла 3 га. Размещение делянок — систематическое. В опыте в шести вариантах в трехкратной повторности применяли различные технологии возделывания ранних зерновых культур, основанные на следующих приемах обработки почвы и посева:
вспашка на 22 см, прикатывание перед посевом, посев сеялкой С3-3,6 — традиционная обработка (контроль, В20 + ТТ);
вспашка на глубину 22 см и посев посевным комплексом со стрельчатыми лапами (В20 +ДД);
поверхностная обработка почвы на 12 см осенью агрегатом Рубин и посев посевным комплексом со стрельчатыми лапами (П12 (без предпосевной обработки)
+ДД);
предпосевная обработка на 10 см весной агрегатом Рубин и посев посевным комплексом со стрельчатыми лапами (Но
+ДД);
поверхностная обработка почвы осенью на 12 см, предпосевная обработка на 10 см весной агрегатом Рубин и посев посевным комплексом со стрельчатыми лапами (П12 + ДД);
прямой посев комплексом Сид Хок (Но + СХ).
Исследования проводили в звене севооборота с чередованием культур яровая пшеница — ячмень — горохо-ячменная смесь на зеленую массу.
Почва опытного участка — светло-серая лесная, тяжелосуглинистая на покровном легкосуглинистом суглинке. Перед закладкой опыта она характеризовалась следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса (по Тюрину) в слое 0-10 см — 2,26%, в слое 10-20 см — 2,02%, подвижного фосфора и обменного калия (по Кирсанову) — 100 и 110 мг/кг, соответственно, рН солевой вытяжки — 5,4-5,5.
В 2009 г. после уборки предшественника высевали яровую пшеницу (сорт — Эстер, РС,). Перед посевом семена протравливали фунгицидом Виал ТТ (0,4 л/т). Расчет норм применения минеральных удобрений выполнен балансовым методом на запланированную урожайность культуры 4,0 т/га.
Удобрения (^0Р90К90) вносили в виде аммиачной селитры (2,0 ц/га) и азофоски (3,0 ц/га) весной. Органические удобрения под пшеницу не применяли. Для уничтожения сорной растительности в фазе кущения культуры (10 июня) посевы обработали гербицидами: Аккурат (0,07 кг/га), Пума супер-7,5 (1 л/га), Дианат (0,13 кг/га). Уборку для определения биологической урожайности проводили 22 августа в фазе полной спелости яровой пшеницы.
В 2010 г. высевали ячмень (сорт Нур, РС^. Семена предварительно обработаны фунгицидом АлтСил (0,4 л/т). Расчет норм минеральных удобрений выполнен балансовым методом на запланированную урожайность зерна 3,5 т/га. Удобрения (^0Р90К90) вносили весной в виде аммиачной селитры (2,0 ц/га) и азофоски (3 ц/га). Убирали культуру в фазу полной спелости для определения биологической урожайности 25 июля.
В 2011 г. возделывали горохо-ячменную смесь (гороха Ямалский, РСи ячмень Нур, РС^. Перед посевом семена ячменя протравили фунгицидом Кинто Дуо, КС (2,5 л/т). Минеральные удобрения (^0Р90К90) вносили весной в виде азофоски из расчета 3 ц/га. Уборка для определения биологической урожайности проведена 11 июля в фазу полной спелости.
Агрометеоусловия за период исследований, по данным метеостанции Казань-опорная, характеризовались значительными отклонениями от среднемноголетних как по температурному режиму, так и по количеству осадков.
2009 и 2011 гг. схожи по климатическим условиям во время вегетации растений: засушливые и жаркие периоды обоих лет не были затяжными. Норма осадков была ниже, чем данные средних многолетних показателей. В 2010 г. метеоусловия сложились неблагоприятно для сельскохозяйственных культур в связи с недостаточным увлажнением и высокой температурой воздуха.
