CC BY
70
Технологии возделывания культур и биологическая активность почвы
О)
о о
сч
tu
S Ц
а
ч
а ц
г
tu
т
О.В. МЕЛЬНИКОВА, кандидат сельскохозяйственных наук
Брянская государственная сельскохозяйственная академия
Показатели биологической активности почвы (интенсивность дыхания, ферментативная активность, структура микробиоценоза, скорость разложения целлюлозы и др.) дают ценную информацию об экологических условиях среды. Изучение биологической активности почвы приобретает особое значение при переходе на экологически чистые методы ведения сельского хозяйства [I].
Как в естественных, так и в культурных ценозах наблюдается положительная связь между интенсивностью дыхания почвы и ее плодородием. На почвенное дыхание большое влияние оказывает поступление в нее различных органических материалов, удобрений и пестицидов, как правило, усиливающих выделение углекислого газа [2].
Однозначного ответа на вопрос о влиянии минеральных удобрений на почвенное дыхание в научной литературе нет. Так, по данным В.Г. Бур-дюгова, В.А. Телюкина [3], среднее значение эмиссии СО2 из чернозема обыкновенного за вегетационный сезон под посевами озимой пшеницы без удобрений составляло 2,9 г/м2 в сутки, а при внесении Ы80Р70К50 -3,7 г/м2. Б.Н. Макаров также отмечает, что интенсивность выделения СО2 из дерново-подзолистых почв повышается при внесении минеральных удобрений [4].
В то же время, по данным В.Н. Кудеярова и др. [2], азотные удобрения в условиях парования серой лесной почвы практически не влияют на выделение углекислого газа. По-видимому, действие минеральных удобрений на дыхание почвы проявлялось непосредственно через
растения. Исследования Н.Д. Ананьевой и др. [S] показали, что значение коэффициента микробного дыхания возрастает с увеличением содержания тяжелых металлов в почве, с ее распашкой и применением удобрений и пестицидов.
Исследования биологической активности почвы по показателю почвенного дыхания мы проводили с 1996 по 2004 гг. в условиях многолетнего стационарного опыта Брянской ГСХА по изучению элементов биологизированных технологий возделывания сельскохозяйственных культур (с ограниченным применением или полным отказом от них). Почва опытного участка - серая лесная среднесуглинистая, сформированная на лессовидном карбонатном суглинке, хорошо окультуренная, с содержанием гумуса 3,24-3,62 %, Р205 - 22,3-29,S мг, К20 - 17,6-18,9 мг на 100 г почвы, рНсол S,6-S,8.
Интенсивность дыхания почвы (ИДП) определяли по методике Е.З. Теппер [6] в лабораторных условиях. Почвенные образцы по вариантам отбирали с помощью почвенного бура, проникающего на глубину пахотного слоя (0-30 см), методом конверта, затем формировали смешанный образец. Учет респирации С02 почвой осуществляли путем постановки лабораторного эксперимента в трехкратной повторности.
В 1997-1998 гг. в звене полевого севооборота озимая пшеница - люпин узколистный - гречиха изучали дыхание почвенной микрофлоры при возделывании культур по разным технологиям: 1) интенсивной - внесение полной дозы NPK (N148P103K103 -
под пшеницу; N0P K.
под люпин;
Ы60Р60К60 - под гречиху) на фоне последействия зеленого удобрения(ЗУ) и соломы (С) + пестициды); 2) переходной к альтернативной - дозы ЫРК снижены на 2S % + последействие
навоза (Н) + пестициды; 3) альтернативной - дозы ЫРК снижены на S0 % + последействие Н + ЗУ + С + пестициды (дозы снижены на S0 %); 4) биологической (контроль) - последействие Н + ЗУ + С, без применения средств химизации.
Установлено, что наибольшие показатели ИДП под озимой пшеницей, люпином узколистным и гречихой (6,71; 9,02 и 7,29 мг С02/100 г почвы в сутки) были в варианте с интенсивной технологией. Под люпином ИДП во всех вариантах была выше в среднем на 0,93-2,31 мг С02/100 г почвы в сутки, чем под зерновыми культурами, так как люпин симбио-тически связан с азотфиксирующи-ми бактериями.
