CC BY
81
УДК 581.1:58.07.071
ВЛИЯНИЕ БАКТЕРИАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА МИКРОФЛОРУ СВЕТЛО СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ПРИАНГАРЬЯ
л О *>
Т.А. Гиль1, М.Г. Соколова2, Т.Ф. Казаринова3
Иркутская государственная сельскохозяйственная академия, 664038, Иркутская обл., п. Молодежный, тел.(3952)29-75-09, [email protected]. 2Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, 664033 г. Иркутск, ул. Лермонтова, 132, а/я 317, [email protected]. 3Иркутский государственный университет, 664001, К.Маркса, 1, [email protected].
Изучено влияние различных бактериальных препаратов на микробоценоз светло-серой лесной почвы в условиях Приангарья. Показано, что бактериальные удобрения оказали существенное воздействие на изменение численности сапрофитных микроорганизмов и минерализацию органического вещества почвы. Внесение «Комплексного микробиологического удобрения» (КМУ) способствовало формированию микробоценоза с более высокой минерализационной способностью в удобренной плодородной почве с многолетним внесением минеральных удобрений N60P40K60 кг д.в/га, а внесение смеси биопрепаратов Азотобактерина, Фосфобактерина, Кремнебактерина - в бедной почве не удобренного варианта, что выразилось в увеличении доли споровых бактерий, увеличении соотношения бактерий, использующих аммиачный азот к числу бактерий, использующих органический азот (коэффициентов минерализации). Табл. 2. Библиогр.10 назв.
Ключевые слова: бактериальные удобрения, серая лесная почва, микроорганизмы, минерализация органического вещества.
INFLUENCE OF BACTERIAL FERTILIZERS ON THE MICROFLORA OF THE LIGHT-GREY FOREST SOILS IN THE ANGARA REGION
T.A.Gil1, M.G.Sokolova2, T.F.Kazarinova3
1 Irkutsk State Agricultural Academy
Molodezhny Settl., Irkutsk 664038, Russia phone (3952)29-75-09, [email protected].
2 Siberian Institute of Physiology and Biochemistry of Plants SB RAS,
132, box 317, Lermontov St., Irkutsk, 664033, Russia, [email protected].
3 Irkutsk State University,
1, K. Marx St., Irkutsk, 664001, Russia, [email protected]
Influence of various bacterial preparations on microbocenose of light-gray forest soil in the Angara region has been studied. Bacterial fertilizers were found to change a number of saprophytic microorganisms and a mineralization of soil organic substance.
The use of "Complex microbiological fertilizer" (KMU) promoted microbocenose formation with higher mineralization ability in the fertilized soil with long-term introduction of mineral N 60P40K60 fertilizers. Introduction of Azo-tobakterin, Fosfobakterin, Kremnebakterin mix to the poor not fertilized soil increases a share of spore-forming bacteria and a ratio of the bacteria using ammonia nitrogen to number of bacteria, using organic nitrogen (mineralization coefficients). 2 tables. 10 sources.
Keywords: bacterial fertilizers, gray forest soil, microorganisms, mineralization of organic substance. ВВЕДЕНИЕ
В современных системах земледелия Приангарья одностороннее, сориентированное на производство зерна, использование пахотных земель приводит к их ускоренной деградации. Основой производства зерна являются зернопаровые севообороты [1]. В результате чего повсеместно отмечается увеличение площадей почв с низким содержанием гумуса. По результатам агрохимического обследования пахотных земель площади
почв с высоким содержанием гумуса за 15 лет снизились на 131,6 тыс. га. За этот период времени увеличились площади почв с низким содержанием гумуса на 74,9 тыс. га, а со средним - на 130 тыс. га [2]. Среди почв, характеризующихся низким и неустойчивым плодородием, наиболее распространены (46,7% всех пахотных земель) в Иркутской обл. серые лесные [3]. Длительная эксплуатация серых лесных почв в условиях недоста-
точной культуры земледелия привела к ухудшению их физических и физико-химических свойств. В почве зернопарового севооборота отмечено и снижение микробиологической активности [1]. Ухудшение физико-химических, биологических, экологических свойств приводит к снижению их продуктивности. Для серых лесных почв характерно состояние «выпаханности». Это негативное явление связано со снижением содержания в почвах свежего органического вещества и утратой структуры почвы. Серые лесные почвы обеспечивают получение лишь 8-10 ц зерна с гектара [2].
Для рекультивации нарушенных земель важное и перспективное значение имеет применение бактериальных удобрений [4]. Несмотря на относительно длительный срок применения и низкую стоимость сложившийся системы, они используются в производстве недостаточно. Требуются точные знания: как будут вести себя в почве ин-тродуцированные микроорганизмы и есть ли целесообразность в обогащении почв микроорганизмами извне.