Изучали микробиологическую активность гетеротрофов, диазотрофов, бактерий, использующих минеральные формы азота, фосфатмобилизирующих микроорганизмов и микромицетов. Численность микроорганизмов различных физиологических и эко-лого-трофических групп определяли: микроскопические грибы — на среде Чапека; актиномицеты — на крахмало-аммиачном агаре (КАА); аммонификаторы (гетеро-трофы) — на мясо-пептонном агаре (МПА); аэробные азотфиксаторы — на среде
Эшби; денитрификаторы — на среде Гиль-тея; минерализаторы — на КАА; бациллы — на среде № 8.
Выделение и учет микроорганизмов проводили на элективных питательных средах по методике О.И. Колешко [15], С.М. Семенова [16].
Количество гетеротрофов характеризует общий уровень биологических процессов в почве. Они обитают в основном вблизи корневой системы, их численность зависит от обеспеченности воздухом. При отвальной обработке, когда пожнивные и корневые остатки перемещаются в нижние слои почвы, большая часть микроорганизмов погибает. При безотвальной обработке пласты почвы не переворачиваются, и среда обитания гетротрофов не изменяется [14].
Диазотрофы — микроорганизмы, которые способны усваивать молекулярный азот атмосферы и переводить его в доступную для растений форму.
Повышенное содержание микромицетов в ризосфере зерновых культур увеличивает риск развития корневых гнилей. Положительная сторона микроорганизмов этой группы в том, что они оструктуривают почву [14].
Результаты и обсуждение
Из данных таблиц следует, что показатели численности микроорганизмов в вариантах В20+ТТ (контроль) и В20+ДД идентичны, так как почва для анализа была взята весной до предпосевной обработки почвы. Основная обработка почвы осенью на этих вариантах не отличалась.
На вариантах П12 (без предпосевной обработки)+ДД
и П12+ДД наблюдается аналогичная картина.
Мы установили, что микрофлора довольно динамично меняется в течение периода вегетации растений. В условиях 2009 г. во влажной почве в ризосфере яровой пшеницы численность гетеротрофов в пахотном слое была меньше в вариантах с зяблевой вспашкой (49,7 млн КОЕ) по сравнению с вариантами поверхностной (П12+ДД — 61,9 млн КОЕ/г почвы) и нулевой обработками почвы (НО+СХ — 67,3 млн КОЕ/г почвы) (табл. 1).
Количество диазотрофов в фазе полной спелости при прямом посеве было на 5,5 млн КОЕ выше по сравнению с контролем. Несколько иная картина наблюдается при анализе содержания в почве микро-мицетов, которые очень чувствительны к уплотнению почвы. В течение всего летнего
периода благоприятные условия для их роста и развития зависели от глубины и способа обработки почвы: в слое 10-20 см при традиционных способах обработки их количество возрастало, а на вариантах минимальной обработки, наоборот, снижалось.
Перед посевом ячменя максимальная численность фосфатмобилизирующих микроорганизмов в слое 0-10 см (149 млн КОЕ/г) отмечена в варианте с однократной весенней поверхностной обработкой (Но + ДД), в слое 10-20 см — 56,0 млн КОЕ/г — в варианте прямого посева (табл. 2). Перед уборкой наблюдалось некоторое увеличение их количества в вариантах с традиционной осенней вспашкой.
Наибольшая численность микроорганизмов, использующих минеральные формы азота для своего роста и развития, в верхнем горизонте почвы (0-10 см) отмечена при прямом посеве. Причем в этом варианте она была значительно выше, чем по зяблевой вспашке. Возможно, это объясняется наличием растительных остатков предшествующей культуры.
Численность диазотрофов во всех вариантах изменялась незначительно в течение всего вегетационного периода ячменя.
В динамике численности микромицетов прослеживалась следующая тенденция: во всех вариантах наблюдалось увеличение их количества в фазу полной спелости и больше их обнаружено в варианте с двукратной минимальной обработкой (П12+ДД) в сравнении с другими вариантами. Количество гетеротрофов в ризосфере яровых зерновых культур в фазе полной спелости при отвальной обработке было больше, чем в этот же период при нулевой и поверхностной обработках (12,0 млн КОЕ/г) и составила 43,0 млн КОЕ/г.
