CC BY
2012. Experimenting in arable farming. M.: Rosselkhozizdat, 1982.180 p.
13. Zinchenko S.I. Features of using spring wheat moisture in the agricultural ecosystems of Opole // Vladimirsky agricolist. 2016. No. 1(75). P. 24-31.
14. Dospekhov B.A. Methodology of field experience (with the basics of statistical processing of the results). M.: Book on demand, 2012. 352 p.
15. Zinchenko S.I. Root systems and yielding capacity of agricultural plants //Agriculture. 2015. No. 6. pp. 32-35.
16. Ustimenko A.S., Danilchuk P.V., Gvozdikovskaya A.T. Features of the root system of grain crops in the agricultural systems of grey forest soil. Kiev: Harvest, 1975.368 p.
SPECIFICS OF BULK DENSITY WITHIN AGROSYSTEMS GREY FOREST SOIL
S.I. ZINCHENKO
Upper Volga Federal Agrarian Research Center ul. Tsentralnaya 3, poselok Noviy, Suzdalsky rayon, Vladimir Oblast, 601261, Russian Federation
Abstract. This research aims to study the dynamics of the bulk density on grey forest medium loamy soil depending on the tillage methods and their impact on oats and perennial grasses within grain-grass crop rotation. The study was carried out in a long-term stationary experiment of the Upper Volga Agrarian Research Center (Suzdal) in the rotation oats + perennial grasses (clover + timothy grass) (2015, 2016, 2021), perennial grasses 1st year of use (2012, 2016, 2017), perennial grasses second year of use (2013, 2017, 2018). Under natural conditions during vegetation of crops, the grey forest soil of Vladimir Opole has balanced soil density from 1.45 to 1.50 g/cm3 in a layer of 0-30 cm. Tillage methods (chisel tillage 6-8 cm and 20-22 cm, moldboard plowing 20-22 cm, layer plowing 28-30 cm) ensure soil density to cultivate spring oats 1.29-1.35 g/cm3 (HCP05=0.08 g/cm3). After sowing the soil density increases from sowing to harvesting and reaches 1.35-1.48 g/cm3. During the growth of perennial grasses first year of use, this figure increases and the crop develops at a density of 1.36 to 1.50 g/cm3. Grasses second year of use promote greater soil density. In a layer 0-30 cm it is 1.40-1.50 g/cm3, not depend on the depth and soil treatment method before the main tillage. These density ranges of grey forest soil can be considered favorable for the yielding capacity of the studied crops within Vladimir Opole. With a proper level of agricultural practices at basic cultivation, the oats yield with undersowing of perennial grasses is 2.93-3.07 t/ha (HCP05=0.26 t/ha); perennial grasses first year of use - 7.13-7.66 t/ha (HCP05=0.75 t/ha); perennial grasses second year of use - 4.29-5.10 t/ha (HCP05=0.90 t/ha).
Keywords: grey forest middle loamy soil, tillage methods, tillage depth, bulk density, spring oats, perennial grasses, yielding capacity.
Author details: S.I. Zinchenko, Doctor of Sciences (agriculture), leading research fellow, (e-mail: zinchenkosergei@mail.ru).
For citation: Zinchenko S.I. Specifics of bulk density within agrosystems grey forest soil // Vladimir agricolist. 2022. №1. pp. 4-9. D0I:10.24412/2225-2584-2022-1-4-9.
DOI:10.24412/2225-2584-2022-1-9-15 УДК 631.445.25( 470.314/317)
СИСТЕМА БИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИ ОЦЕНКЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ НА ПРИМЕРЕ СТАЦИОНАРНОГО ОПЫТА
М.К. ЗИНЧЕНКО, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, (e-mail: popel@yandex.ru)
Верхневолжский федеральный аграрный научный цент
ул. Центральная, д.3, п. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., 602060, Российская Федерация
Резюме. Целью данной работы было провести мониторинг показателей биологической активности с целью оценки экологической устойчивости серой лесной почвы при различном уровне агротехнической нагрузки на агроландшафты. В течение 10 лет исследований (20112020 гг.) сохранялась тенденция снижения численности бактерий использующих различные формы азота на минеральных фонах интенсификации. Суммарный средний пул активной микрофлоры за период наблюдений на органоминеральных фонах по отвальной вспашке составил 20,1 млн. КОЕ/1г почвы, а на минеральных - 16,1 млн. По плоскорезному рыхлению - 18,8 и 15,9 млн. КОЕ/1г. соответственно. Минимальный пул сохранялся на высокоинтенсивном минеральном фоне по отвальной вспашке - 14,5 млн. КОЕ/1г почвы. Уменьшение общей численности микрофлоры в почве минеральных фонов
указывает на снижение их экологической устойчивости. Согласно эколого-трофическим индексам, менее экологически стабильным является высокоинтенсивный минеральный фон, расположенный на вспашке. При самом высоком коэффициенте минерализации (Км=1,57) на этом варианте установлены относительно низкие значения коэффициентов гумусонакопления (Кг= 0,39) и трансформации органических остатков в органическое вещество почвы (Кт= 5,4). В почве этого фона превалируют процессы минерализации органического вещества, что способствует снижению плодородия и экологической устойчивости этого варианта. В почве этого фона активность изучаемых ферментов была ниже, чем в других вариантах и в почве залежи. Самый низкий уровень фитотоксичности микромицетного комплекса отмечен на высокоинтенсивном органоминеральном фоне интенсификации - 21,4%. Совокупность используемых микробиологических и биохимических показателей является информативным диагностическим признаком экологического состояния агроландшафтов. Они позволяют объективно оценить эффективность и уровень агротехнической нагрузки, прогнозируя снижение экологической устойчивости на минеральных фонах интенсификации.