Дисперсионный анализ данных показал, что выделение С02 почвой под озимой пшеницей и гречихой имело достоверную разницу с контролем (биологическая технология) только в варианте с интенсивной технологией. При переходной и альтернативной технологиях возделывания культур показатели дыхания почвы снижались и находились на уровне контроля (разница в пределах НСР05). При возделывании пшеницы по биологической технологии микробная респирация С02 из почвы составила в среднем S,12, гречихи - S,19, а люпина - 6^ мг С02/100 г почвы в сутки (табл. 1).
Аналогичные исследования, проведенные различными учеными [4, S, 7] показали, что почвенная микрофлора активизируется при совместном внесении органических и минеральных удобрений. Поэтому в нашем опыте в варианте с биологической технологией, где не применяли минеральные удобрения, а только сказывалось последействие навоза, соломы и зеленого удобрения, отмечалось снижение биологической активности почвы по сравнению с вариантом интенсивной технологии.
В 2001-2002 гг. в опытах с озимой пшеницей было отмечено, что внесение азотных удобрений в подкормку озимой пшеницы способствовало активизации почвенной микрофлоры. Во всех вариантах, где применяли удобрения, также повы-
I. Изменение интенсивности дыхания почвы (мг С02/100 г почвы в сутки) при возделывании культур по различным технологиям (в среднем за 1997-1998 гг.)
Культура Технология возделывания
интенсивная переходная альтернативная биологическая
Озимая пшеница (НСР05 = 1,30) 6,71 5,63 5,74 5,12
Люпин узколистный (НСР05 = 3,68) 9,02 6,93 6,34 6,05
Гречиха (НРС05 = 1,30) 7,29 7,89 5,95 5,19
2. Изменение ИДП при внесении различных доз азотных удобрений под озимую пшеницу
(2001-2002 гг.)
Вариант удобрения (технология) ИДП, мг С02/100 почвы в сутки, по повторностям Биометрические показатели
1 2 3 в среднем t
Опыт №1 - семена обработаны Гумистимом, 2 л/т
Контроль - без ХРК 15,3 13,5 15,3 14,70 23,0 -
(биологическая)
Фон (Р9оК9о) с Х9о 15,7 15,3 16,6 15,87 40,7 1,56
(альтернативная)
Фон с Х120 (переходная) 17,9 18,8 17,5 18,07 46,3 4,49*
Фон с Х150 (интенсивная) 16,1 17,0 15,3 16,13 32,9 1.,77
Опыт № 2 - без обработки семян Гумистимом
Контроль - без ХРК 11,7 15,7 16,1 14,50 10,4 -
(биологическая)
Фон (Р9оКдо) + Х9о 17,0 14,4 12,6 14,66 11,5 0,08
(альтернативная)
Фон с Х120 (переходная) 19,2 15,7 17,9 17,60 17,3 1,79
Фон с Х150 (интенсивная) 15,7 17,0 18,8 17,16 19,3 1,60
Примечание. 1 - репрезентативность выборки, td - показатель достоверности разности средних контрольного и опытного
вариантов.
* Достоверная разность с контролем.
силась ИДП. Как видно из данных таблицы 2, на контрольных вариантах (без удобрений) показатели ИДП были наименьшими и в среднем по двум опыта составили м 14,7 и 14,5 мг С02/100 почвы в сутки. Азотное питание растений пшеницы усилило микробиологическую активность почвы. По мере увеличения вносимых доз удобрений возрастали показатели респирации углекислоты почвенными микроорганизмами: в опыте 1 - на 1,17-3,37, а в опыте 2 - на 0,13,1 мг С02/100 почвы в сутки. Наибольшая ИДП отмечена в вариантах фон (Р9А0) с х 120.
Расчеты биометрических показателей по [8] свидетельствуют, что выборки по всем вариантам имели высокую репрезентативность. Однако достоверное увеличение ИДП по сравнению с контролем отмечалось только в варианте фон + Ы120 опыта 1, где семена озимой пшеницы перед посевом были обработаны Гумистимом. Препарат Гумистим (производство ООО «Женьшень» Брянской области) выполняет роль
стимулятора роста, содержит в себе все компоненты вермикомпоста в растворенном состоянии: гумины, фульвокислоты, витамины, природные фитогормоны, микро- и макроэлементы в виде биодоступных органических соединений, а также споры полезных почвенных микроорганизмов. Остальные варианты не показали существенных различий, хотя отмечалась четкая тенденция к усилению ИДП по мере увеличения вносимой дозы азота.
