CC BY
30
УДК 660.032:34
ВЛИЯНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ НА ЧИСЛЕННОСТЬ И РАЗНООБРАЗИЕ МИКРОМИЦЕТОВ
В.И. Фаизова, к.с.-х.н., В.С. Цховребов, д.с.-х.н., А.М. Никифорова, к.с.-х.н., А.А. Новиков, к.с.-х.н., А.Н. Марьин, к.с.-х.н. Ставропольский ГАУ, e-mail: [email protected]
Изучено влияние сельскохозяйственного использования почв на численность и разнообразие микромицетов основных подтипов черноземов Центрального Предкавказья. Установлено, что на черноземах, образованных на лессовидных суглинках численность микромицетов на пашне превышает аналогичные показатели на целине. Количество микроорганизмов в почве образованной на элювии майкопских глин напротив значительно выше на целинных участках, чем в агро-биоценозах. На изучаемых подтипах черноземов разнообразие микроскопических грибов на пашне снижается по сравнению с целиной, но в различной степени.
Ключевые слова: целина, пашня, микромицеты, озимая пшеница, биоразнообразие.
INFLUENCE OF AGRICULTURAL USE OF CHERNOZEMS OF THE CENTRAL CISCAUCASIA ON AMOUNT AND DIVERSITY OF MICROMYCETES
Ph.D. V.I. Faizova, Dr.Sci. V.S. Tshovrebov, Ph.D. A.M. Nikiforova, Ph.D. A.A. Novikov, Ph.D. A.N. Marin
Stavropol State Agrarian University, e-mail: [email protected]
The influence of the agricultural factor on the abundance and diversity of micromycetes of the main subtypes of chernozems in the Central Ciscaucasia was studied. It has been established that on chernozems formed on loess-like loam the number of micromycetes on arable land exceeds similar indicators on virgin soil. The number of microorganisms in the soil of Maikop clays formed on eluvium is considerably higher in the virgin areas than in agrobiocenoses. In the studied subtypes of chernozems, the variety of microscopic fungi on plowland decreases in comparison with the virgin soil, but to a varying extent.
Keywords: chernozems, virgin land, arable land, micromycetes, winter wheat, biodiversity.
Грибы в качестве неотъемлемого компонента биогеоценозов активно участвуют в почвообразовательном процессе. Они являются важнейшими редуцентами органического вещества, оказывают влияние на структуру почвы, обеспеченность ее элементами минерального питания. Широкое распространение микромицетов и высокая активность объясняются их большей по сравнению с другими микроорганизмами устойчивостью к изменяющимся условиям окружающей среды. В зональных почвах обычно распространены представители родов Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Mucor, Tricho-derma [1-4].
При обработке почв, наряду с преобразованием их морфологических признаков, агрофизических и агрохимических свойств, происходят изменения количества микроскопических грибов, степени их разнообразия и других показателей [5-10].
Цель исследований - оценка изменения численности и разнообразия микроскопических грибов на основных подтипах черноземов Центрального Предкавказья при сельскохозяйственном использовании.
Объекты и методы исследования. Исследовали южные, обыкновенные и выщелоченные подтипы черноземов Центрального Предкавказья. Среди обыкновенных черноземов выделены и изучены роды: карбонатные, обычные, солонцеватые и солонцевато-слитые. По методу «ключей» выбраны участки в различных зонах региона на целине и пашне. Наблюдения проводили с 2004 по 2012 г. Целинный травостой на всех изучаемых черноземах представлен преимущественно разнотравно-злаковыми ассоциациями. На пашне высевали озимую пшеницу. На целинных участках исследования проводили в те же сроки, что и на пашне. Почвенные образцы отбирали из зоны ризосферы в одно и то же время суток в стерильные пакеты одномоментно на целине и пашне по общепринятой методике [2].
Выделение микромицетов осуществляли на среде Чапека-Докса, подкисленной лимонной кислотой и с добавлением 100 мкг/мл стрептомицина для подавления роста бактерий. Результат выражали в колониеобразующих единицах (КОЕ) на массу сухой почвы. Для характеристики разнообразия ми-
коценозов использовали индекс видового богатства (коэффициент Шеннона) [11].