Ключевые слова: микробиологический мониторинг, экологическая устойчивость, агроландшафты, микробный пул, серая лесная почва.
Для цитирования: Зинченко М.К. Система биологических показателей при оценке экологического состояния серой лесной почвы на примере стационарного опыта // Владимирский земледелец. 2022. №1. С. 9-15. DOI:10.24412/2225-2584-2022-1-9-15.
Всесторонняя оценка современной
сельскохозяйственной деятельности человека
свидетельствует о том, что она превратилась в мощный экологический фактор, влияющий на характер почвообразовательного процесса и подчас необратимо меняющий не только свойства самой почвы, но и сопряженных с ней экосистем в целом. По масштабам последствий данное явление сопоставимо только с глобальным изменением климата [1]. Интенсивная вспашка, регулярное отторжение урожая, массовое применение средств химизации обусловили серьезные нарушения функционирования почвенной системы, в том числе и в поддержании баланса важных атмосферных газов (двуокись углерода, оксиды азота и метан) [2].
Снижение продуктивности сельскохозяйственных культур указывает на потерю стабильности агроэкосистемы. Однако это уже конечная стадия ее реакции на агротехническое воздействие, которой предшествовали изменения других показателей: физико- химических свойств почвы, сбалансированности биохимических процессов, фитотоксической активности микробных сообществ почвы и т.п. [3]. Научно-методические подходы к экологическому нормированию качества почв достаточно активно развиваются. Однако методов оценки и нормирования антропогенной нагрузки для формирования экологически сбалансированных агроландшафтов мало. Словосочетание «экологическое нормирование», особенно в контексте химического и радиационного загрязнения среды и альтернативы гигиеническому нормированию, стало появляться в отечественной научной литературе в начале 70-х годов двадцатого века. В настоящее время в России не существует официально утвержденной или хотя бы полностью общепринятой методики экологического нормирования техногенных нагрузок на наземные экосистемы. Нормирование нагрузок на агроэкосистемы также является одной из самых важных экологических проблем сельскохозяйственного производства, сложных и малоразработанных. До сих пор нет не только официальных нормативных и методических документов по определению допустимых нагрузок на агроэкосистемы, но и обоснованной методологии нормирования.
Основным компонентом агросистемы является агроландшафт. Экологически сбалансированный агроландшафт должен обладать экологической устойчивостью, которая выражается в способности поддерживать сформированную структуру и заданные производительные, социальные функции при воздействии внешних факторов, сохраняя биосферные. Для обеспечения экологической устойчивости агроландшафта необходимо нормировать технологические нагрузки и задавать
определенные параметры для производства [4].
В самом общем виде решение задачи нормирования не вызывает затруднений: предельная нагрузка - это максимальная нагрузка, которая в течение заданного времени не выводит систему из области состояний, заданных по определенным критериям. Однако решение задачи в таком общем виде подразумевает наличие почти полного знания о функционировании экосистемы. Основная сложность состоит в отсутствии методов приведения всей совокупности возможных нагрузок на определенную территорию в сопоставимый вид. Кроме того, весьма актуальным является вопрос поиска критериев, позволяющих оценить эффективность почвозащитных агротехнологий и используемых для экологического мониторинга за состоянием почвенной среды [4,5].
