CC BY
321
ЦЕЛЛЮЛОЗОРАЗРУШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ ПРИ «НУЛЕВОЙ»ТЕХНОЛОГИИ
Л.Н. Кузнецова
Аннотация. Активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов снижается с глубиной, так наибольший процент разложения полотна на всех вариантах опыта был отмечен в слое 0-10 см. Наиболее высокая микробиологическая активность почвы отмечена на вариантах при «нулевой» технологии, к уборке No-till уступает минимальной обработке почвы. Микроудобрения «Реаком» способствуют увеличению активности микрофлоры при посеве и вегетации кукурузы на зерно.
Ключевые слова: целлюлозоразрушаюшая способность микроорганизмов, «нулевая» технология, No-till, минимальная обработка почвы, вспашка, кукуруза, микробиологическая активность почвы, микроудобрения.
Биологическая активность почвы зависит от множества факторов. К ним относятся погодные условия, технология земледелия, а также виды возделываемых культур.
Биологические свойства почвы представляют сложный комплекс взаимосвязанных биологических процессов, который зависит от генетических особенностей почвы, гидротермических условий, запаса и доступности в почве элементов питания, органического вещества, присутствия токсических веществ, а также проводимых агротехнических мероприятий [1].
Успешное ведение экологического земледелия требует высокой биологической активности почвы. Только тогда органические вещества, попадающие в почву, могут действительно использоваться. Основной способ повышения продуктивности земледелия - повышение плодородия почвы. Плодородие почвы и его рациональное использование в сельскохозяйственном производстве во многом определяются интенсивностью и направленностью биохимической деятельности микроорганизмов. Последнее определяет скорость трансформации различных соединений, разложения растительных остатков, накопление элементов питания растений и в конечном итоге плодородие почвы.
На важность биологических свойств почвы для земледелия обращал внимание еще А.П. Костычев, который не исключал возможности с течением времени заменить влияние минеральных удобрений полностью или частично, по крайней мере, для некоторых сельскохозяйственных культур, созданием соответствующего микробного режима почвы.
А.М.Гродзинский [2] считает, что повышение численности почвенных микромицетов способствует росту утомляемости почвы, в этом случае ее фитотоксичность проявляется уже в период всходов. При этом изменяется соотношение между отдельными группами и сообществами микроорганизмов с доминированием фитопа-тогенных видов.
Е.Н. Мишустин [3] находит, что агротехнические мероприятия способствуют усилению биогенности почвы, снижая ее фитотоксичность.
Механическая обработка почвы - самый энергоемкий и дорогостоящий прием при возделывании сельскохозяйственных культур. На обработку почвы приходится до 40% всех затрат в зависимости от возделываемых культур. Неслучайно изыскивают пути их сокращения, заменяя энергоемкие приемы менее затратными [4].
Прямой посев (или No-till), т.е. полный отказ от любой обработки почвы является такой системой. Поэтому целью наших исследований являлось изучение
влияния «нулевых» технологий (или No-till) на микробиологическую активность почвы.
Исследования проводились на базе ООО «БГК То-маровка им. Васильева». Почва опытного участка -чернозем типичный тяжелосуглинистый слабоэродиро-ванный на лессовидном суглинке.
Объектом исследования являлись элементы технологии возделывания кукурузы на зерно в монокультуре.
Поле подбиралось так, чтобы в качестве предшественника была кукуруза на зерно, с помощью специальных орудий поле промульчированно.
Поле расположено на прямом, без поперечных уклонов склоне, с уклоном 2 градуса северной экспозиции.
Культура высевалась с одноярусным размещением делянок (учетная площадь 200 м2, посевная -10 га). Одним проходом посевного агрегата, засевались сразу все исследуемые участки. Посев осуществлялся в соответствии с нормами высева, около 75 - 80 тыс. шт./га.
В опыте изучается:
1. Три системы обработки почвы:
- традиционная (на основе вспашки);
- минимальная (на основе культивации);
- No-till (без обработки почвы).
Традиционная обработка: основная обработка почвы с оборотом пласта. После схода снега проводили выравнивание поверхности с помощью боронования. Перед посевом проводилась культивация на глубину высева семян. После уборки осуществлялось 2 дискования и глубокая вспашка оборотными плугами.
Минимальная система обработки: проводились различные операции по рыхлению почвы, направленные на сохранение стерни. Весной перед посевом проводилась предпосевная культивация на глубину высева семян; осенью проводили мелкое безотвальное рыхление почвы.
«Нулевая» технология: на участке не проводилась обработка почвы, посев осуществлялся сеялками прямого посева с одновременным внесением полной дозы минеральных удобрений, средства защиты растений только с помощью различных химикатов.