Результаты и обсуждение. Погодные условия были приближены к средним многолетним показателям в 2006, 2009 и 2011 г. Наиболее засушливыми были 2005, 2007, 2008, 2010 и 2012 гг. Засушливость проявлялась в периоды колошения и цветения озимой пшеницы. Наиболее влажным был 2004 г., когда количество выпавших осадков в течение сезона на изучаемых подтипах черноземов достигало 161-294%.
Южный
Обыкновенный обычный
250 200
150 100 450 0
Й
I I I I I I I I I
# ^ ^ ^ ^ <х\Ч ^
Солонцеватый
При сравнении среднего количества микромице-тов за вегетацию по годам исследований (рис. 1) на черноземе южном наблюдается увеличение их численности на пашне по сравнению с целиной в 1,82,5 раза. Наибольшие значения соответствовали влажному 2006 г., а наименьшие - засушливому 2007 г. На черноземе обыкновенном количество грибов выше на целине по сравнению с пашней в 2004, 2007, 2009 и 2012 г., но разницу можно считать незначительной и недостоверной (НСР = 4,145,94). На черноземе выщелоченном в 2004 и 2011 г.
Обыкновенный карбонатный
Н Целина Н Пашня
Рис. 1. Среднее за вегетацию количество микромицетов по годам исследований, тыс. КОЕ/1 г
количество микромицетов выше на пашне. Это можно объяснить тем, что на пашне больше биомасса культурных растений, которые через корневые выделения стимулирует развитие грибной микрофлоры.
На ключевых участках черноземов, образованных на элювии майкопских глин, картина резко меняется. На черноземах солонцеватых количество микромицетов на целине в 2-4 раза выше, чем на пашне. На черноземе солонцевато-слитом разница между целиной и пашней еще выше и составляет 78 раз. Это объясняется тем, что грибы являются строгими аэробами. На пашне происходит значительное уплотнение и снижение пористости верхних горизонтов и особенно на черноземе солонцевато-слитом. Это служит основной причиной в установлении данной закономерности.
В наших исследованиях определенный интерес представляет разнообразие микромицетов в естественных условиях и в агроценозе. Этот показатель может свидетельствовать об интенсивности антропогенного пресса, создаваемого в агроценозах. Чем более разнообразны почвы по микробному составу, тем они менее склонны к почвоутомлению и более плодородны. Нами были идентифицированы все почвенные микромицеты и по методике Шеннона определен коэффициент разнообразия. Он считается очень низким при значении менее 1, при коэффициенте более 2 сообщество микромицетов считается богатым. Установлено, что на всех изучаемых подтипах черноземов коэффициент разнообразия на целине значительно превосходит показатель на пашне. Так, на черноземе южном наибольшее значение приходилось на 2006 и 2012 г. и совпадало с периодами более лучшей увлажненности. На целине этот показатель составил 1,64 и 1,88 единицы, а на пашне 1,24 и 1,56 соответственно годам. На черноземе обыкновенном карбонатном разница еще более значительна и достигает в 2004 г. 0,5 единицы, а в 2005 г. - 0,66. Это различие можно считать наибольшим. К тому же в 2011 г. коэффициент Шеннона на целине составил 2,05 единицы, при котором грибное разнообразие можно считать богатым. Аналогичная картина наблюдается и на остальных подтипах черноземов. Заслуживает внимания тот факт, что на черноземах обыкновенном обычном и выщелоченном, так же как и на карбонатном, коэффициент Шеннона около двух или превышает 2 единицы. На пашне изучаемый коэффициент чаще менее 1,5 и приближен к 1. Если анализировать эти значения по годам, то коэффициент разнообразия по Шеннону на пашне опускается до значений ниже 1. Этого явления не наблюдалось на целине во все годы исследований.