Все разнообразие существующих подходов и концепций в области экологического мониторинга порождается конкретизацией общей задачи. Мы существенно ограничили объем понятия «экологический мониторинг», рассматривая только его «биологическую» часть. В современной биосфере главной средой обитания биоты (как по числу видов, так и по биомассе) является почва, которая играет ключевую роль в процессах трансформации всех наземных экосистем. Следовательно, оценка состояния почв различных агроэкосистем по биологическим показателям является одним из главных элементов общей работы по экологическому мониторингу.
Целью данной работы было провести мониторинг показателей биологической активности серой лесной почвы с целью оценки ее экологического состояния, в связи с различным уровнем агротехнической нагрузки на агроландшафты.
Анализ отечественной и зарубежной литературы свидетельствует о том, что большинство микробиологических критериев экологической устойчивости почв основывается на показателях видового разнообразия микробного сообщества и уровня взаимосвязи между элементами сообщества [6,7]. Широко используются также такие показатели, как общая биомасса микроорганизмов, интенсивность дыхания, активность ферментов и метаболический коэффициент qСО2 [8-11].
В нашей работе в качестве диагностических показателей для нормирования уровня технологической нагрузки на агроландшафты мы изучали влияние длительного агротехнического воздействия на биологическую активность почвы, оценивая возможность использования биотестов (показателей ферментативной активности, численности различных физиологических групп микрофлоры, микробиологических коэффициентов, тест-растений) в качестве параметров экосистем при экологическом мониторинге. Стремились сочетать рассмотрение теоретических и методологических вопросов с анализом экспериментальных данных по реакции почвенного микробиоценоза на уровни агротехнической нагрузки в агросистемах серой лесной почвы [12, 13]. При этом мы
№ 1 (99) 2022
ВлаЭимгрскш Землейлод
базировались на результаты десятилетних исследований (2011-2020 гг.).
Ежегодный мониторинг биологического состояния серой лесной почвы агросистем проводился с целью оценки степени агротехнической нагрузки на почвы и определения зон повышенного экологического риска, что дает возможность дальнейшего нормирования уровня антропогенного воздействия на агроландшафты серой лесной почвы.
Условия, материалы и методы. Объектом исследований являлась серая лесная среднесуглинистая почва стационарного полевого опыта по изучению и усовершенствованию адаптивно-ландшафтных систем земледелия в зоне Владимирского ополья. Экспериментальная работа проводилась на первой закладке опыта, заложенного в 1996 году. Содержание гумуса в пахотном слое (0-20 см) серой лесной почвы варьирует от 3,9 до 4,2 % (по Тюрину), обеспеченность подвижным фосфором (по Кирсанову) - 100-150 мг/кг почвы, обменным калием (по Масловой) - 100-120 мг/кг, рНкс1 - от 5,9 до 6,1. Изучаемые варианты опыта представлены в таблице 1.
Данная схема изучалась на двух приемах основной обработки почвы: отвальной вспашке на глубину 20-22 см (ОВ) и энергосберегающей плоскорезной обработке на глубину 10-12 см (ПО).
Навоз вносили один раз полной дозой за ротацию севооборота, минеральные удобрения ежегодно. Образцы почвы для микробиологического и биохимического анализа отбирали 3 раза за вегетационный период из слоя 0 - 20 см. Календарные сроки отбора образцов - 10-14 мая, 8-15 июля и 2-10 сентября.
В почве определяли численность микроорганизмов, усваивающих органические формы азота (посев на мясо-пептонном агаре (МПА)); ассимилирующих минеральные формы азота (посев на крахмало - аммиачном агаре
1. Изучаемые фоны интенсификации
Фон интенсификации Суммарные дозы удобрений, внесенные за ротацию 6-польных севооборотов
Нулевой (Н) Навоз 40 т/га один раз в ротацию севооборота
Интенсивный (И) Навоз 40 т/га один раз в ротацию севооборота+ N100 Р80 К160
Интенсивный минеральный (ИМ) N350 Р220 К390
Высокоинтенсивный минеральный (ВИМ) N480 Р280 К575
Интенсивный органоминеральный (ИОМ) N310 Р150 К310 + навоз 60 т/га один раз в ротацию севооборота
Высокоинтенсивный органоминеральный (ВИОМ) N430 Р160 К360+ навоз 80 т/га один раз в ротацию севооборота
(КАА)); актиномицеты (среда Красильникова); количество олигонитрофильной (диазотрофной) группировки (среда Эшби); микромицеты (среда Чапека) [14].
