CC BY
39
УДК 631.86:631.417.2
ИЗМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АНТРОПОГЕННЫХ И АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
Г. М. БРЕСКИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник
Н.А. ЧУЯН, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
Р.Ф. ЕРЕМИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии E-mail: [email protected]
Резюме. Приведены результаты исследования по влиянию антропогенных и абиотических факторов на биологические показатели почвы в опыте с использованием растительных остатков и соломы на удобрение. Установлено, что положительный результат при поверхностном компостировании растительных остатков наблюдается при внесении низкой дозы извести как отдельно, так и совместно со средней дозой минеральных удобрений.
Ключевые слова: биологическая активность, чернозем типичный, органическое вещество, минеральные удобрения, растительные остатки.
Состояние биоты — главный показатель экологического состояния почвы. Большая часть почвенных микроорганизмов гетеротрофы, для которых нужен постоянный приток готового органического вещества. Между его содержанием и биологической активностью почвы существует прямая зависимость [3, 5]. Самый доступный и экологически безопасный источник органического вещества — солома и пожнивно-корневые остатки.
Таблица. Схема опыта
Заделка соломы положительно влияет на физикохимические и агрохимические свойства почвы, усиливает биологические процессы, что способствовует повышению урожайности сельскохозяйственных культур [4]. Известно также, что длительное применение минеральных удобрений в сочетании с известью не только не приводит к снижению биологической активности почвы [6], но и способствует ее увеличению [8]. Работ же посвященных исследованию биоты почвы при д лительном применении различных доз минеральных удобрений и извести в сочетании с поверхностным компостированием растительных остатков практически нет. Однако в связи с прогрессирующим ухудшением экологического состояния почв необходимо углубленное комплексное изучение этого вопроса.
Цель работы — определить влияние антропогенных и абиотических факторов на показатели биологической активности почвы в период уборки урожая.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 2006-2008 гг. на территории ОНО ОПХ «Панинское» ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии (Курская область, Медвенский район) в полевом мелкоделяночном опыте. Почвенный покров участка представлен чернозёмом типичным тяжелосуглинистым на лессовидном карбонатном суглинке. В пахотном слое почвы (0...25 см) содержится: гумуса — 5,34...5.56 %, обменно-поглощенного кальция — 26,0...28,6 мг-экв. на ЮОгпочвы. Реакция среды нейтральная или близкая к нейтральной (слабокислая или слабощелочная) рНюд — 6,6...7,5, рН^ — 6,1...7,2, гидролитическая кислотность невысокая (0,36...0,48 мг-экв. на 100 г почвы).
Ns вари- анта Культура
сахарная свекла (2006 г.) ячмень (2007г.) горох (2008 г.)
1 Контроль (без удобрений и со- Контроль (без удобрений и ботвы Контроль (без удобрений и соломы
ломы) сахарной свеклы) злаковых)
2 ПК соломы злаковых (озимая ПК ботвы сахарной свеклы 15 т/га ПК соломы злаковых (ячмень) 3 т/га
пшеница) 3 т/га - фон 1 - фон 1 - фон 1
3 Фон 1 + (ЫРК)эо Фон 1 + (ЫРК)4о Фон 1 + (РК)40
4 Фон 1 + (ЫРК^ео Фон 1 + (ЫРК)во Фон 1 + (РК)во
5 ФОН 1 + (ЫРК)270 ФОН 1 + (ЫРК)120 Фон 1 + (РК)-|20
6 ПК соломы 3 т/га + известь 50 ПК ботвы 15 т/га + известь 10 кг/т ПК соломы 3 т/га + известь10 кг/т
кг/т - фон 2 - фон 2 - фон 2
7 Фон 2 + (МРК)эо Фон 2 + (ЫРК)40 Фон 2 + (РК)40
8 Фон 2 + (ЫРК)1во Фон 2 + ^РК)во Фон 2 + (РК)во
9 ФОН 2 + (ЫРК)270 Фон 2 + (ЫРК)12о ФОН 2 + (РК)-|20
10 ПК соломы 3 т/га + известь 100 ПК ботвы 15 т/га + известь 20 кг/т ПК ботвы 3 т/га + известь 20 кг/т -
кг/т - фон 3 - фон 3 фон 3
11 Фон 3 + (ЫРК)до Фон 3 + (МРК)40 ФОН 3 + (РК)40
12 Фон 3 + (ЫРК)180 Фон 3 + (ЫРК)во Фон 3 + (РК)ао
13 Фон 3 + (ЫРК)270 ФОН 3 + (ЫРК)120 ФОН 3 + (РК)120
* ПК — поверхностное компостирование
В течение вегетационного периода (с июня по сентябрь) для определения целлюлозолитической активности почвы закладывались хлопчатобумажные полотна на глубину 0...20 см в трехкратной повторности на 25-28 дней [7].