Весной численность гетеротрофов на яровой пшенице была выше по технологии прямого посева и составила в слое 10-20 см 37,1 млн КОЕ/г почвы. По-видимому, предпосевная обработка и поверхностные обработки почвы в вариантах с минимальными технологиями способствовали улучшению аэрации почвы. К уборке в слое 10-20 см численность гетеротрофов несколько снизилась (табл. 3).
При технологиях с отвальной вспашкой количество микромицетов как в верхней, так и в нижней части пахотного слоя (28,0 и 16,4 млн КОЕ/г почвы соответственно) было значительно ниже, чем на фоне минимальной обработки почвы и особенно прямого посева.
Таблица 1
Изменение численности микроорганизмов в зависимости от системы обработки под яровую пшеницу в пахотном слое, 2009 г.
Перед посевом Полная спелость
Варианты Слой почвы, см гетеротрофы, млн КОЕ/г диазотрофы, млн КОЕ/г бактерии, использ. минер. формы азота, млн КОЕ/г фосфатмобилизирующие микроорганизмы, млн КОЕ/г микромицеты, млн КОЕ/г гетеротрофы, млн КОЕ/г диазотрофы, млн КОЕ/г бактерии, использ. минер. формы азота, млн КОЕ/г фосфатмобилизирующие микроорганизмы, млн КОЕ/г микромицеты, млн КОЕ/г
В20+ТТ (кон- 0-10 20,1 3,2 5,0 6,7 28,0 16,1 4,8 10,5 24,5 15,0
троль) 10-20 29,6 8,4 8,0 35,3 25,0 25,1 9,6 47,5 38,4 35,0
В20+ДД 0-10 20,1 3,2 5,0 6,7 28,0 18,4 5,1 9,0 16,3 16,0
10-20 29,6 8,4 8,0 35,3 25,0 25,1 8,6 50,0 41,5 33,0
П12 (без предпосевной 0-10 10-20 25,8 36,1 8,3 7,5 35,5 40,0 86,1 24,5 45,0 65,0 26,1 27,4 8,7 6,3 15,0 7,5 43,1 28,6 47,0 34,0
Но+ДД 0-10 27,6 10,3 37,0 93,4 40,0 22,4 10,4 13,5 56,7 42,0
10-20 38,3 5,8 42,0 26,7 60,0 30,5 7,2 9,0 29,4 30,0
П,2+ДД 0-10 25,8 8,3 35,5 86,1 45,0 19,1 9,6 12,0 35,4 45,0
10-20 36,1 7,5 40,0 24,5 65,0 27,8 6,2 8,5 29,1 27,5
НО+СХ 0-10 27,8 10,8 39,5 53,1 55,0 24,3 12,4 10,5 47,5 57,5
10-20 39,5 9,2 44,0 64,8 45,0 32,5 7,5 5,5 34,5 35,0
Таблица 2
Изменение численности микроорганизмов в зависимости от системы обработки под ячмень
в пахотном слое, 2010 г.