Диагностику активности почвенных ферментов проводили классическими методами [15]: активность каталазы определяли газометрическим методом, основанным на измерении скорости разложения перекиси водород (метод А.Ш. Галстяна); активность полифенолоксидазы (ПФО) и пероксидазы (ПД) - на основе метода йодометрического титрования реакционной смеси, содержащей в качестве субстрата пирокатехин, после взаимодействия с почвенной суспензией (метод К.А. Козлова); определение активности уреазы основано на учете количества аммиачного азота, образовавшегося при ферментативном гидролизе мочевины в оптимальных условиях (метод Т.В. Щербаковой); активность инвертазы определяли йодометрическим измерением редуцирующих сахаров путем титрования гипосульфитом (метод И.Н. Ремейко, С.М. Малиновской); общую фосфатазную активность определяли колориметрическим методом И.Т. Геллер, К.Е. Гинзбург, основанном на количественном учете неорганического фосфора, образующегося при расщеплении органических фосфорных соединений под действием фосфатаз.
В почве изучаемых фонов интенсификации определяли общую фитотоксичность почвенных микрогрибов методом А.А. Даниловой [16].
Полученные результаты обрабатывались методами математической статистики Statistic 6.
Результаты и обсуждение. Полученные данные позволили обосновать систему комплексного мониторинга состояния серых лесных почв аграрных территорий Верхневолжья. Он включает базу данных по количественному и качественному составу основных агрономически значимых эколого - трофических групп микроорганизмов; микробиологические индексы, характеризующие интенсивность и направленность процессов трансформации почвенного органического вещества; общий уровень ферментативного пула на основе активности отдельных ферментов; определения фитотоксикологического эффекта, обусловленного комплексом микромицетов. Анализ данных микробиологического мониторинга позволил оценить агроэкологическое состояние агроэкосистем серой лесной почвы.
Микробиоценозы являются не только самой активной структурной единицей экосистемы, но и наиболее динамичной. Поэтому общая численность пула агрономически значимых эколого - трофических групп микроорганизмов в серой лесной почве рассчитывалась из суммы жизнеспособных клеток аммонификаторов, иммобилизаторов минерального азота, олигонитрофилов (диазотрофов), микромицетов и актиномицетов. На величину пула активной микрофлоры оказывали влияние меняющиеся абиотические условия лет исследования
и агротехнические факторы. Однако сохранялась устойчивая достоверная закономерность снижения общей численности микрофлоры на минеральных фонах интенсификации, где в качестве основной обработки применялась отвальная вспашка (табл.2).
В течение 10 лет исследований сохранялась тенденция снижения численности бактерий, использующие различные формы азота на минеральных фонах интенсификации. Суммарная их численность (МПА+КАА) на интенсивном и высокоинтенсивном минеральном фоне находилась в диапазоне 7,8 млн. КОЕ/1г почвы, что статистически ниже, чем на органоминеральных фонах (11млн.). Суммарный средний пул активной микрофлоры за период наблюдений на органоминеральных фонах по отвальной вспашке составил 20,1 млн. КОЕ/1г почвы, а на минеральных 16,1 млн. По плоскорезному рыхлению соответственно 18,8 и 15,9 млн. КОЕ/1г. Действие навоза в дозах 40, 60, и 80 т/га положительно влияло на развитие микробного комплекса серой лесной почвы. Минимальный пул сохранялся на высокоинтенсивном минеральном фоне по отвальной вспашке, где средняя сумма изучаемых эколого- трофических групп микроорганизмов составила 14,5 млн. КОЕ/1г почвы.
Таким образом, почвенная биота является информативным диагностическим компонентом в мониторинге экологического состояния агроландшафтов, способным реагировать на уровень агротехнической
нагрузки. По мнению ряда исследователей, только функциональные характеристики микробного сообщества почвы в полной мере отражают степень устойчивости почвы к антропогенному воздействию [17,18]. Уменьшение общей численности микрофлоры в почве минеральных фонов позволяет прогнозировать снижение их экологической устойчивости.
Судя по рассчитанным эколого-трофическим индексам, менее экологически стабильным является высокоинтенсивный минеральный фон, расположенный на отвальной вспашке. При самом высоком коэффициенте минерализации (Км=1,57) на этом варианте установлены относительно низкие значения коэффициентов гумусонакопления (Кг= 0,39) и трансформации органических остатков в органическое вещество почвы (Кт= 5,4). В почве этого фона превалируют процессы минерализации органического вещества, что обуславливает снижение плодородия и экологической устойчивости этого варианта. Отвальная обработка почвы интенсифицирует минерализацию почвенного органического вещества, а безотвальная, наоборот, снижает интенсивность этих процессов и обеспечивает повышение синтеза гумусовых соединений.
На органоминеральных фонах определены коэффициенты минерализации близкие к 1, что характеризует относительную сбалансированность процессов микробиологической минерализации и
2. Оценка биологического состояния серой лесной почвы по микробиологическим и биохимическим показателям
за период 2011-2020гг.