В период уборки урожая (фаза полной биологической спелости) из слоя почвы 0...20 см отбирали почвенные образцы для определения содержания биомассы микроорганизмов регидратаци-онным методом [2].
Важный показатель экологической среды обитания живых организмов почвы — число дождевых червей (природные агромелиоранты, структурообразо-ватели и гумусонакопители). Применение высоких доз минеральных удобрений, особенно азотных, делает невозможным их развитие [1]. Использование соломы и других растительных остатков в качестве органических удобрений даёт возможность интенсифицировать процесс производства органического вещества, то есть вносить не только средние, но и высокие дозы минеральных удобрений, особенно в сочетании с низкими дозами извести.
Учет численности дождевых червей проводили методом почвенных раскопок в пахотном слое [1]. Полученные данные обрабатывали методами ма-
тематической статистики с использованием пакета программ Excel. Схема опыта представлена в таблице.
Результаты и обсуждение. Определение численности дождевых червей в нашем опыте с использованием соломы показало, что они активно росли и развивались во всех вариантах с внесением минеральных (сложных) удобрений как с известью, так и без неё (рис. 1).
Использование соломы озимой пшеницы и извес-
ти (в дозе 100 кг на 1 т растительных остатков) под сахарную свеклу в 2006 г. оказало наибольшее положительное влияние на рост и развитие дождевых червей. По сравнению с контролем число дождевых червей увеличилось в 1,5 раза и достигло 18 шт./м2. Применение минеральных удобрений в дозе (ИРК)180 при поверхностном компостировании растительных остатков привело к значительному снижению величины этого показателя до 3...4 шт./м2 в вариантах без извести и с высокой ее дозой (100 кг/т).
Наибольшее содержание углерода микробной биомассы в период уборки сахарной свеклы выявлено при внесении низкой дозы извести (50 кг на 1 т соломы) как отдельно, так и совместно со средней дозой минеральных удобрений ^РК)^, и составило соответственно 543 и 493 мг/кг почвы (рис. 2). В контроле под этой культурой количество углерода микробной биомассы было равно всего лишь 263 мг/кг почвы, что ниже, по сравнению с другими вариантами, в среднем на 27 %.
Самая высокая целлюлозолитическая активность отмечена при внесении низкой дозы извести, как со средней дозой (Г^Р^К^) минеральных удобрений, так и без них. Интенсивность разложения хлопчатобумажной ткани в этих вариантах достигала 0,87 и 1,11 % в день соответственно. Несколько меньше она была при внесении повышенных (К180Р180К180) и высоких (1Ч270Р270К270) доз минеральных удобрений — 0,85 и 0,84 % в день.
Заселения пахотного слоя почвы в период уборки ячменя в 2007 г. дождевыми червями ни по фону растительных остатков, ни без них не произошло. Вероятно, такая ситуация обусловлена особенностями гидротермического режима года. Например, влажность почвы с мая по июнь составляла 11...13 %, а в начале августа — 16,9... 18,5 %, то есть приближалась соответственно к максимальной гигроскопич-
Рис. 2. Влияние внесения минеральных удобрений и извести при поверхностном компостировании растительных остатков на количество микробной биомассы (мг/кг почвы) в пахотном слое чернозема типичного: □ — сахарная свекла, ® — ячмень, ■ — горох.
18п
Рис.1. Влияние внесения минеральных удобрений и извести при поверхностном компостировании растительных остатков на численность дождевых червей в пахотном слое чернозема типичного: □ — сахарная свекла; ■ — горох.
ности и к влажности завядания, что не позволило развиться почвенной мезофауне.
В то же время использование ботвы сахарной свеклы под ячмень способствовало увеличению количества углерода микробной биомассы практически по всем удобренным вариантам. В сочетании с известью оно возросло на 11,3...20,8 %, абезмелиоранта—на 10,3...14,3 %. Наибольшая величина этого показателя (502 мг/кг почвы) отмечена при внесении средней дозы минеральных удобрений (№К)40 в сочетании с поверхностным компостированием ботвы сахарной свеклы (15 т/га) и извести (10 кг/т).
Положительный эффект внесения ботвы сахарной свеклы на биологическую активность, вероятно, связан как с поступлением пожнивно-корневых остатков доступных микроорганизмам, так и с улучшением структурного состояния почвы. Интенсивность разложения хлопчатобумажного полотна по фону ботвы сахарной свеклы составила 0,33...0,48 % в день в зависимости от доз минеральных удобрений и извести, а в контроле — 0,18 % в день.