В связи с тем, что действующим началом в бактериальных препаратах являются живые организмы, подверженные разнообразным влияниям внешней среды, возникает вопрос: как создать наиболее благоприятные условия, способствующие максимальному проявлению их полезных свойств? Первое условие - это параллельное обеспечение минеральными удобрениями как бактерий препаратов, так и произрастающей культуры. В благоприятных условиях бактерии удобрений начинают активно размножаться и работать, обогащая почву питательными веществами и благоприятно воздействуя на природные микроорганизмы, что способствует минерализации органического вещества почвы. В связи с большой сухостью климата Восточной Сибири и его континен-тальностью быстрое промерзание почв осенью и позднее оттаивание летом, особенности физико-химических свойств почв, несомненно, отражаются на глубине микробиологических процессов, проходящих в сжатые сроки, достигая максимума к середине лета. В формировании биологической активности почв данного региона проявляются провинциальные особенности. Так, почвы Сибири отличаются от аналогов европейской части меньшей численностью почвенных микроорганизмов и слабой биологической активностью. Отмечают также их динамичность и очень большой диапазон колебаний численности микроорганизмов, что связано с резкой сменой гидротермических условий [5].
Цель работы: с помощью микробиологических показателей оценить эффективность использования бактериальных удобрений.
Задачи исследования: изучить влияние бактериальных удобрений КМУ (ООО «Восток»), Фосфобактерина, Азотобактерина, Кремнебакте-рина (ООО «Планета» Томского госуниверситета,
СИФИБР СО РАН) на микробиологическую активность почв длительного сельскохозяйственного использования.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Мелкоделяночный опыт с применением бактериальных удобрений проводили в поле занятого пара по предшественнику ячмень зернопарового севооборота на светло-серой лесной почве ОУЭУ ИрГСХА (п. Молодежный Иркутского района) без внесения удобрений, с внесением полного минерального удобрения N6oP4oK6o кг д.н./га. Среднесу-глинистая почва мало обеспечена гумусом, в слое 0-20 см содержится всего 2,03%, а в слое 20-40 см - 1,6%, мало обеспечена фосфором и калием. Имеет слабокислую реакцию среды и высокую степень насыщенности основаниями (в слое 0-20 см - 83,9%). Органическое удобрение использовали в виде соломистых остатков злаковых культур. Для изучения влияния бактериальных удобрений на микрофлору почвы в мае обработали участки почвы площадью по 4 м2 в трех повторностях. Каждый участок полили из лейки 10 л рабочей суспензии препарата. Для приготовления рабочих суспензий 10 мл жидкой маточной культуры микроорганизмов развели в 10 л воды. Затем провели полив чистой водой и заделали граблями. Обработку проводили утром, перед дождем. Повторную обработку почвы по всходам провели через 10 дней из расчета 10 л на 4 м2.
Использовали жидкий многокомпонентный бактериальный препарат «Комплексное микробиологическое удобрений» (КМУ) производства ООО «Восток» и смесь (1:1:1) трех препаратов: Азотобактерин, Фосфобактерин и Кремнебактерин (А-Ф-К).
Микробиологические биопрепараты Азотобактерина (Azotobacter chroococcum), Фосфобактерина (Bacillus megaterium) и Кремнебактерина (Bacillus mucilaginosus) - это жидкие концентраты на основе высокотехнологичных штаммов ассоциативных ризосферных бактерий, обладающих антибиотической и гормональной активностью. Они являются экологически чистыми, безопасными препаратами длительного действия, которые обладают целым комплексом иммуностимулирующих и адаптогенных свойств и могут использоваться как экологически чистые биоудобрения (зарегистрированы и ключены в Каталог агрохимика-тов, разрешенных к применению на территории РФ).
В технологическом плане они имеют преимущества перед другими подобными средствами, так как могут применяться одновременно с гербицидами и фунгицидами, в частности, на основе дельтаметрина (препарат «Децис», которые используют на практике для борьбы с сорняками и патогенными грибами), что экономит горючее, сокращает время агротехнических мероприятий без потери эффекта повышения урожайности.
Бактериальные биодобавки разработаны в Томском госуниверситете и апробированы в производственных условиях на полях хозяйств Алтайского края, Томской, Новосибирской и Кемеровской областей [4]. При этом добавки показали высокую рентабельность и были предложены для испытаний в Иркутской области на базе СИФИБР СО РАН.
Азотобактерин - препарат на основе азот-фиксаторов Azotobacter chroococcum (штамм Az d10, ВКМ В-2272 Д), поставляет аммонийную форму азота в ризосферу растений. Фосфобакте-рин - препарат на основе живых почвенных кислотообразующих бактерий Bacillus megaterium var. phosphaticum (штамм Pl-04, ВКМ В-2357 Д). Высвобождает фосфат из нерастворимой формы в доступную для растений; стимулирует корнеобра-зование у растений. Кремнебактерин - препарат на основе силикатных бактерий Bacillus mucilagi-nosus (ВКМ В-1574). Бактерии, содержащиеся в этом препарате, выделяют фермент силиказу и поставляют кремний и другие макро- и микроэлементы из природных силикатов в ризосферу растений.