Перед посевом Полная спелость
Варианты Слой почвы, см гетеротрофы, млн КОЕ/г диазотрофы, млн КОЕ/г бактерии, использ. минер. формы азота, млн КОЕ/г фосфатмобилизирующие микроорганизмы, млн КОЕ/г микромицеты, млн КОЕ/г гетеротрофы, млн КОЕ/г диазотрофы, млн КОЕ/г бактерии, использ. минер. формы азота, млн КОЕ/г фосфатмобилизирующие микроорганизмы, млн КОЕ/г микромицеты, млн КОЕ/г
В20+ТТ (контроль) 0-10 10-20 8,5 32,5 2,1 5,6 2,0 9,0 2,0 32,0 35,0 15,0 8,5 43,0 4,3 8,6 5,5 56,0 16,5 34,0 20,0 40,0
В2с+ДД 0-10 10-20 8,5 32,5 2,1 5,6 2,0 9,0 2,0 32,0 35,0 15,0 22,5 31,0 7.7 6.8 4,4 56,5 17,0 49,5 35,0 45,0
П12 (без предпосевной 0-10 10-20 13,5 23,5 13,5 2,5 33,5 43,0 97,0 12,5 40,0 75,0 23,0 12,0 5,1 4,0 2,0 1,0 54,5 25,0 40,0 35,0
Но+ДД 0-10 10-20 15,0 27,0 10,0 7,1 42,0 41,0 149,2 18,5 42,0 41,0 15,5 13,5 5,9 2,9 3,0 2,5 72,0 25,5 60,0 30,0
П12+ДД 0-10 10-20 13,5 23,5 13,5 2,5 33,5 43,0 97,0 12,5 40,0 75,0 20,0 34,0 5,5 11,5 5,5 4,0 69,0 26,5 55,0 35,0
НО+СХ 0-10 10-20 18,0 41,0 1,6 5,4 44,0 43,0 38,5 56,0 44,0 43,0 15,5 12,0 5,9 2,4 3,0 17,0 64,5 31,0 35,0 55,0
В динамике диазотрофов наблюдается Наибольшая численность фосфатмобили-увеличение их численности к фазе полной зирующих микроорганизмов была на вари-спелости на вариантах с традиционной тех- анте прямого посева и составила к момен-
нологией обработки почвы. А в вариантах с ту уборки в слое 0-10 см 59,1, в слое поверхностной обработкой почвы заметно 10-20 см — 34,5 млн КОЕ/г почвы. снижение их количества.
Таблица 3
Изменение численности микроорганизмов в зависимости от системы обработки под горохо-ячменную смесь на зеленую массу в пахотном слое, 2011 г.
Перед посевом Полная спелость
Варианты г и ы со x 0 с > £ гетеротрофы, млн КОЕ/г 3" н ^ ¡3 | использ. минер. >мы азота, н КОЕ/г е и ? М и< ¡ 0 "я I е/ 8 1 гетеротрофы, млн КОЕ/г 3" н ^ 8 £ использ. минер. >мы азота, н КОЕ/г е и ? М и< ¡ 0 "я I е/ 8 1
о л С и рифм е т к а ю £ ** аи о ф 1 1 м И рифм е т к а ю £ ** аи о ф 1 1 м
В20+ТТ (контроль) 0-10 10-20 7,0 24,1 4,7 10,3 2,1 15,4 10,5 24,8 28,0 16,4 13,1 24,5 6,3 11,5 20,3 43,7 15,3 26,1 30,0 35,0
В20+ДД 0-10 10-20 7,0 24,1 4,7 10,3 2,1 15,4 10,5 24,8 28,0 16,4 10,4 25,7 7,0 13,2 17,4 50,3 13,0 24,9 32,0 33,5
П12 (без предпосевной 0-10 10-20 15.0 30.1 15,6 5,0 42,5 45,4 68,1 15,6 34,0 42,5 18,1 26,1 10,5 3,2 34,3 15,3 41,5 22,1 40,0 23,0
Но+ДД 0-10 10-20 16,5 27,4 17,2 7,8 47,0 40,3 75,0 18,2 37,2 38,0 24.4 20.5 9,4 5,1 37,8 20,4 54,5 26,2 43,7 18,9
П12+ДД 0-10 10-20 15.0 30.1 15,6 5,0 42,5 45,4 68,1 15,6 34,0 42,5 17,8 25,1 8,4 4,0 37,0 24,0 47,0 25,3 39,4 22,0
НО+СХ 0-10 10-20 24,1 37,1 8,7 9,0 49,3 54,1 44,5 66,1 46,0 41,5 23,0 23,7 9,5 10,3 46,7 18,0 59,1 34,5 43,0 36,8
Что касается бактерий, использующих минеральные формы азота, то наблюдается их увеличение к концу вегетации в слое 0-10 см на вариантах с вспашкой и уменьшение их количества в слое 10-20 см при минимальных технологиях и прямом посеве. Возможно, это объясняется активностью корневой системы, корневыми выделениями и благоприятным температурным режимом в почве.
