Научная статья на тему 'Микробный отклик выщелоченного чернозема на Превышение нормы гербицидной нагрузки'

Микробный отклик выщелоченного чернозема на Превышение нормы гербицидной нагрузки Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
186
65
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГЕРБИЦИДЫ / ВЫЩЕЛОЧЕННЫЙ ЧЕРНОЗЕМ / ГЕРБИЦИДНЫЙ СТРЕСС / МИКРООРГАНИЗМЫ / ЧИСЛЕННОСТЬ / СТРУКТУРА СООБЩЕСТВА / МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ ГРИБЫ / ТОКСИКОГЕННЫЕ ВИДЫ / ФИТОТОКСИЧНОСТЬ ПОЧВЫ / HERBICIDES / LEACHED CHERNOZEM / HERBICIDE STRESS / MICROORGANISMS / NUMBER / COMMUNITY STRUCTURE / MICROSCOPIC FUNGI / TOXICOGENIC SPECIES / SOIL PHYTOTOXICITY

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Коробова Лариса Николаевна, Шинделов Андрей Викторович

Показано, что гербицидная обработка угнетает агрономически полезную микрофлору выщелоченного чернозема и увеличивает обилие олиготрофов и токсикогенных грибов. Стресс микрофлоры зависит от дозы гербицидов, но продолжается не более 60 дней. Более длительно нарушаются микробный синтез органического вещества почвы и структура грибного сообщества, где доминантами остаются токсинообразующие виды.I

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Коробова Лариса Николаевна, Шинделов Андрей Викторович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

t is proved that herbicide application inhibits the agronomically beneficial microflora of leached chernozem and increases the number of toxicogenic fungi and oligotrophic plant. The stress of the microflora depends on the herbicide application rate, but it last no longer than 60 days. The microbial synthesis of soil organic matter and the structure of fungal communities are disturbed for longer time; the toxicogenic species there remain in dominance.

Текст научной работы на тему «Микробный отклик выщелоченного чернозема на Превышение нормы гербицидной нагрузки»

УДК 631.461:632.934

Л.Н. Коробова, А.В. Шинделов

МИКРОБНЫЙ ОТКЛИК ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ЧЕРНОЗЕМА НА ПРЕВЫШЕНИЕ НОРМЫ ГЕРБИЦИДНОЙ НАГРУЗКИ

Ключевые слова: гербициды, выщелоченный чернозем, гербицидный стресс, микроорганизмы, численность, структура сообщества, микроскопические грибы, токсикогенные виды, фитотоксичность почвы.

Пестициды относят к существенным загрязнителям среды, но применение их обусловлено объективной необходимостью. В Западной Сибири в условиях значительной засоренности посевов яровой пшеницы обязательным технологическим приемом стало применение гербицидов. Считают, что в ближайшие двадцать лет другой альтернативы для получения высоких урожаев не будет [1]. При этом химическая прополка является резервом повышения продуктивности посевов при строгом соблюдении норм и условий применения препарата. Если гербицидная обработка сопровождается превышением дозы препарата или его двойным наложением на посев при проходах опрыскивателя, в агроценозе может возникнуть пестицидный стресс.

В этом случае задачей экологизации земледелия становится выяснение реальных издержек химизации растениеводства, уровень которых можно определить по чувствительному к малейшим изменениям среды микробному сообществу почвы [2, 3]. Оно является неотъемлемым компонентом биогеоценозов, формирует структуру почвы и определяет интенсивность биологического круговорота веществ в агроландшафте и уровень продуктивности растений [4, 5].

Цель работы — изучить отклик микробного сообщества выщелоченного чернозема на применение гербицидов в дозах, рекомендованных производителями и завышенных в 2 и 3 раза.

Объекты и методы

Исследования провели в 2011-2012 гг. в северной лесостепи Приобья в полевом и лабораторном опытах. Почва — чернозем

выщелоченный среднемощный тяжелосуглинистый с содержанием гумуса 4,47% и рН 7,6.