Осенью определяли численность основных эколого-трофических групп микроорганизмов. Делая высевы микробов из почвы в лабораторных условиях, учитывали, прежде всего, их потенциальную численность. Микробиологический анализ почвы осуществляли по общепринятым методикам [6]. Посевы делали на РПА (рыбо-пептонный агар) для учета сапрофитных аммонифицирующих бактерий, использующих органический азот, на крахмало-аммиачную среду (КАА) для учета сапрофитных бактерий, использующих аммиачный минеральный азот. Методом прямого счета под микроскопом определяли общую численность клеток.
Результаты подверглись статистической обработке, средняя квадратичная ошибка не превышала 13%.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Установлено, что внесение минеральных и бактериальных удобрений увеличила биогенность почвы. Общая численность микроорганизмов
наиболее высокой была в вариантах опыта с Комплексным Микробиологическим Удобрением (КМУ) на фоне многолетнего внесения N^^^0 (табл. 1).
Внесение минеральных и бактериальных удобрений привело к увеличению общей численности микроорганизмов по сравнению с почвой не удобренного варианта.
При внесении препарата КМУ количество гетеротрофных бактерий, использующих органическую форму азота, снизилось в 2 раза в почве вариантов опытов с многолетним внесением минеральных удобрен ий (N6oP4oК6o), но при этом отмечено повышение доли споровых бактерий.
Внесение смеси бактериальных удобрений Азотобактерин, Фосфобактерин, Кремнебактерин (А-Ф-К) не повлияло на численность гетеротрофных микроорганизмов различных физиологических групп в почве удобренного варианта. При внесении препаратов количество гетеротрофных бактерий, использующих органическую форму азота, снизилось в 2 раза в почве варианта без внесения удобрений, но при этом отмечено, повышение доли споровых бактерий. Увеличение доли споровых бактерий (гидролитиков) среди гетеротрофов, использующих органический азот под влиянием бактериальных удобрений, свидетельствует об интенсивно протекающих процессах минерализации органического вещества [7].
Полученные данные подтвердили выводы, сделанные ранее [8]. На почве без использования минеральных удобрений более активно проявила себя смесь бактериальных препаратов Азотобактерин, Фосфобактерин и Кремнебактерин. Это может быть связано с тем, что многолетнее комплексное сбалансированное внесение минеральных удобрений положительно влияет на микрофлору почвы и, возможно, их действие достаточно для определенного микробного баланса, и бактерии биопрепаратов (А-Ф-К) существенно не меняют это соотношение. На почве без внесения минеральных удобрений, где имеется недостаток элементов питания, внесение БУ оказывает значительные изменения в микробном сообществе. Бактерии БУ начинают активно размножаться и
Влияние удобрений на численность микроорганизмов серой лесной почвы в поле _занятого пара по предшественнику ячмень_
Таблица 1
Вариант опыта
КОЕ на РПА, х 105
общее
споровые клетки
Споровые, %
ОМЧ, х 109
КОЕ на КАА, х 105
К минерализации
К сукцессии, х 104
Контроль К + А-Ф-К К + КМУ
N60P40К60 N60P40К60 + А-Ф-К N60P40^0 + КМУ
22,6 10,6
23.8 23,6
24.9 12,9
5,9 4,9 6,2 2,9
4,1 5,4
26,1
46.2 26,1
12.3
16,5 41,9
5,4 9,6 10,7 8,0
10,6 12,1
11,9 19,4 17,2 23,9
16,1 19,9
0,5 1,8 0,7 1,0
0,7 1,5
0,2 0,9 0,4 0,3 0,4
0,9
Примечание. Азотобактерин, Фосфобактерин, Кремнебактерин (А-Ф-К), ское удобрение» (КМУ).
«Комплексное микробиологиче-
Таблица 2
Влияние удобрений на содержание питательных элементов в серой лесной почве в поле _занятого пара по предшественнику ячмень_
Вариант опыта Р2О5, мг/100г NOз, мг/100г NH4,мг/100г
Контроль 18,0 3,15 1,09
К + КМУ 7,7 2,25 1,16
N60P40К60 13,3 3,37 0,39
N6оP4оК6о + КМУ 8,4 2,34 0,97
работать, обогащая почву питательными веществами и благоприятно воздействуя на природные микроорганизмы, что способствует минерализации почвы.
Количество микроорганизмов, использующих аммиачный азот, на КАА среде при внесении бактериальных удобрений не изменялось.