В засушливых, жарких условиях 2010 г., по сравнению с 2009, 2011 гг., во всех вариантах обработки наблюдалось сильное уплотнение почвы. В 2009 г. количество микроорганизмов в пахотном слое почвы изменялось в пределах от 49,7 до 67,3 КОЕ/г почвы; условия 2010 г. показали численность от 37 до 59 млн КОЕ/г, в 2011 г. эти показатели варьировали от 31,1 до 61,2 КОЕ/г почвы в зависимости от вариантов обработки почвы.
Показатели структурности почвы (2011 г.) указывают, что содержание агрономически ценных агрегатов было больше на вариантах технологий с поверхностной обработкой почвы. Особенно разница заметна в слое 10-20 см. Так, если на контроле их содержание в слое 10-20 см составляет 59,6%, то на варианте технологии с минимальной весенней обработкой — 76,8%. Отсюда следует, что и коэффициент структурности больше на вариантах технологий с поверхностной обработкой
почвы. Наибольший коэффициент структурности наблюдается на варианте технологии с осенней минимальной обработкой почвы и составляет в слое 0-10 см 1,75, в слое 10-20 см — 3,25, что по сравнению с контролем выше на 0,36 и 1,97 соответственно.
Для оценки структуры почвы важное значение имеет содержание водопрочных агрегатов. По этому показателю также лучшими оказались варианты с минимальной обработкой почвы.
На основании проведенных исследований можно сказать, что на содержание структурных агрегатов почвы наибольшее положительное влияние оказали технологии с минимальной обработкой почвы, что обусловлено сохранением растительных остатков в верхней части пахотного слоя почвы и отсутствием механического воздействия почвообрабатывающих орудий на нижнюю часть (10-20 см). Видимо, это повлияло и на численность гетеротрофов. На вариантах с поверхностной обработкой почвы и нулевой по сравнению с традиционной в пахотном слое их оказалось больше — от 43,9 до 61, 2 млн КОЕ/г, тогда как по вспашке их количество составляет 31,1 млн КОЕ/г почвы.
Главным показателем оценки разных приемов обработки почвы является величина урожая исследуемых культур, которая отражает и интегрирует действие на растение всех условий возделывания.
Таблица 4
Урожайность культур в зависимости от технологий обработки, т/га
Варианты 2009 г., яровая пшеница 2010 г., ячмень 2011 г., горохо-ячменная смесь на зеленую массу
В20+ТТ (контроль) 3,96 0,83 29,6
В20+ДД 3,94 0,92 28,2
П12 (без поедпосевной обоаботки)+ДД 3,83 1,00 23,5
НО+ДД 3,70 1,30 20,05
П12+ДД 3,98 1,20 20,0
Но+СХ 3,11 1,41 22,7
НСР005 0,15 0,20 0,22
Основной причиной варьирования урожайности при различных технологиях обработки почвы в годы проведения исследований стали различия в погодных условиях.
Достоверная разность в урожайности в 2009 г. в пользу вариантов с осенней поверхностной в сочетании с весенней предпосевной обработками почвы и традиционной зяблевой вспашкой обеспечена в основном за счет разницы в количестве продуктивных стеблей. Масса 1000 зерен была в пределах от 34,7 г на прямом посеве до 38,4 г в варианте зяблевой вспашки.
В острозасушливом и жарком 2010 г. были получены следующие результаты исследований: число продуктивных стеблей на единицу площади на варианте прямого посева, где почва не обрабатывалась ни осенью, ни весной, составило 460 шт/м2, против 307-421 шт/м2 на остальных. Здесь же отмечены сравнительно высокие показатели количества зерен в 1 колосе (15 шт.), массы зерен с 1 колоса (0,43 г) и массы 1000 семян (28,6 г). Самые низкие величины элементов структуры урожая зафиксированы при проведении осенней зяблевой вспашки.
В сравнительно влажном 2011 г. высокая урожайность зеленой массы горохо-ячменной смеси была получена на варианте с традиционной вспашкой (контроль) (В20+ТТ — 29,6 т/га), а наименьшая — на варианте П12+ДД) — 20,0 т/га.