Фон Сумма микроорг., млн. КОЕ/1г МПА+ КАА, млн. КОЕ/1г Км Кт Кг Средний уровень ферментативной активности, % Токсичность микромице-тов, %
Отвальная вспашка
Н 20,6 9,71 1,14 10,50 0,55 92 35,7
И 21,4 10,30 0,97 11,41 0,96 116 26,2
ИМ 17,7 8,49 1,18 8,46 0,69 102 40,1
ВИМ 14,5 7,14 1,57 5,44 0,39 98 45,8
ИОМ 18,2 8,79 1,05 11,45 0,75 111 38,1
ВИОМ 20,3 10,72 0,94 13,80 0,74 106 21,4
Плоскорезная обработка
Н 16,8 9,10 1,0 11,45 0,51 104 28,6
И 16,7 9,05 0,93 13,1 0,77 115 26,2
ИМ 15,6 7,61 1,05 8,15 0,58 101 31,0
ВИМ 16,2 7,98 1,30 8,70 0,46 105 33,3
ИОМ 22,4 11,51 0,92 14,53 0,85 121 26,2
ВИОМ 19,2 10,93 0,80 17,89 0,81 111 26,2
Примечание. Км - коэффициент минерализации (КАА/МПА); Кт - коэффициент трансформации органических остатков((КАА+МПА)МПА/КАА); Кг - коэффициент гумусонакопления (ПФО/ПД).
№ 1 (99) 2022
ВлаЭимгрскш Землейлод
синтеза органического вещества почвы. Вместе с тем, на этих фонах относительно выше значения коэффициентов трансформации органического вещества и коэффициентов гумусонакопления (Кт и Кг), что показывает характер микробиологических и биохимических процессов, направленный на более активный синтез почвенного органического вещества.
Использование микробиологических индексов дает возможность оценить характер и интенсивность процессов трансформации и превращения органических веществ в почве агроландшафтов и выявить наиболее выраженные зоны риска в экологическом состоянии и плодородии почв. Предложенные биохимические показатели активности минерализации и гумификации органических веществ могут быть использованы для обоснования приемов экологически оптимального и агротехнически оправданного воздействия на почву, биологического нормирования антропогенной нагрузки на почвенную систему.
Средний показатель ферментативной активности изучаемых фонов превышал или находился на уровне почвы природных аналогов (многолетней залежи), ферментативная активность которых была принята за 100%. Самым низким пулом ферментативной активности обладал высокоинтенсивный минеральный фон, расположенный на отвальной вспашке - 98%. На этом варианте активность изучаемых ферментов (каталазы, полифенолоксидазы, пероксидазы, инвертазы, уреазы, фосфатазы) была ниже, чем в других вариантах и в почве залежи.
Используя в качестве биодиагностического показателя токсичность микромицетного комплекса, удалось выявить усиление ее активности на минеральных фонах интенсификации, особенно на высокоинтенсивном
минеральном фоне, где в качестве основной обработки применялась отвальная вспашке. Самый низкий уровень фитотоксичности отмечен на высокоинтенсивном органоминеральном фоне интенсификации -21,4%.
Выводы. Таким образом, совокупность микробиологических и биохимических показателей является информативным диагностическим признаком экологического состояния агроландшафтов, позволяет объективнее оценить эффективность и уровень агротехнической нагрузки в системе адаптивно-ландшафтного земледелия. Уменьшение общей численности микрофлоры, изменение таксономической структуры микробных ассоциаций, их биохимической и функциональной деятельности, при длительном использовании минеральной системы удобрений, позволяет прогнозировать снижение экологической устойчивости на минеральных фонах интенсификации по сравнению с органоминеральными. Ответные реакции микроорганизмов на длительное применение высоких доз минеральных удобрений позволили выявить наиболее нарушенную экологическую зону, которая складывается на высокоинтенсивном минеральном фоне по отвальной вспашке.
Данные микробиологического и биохимического мониторинга экологического состояния серых лесных почв агроландшафтов показывают, что наиболее обоснованной является органоминеральная система удобрений, ориентированная на использование навоза 1 раз в ротацию севооборота в дозе 40 и 60 т/га на фоне ежегодного использования средних доз минеральных удобрений.
Литература.
1. Lal R. Basic concepts and global issues soil guality andagricultural sustainability//Soil Quality and Agricultural Sustainability. Ann Arbor Science, Chelsea, MI, USA, 1998. P. 3-12.