Для оценки интенсивности процесса минерализации органического вещества микроорганизмами использовали показатель, который наиболее широко применяется в почвенной микробиологии [9]. Это коэффициент минерализации, который характеризует скорость минерализации. Коэффициент минерализации рассчитывали как отношение численности бактерий, использующих минеральный азот, т.е. растущих на КАА, к численности бактерий, использующих органических азот, то есть растущих на РПА (табл. 1).
Скорость минерализации органического вещества (К минерализации) увеличилась под влиянием комплексного бактериального препарата КМУ в почве удобренного варианта, а под влиянием смеси Азотобактерин, Фосфобактерин, Кремнебактерин - в почве не удобренного варианта.
Под влиянием минеральных и бактериальных удобрений отметили повышенные значения коэффициентов сукцессии по сравнению с не удобренной почвой. Высокое значение К характеризует поздние стадии микробной сукцессии, где преобладают популяции К-отбора [10]. Наибольшее значение коэффициента сукцессии и коэффициента минерализации характерно для проб почвы с внесением удобрений вариантов N^^0^0+ КМУ и К+ А-Ф-К, где, очевидно, что высокая активность минерализационных процессов привела к формированию зрелого микробного сообщества.
Внесение бактериального удобрения вызвало повышение содержания аммиачной формы азота в почве. Однако под влиянием микроорганизмов биопрепарата уменьшилось содержание в почве
подвижных форм фосфора и нитратного азота (табл. 2). Учитывая увеличение общего количества микроорганизмов в почве, можно предположить, что внесение бактериальных препаратов в почву приводит к иммобилизации азота и фосфора почвы.
Азот бактерий более доступен, чем азот гумуса. Растения будут получать тем больше азота при минерализации микробной биомассы, чем более благоприятные условия для ее формирования. Активизация биологической активности почвы и увеличением объема микробной биомассы формирует эффективное плодородие почв. Все агротехнические мероприятия, способствующие увеличению этих показателей, будут работать на стабилизацию эффективного плодородия почвы и получение биологически чистой сельскохозяйственной продукции вследствие обеспечения растений элементами питания, формирующимися в процессе биологического круговорота, а не за счет внесения химических удобрений [7].
ВЫВОДЫ
1. Внесение бактериальных удобрений в светло-серую лесную почву в условиях Прианга-рья вызвало качественные изменения в микробном сообществе при увеличении общей численности бактерий.
2. При двукратной обработке почвы занятого пара по предшественнику ячмень бактериальные препараты при разведении в 1000 раз способствовали развитию микроорганизмов, усиливающих процессы минерализации органического вещества.
3. Внесение бактериального удобрения КМУ способствовало формированию в почве микро-боценоза с более высокой минерализационной способностью в удобренной ^^^Кш почве, а внесение смеси Азотобактерина, Фосфобактери-на, Кремнебактерина - в почве не удобренного варианта.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Влияние предшественников на микробиологическую активность и сохранение плодородия почв при возделывании яровой пшеницы в условиях Предбайка-лья / А.А. Долгополов [и др.] // Вестник РАСХН. 2007. № 4. С. 31-33.
2. Растениеводство Предбайкалья / Ш.К. Хусниди-нов [и др.]. 2-е изд., перераб. и доп. - Иркутск : Изд-во ИРСХА, 2000. - 462 с.
3. Воробьева Г. А. Почвы Иркутской области: вопросы классификации, номенклатуры и корреляции: учеб. пособие. Иркутск : Изд-во ИГУ, 2009. - 149 с.
4. Вайшля О.Б., Трифонова Н.А., Ведерникова А.А. Мобилизация кремния и фосфора бактериями биопрепаратов «Кремнебактерин» и «Фосфобактерин» : матер. XXI межд. научн. конф. Томск, 2006. Т.11. С. 349-351.
5. Полонская, Д.Е. Микробиологический мониторинг состояния экосистем земледельческой части Крас-
ноярского края: автореф. дис... докт. сельхоз наук. Красноярск, 2002. - 32 с.
6. Методические указания по проведению исследований в длительных опытах с удобрениями / под ред. В.Д. Панникова. М. : Изд-во ВИИУ, 1983. 171 с.
7. Паринкина О.М., Клюева Н.В. Микробиологические аспекты уменьшения естественного плодородия почв при их сельскохозяйственном использовании // Почвоведение. 1995. № 5. С. 573-581.
8. Гиль Т.А., Соколова М.Г., Акимова Г.Г. Действие бактериальных биопрепаратов на почвенную микрофлору // Плодородие. 2008. № 4. С. 24-26.
9. Котлярова О.Г., Кудашов Ю.И. Динамика биологической активности в сидеральных парах // Доклады РАСХН. 1999. № 2. С. 26-28.
10. Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М. : Изд-во МГУ, 2005. 328 с.
Поступило в редакцию 26 ноября 2012 г