Выводы
Влияние различных технологий обработки почвы на биологический режим почвы определяется условиями вегетации культуры. Сравнительно большая активность почвенной биоты наблюдалась на вариантах с поверхностными обработками почвы.
Библиографический список
1. Казакова Н.А. Функциональное биоразнообразие почвенных микроорганизмов // Вестник Ульяновской государственной
сельскохозяйственной академии. — 2009. — № 1. — С. 27-29.
2. Acosta-Martinez V., Acosta-Merca-do D., Sotomayor-Ramirez D., Cruz-Rodriguez L. Microbial communities and enzymatic activities under different management in semiarid soils / / Appl. Soil Ecol. — 2008.
— Vol. 38. — P. 249-260.
3. Воробьев С.А. Краткие итоги и задачи научных исследований по севооборотам / / Теория и практика современного севооборота. — М.: Изд-во МСХА, 2004. — С. 14-18.
4. Mathew R.P., Feng Y., Githinji L., An-kumah R., Balkcom K.S. Impact of no-tillage and conventional tillage systems on soil mi-crobial communities // Applied and Environmental Soil Science. — 2012. — Vol. 2012 (2012). — 10 pages.
5. Салихов А.С. Ресурсосберегающие приемы в земледелии среднего Поволжья.
— Казань: Изд-во Казанск. гос. ун-та, 2008.
— 200 с.
6. Картамышев Н.И., Тимонов В.Ю., Чернышева Н.М., Балабанов С.С., Ша-мин Д.В. Обработка почвы, обеспеченность растений элементами минерального питания и процесс гумусообразования // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. — 2010. — № 2. — С. 53-58.
7. Dorota Swedrzynska, Irena Malecka, Andrzej Blecharczyk, Arkadiusz Swedrzynski, Justyna Starzyk. Effects of various long-term tillage systems on some chemical and biological properties of soil // Polish J. Environ. Stud. — 2013. — Vol. 22 (6). — P. 1835-1844.
8. Коржов С.И. Влияние обработки почвы на биологические процессы // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. — 2010. — № 3. — С. 14-17.
9. Котяк П.А., Чебыкина Е.В., Комарев-цева Л.Г. Влияние разных по интенсивности систем обработки и удобрений на изменение биологических показателей плодородия почвы // Вестник АПК Верхневолжья. — 2008. — № 3. — С. 3-6.
10. Cookson W.R., Murphy D.V., Roper M.M. Characterizing the relationships between soil organic matter components and microbial function and composition along a tillage disturbance gradient // Soil Biol. Bio-chem. - 2008. - Vol. 40. - P. 763-777.
11. Gajda A.M. Effect of different tillage systems on some microbiological properties of soils under winter wheat // Int. Agrophysics.
- 2008. - Vol. 22 (3). - P. 201-208.
12. Майсямова Д.Р., Лазарев А.П. Влияние соломы на численность микроорганизмов чернозема обыкновенного при минимальной обработке // Аграрный вестник Урала. - 2008. - С. 33-35.
13. Марковская Г.К., Кирясова Н.А. Влияние минимализации обработки почвы на ее биологическую активность // Достижения науки и техники. - 2007. - № 1. -С. 16-17.
14. Кадыров М.Д. Влияние приемов основной обработки темно-серой лесной почвы на рост, развитие и урожайность яровых зерновых культур в условиях лесостепи Поволжья: дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.01.
- Казань, 2005. - 154 с. РГБ ОД, 61:05-6/415.
15. Колешко О.И. Экология микроорганизмов почвы. Лабораторный практикум. -Минск: Высшая школа, 1981. - 175 с.
16. Семенов С.М. Лабораторные среды для актиномицетов и грибов. - М.: Агро-промиздат, 1990. - 240 с.
References
1. Kazakova N.A. Funktsional'noe biora-znoobrazie pochvennykh mikroorganizmov // Vestnik Ul'yanovskoy gosudarstvennoy sel'skokhozyaystvennoy akademii. - 2009. -№ 1. - S. 27-29.