2. Mosier A.R. Soil processes and global change//Biology and Fertility of Soils. 1998. № 27. P. 221-229.
3. Ананьева Н.Д., Благодатская Е.В., Демкина Т.С. Оценка устойчивости микробных комплексов почв к природным и антропогенным воздействиям// Почвоведение. 2002. №5. С. 580- 587.
4. Масютенко Н.П., Кузнецов А.В., Масютенко М.Н. и др. Система оценки и нормирования антропогенной нагрузки для формирования экологически сбалансированных агроландшафтов. Курск, 2014.188 с.
5. Терещенко Н.Н., Бубина А.Б. Микробиологические критерии экологической устойчивости почвы и эффективности почвозащитных технологий// Вестник Томского государственного университета. Биология. 2009. №3. С. 42-62.
6. Schimel J.P.,Gulledge G.M.,Clein-Curley G.S. et al. Moisture effects on microbial activity and community structure in decomposing birch litter in the Alaska taiga// Soil Biology & Biochemistry. 1999. Vol. 31. P. 831-838.
7. Роль микроорганизмов в экологических функциях почв/ Т.Г. Добровольская, Д.Г. Звягинцев, И.Ю. Чернов, А.В. Головченко, Г.М. Зенова и др. // Почвоведение. 2015. №9. С. 1087-1096.
8. ПолянскаяЛ.М, Приходько В.Е., Ломакин Д.Г., Чернов И.Ю. Численность и биомасса микроорганизмов в древних погребенных и современных черноземах разного землепользования// Почвоведение. 2016. №10. С. 1191-1204.
9. Izguierdo I.F.,Caravaca M.M., AlguacilG., Fernandez A. Rolda//Applied Soil Ecology. 2005. №30. P. 3-10.
10. ^nrad R. Soil microorganisms as controlles of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO) // Microbiological Reviews. 2006. V 60. P. 609-640.
11. Katsairou E., Deng Sh.,Nofziger D.L.,Gerakis A. Long-term management effects on organic C and N pools and activities of C- transforming enzimes in prairie soils// European Journal of Soil Biology. 2010. V. 46. P. 335-341.
12. Зинченко М.К. Формирование биогенности серой лесной почвы в агроландшафтах Владимирского ополья под влиянием различных систем удобрений// Владимирский земледелец. 2014. № 4. С. 12-14.
13. Зинченко М.К., Шаркевич В.В., Федулова И.Д. Микробиологические аспекты адаптивно- ландшафтного земледелия в зоне
Владимирского ополья//Владимирский земледелец. 2018. № 1. С. 14-19.
14. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. М.: Агропромиздат, 1987. 238 с.
15. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 252 с.
16. Данилова А.А. Способ определения суммарной фитотоксичности комплекса микроскопических грибов почвы. Патент № 02315111.2006.
17. Dighton J. Is it possible to develop microbial test systems to evaluate pollution effects on soil nutrient cycling?//Ecological Risk Assessment of Contaminants in Soil. Chapman& Hall, London, 1997. P. 51-69.
18. Griffiths B.S., Bonkowski M., Dobson G., Caul S. Changes in soil microbial community structurein the presence of microbial- feeding nematodes and protozoa // Pedobioligia. 1999. № 43. P. 297-304.
References.
1. Lal R. Basic concepts and global issues soil guality andagricultural sustainability//Soil Quality and Agricultural Sustainability. Ann Arbor Science, Chelsea, MI, USA, 1998. pp. 3-12.
2. Mosier A.R. Soil processes and global change// Biology and Fertility of Soils. 1998. № 27. pp. 221-229.
3. Ananieva, ND, Blagodatskaia, EV & Demkina, TS2002, Assessment of the stability of soil microbial complexes to natural and anthropogenic stresses. Soil science, №5. pp. 580 - 587.
4. Masyutenko N.P., Kuznetsov A.V., Masyutenko M.N. et al. The system of assessment and rationing of anthropogenic load for the formation of ecologically balanced agricultural landscapes. Kursk, 2014.188 p.
5. Tereshchenko N.N., Bubina A.B. Microbiological criteria of ecological stability of soil and effectiveness of soil protection technologies// Bulletin of Tomsk State University. Biology. 2009. No. 3. pp. 42-62.
6. Schimel J.P.,Gulledge G.M.,Clein-Curley G.S. et al. Moisture effects on microbial activity and community structure in decomposing birch litter in the Alaska taiga// Soil Biology & Biochemistry. 1999. Vol. 31. pp. 831-838.
7. Dobrovolskaya T.G., Zvyagintsev D.G., Chernov I.Yu., Golovchenko A.V., Zenova G.M. et al. The role of microorganisms in the ecological functions of soils // Soil science. 2015. No.9. pp. 1087-1096.
