CC BY
53
ИЗВЕСТИЯ
ПЕНЗЕНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА имени В. Г. БЕЛИНСКОГО ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ № 25 2011
IZVESTIA
PENZENSKOGO GOSUDARSTVENNOGO PEDAGOGICHESKOGO UNIVERSITETA imeni V. G. BELINSKOGO NATURAL SCIENCES № 25 2011
УДК 631.427.23:631.92
СОСТАВ И ЧИСЛЕННОСТЬ ПОЧВЕННОЙ МЕЗОФАУНЫ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ И ДОЗ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ1
© М. Б. ПАТЮТА Ставропольский государственный университет, кафедра физической географии, лаборатория почвоведения и геохимии ландшафта e-mail: minka10@yandex.ru
Патюта М.Б. - Состав и численность почвенной мезофауны при применении различных видов и доз минеральных удобрений // Известия ПГПУ им. В.Г. Белинского. 2011. № 25. С. 399-402. - Рассматриваются вопросы влияния длительного систематического внесения минеральных удобрений на эдафические факторы. Показано изменение численности почвенных беспозвоночных на азотном и фосфорном блоках, а также при совместном использовании азотных и фосфорных удобрений в многолетнем стационаре, заложенном в 1975 году.
Ключевые слова: почвенная мезофауна, севооборот, минеральные удобрения.
Patyuta M. B. - Size and structure of soil mesofauna at long-term regular application of various kinds of mineral fertilizers // Izv. Penz. gos. pedagog. univ. im.i V.G. Belinskogo. 2011. № 25. P. 399-402. - Questions of long regular entering of mineral fertilizers influence on edaphic factors are considered. Change of soil invertebrates’ numbers on nitric and phosphoric experimental blocks and also at combined use of nitric and phosphoric fertilizers in the long-term station founded in 1975 is shown.
Keywords: Soil mesofauna, crop rotation, mineral fertilizers.
Рациональноеприродопользованиевсовремен-ных агроландшафтах невозможно без рационального использованияудобрительныхсредств,позволяющих существенным образом поднять урожайность возделываемых культур, обеспечить высокоекачество продукции. Однако в опытах с удобрениями, проводимых в различных регионах России, как правило, основное внимание уделяется изучению их влияния на продуктивность возделываемых культур и качество урожая, в то время как экологические последствия их использования рассматриваются не достаточно глубоко и всесторонне. Так, до сих пор остается малоизученным воздействие удобрительных средств на почвенных беспозвоночных, оказывающих существенное влияние на почвообразовательный процесс, особенно при систематическом их применении. Применяемые в земледелии системы удобрений (минеральные, органические, органо-минеральные) оказывают влияние не только на продуктивность возделываемых культур и качество урожая, но и на экологическое благополучие почв, а, следовательно, численность и разнообра-
зие почвенной биоты, являющейся индикатором безопасности использования агрохимикатов в сельском хозяйстве.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Исследования проводились в многолетнем стационарном опыте ГНУ «Ставропольский НИИСХ» Россельхозакадемии, заложенном в 1975 г., в шестипольном севообороте со следующим чередованием культур: чистый пар, озимая пшеница, озимая пшеница, кукуруза на силос, озимая пшеница, яровые зерновые культуры.
Отборы производились методом раскопок в 8 кратной повторности с последующей фиксацией и определением материала. Состояние почвенной мезофауны изучалось весной, в начале активной вегетации растений и осенью, в оптимальный период сева озимой пшеницы, занимающей главное место в структуре посевных площадей на Ставрополье. Раскопы производились в центральной части делянки и в полезащитных лесных насаждениях.
1 Материалы, представленные наВторой Всероссийскойс международнымучастиемполевой школе по почвенной зоологии и экологии для молодых ученых (Пенза, 12-16 сентября 2011 г.), проведенной при финансовой поддержке РФФИ (грант № 11-04-06824-моб_г), гранта Президента РФ (проект МД-4662.2010.04) и Пензенского государственного педагогического университета им. В.Г. Белинского.
По итогам сборов рассчитывались коэффициенты обилия длякаждого собранного вида, определялись индексы доминирования по шкале Ринконнена [2].