Изучение интенсивности респирации почвой СО2 (2003-2004 гг.) показало, что величина ИДП зависит как от технологии возделывания культур, так и от сроков отбора почвенных образцов. В опыте с озимой пшеницей почвенные образцы отбирали дважды: во время вегетации растений (июнь) и после уборки (сентябрь). Сравнивали биологическую и интенсивную технологии, в которых озимую пшеницу возделывали по двум предшественникам - однолетним травам и черному пару.
Отмечено, что в период вегетации
пшеницы (июнь) ИДП (мг СО2/100 г почвы в сутки) была на 1,32-4,83 (по черному пару) и на 1,02-5,29 (по однолетним травам) выше, чем в сентябре после ее уборки (табл. 3). Следовательно, вегетирующие растения способствовали усилению активности почвенной микрофлоры.
В целом в вариантах с внесением (ЫРК)60+М60 почвенное дыхание было интенсивнее на 1,04-7,06 мг СО2/100 г почвы в сутки по сравнению с неудобренными вариантами. Статистическая обработка данных показала, что увеличение ИДП в вариантах с (ЫРК)60+М60 на 75 % обусловлено именно внесением в почву элементов минерального питания.
Интенсивность дыхания почвы зависела и от предшественника озимой пшеницы. В вариантах, где пшеницу возделывали по однолетним травам ИДП варьировала от 5,57 до 13,65, а по черному пару - от 3,96 до 9,83 мг СО2/100 г почвы в сутки. Статистический анализ также показал высокую силу влияния (76 %) однолетних трав, как предшественника, на
3. Показатели дыхания почвы под озимой пшеницей в зависимости от технологии, предшественника
и срока отбора образцов почвы (2003-2004 гг.)
Варианты технологии, удобрения
Срок отбора почвы ИДП, мг С02/100 почвы в сутки, по повторностям Биометрические показатели
1 2 3 в среднем t
Предшественник - черный пар
Июнь 10,1 7,48 8,80 8,79 11,9 -
11,0 9,24 9,24 9,83 18,2 1,13
Сентябрь 4,40 4,40 3,08 3,96 9,9 -
8,36 9,68 7,48 8,51 12,5 3,7
Биологическая, (ХРК)0 Интенсивная, (ЫРК)60 + Биологическая, (ЫРК)0 Интенсивная (ЫРК) +
X.
Июнь
Биологическая, (ХРК)0 Интенсивная, (ЫРК)60 с 1\160 Биологическая, (ЫРК)0 Сентябрь Интенсивная, (ЫРК) + N
Предшественник - однолетние травы
4,40 10,10 5,28 6,59
14,96 14,10 11,90 13,65
6,16 5,72 4,84 5,57
7,48 8,80 8,80 8,36
3,74 15,0 13,3 24,6
3,57 5,2*
и ф
2 л
Ф д
Ф л
Ф
М О
о
(О
увеличение микробиологического дыхания почвы по сравнению с черным паром. Следовательно, размещение озимой пшеницы после однолетних трав имеет существенное преимущество перед черным паром с точки зрения активизации биологической активности почвы, а значит и улучшения условий питательного режима, поскольку доступность элементов питания для растений зависит от функционирования микроорганизмов. Полученные нами результаты подтверждаются и другими исследователями. Так, содержание С02 в почвенном воздухе и интенсивность дыхания серой лесной почвы, покрытой растительностью, значительно выше, чем в пару. Причем по мере роста растений различия увеличиваются [2]. На дерново-подзолистых почвах [4] в среднем за вегетационный период под многолетними травами и овсом интенсивность дыхания почвы составляла 2,8 и 2,3, а в пару - 0,8 кг С02/га в час, с ростом корневой системы возрастала и интенсивность дыхания почвы.
Таким образом, при интенсивной технологии возделывания озимой пшеницы, люпина узколистного и гречихи с внесением полной дозы минеральных удобрений на фоне последействия соломы и сидерата серая лесная почва обладает наибольшей биологической активностью. Размещение озимой пшеницы в севообороте после однолетних трав и внесение минерального удобрения в дозе (NPK)60+N60 способствует на 75-76 % активизации деятельности почвенной микрофлоры.
Литература
1. Гельцер Ю.Г. Показатели биологической активности в почвенных иссле-дованиях//Почвоведение, 1990, № 9.
2. Кудеяров В.Н. и др. Изменение внутрипочвенных потоков азота при внесении азотных удобрений//Агрохи-мия, 1990, № 11.