В 2011 г. (тёплом и недостаточно увлажнённом) в полевом опыте высевали сорт яровой пшеницы Новосибирская 29. Срок посева — 18 мая, норма высева семян — 5 млн/га. Предшественник — пшеница по пшенице. В опыте применяли баковую смесь гербицидов дианата и гренча в дозах

0,15 г/га + 10 г/га, а также превышенных в 2 и 3 раза. Дианат (дикамба, ВР, д.в. ди-метиламинная соль) и гренч (СП, д.в. мет-сульфурон-метил) рекомендованы в зональных технологиях для подавления двудольных сорняков. Контролем служил вариант без гербицидной обработки. Размер делянок — 230 м2, повторность — трехкратная, размещение — рендомизированное.

Изучали численность микроорганизмов, участвующих в круговоротах азота и углерода, и структуру сообщества микромице-тов. Микробиологические учеты провели 3 раза за вегетацию: до посева семян, через один и два месяца после химической прополки. Образцы отбирали из слоя почвы 0-20 см. В лабораторных опытах исследовали фитотоксическое последействие изученных гербицидов на тест-растения редиса.

Результаты исследований

Весной исходная почва отличалась относительной сбалансированностью процессов минерализации и микробиологического синтеза почвенного органического вещества, невысокой азотфиксацией, нитрификацией и денитрификацией и слабым разложением легкодоступных углеродсодержащих соединений, о чем косвенно свидетельствовала высокая численность разлагающих гумус олигокарбофильных микроорганизмов. Основную роль в минерализации органического вещества играли активные гидролитики: бактерии и актиномицеты, в то время как роль грибного сообщества в этом процессе была ослаблена.

(табл. 2). Изменился видовой состав микроорганизмов. Так, в контроле среди актино-мицетов преимущественно встречались группы бело- и желтоокрашенных, а в почве с рекомендуемой дозой препаратов — белые и черные. Увеличение дозы препаратов выше рекомендуемой привело к устойчивому развитию только группы Albidus.

В грибном сообществе применение повышенных доз дианата и гренча привело к уменьшению общего видового богатства и развитию видов, образующих фитотоксические вещества: Penicillium rubrum,

P. purpurogenum, Р. funiculosum, Fusarium oxysporum и др. (табл. 2, рис.). Токсины данных грибов негативно влияют на микроорганизмы почвы и через почву угнетающе действуют на растения [9], снижая фотосин-тетическую активность растений и нарушая обменные процессы, что для сельскохозяйственных культур влечет падение урожайности.

Суммарное присутствие токсинов в почве через месяц после применении препаратов выявили по их биологическому действию на проростки редиса сортов Парат и Ризенбут-тер. На фоне завышенных доз препаратов ростовые процессы редиса и его всхожесть нарушались сильнее, чем при рекомендованной дозе, что свидетельствует о наличии в почве к моменту формирования зерновки слабого токсикоза (табл. 3).

Таблица 1

Влияние гербицидной нагрузки на численность микрофлоры почвы через месяц после применения препаратов

Эколого-трофические группы микроорганизмов Контроль, без гербицидов Рекомендуемая доза гербицидов Превышение дозы в 2 раза Превышение дозы в 3 раза

Бактерии, усваивающие органический азот, КОЕ, млн/г сух. почвы 8,3 2,6* 2,0* 0,8*

Азотфиксаторы, % обрастания комочков 89,3 40,0* 32,0* 34,7*

Нитрифицирующие бактерии, тыс/г почвы 4,3 1,1* 0,7* 1,3*

Денитрификаторы, тыс/г почвы 140,0 30,0* 3,5* 3,5*

Актиномицеты, КОЕ, млн/г сух. почвы 2,0 0,7* 1,0* 0, 05*

Примечание. Р0 05 по сравнению с контролем.