Процентноесоотношениеопределялосьследую-щим образом: за 100% принималась сумма всех особей всех видов данной группы. При делении числа экземпляров данного вида на сумму особей всех видов получали относительное значение его.
Пс _ общее количество особей вида Ю0% общее количество экземпляров
Встречаемость определяется так количество проб, в которых вид найден разделить на общее количество отборов и умножить на 100%.
В _ количество проб в которых вид найден 100%
общее количество проб
Коэффициент обилия определяли по формуле:
Ко — Пс х В Ко _ 100
Как установлено Е. П. Шустиковой, Н. Н. Шаповаловой и Л. Н. Петровым [3] при одностороннем внесении возрастающих доз (от 30 до 180 кг/га д. в. (действующего вещества) как азотных, так и фосфор-
Особенно существенное увеличение подвижного фосфора наблюдается на вариантах с использованием фосфорных удобрений: на фосфорном блоке количество Р205 достигло 34.8-66.5 мг/кг, при совместном использовании азотных и фосфорных удобрений 44.0-72.0 мг/кг (табл. 1).
РЕЗУЛЬТАТЫ Впроцессе исследованияустановлено, чтоодно-стороннеедлительное применениеазотныхудобрений приводит не только к подкислению почвы, усиливаю-
ных удобрений отмечается увеличение продуктивности севооборота, максимум прироста которой в сумме за три ротации составляет при внесении 150 кг/га д.в. азотных удобрений - 25.2ц/га, фосфорных - 88.1 ц/га. При увеличении дозы удобрений до 180 кг/га д.в. прирост прибавочной продукции снижается до 15.6 на азотном блоке и 85.0 ц/га - на фосфорном. Наибольшее увеличение урожайности культур севооборота наблюдается при совместном внесении азотных и фосфорных удобрений.
Рост продуктивности севооборота при использовании удобрений связан с улучшением пищевого режима почв, однако их экологическое состояние в целом остается недоконца изученным. Систематическое применение в течение более трех десятилетий минеральных удобрений приводит не только к увеличению урожайности, но и оказывает существенное влияние на состояние эдафических факторов и почвенную ме-зофауну [1].
Как показали наши исследования в результате длительного внесения минеральных удобрений происходит изменение величины рН пахотного слоя почвы и ее пищевого режима (табл. 1).
щемуся с увеличением дозы азота с 6.97 на контроле до 6.40 на варианте П180, но и, как следствие, существенному снижению - в 2.4-3.4 раза численности почвенных животных (табл. 2). При использовании фосфорныхудобрений(суперфосфата), содержащих остатки серной кислоты, количество представителей почвенной мезофауны уменьшается в 2.8-5.9 раза по сравнению с контрольным значением. На вариантах совместного применения азотных и фосфорных удобрений количество изучаемых почвенных животных по сравнению с контролем снизилось меньше в
Таблица 1
Влияние систематического внесения удобрений на химические свойства обыкновенного чернозема
№ пп Варианты рН Гумус, % СаС03, % Р205, мг/кг К20, мг/кг
1. Контроль 6.97 3.48 0.50 20.0 230
2. П60 6.73 3.19 0.91 5.8 160
3. N 120 6.52 3.16 0.84 9.3 165