8. Polyanskaya L.M., Prikhodko V.E., Lomakin D.G., Chernov I.Yu. The number and biomass of microorganisms in ancient buried and modern chernozems of different land use// Soil science. 2016. No. 10. pp. 1191-1204.
9. Izguierdo I.F., Caravaca M.M., Alguacil G., Fernandez A. Rolda//Applied Soil Ecology. 2005. №30. pp. 3-10.
10. ^nrad R. Soil microorganisms as controlles of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO) // Microbiological Reviews. 2006. V. 60. pp. 609-640.
11. Katsairou E., Deng Sh.,Nofziger D.L.,Gerakis A. Long-term management effects on organic C and N pools and activities of C- transforming enzimes in prairie soils// European Journal of Soil Biology. 2010. V. 46. pp. 335-341.
12. Zinchenko M.K. Formation of biogenicity of gray forest soil in the agricultural landscapes of the Vladimir Opole under the influence of various fertilizer systems/Vladimir agricolist. 2014. No. 4. pp. 12-14.
13. Zinchenko M.K., Sharkevich V.V., Fedulova I.D. Microbiological aspects of adaptive landscape farming in the Vladimir Opole zone // Vladimir agricolist. 2018. No. 1. pp. 14-19.
14. Tepper E.Z., Shilnikova V.K., Pereverzeva G.I. Workshop on microbiology. Moscow: Agropromizdat, 1987. 238 p.
15. KhazievF.H. Methods of soil enzymology. Moscow: Nauka, 2005.252 P.
16. Danilova A.A., A method for measuring total phytotoxicity of a set of microscopic soil fungi. Patent No. 02315111.2006.
17. Dighton J. Is it possible to develop microbial test systems to evaluate pollution effects on soil nutrient cycling?//Ecological Risk Assessment of Contaminants in Soil. Chapman& Hall, London, 1997. pp. 51-69.
18. Griffiths B.S., Bonkowski M., Dobson G., Caul S. Changes in soil microbial community structurein the presence of microbial- feeding nematodes and protozoa // Pedobioligia. 1999. № 43. pp. 297-304.
THE SYSTEM OF BIOLOGICAL INDICATORS IN ASSESSING THE ECOLOGICAL STATE OF GRAY FOREST SOIL OF AGRICULTURAL LANDSCAPES
M.K. ZINCHENKO
Upper Volga Federal Agrarian Research Center ul. Tsentralnaya 3, poselok Noviy, Suzdalsky rayon, Vladimir Oblast, 601261, Russian Federation
Abstract. The objective was to monitor the biological indicators to assess the ecological sustainability of gray forest soil, due to the different level of agrotechnical burden on agricultural landscapes. During 10 years of research (2011-2020) the number of bacteria using various forms of nitrogen was continuously decreasing on the background of mineral intensification. The total average pool of active microflora on organomineral and mineral backgrounds in moulboard plowing was 20.1 and 16.1 million CFU g-1 of soil, respectively, during the period of observations. In non-moldboard plowing, the same average pool was 18.8 and 15.9 million CFU g-1. The minimum pool was maintained on a high-intensity mineral background in moldboard plowing, amounting to 14.5 million CFU g-1 of soil. The decrease in the total bacterial number in the soil of mineral backgrounds indicates a deterioration in their ecological stability. The calculated ecological and trophic indices indicate less ecologically stable low-intensity mineral background in moldboard plowing. This variant showed relatively low values of humus accumulation coefficients (Ch = 0.39) and transformation of organic residues into soil organic matter (Ct = 5.4) established at the highest mineralization coefficient (Cm = 1.57). In this soil, mineralization of organic matter prevails, which reduces its fertility and environmental sustainability. On this background, the activity of the studied enzymes was lower than in other variants and in the soil deposits. A set of micromycetes has shown to grow on mineral intensification backgrounds, especially on a high-intensity mineral background, where moldboard plowing was used as the main treatment. The lowest phytotoxicity was noted on a high-intensity organic-mineral intensification background -21.4%. Both microbiological and biochemical parameters represents an informative diagnostic feature of the ecological state of agrolandscapes. They
№ l (99) 2022 5fla3uMipckm ЗемдеШецЪ
ensure an objective assessment of the efficiency and degree of agrotechnical burden, predicting a decrease in environmental sustainability on mineral intensification backgrounds.