В период уборки гороха (2008 г.) число дождевых червей в контроле (без внесения растительных остатков, минеральных удобрений и извести) составляло 2 шт./м2. Поверхностное компостирование соломы ячменя в дозе 3 т/га способствовало повышению величина этого показателя, по сравнению с контролем, в 2,5 раза. Наибольшая численность дождевых червей (16 шт./м2) зафиксирована в варианте со средней дозой извести в сочетании с (РК)120. При внесении двойной дозы извести (20 кг/т) она практически не зависела (разница в пределах 1 шт./м2) от количества внесенных минеральных удобрений и была близка к самому высокому в опыте значению.
Самое высокое содержание углерода микробной биомассы (899 мг/кг почвы) наблюдалось при
внесении извести (10 кг на 1 т соломы ячменя) без минеральных удобрений, а наименьшая величина этого показателя (308 мг/кг почвы) отмечена в контроле. Высокое содержание почвенной микрофлоры выявлено во всех вариантах опыта с поверхностным компостированием растительных остатков со средней дозой извести независимо от дозы минеральных удобрений. Это очевидно связано с действием извести как антидепрессирующей добавки. Она улучшает азотное и фосфорное питание растений и нейтрализует кислые продукты разложения соломы, способствуя интенсивному развитию почвенных микроорганизмов.
Интенсивность разложения целлюлозы в варианте с внесением только соломы возросла, по сравнению с контролем, на 82 %, а с добавлением минеральных удобрений в дозе (РК)40 на 91 %. Такая закономерность сохранялась во всех вариантах не зависимо от дозы извести.
В целом изучаемые показатели биологической активности почвы в опыте изменялись закономерно и стабильно по годам.
Выводы. Внесение минеральных удобрений и извести при использовании растительных остатков на удобрение — приемлемый способ увеличения биологической активности почвы, что обеспечивает повышение урожайности возделываемых культур.
Для наилучшего развития биологических процессов в почве сельскохозяйственным предприятиям с низкой обеспеченностью ресурсами при удобрении посевов растительными остатками можно ограничиться только внесением извести в дозе 50 кг на 1 т соломы и 10 кг на 1 т ботвы сахарной свеклы, а с высокой обеспеченностью — можно рекомендовать применение таких же доз извести в сочетании средними дозами минеральных удобрений (под сахарную свеклу - Т^адРэдКэд, под ячмень - М40Р40К40).
Литература.
1. Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв — М.: Изд-во МГУ, 1989. — 336с.
2. Благодатский С.А., Благодатская Е.В., Горбенко А.Ю., Паников Н.С. Регидратационный метод определения биомассы микроорганизмов почвы // Почвоведение. — 1987. — №4. — С. 64 — 71.
3. Борисова Т.С., Чимитдоржиева Г.Д. Биологическая активность дефлированных каштановых почв при длительном компостировании //Агрохимия. — 2004. — №3. — С. 14 — 20.
4. Кольбе Г., Штемпе Г. Солома как удобрения. — М.: Изд-во Колос, 1972. -88с.
5. Меркушева М.Г., Аюишна Т.А., Инешина Е.Г. Микробиологический режим аллювиальных луговых почв Забайкалья при орошении и удобрении //Агрохимия. — 2004. — №3. — С. 5 — 13.
6. Минеев В.Г., Гомонова Н.Ф., Овчинникова М.Ф. Плодородие и биологическая активность дерново-подзолистой почвы при длительном применении удобрений и их последействие //Агрохимия. — 2004. — №7. — С. 5-10.
7. Мишустин Е.В., Вострое Я.П., Петрова А.Н. Методика определения целлюлозоразрушающей активности почвы. — М.: Наука, 1987.-375 с.
8. Шильников И.А., Аканова Н.И., Зеленое Н.А. Известкование — главный фактор сохранения плодородия почв и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур //Достижения науки и техники АПК. — 2008. — №1. — С. 21-23.
BIOLOGICAL ACTIVITY ALTERATION OF TYPICAL CHERNOZEM IN AN AGROECOSYSTEM DEPENDING ON ANTHROPOGENIC AND ABIOTIC FACTORS G.M. Breskina, N.A. Chuyan, R.Ph. Yeremina
Summary. The results of the investigation of the influence of anthropogenic and abiotic factors on biological soil indicators in the experiment with the application of plant residues and straw as fertilizers are presented. It is determined that a positive result is observed when a low lime rate is applied either alone or together with a medium rate of mineral fertilizers at surface composting of plant residues.
Keywords: biological activity, typical chernozem, organic matter, lime, mineral fertilizers, plant residues.