4. N 180 6.40 3.13 0.66 10.6 170
5. Р 60 6.87 3.32 0.64 34.8 220
6. Р 120 6.60 3.49 0.84 59.6 235
7. Р 180 6.48 3.50 0.64 66.5 195
8. Фон Р 120 П60 6.49 3.40 0.93 44.0 240
9. N 120 6.31 3.32 0.59 61.4 210
10. N 180 6.29 3.48 0.34 72.0 210
11. Фон N 1 420 Р х 60 6.36 3.29 0.86 48.6 200
12. Р 180 6.32 3.29 1.25 52.0 210
13. Травы 7.20 3.73 0.90 22.2 235
14. Полезащитная лесная полоса 7.25 5.24 1.41 5.4 175
401
Таблица 2
Влияние систематического внесения различных доз минеральных удобрений на обилие (экз. /м2) почвенной мезофауны (в среднем за год)
№ п/п Наименование представителей мезофауны Варианты
контроль N«0 N 120 N 180 Р 60 Р 120 Р 180 Фон Р 120 Фон N т120 Травы Защитная лесная полоса
N60 ■^120 ■^180 р * 60 р * 180
1 Отряд Жуки (Со1ео|>1ега) в том числе 60±5.8 12±2.9 24±3.5 16±2.3 16±2.3 12±2.9 8±2.5 8±2.2 4±1.5 37±4.6 20±1.15 24±2.31 16±1.6 48±4.3
2 Сем. Жужелицы, всего (СагаЫс1ае) 44±3.5 12±3.4 16±4.6 16±2.5 8±1.5 12±3.4 8±1.6 8±2.5 4±2 29±2.07 12±2 12±2.9 5±1.5 21±3.8
3 в том числе 2а1)ги5 28±2.1 8±1.2 12±1.6 12±2.8 0 12±2.9 4±1.5 0 0 12±3.4 0 0 5±1.5 5±0.57
4 Сем. Долгоносики ( Сигси1юшс1ае ) 4±1.7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4±1.5 0 0 11±1.53
5 Сем.Пластинчатоусые 4±1.4 0 0 0 8±2.2 0 0 0 0 0 0 0 0 11±1.73
6 Сем. Божьи коровки (СосстеШс1ае) 8±2.6 4±1.5 4 ±2 12±3.4 0 0 0 0 0 8±2.5 4±2 4±1.5 0 5±1.5
7 Сем. Стафилины (81ар11уНшс1ае) 0 0 0 0 0 0 0 4±1.3 0 0 0 8±2.5 0 0
8 Личинки насекомых 4±2 8±2.2 4±2 0 8±2.5 4±1.5 8±2.5 0 4±1.5 0 16±1.5 4±1.5 32±2.96 43±4.2
9 Отряд Клопы (11егт|>1ега) 0 8±2.5 0 0 4±2 0 0 0 12±3.4 0 4 ±2 0 0 0
10 Сем. Дождевые черви (ЬитЬпмс1ае 24±1.15 20±2.5 4±1.5 0 20±1.5 4±1.5 0 32±4.61 40±4.35 27±153 12±2 20±1.73 53±11.3 53±4.04
11 Отряд Геофилы (СеорЫ1отогрЬа) 8±3.46 4±1.5 0 0 4±1.5 0 0 4±1.5 0 0 8±2.5 4±1.5 16±2.5 11
12 Отряд Кивсяки (.(иИГоггта) 4±1.5 0 4±2 0 0 0 4±1.6 0 4±1.5 0 0 0 5 ±2 27±5.03
13 Отряд Костянки (ЬШюЫотогрЬа) 0 4±1.5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
14 Итого: 188 80 68 56 68 44 32 56 68 113 80 76 132 235
ПОЧВЕННАЯ ЗООЛОГИЯ
1.7-3.4 раза. По-видимому, несмотря на значительные объемы внесенных за эти годы минеральных удобрений, улучшение соотношения питательных веществ в почве приводит к некоторому улучшению экологических условий по сравнению с их односторонним внесением и как следствие незначительному снижению численности организмов.
В составе животных на контроле преобладают Coleoptera (жуки) - 60 экз./м2, в том числе Carabidae (жужелицы) - 44 экз./м2, на втором месте Lumbricidae (дождевые черви) - 24 экз./м2.
На азотном блоке количество жуков в зависимости от варианта снизилось в 2.5 (П120) - 5.0 (П60) раз, дождевых червей, играющих важную роль в почвообразовании - в 1.2 (П60) - 6.0 (П120) и 24 раза (П180).
На фосфорном блоке численность жуков уменьшилась еще более значительно - в 3.8 (Р60) - 7.5 (Р180) раз, в то время как дождевых червей также как и при одностороннемвнесенииразличныхдозазотныхудоб-рений - в 1.2 (N60) - 24.0 (N180) раза.