Keywords: microbiological monitoring, ecological sustainability, agricultural landscapes, microbial pool, gray forest soil. Author details: M.K. Zinchenko, Candidate of Sciences (biology), leading research fellow, (e-mail: popel62@yandex.ru). For citation: Zinchenko M.K. The system of biological indicators in assessing the ecological state of gray forest soil of agricultural landscapes // Vladimir agricolist. 2022. №1. pp. 9-15. DOI:10.24412/2225-2584-2022-1-9-15.
DOI:10.24412/2225-2584-2022-1-15-20 УДК 631.5 (633.1:49)
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ УРОЖАЙНОСТИ ЯРОВЫХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР И КАРТОФЕЛЯ В ПОГОДНЫХ УСЛОВИЯХ
2021 ГОДА
А.А. КОРЧАГИН1,2, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, (e-mail: korchaginaa60@mail.ru)
A.Г. ЛЕБЕДЕВА1, студент
И.М. ЩУКИН2, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
B.В. ШАРКЕВИЧ2, научный сотрудник
В.И. ЩУКИНА2, научный сотрудник
1Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г Столетовых
ул. Горького, 87, г. Владимир, 600000, Российская Федерация
2Верхневолжский федеральный аграрный научный центр
ул. Центральная, д.3, п. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., 601261, Российская Федерация
Резюме. Целью исследований было изучить влияние систем удобрений и обработки почвы на урожайность овса, ячменя и картофеля в погодных условиях вегетационного периода 2021 г. на зональных автоморфных серых лесных почвах Владимирского ополья. Изучали влияние агротехнического воздействия на динамику запасов продуктивной влаги и засоренность посевов в многолетнем стационарном опыте на базе Верхневолжского федерального аграрного научного центра. Более значительные запасы влаги в течение всей вегетации растений отмечены на противоэрозионной системе обработки, меньшие - на отвальной обработке. Комбинированные системы по запасам влаги занимают промежуточное положение. На органической и органоминеральной системах удобрений определены более высокие запасы влаги по сравнению с минеральными. На отвальной системе обработки количество сорняков было наименьшим, при этом в видовом составе преобладали малолетние сорняки. На комбинированных и противоэрозионных системах обработки количество сорняков возрастало как малолетников, так и злостных многолетников. Применение удобрений способствовало увеличению количества сорных растений на изучаемых агрофонах. Погодные условия вегетационного периода 2021 г. оказали определяющее влияние на урожайность яровых зерновых культур и картофеля. В условиях засушливого периода в фазы колошения - формирования зерновки эффективность минеральных удобрений и обработки почвы была низкой. Осадки в период клубнеобразования картофеля способствовали формированию высокой урожайности картофеля. Эффективность удобрений была не высокой, но зяблевая вспашка на отвальной и комбинированно - ярусной системах обработки привела к достоверной прибавке урожая картофеля.
Ключевые слова: системы удобрений и обработки
почвы, овес, ячмень, картофель, запасы продуктивной влаги, засоренность, урожайность.
Для цитирования: Корчагин А.А., Лебедева А.Г., Щукин И.М., Шаркевич В.В., Щукина В.И. Особенности формирования урожайности яровых зерновых культур и картофеля в погодных условиях 2021 года//Владимирский земледелец. 2022. №1. С. 1520. DOI:10.24412/2225-2584-2022-1-15-20.
Применение агроэкологических категорий к земледелию позволили разработать принципиально новые концепции систем земледелия на ландшафтной основе. Общепризнано, что наиболее концептуально целостной, информативной и востребованной является концепция адаптивно-ландшафтного земледелия (АЛСЗ) [1]. В данной концепции АЛСЗ определяется «как система использования земли определенной агроэкологической группы, ориентированная на производство продукции экономически и экологически обусловленного количества, и качества в соответствии с общественными (рыночными) потребностями, природными и производственными ресурсами, обеспечивающая устойчивость агроландшафта и воспроизводство почвенного плодородия».
В этом определении появляется точный агроэкологический адрес, трансформированный через призму агроэкологической оценки в агроэколо-гическую группу земель, а термин «адаптивная» означает приспособление системы земледелия ко всему комплексу обозначенных условий.
На практике адаптивно-ландшафтные системы земледелия реализуются пакетами агротехнологий для различных агроэкологических типов земель. Таким образом, «агротехнологии представляют комплексы технологических операций на конкретном агроэкологическом типе земель с целью достижения планируемой урожайности и качества продукции при обеспечении экологической безопасности и определенной экономической эффективности» [2].
Цель исследований - определить влияние систем удобрений и обработки почвы на урожайность овса, ячменя и картофеля в погодных условиях вегетационного периода 2021 г. на зональных автоморфных серых лесных почвах Владимирского ополья.