Таблица 2

Влияние повышенной гербицидной нагрузки на почвенные грибы через месяц после химической прополки

Показатель Контроль, без гербицидов Рекомендуемая доза препаратов Превышение дозы в 2 раза Превышение дозы в 3 раза

Видовое разнообразие

Общее число видов 10 11 8 8

Виды Fusarium 1 2 2 2

Виды Penicillium 5 6 6 7

Численность, КОЕ, тыс/г сух. почвы

Всего 6,3 5,3 13,0* 34,0*

Fusarium 0,6 0,6 1,6 * m 4,

Penicillium 4,3 4,0 11,3 25,3*

Из них токсикогенные P. rubrum + P. purpurogenum 0 0,6 2,3 20,7*

Примечание. Р0 05 по сравнению с контролем.

К середине июля в структуре микробов-минерализаторов контрольного варианта доминирующую роль стали играть актино-мицеты. Азотфиксация, нитрификация и особенно денитрификация в почве усилились, увеличилось обилие олигонитрофилов (величина КОЛИГОтВОфности возросла с 0,9 до 4,1) и снизилось содержание доступного для растений азота.

Гербицидная нагрузка замедлила развитие всех групп почвенных бактерий, участвующих в круговороте азота: аммонифика-торов, азотфиксаторов, денитрифицирующих и нитрифицирующих бактерий (табл. 1). Численность этих микроорганизмов на фоне рекомендуемой дозы препаратов оказалась сниженной в 2,2-4,0 раза, на фоне двойной и тройной дозы — в 2,8-40 раз. Чувствительностью к степени гербицидной нагрузки отличались бактерии родов Azotobacter, Bacillus, Clostridium,

Nitrosomonas и Nitrobacter, что согласуется с данными других исследований [6-8].

Микроорганизмы круговорота углерода на внесение повышенных доз гербицидов отреагировали по-разному: обсемененность почвы актиномицетами уменьшилась (табл. 1), а микроскопическими грибами существенно увеличилась: на фоне двойной дозы — в 2,1 раза, тройной — в 5,4 раза

Таблица 3

Фитотоксические эффекты в выщелоченном черноземе через месяц после применения повышенных доз гербицидов

Вариант Параметры роста редиса

всхожесть, % длина корней, см длина ростков, см

Контроль, без гербицидов 96,7 4,28 4,12

Рекомендуемая доза препаратов 86,7 3,93 3,73

Превышение дозы в 2 раза 86,0 3,71 3,45

Превышение дозы в 3 раза 83,3 3,53 3,44

НСР05 9,3 0,44 0,49

Степень влияния, % 38,5 51,3 44,9

В почве с нарушенным регламентом гербицидной обработки, судя по значениям коэффициентов минерализации и олиго-трофности, в середине июля шла более глубокая минерализация органического вещества, активно размножались олигонит-рофильные микроорганизмы, довольствующиеся небольшим количеством доступного азота в почве, а также олигокарбофи-лы, сами участвующие в разложении перегнойных и гумусовых веществ (рис.).

Баланс между разложением остатков и микробным синтезом органического вещества почвы под влиянием гербицидной нагрузки нарушился. Микробная трансформация органических остатков в органическое вещество почвы (о которой судили по ко-

эффициенту Пм [10]) оказалась сильно подавленной (табл. 4): на фоне рекомендуемой и двойной дозы препаратов — в 3,8-4,9 раз, на фоне тройной дозы — в 10,4 раз. Резкое снижение скорости трансформации связано с угнетением гербицидами развития аммонификаторов (табл. 1) и процесса иммобилизации азота. Его характеризует соотношение численности микробов, усваивающих органический азот, к микробам, усваивающим минеральный азот

(МПА/КАА). В контроле соотношение составило 0,059, на фоне рекомендуемой дозы гербицидов — 0,017, при превышении дозы в 2 раза — 0,009, при превышении дозы в 3 раза — 0,005 (что меньше контроля на порядок).

0-

□ Июль □ Август

Примечание. Колиготрофности = (НА+ГА)/ МПА

Рис. Активность микробного сообщества чернозема выщелоченного через 1 и 2 месяца после применения повышенных доз гербицидов

Таблица 4

Интенсивность трансформации органических соединений (Пм) в черноземе выщелоченном при превышении дозы гербицидов

Вариант Июль Август

Контроль, без гербицидов 7,3 11,7

Рекомендуемая доза гербицидов 1,5 11,6

Превышение дозы гербицида в 2 раза 1,9 9,5

Превышение дозы гербицида в 3 раза 0,7 8,8

Примечание. Пм = (МПА+КАА)х(МПА/КАА).