2. Применение микроудобрений («Реаком»). Состав «Реаком» для кукурузы: Р2О5 - 45 г/л, К2О - 45 г/л, Zn -25 г/л, Mn - 5 г/л, Co - 0,04 г/л, Fe - 5 г/л, Cu - 6 г/л, B - 3 г/л, Mo - 0,1 г/л.
В современной агрономии биологическую активность почвы принято определять по деятельности почвенных микроорганизмов. Показателем общей биологической активности непосредственно в природе является деятельность целлюлозоразрушающих микроорганизмов, определяемая степенью распада и убыли сухой массы льняной ткани, выдержанной в почве определенный период времени.
Скорость разложения клетчатки в почве зависит от наличия в ней легкодоступного азота, поэтому данный метод позволяет судить об энергии мобилизации почвенных процессов в целом [5].
Целлюлоза (клетчатка) - наиболее распространенный полисахарид растительного мира, высшие растения на 15 - 50% состоят из целлюлозы. В состав целлюлозы входит более 50% всего органического углерода биосферы и расщепление ее имеет большое значение в круговороте углерода. Являясь очень устойчивой к действию физико-химических факторов, она легко разлагается микроорганизмами с выделением углерода, который в форме различных соединений участвует в создании почвенного плодородия. Целлюлозу разлагают аэробные микроорганизмы (бактерии и грибы) и анаэробные мезофильные и термофильные бактерии. Для
большинства микроорганизмов, разлагающих целлюлозу, характерна высокая специфичность по отношению к этому веществу.
Особенностью целлюлозоразлагающих микроорганизмов является их высокая требовательность к источникам азотного питания. Микроорганизмы почв, разрушающие целлюлозу, служат важнейшими поставщиками органических веществ, для разнообразных групп микроорганизмов (в том числе азотфиксирующих), связанных общей пищевой цепью. Поскольку активность целлюлозоразрушающих микроорганизмов зависит также от наличия в почве доступного фосфора и других элементов, то степень распада клетчатки, можно считать, отражает направленность хода микробиологических процессов в целом.
Процент разложения целлюлозы определяли в три срока: 1-й - посев кукурузы, 2-й - при вегетации кукурузы, 3-й - уборка кукурузы на зерно.
Наиболее интенсивная микробиологическая активность почвы наблюдалась при посеве и при вегетации кукурузы, к уборке процент разложения целлюлозы снижается в 1,5-2 раза (таблицы 1,2,3). Активность целлюло-зоразлагающих микроорганизмов снижается с глубиной, так наибольший процент разложения полотна на всех вариантах опыта был отмечен в слое 0-10 см, это объясняется тем, что основная масса органического вещества находится в этом слое, а также в нем лучшая аэрация, что благоприятно сказывается на аэробной микрофлоре.
Таблица 1 - Микробиологическая активность почвы при различных системах земледелия, при посеве
Глубина слоя, см Процент разложения льняного полотна в среднем, за 2012-2013гг.
Минимальная No-till Вспашка
без удобрений Реаком без удобрений Реаком без удобрений Реаком
0-10 22,4 22,5 25,7 25,8 18,7 21,8
10-20 18,2 16,5 21,6 20,5 15,9 15,8
20-30 13,2 13,2 15,4 16,5 14,6 15,5
0-30 17,6 17,4 20,9 20,9 16,4 17,7
НСР05 0,8
Таблица 2 - Микробиологическая активность почвы при различных системах земледелия, при
Таблица 3 - Микробиологическая активность почвы при различных системах земледелия, при уборке кукурузы, %
Глубина слоя, см Процент разложения льняного полотна в среднем, за 2012-2013гг.
Минимальная No-till Вспашка
без удобрений Реаком без удобрений Реаком без удобрений Реаком
0-10 22,8 22,7 24,3 25,5 23,0 24,8
10-20 20,2 16,1 21,6 20,7 19,6 19,2
20-30 13,2 14,8 15,7 16,3 14,2 15,5
0-30 18,8 17,9 20,6 20,8 18,9 19,8
НСР05 0,8
Глубина слоя, см Процент разложения льняного полотна в среднем, за 2012-2013гг.
Минимальная No-till Вспашка
без удобрений Реаком без удобрений Реаком без удобрений Реаком
0-10 14,3 14, 7 13,5 13,3 13,7 13,2
10-20 11,6 11,6 10,4 11,5 10,5 10,9
20-30 8,9 8,9 7,7 7,6 8,0 7,4
0-30 11,6 11,7 10,5 10,8 10,7 10,5
НСР05 0,4
слоям почвы наблюдается при посеве на вариантах с минимальной обработкой и при No-till - 4,2 и 4,1% против 2,8% при вспашке. На второй экспозиции (вегетация кукурузы) различий по системам обработки не наблюдается и составляет приблизительно 3%. Перед уборкой при вспашке разница составила 4,2%, что на 1,1 и 1,5% выше, чем при No-till и минимальной обработке.