Аналогичная картина прослеживается и на черноземах, образованных на элювии майкопских глин. В отличие от черноземов, образованных на
лессовидных суглинках, значения коэффициента разнообразия здесь несколько ниже на солонцеватых и еще более снижены на солонцевато-слитых. На черноземе солонцевато-слитом коэффициент разнообразия по Шеннону на целине очень близок к 1, но если анализировать этот показатель на пашне, то его значение стремится к нулю. Так, в 2004 г. он составил всего 0,22 единицы и был в 5 раз ниже, чем на целине. В 2008 г. коэффициент составлял 0,1 единицы и был ниже в 13 раз по сравнению с целиной. Все это свидетельствует об огромном экологическом прессе, который испытывает микробное сообщество на пашне. Однообразие культур и их выделения формируют менее разнообразное микробное сообщество. Приведенные данные указывают на возможность возникновения на пашне почвоутомления и, как следствие, снижения продуктивности сельскохозяйственных культур. Сезонная динамика коэффициента разнообразия по Шеннону на исследуемых подтипах черноземов имеет тенденцию возрастания от сроков, соответствующих фазе начального роста и развития озимой пшеницы к фазе цветения или молочной спелости, и снижения ко времени после ее уборки (рис. 2).
Так, средние величины изучаемого коэффициента на черноземе южном в начальные периоды роста и развития целинной растительности немногим превышают 1. В сроки, соответствующие фазе цветения озимой пшеницы, произошло увеличение исследуемого показателя на целине почти в 1,8 раза. К середине лета коэффициент разнообразия снизился до 1,5. Причиной увеличения данного показателя служит улучшение и оптимизация почвенных и погодных условий. Его снижение в летний период связано с недостатком или дефицитом влаги. На пашне прослеживается та же закономерность, но со снижением коэффициента разнообразия до 0,7 в ранневесенний период. Аналогичная закономерность прослеживается и на всех остальных подтипах черноземов, образованных на элювии лессовидных суглинков.
Несколько иная закономерность установлена на черноземах, образованных на элювии майкопа. Для них характерно увеличение изучаемого показателя или его снижение в течение всей вегетации без определенной закономерности. Это связано с периодами увлажнения и иссушения, к которым чувствительны почвенное тело и населяющая его грибная микрофлора. Здесь большое значение имеет изменение физических показателей и степени увлажненности почв. Кроме того, значение коэффициента разнообразия, особенно на пашне, значительно выше, чем на остальных подтипах черноземов.
Так, на черноземе солонцеватом значение исследуемых показателей близко к 1, а в послеуборочный период - ниже 1. На черноземе солонцевато-слитом коэффициент разнообразия по Шеннону
Южный
Обыкновенный карбонатный
2,5 2 1,5 1
0,5 0
-1-1-1-1-1-1
1 2 3 4 5 6
Обыкновенный обычный
Выщелоченный
2,5 2 1,5 1
0,5 0
Солонцеватый
Т-1-1-1-1-1
1 2 3 4 5 6
Солонцевато-слитой
1 Кущение осеннее 3 Выход в трубку 5 Молочная спелость
2 Кущение весеннее 4 Цветение 6 Послеуборочный период - Целина Пашня
Рис. 2. Сезонная динамика коэффициента разнообразия по Шеннону (в среднем за годы исследований)
во все периоды вегетации ниже 1. Это свидетельствует о глубокой и значительной трансформации данной физиологической группы микроорганизмов в пределах существующего микробоценоза. Здесь также можно отметить значительную разницу в коэффициенте разнообразия между целинными и пахотными угодьями.
Таким образом, на пашне происходит увеличение численности микромицетов на черноземе южном в 1,6-2,2 раза; на обыкновенном карбонатном в 1,1-1,6 раза; на обыкновенном обычном - в 1,1-1,2 раза; на выщелоченном - в 1,2-1,4 раза. На черноземах солонцеватом и солонцевато-слитом, напротив, количество грибов на целине
превосходит аналогичный показатель на пашне в среднем в 2,1 и 5,4 раза. Установлено существенное снижение коэффициента разнообразия микромицетов по Шеннону на пашне по сравнению с целиной, соответственно с 1,08-2,20 до 0,10-1,56. Целинные почвы отличаются более
высоким разнообразием почвенной микрофлоры. Пашня в значительной степени теряет разнообразие микромицетов, что служит одной из главных причин возникающего почвоутомления в агроценозах.