К августу различия в активности почвенного микробного сообщества между вариантами опыта постепенно снизились (рис. 3), лишь скорость микробиологических превращений азотсодержащих соединений в вариантах с нарушением регламента применения гербицидов восстановилась частично. На фоне рекомендуемой дозы гербицидов она выровнялась с контролем, на фоне двойной дозы гербицидов достигла 81,2% от контрольных значений, на фоне тройной дозы — 75,2% (табл. 6). Для вариантов с гербицидными остатками сохранились обеднение видовой структуры грибного сообщества и выраженное доминирование численности токсикогенных видов.

Выводы

1. Гербицидная нагрузка ухудшает экологическое состояние выщелоченного чернозема, снижая численность агрономически полезных микроорганизмов и повышая насыщенность фитотоксичными формами грибов.

2. В микробном сообществе, испытавшем гербицидный стресс, идет глубокая минерализация органического вещества, активно размножаются олиготрофные микроорганизмы и снижается пул аммонифика-торов.

3. Дестабилизация микрофлоры под влиянием повышенных гербицидных нагрузок продолжается менее 60 сут. Более длительные негативные последствия установлены для процесса трансформации растительных остатков в органическое вещество почвы и для структуры грибного сообщества.

Библиографический список

1. Кирюшин В.И. Экологизация земледелия и технологическая политика. — М., 2000. - 473 с.

2. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. — М.: Изд-во МГУ, 1987. — 256 с.

3. Мишустин Е.Н. Ассоциации почвенных микроорганизмов. — М.: Наука, 1975. — 106 с.

4. Емцев В.Т. Почвенные микробы и деградация ксенобиотиков // Перспективы развития почвенной биологии. — М.: МАКС-Пресс, 2001. — С. 77-78.

5. Полякова А.В. Бактерии азотного обмена как индикаторы химического загрязнения // Экология и биология почв. — Ростов-на-Дону, 2003. — С. 75.

6. Коробова Л.Н., Танатова А.В. Реакция почвенной микрофлоры на длительное применение разных по уровню интенсификации технологий // Сиб. вестник с.-х. науки. — 2010. — № 2. — С. 17-21.

7. Seyboldм C.A., Herrick J.F., Brejda J.J. Soil resilience: a fundamental component of soil quality // Soil Sci. — 1999. — № 164. — P. 224-234.

8. Szabolcs I. The concept of soil resilience. In: Soil resilience and sustainable land use // Eds. D.J. Greenland, I. Szabolcs. — Wallingford: CAB International, 1994. — P. 3339.

9. Мирчинк Т.Г. Почвенная микология. — М.: Изд-во МГУ, 1988. — 220 с.

10. Муха В.Д. О показателях, отражающих интенсивность и направленность почвенных процессов // Сб. науч. тр. Харьковского СХИ. — Харьков, 1980. — Т. 273. — С. 13-16.

+ + +

УДК 633.1:631.527:581.5 В.А. Сапега,

С.В. Сапега ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫ ПУНКТА ИЗУЧЕНИЯ СОРТОВ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

Ключевые слова: продуктивность среды, дифференцирующая способность среды, типичность среды, урожайность, зерновые культуры.

Введение

Важным принципом адаптивной селекции и ее существенной отличительной особенностью должна быть единая стратегия сред на всех этапах селекционного процесса [1].

Основными параметрами, характеризующими пригодность среды как фон для отбора, являются следующие: типичность

среды (^); дифференцирующая способность среды (52дССк); продуктивность среды ^к); повторяемость вышеперечисленных параметров среды по годам и при изменении набора генотипов.

Под типичностью конкретной среды (^) понимается ее способность сохранять ранги генотипов, полученные при их усредненной

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.