При применении микроудобрений данная закономерность сохраняется при посеве кукурузы. При вегетации кукурузы наибольшая разница была отмечена при минимальной обработке - 6,6% против 4,8 и 5,6 % при No-till и вспашке соответственно. Перед уборкой кукурузы на зерно наименьшая разница была при No-till - 1,8%, что на 0,5 и 1,3% ниже, чем при вспашке и минимальной обработке соответственно.
В слое 20-30 см интенсивность разложение льняной ткани продолжает снижаться. При посеве наименьшая дифференциация наблюдается при вспашке 1,4% без удобрений, при применении микроудобрений разницы нет, наибольшая активность микрофлоры отмечена при No-till - 6,2% - без удобрений и 4% - при применении удобрений, при минимальной обработке разница составила 5 и 3% соответственно. При вегетации кукурузы на вариантах без удобрений данная закономерность сохраняется, перед уборкой на вариантах без удобрений разница составила приблизительно 3%. При применении удобрений наибольшее снижение отмечено при No-till приблизительно 4% и при вегетации и при уборке кукурузы.
На микробиологическую активность почвы также влияет система земледелия, так в слое 0-10 см при посеве на варианте с «нулевой» технологией (No-till) без удобрений данный показатель составил 25,7%, что на 3,2% выше, чем при минимальной и на 7,0% выше, чем при вспашке, при применении микроудобрений и по слоям данная закономерность сохраняется.
При вегетации кукурузы также наибольший процент разложения льняной ткани отмечен при No-till, а при уборке на вариантах с минимальной обработкой.
В слое 0-30 см при посеве и при вегетации наибольший процент разложения целлюлозы установлен при No-till - 20,6-20,9%, наименьший при посеве кукурузы без удобрений при вспашке - 16,4% при применении микроудобрений различий между вспашкой и минимальной обработкой не наблюдается - 17,4-17,7%.
Положительное влияние "Реаком" проявляется при посеве на вспашке, разница составляет - 1,3%.
На второй экспозиции (вегетация кукурузы на зерно) при минимальной обработке на удобренных вариантах наблюдается снижение активности микрофлоры на 0,9%, а при вспашке к увеличению интенсивности разложения целлюлозы на 0,9%.
При уборке наибольшая активность наблюдается при минимальной обработке 11,6-11,7%, что на 0,91,2% выше, чем при No-till и вспашке, соответственно, микроудобрения не приводят к активности микроорганизмов, участвующих в разложении целлюлозы.
Таким образом, наибольшая активность целлюло-зоразрушающей микрофлоры наблюдается в слое 0-10 см, причем при No-till, при посеве и вегетации кукурузы на зерно микробиологическая активность выше, чем при вспашке и минимальной обработке, к уборке «нулевая» технолоргия уступает минимальной обработке почвы в среднем на 1%. Положительное влияние микроудобрений "Реаком" отмечено при посеве и при вегетации на вариантах со вспашкой разница составила в слое 0-30 см - 1,3% и 0,9%, соответственно.
На вариантах без удобрений, в слое 0-10 см, биологическая активность почвы от 3 до 4% выше, чем в слое 10-20 см, причем наиболее яркая дифференциация по
Список использованных источников
1 Берестецкий О.А. Фитотоксины почвенных микроорганизмов и их экологическая роль // Фитотоксичные свойства почвенных микроорганизмов. - Л., 1978. - С. 7-31.
2 Гроздинский A.M. Симбиоз с микроорганизмами -основа жизни растений. - Минск: МСХА, 1990. - 134 с.
3 Мишустин Е.Н. Микроорганизмы и продуктивность земледелия. - М.: Наука, 1972. - 343 с.
4 Мареев В.Ф., Манюкова И.Г., Латыпов Ф.Х. Влияние ресурсосберегающих способов основной обработки серой лесной почвы на ее водно-физические свойства, засоренность и урожайность озимой ржи // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: Мосоловские чтения. Вып. XII. -Йщшкар-Ола, 2010. - С. 30-32.
5 Мишустин Е.Н., Востров И.С. Аппликационные методы в почвенной микробиологии // Микробиологические и биохимические исследования почв. - Киев: Урожай, 1971. - С. 3-12.
Информация об авторе
Кузнецова Лариса Николаевна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры земледелия и агрохимии ФГБОУ ВПО «Белгородская ГСХА», тел. 8-905-672-70-64.