Литература
1. Марфенина О.Е. Микологический мониторинг почв: возможности и перспективы // Почвоведение, 1994, № 1, С. 75-80.
2. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева. - М.: Изд-во МГУ, 1991. - 304 с.
3. Мирчинк Т.Г. Почвенная микология. - М.: Изд-во МГУ, 1986. - 220 с.
4. Мишустин Е.Н. Ассоциации почвенных микроорганизмов. - М., 1975. - 184 с.
5. Новиков А.А. Генетические особенности и агроэкологический мониторинг черноземов солонцевато-слитых развитых на элювии майкопских глин Центрального Предкавказья: автореф. дисс. к.с.-х.н. - Краснодар, 2003. - 23 с.
6. Терпелец В.И., Власенко В.П., Осипов А.В. Современные почвообразовательные процессы в гидрометаморфи-зованных почвах Западного Предкавказья // Политематический сетевой электронный научный журнал КубГАУ, 2012, № 5 (38). - С. 87-90.
7. Цховребов В.С. Агрогенная деградация черноземов Центрального Предкавказья. - Ставрополь: Агрус, 2003. - 224 с.
8. Власенко В.П. Техногенная деградация почв и методы ее регулирования // Труды Кубанского ГАУ, 2012, № 39. - С. 69-72.
9. Осипов А.В., Терпелец В.И., Власенко В.П. Современные почвообразовательные процессы в гидрометаморфи-зованных почвах Западного Предкавказья // Труды Кубанского ГАУ, 2012, № 38. - С. 98-101.
10. Слюсарев В.Н., Онищенко Л.М., Швец Т.В. Почвенно-экологическая оценка чернозема выщелоченного Западного Предкавказья // Политематический сетевой электронный научный журнал КубГАУ, 2013, № 89. - С. 960-972.
11. Мегарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. - М.: Мир, 1992 - 184 с.
УДК 660.031:38
ОЦЕНКА СЕЗОННОЙ ДИНАМИКИ ЧИСЛЕННОСТИ АММОНИФИКАТОРОВ НА ЧЕРНОЗЕМАХ ПРИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
А.М. Никифорова, к.с.-х.н., В.И. Фаизова, к.с.-х.н., В.Я. Лысенко, к.с.-х.н.
Ставропольский государственный аграрный университет, e-mail: [email protected]
Изучено влияние сельскохозяйственного использования земель на сезонную динамику численности аммонификаторов. Объектом изучения были целина и пашня основных подтипов черноземов Центрального Предкавказья: южных, обыкновенных (карбонатных, обычных, солонцеватых и солонцевато-слитых) и выщелоченных. Отбор почвенных образцов на пашне проводили в сезонной динамике по основным фазам вегетации озимой пшеницы. На целине отбор почв проведен в те же сроки, что и на пашне. Установлено, что на черноземах, образованных на лессовидных суглинках (южных, обыкновенных карбонатных, обычных и выщелоченных), количество микроорганизмов на пашне превышает аналогичные показатели на целине в среднем в 1,5-2,0 раза. Исследуемый показатель в черноземах, образованных на элювии майкопских отложений (солонцеватых и солонцевато-слитых), выше на целинных участках. Сезонная динамика численности аммонификаторов на целине всех изучаемых подтипов черноземов слабо выражена. На пашне наблюдаются значительные различия изучаемого показателя по фазам развития озимой пшеницы. Минимальные значения приходятся на ранневесенний период, максимальные на фазу цветения при разнице в 3,9-10,8 раз выше.
Ключевые слова: Центральное Предкавказье, черноземы, целина, пашня, аммонификаторы, озимая пшеница.