2. Acosta-Martinez V., Acosta-Merca-do D., Sotomayor-Ramirez D., Cruz-Rodriguez L. Microbial communities and enzymatic activities under different management in semiarid soils // Appl. Soil Ecol. - 2008.
- Vol. 38. - P. 249-260.
3. Vorob'ev S.A. Kratkie itogi i zadachi nauchnykh issledovaniy po sevooborotam // Teoriya i praktika sovremennogo sevooboro-ta. - M.: Izd-vo MSKhA, 2004. - S. 14-18.
4. Mathew R.P., Feng Y., Githinji L., An-kumah R., Balkcom K.S. Impact of no-tillage and conventional tillage systems on soil mi-crobial communities // Applied and Environmental Soil Science. - 2012. - Vol. 2012 (2012). - 10 pages.
5. Salikhov A.S. Resursosberegayushchie
priemy v zemledelii srednego Povolzh'ya. -
+
Kazan': Izd-vo Kazansk. gos. un-ta, 2008. — 200 s.
6. Kartamyshev N.I., Timonov V.Yu., Chernysheva N.M., Balabanov S.S., Sha-min D.V. Obrabotka pochvy, obes-pechennost' rasteniy elementami mineral'nogo pitaniya i protsess gumusoobrazovaniya // Vestnik Kurskoy gosudarstvennoy sel'skokho-zyaystvennoy akademii. — 2010. — № 2. — S. 53-58.
7. Dorota Swedrzynska, Irena Malecka, Andrzej Blecharczyk, Arkadiusz Swedrzynski, Justyna Starzyk. Effects of various long-term tillage systems on some chemical and biological properties of soil // Polish J. Environ. Stud. — 2013. — Vol. 22 (6). — P. 1835-1844.
8. Korzhov S.I. Vliyanie obrabotki pochvy na biologicheskie protsessy // Vestnik Vo-ronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. — 2010. — № 3. — S. 14-17.
9. Kotyak P.A., Chebykina E.V., Komarev-tseva L.G. Vliyanie raznykh po intensivnosti sistem obrabotki i udobreniy na izmenenie biologicheskikh pokazateley plodorodiya pochvy // Vestnik APK Verkhnevolzh'ya. — 2008. — № 3. — S. 3-6.
10. Cookson W.R., Murphy D.V., Roper M.M. Characterizing the relationships between soil organic matter components and microbial function and composition along a tillage disturbance gradient // Soil Biol. Bio-chem. — 2008. — Vol. 40. — P. 763-777.
11. Gajda A.M. Effect of different tillage systems on some microbiological properties of soils under winter wheat // Int. Agrophysics.
— 2008. — Vol. 22 (3). — P. 201-208.
12. Maysyamova D.R., Lazarev A.P. Vliyanie solomy na chislennost' mikroorganiz-mov chernozema obyknovennogo pri mini-mal'noy obrabotke // Agrarnyy vestnik Urala. — 2008. — S. 33-35.
13. Markovskaya G.K., Kiryasova N.A. Vliyanie minimalizatsii obrabotki pochvy na ee biologicheskuyu aktivnost' // Dostizheniya nauki i tekhniki. — 2007. — № 1. — S. 16-17.
14. Kadyrov M.D. Vliyanie priemov os-novnoy obrabotki temno-seroy lesnoy pochvy na rost, razvitie i urozhaynost' yarovykh zernovykh kul'tur v usloviyakh lesostepi Pov-olzh'ya: dis. ... kand. s.-kh. nauk: 06.01.01.
— Kazan', 2005. — 154 s.
15. Koleshko O.I. Ekologiya mikroorganiz-mov pochvy. Laboratornyy praktikum. — Minsk: Vysshaya shkola, 1981. — 175 s.
16. Semenov S.M. Laboratornye sredy dlya aktinomitsetov i gribov. — M.: Ag-
ropromizdat, 1990. — 240 s.
+