При совместном использовании азотно-фосфорных удобрений количество жуков снизилось по сравнению с контролем (без удобрений) в 1.6 (Р120П180) -15.0 (Р120П180) раз, а дождевых червей, наоборот, возросла в 1.1-1.7 раза. К преобладающим видам, обитающим на пашне, относится сепердоминанты: кив-сяк серый (Sarmatolus kessleri) с коэффициентом обилия (Ко) [2] 13.88, доминанты - птеростирх черный (Pterostichus niger) Ко - 9.09, жужелица хлебная (Zabrus tenebrioides) Ко - 6.46, жужелица волосистая (Harpalus rufipes) Ко - 6.22, субдоминанты тускляк золотистый (Атата аепеа) и бегун медный (Poecilus cupreus) Ко - 4.78, птеростирх обыкновенный (Ptвros-йсЬж тв1апашт) Ко - 4.55, (Ма1ое violacea) и коровка семиточечная ( СосствИа septempunctata) Ко - 3.35, мертвоед красногрудый (Отворота Аогаашт) Ко -3.11, тускляк яйцевидный ( Атага ovata) Ко - 2.15. Таким образом, здесь преобладают вредители полевых культур и хищники.
Самыми обильными по сборам и видовому разнообразию беспозвоночных оказались полезащитные лесные полосы. Здесь сложились наиболее благоприятные экологические условия. На плакоре Ташлян-ского ландшафта байрачных лесостепей - в защитной лесной полосе, где общее количество изучаемых животных - 235 экз./м2 было в 1.2 раза больше, чем на неудобренном контроле, в том числе дождевых червей - в 2.2 раза, кивсяков - в 6.7 раз, в то время как жуков в 1.2, в том числе жужелиц - в 2.1 раза меньше. Лесные полосы являются самым устойчивым искусственно созданным биоценозом, где благоприятные водно-физические и химические свойства почвы, до-статочноеколичествопищиспособствуютсохранению мезофауны при неблагоприятных погодных явлениях (засуха, резкие перепады температуры и т.д.) и негативных последствиях антропогенной деятельности.
Здесь превалируют Zabrus tenebrioides (Ко - 3.23), Pterostichus niger (Ко - 3.79), Sarmatoiulus kessleri (Ко -8.09), Poecilus cupreus (Ко - 4.78), мокрицы сем. Onis-cidea (Ко - 2.63), Staphilinus caesaerus (Ко - 2.39), Thanatophilus rugosus (Ко - 2.16), Brachinus crepitans (Ко - 1.67).
В защитных лесных полосах обнаруживаются виды, редкие для изучаемого агроландшафта Cala-sorna inqvisitor (Ко -0.24), Calasoma denticole (Ко -0.72), Calasoma inqvesitor (Ко - 0.24), Carabus glabratus (Ко - 0.96).
Общими для всей территории полигона являются представители родов Amara, Poecilus, Sipha, Pterostichus и отрядов Juliformia и Geophilomorpha. Они по-лидоминантны и обнаружены как на пашне в почвах полевого сево-оборота, так и экологического каркаса.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Наиболее благоприятные условия для жизнедеятельности почвенной мезофауны в агроландшафте складываются в лесных полосах. численность и биоразнообразие почвенных животных здесь выше, чем в почвах полевого севооборота ландшафта.
Применение полного минерального удобрения П60Р60К60 в полевом севообороте оптимально и оказывает положительное влияние не только на уровень содержания питательных веществ в почве, но и способствует увеличению обилия почвенной биоты.
Таким образом, при выборе системы удобрений следует учитывать не только ее влияние на величину производимой растениеводческой продукции, но и на почвенную мезофауну, особенно тех ее представителей, которые оказывают существенное воздействие на процессы трансформации органических остатков в почве, определяют не только экологические условия произрастаниявозделываемыхсельскохозяйственных растений, но и, в конечном счете, количество поступа-ющеговатмосферууглекислогогаза,а,следовательно, оказывают влияние и на глобальные процессы, протекающие в атмосфере, в том числе на интенсивность процессов изменения климата.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Патюта М. Б. Влияние минеральных удобрений на мезофаунучерноземоввагроландшафте //Проблемы экологической безопасности и сохранение природноресурсного потенциала Северного Кавказа. Матер. Межд. конф. Ставрополь, 2009. С. 114-115.
2. Палий В. Ф. О количественных показателях при обработке фаунистических материалов // Зоол. журн. 1961. Т. 40. № 1. С. 54-60.
3. Шустикова Е. П., Шаповалова Н. Н., Петров Л. Н. Эффективность минеральных удобрений в полевом севообороте в зависимости от доз и длительности применения (рекомендации). Михайловск, 2005. 25 с.