3. Бурдюгов В.Г., Телюкин В.А. Биологическая активность почвы при разных условиях питания//Агрохимия, 1983, № 4.
4. Макаров Б.Н. Дыхание почвы и роль этого процесса в углеродном питании растений//Агрохимия, 1993, № 8.
5. Ананьева Н.Д. и др. Устойчивость микробных сообществ почв при внесении пестицидов//Почвоведение, 1997, № 1.
6. Теппер Е.З. и др. Практикум по микробиологии. - М.: Агропроимиздат, 1987.
7. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Микробиология. - М.: Колос, 1978.
8. Плохинский И.А. Биометрия. - М.: Изд-во МГУ, 1970.
Минерализация сапропелей в полевых условиях
Т.А. ИВАНОВА, доктор сельскохозяйственных наук, кандидат технических наук Е.Д. КЕРЕЧАНИНА
Великолукская государственная сельскохозяйственная академия
При внесении органических удобрений в почву неизбежна их минерализация. Научных работ, где проводилась бы количественная оценка потерь органического вещества в процессе минерализации сапропе-лей, недостаточно. Поэтому в 2004 г. в Великолукском районе был заложен опыт по изучению минерализации различных видов сапропелей методом частично изолированных проб. 0бъектами исследования стали три вида сапропелей, наиболее типичных для Псковской области: I -смешанноводорослевый, с зольностью от 30 до 40 % (оз.Купуйское); II -железистый, с зольностью от 40 до S0 % (оз. Сосновское); III - извест-ковистый, с зольностью от S0 до 70 % (оз. Бор-Лазавское).
Для изучения роли минеральных добавок на процессы трансформации и возможные структурные преобразования органического вещества сапропелей использовали древесные опилки влажностью 60 %, рН 3^; древесную золу влажностью 40 %, рН 4^ и мелкозернистый песок влажностью 4S % и рН 4,1. Исследовали три варианта смесей каждого вида сапропеля с добавками при их массовом соотношении 9S и S %: 1 вариант - сапропели + древесная зола; 2 - сапропели + древесные опилки; 3 - сапропели + мелкозернистый песок.
Перед началом эксперимента в сапропелях определяли исходные показатели влажности, зольности, химического состава, удельной р-активности, значения которой, как установлено, лежат в пределах фоновых показателей (табл. 1).
Навески (100 г) исходных сапропелей и модифицированных смесей
1. Обводненность, рН и радиоактивность естественных сапропелей
в июле помещали в предварительно взвешенные капроновые капсулы, снабженные пластмассовыми этикетками, зашивали их капроновой нитью и заделывали в пахотный и подпахотный (соответственно на глубину 20 и S0 см) слои почвы на три месяца.
Повторность опытов - четырехкратная. По метеорологическим условиям июль 2004 г. был дождливым и теплым, а август, сентябрь и октябрь - умеренно засушливыми и теплыми.
По истечении намеченного срока капсулы извлекли из почвы, затем в лаборатории их содержимое без потерь переносили на сухой противень, аккуратно счищая кисточкой внутренние стороны капсул. 0бразцы взвешивали и отбирали среднюю пробу для определения влажности и зольности.
Разница в массе заложенного в почву и извлеченного после опыта органического вещества сапропелей, выраженная в процентах к исходной массе, указывала на его потери в пахотном и подпахотном слоях почвы. Параллельно в образцах, изъятых из капсул, определяли содержание азота.
Известно, что разложение органического вещества протекает по механизму окислительно-гидролитической деструкции и сопровождается обогащением низкомолекулярных фрагментов полярными функциональными группами с последующим переходом органических соединений в почвенный раствор. Конечными продуктами распада могут быть углекислый газ, вода, газообразный аммиак. В результате может создаваться избыток минерального азота в аммонийной или нитратной формах.
Из данных таблицы 2 видно, что при минерализации в пахотном горизонте содержание органического вещества у смешенноводорослево-го сапропеля снизилось по сравне-
Вид сапропеля Влажность, % Влагосодер-жание, кг/кг Зольность, % рН Удельная ß-актив-ность, Ки/кг
1. Смешанно- 93,13 12,21 34,5 7,12 0
водорослевый
II. Железистый 87,90 8,52 50,5 5,10 0,7-10"9
III. Известковистый 76,70 1,89 67,5 7,80 0
Ieiäiöiäea.p65
21.12.2008, 14:46
24
