CC BY
22
УДК 631.95:631.8
ВЛИЯНИЕ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ НА СПОСОБНОСТЬ
МИКРОФАУНИСТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ТЕХНОГЕННО НАРУШЕННЫХ ПОЧВ К РЕГЕНЕРАЦИИ
И.В. Вершинина, к.б.н., В.И. Титова, д.с.-х.н. Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, e-mail: vershinina.iv@gmail.com
Представлены особенности изменения численности и структурных компонентов микрофау-нистического комплекса техногенно нарушенных почв в условиях агроландшафта. Основной целью работы была оценка влияния минеральных удобрений и органоминеральной системы удобрений на регенерационные процессы в сообществе мелких почвообитающих беспозвоночных механически нарушенных почв. Исследования по восстановлению численности и структуры микро-артропод осуществлены на серых лесных легкосуглинистых почвах Нижегородской области. Мониторингу были подвергнуты два участка агроценоза, на которых в весенний период 2010 г. проводили ремонтные работы на магистральном нефтепроводе, вследствие чего почвы были нарушены. Для оценки общей численности мелких почвенных беспозвоночных - орибатид и кол-лембол за 2010-2012 гг. было отобрано и проанализировано 2160 почвенных монолитов, каждый объемом 125 см3. Непосредственный учет мелких почвенных беспозвоночных проведен в лабораторных условиях по методу Тульгрена-Берлезе с использованием электрических ламп. Выявлено, что минеральная система удобрений, применяемая на механически нарушенных почвах, оказывает благоприятное воздействие на комплекс микроскопических беспозвоночных, способствуя увеличению их численности. Максимальное число (354 экз/м2) микроартропод в варианте с применением P60K60 отмечено в 2012 г. Особо подчеркивается факт положительного влияния совместного применения торфо-навозного компоста (60 т/га) и минеральных удобрений (P60K60) на обилие мелких почвенных членистоногих. Установлено, что органоминеральная система удобрений по сравнению с минеральной обеспечивает наиболее быструю и эффективную регенерацию численности и структуры комплекса микроатропод.
Ключевые слова: система удобрений, нарушенные почвы, агроценоз, биота, микрофауна.
INFLUENCE OF FERTILIZERS SYSTEMS ON ABILITY OF MICROFAUNISTIC COMPLEX IN TECHNOGENIC DISTURBED SOILS TO REGENERATE
Ph. D. I.V. Vershinina, Dr. Sci. V.I. Titova
Nizhniy Novgorod State Agricultural Academy, e-mail: vershinina.iv@gmail.com
The article presents the features of changes in the number and structural components microfaunistic complex of technogenically disturbed soils in the conditions of the agricultural landscape. The main aim of this work was to estimate the influence of mineral fertilizers and organic-mineral system of fertilizers on the regeneration processes in the small community of soil invertebrates mechanically disturbed soils. Research on the restoration of the size and structure of microarthropod carried out on gray forest light loamy soils in Nizhniy Novgorod region. Has been monitored on two plots of farming, which in the spring period of 2010 was construction on the main pipeline, resulting in soils that have been disturbed. To estimate the total number of small soil invertebrates - of oribatid mites. and spring tails for 2010-2012 were selected and analyzed 2160 soil monoliths, each with a volume of 125 cm3. A direct account of the small soil invertebrates conducted in the laboratory according to the method Tullgren-Berlese using electric lamps. Revealed that the mineral system of fertilizers applied on the mechanically disturbed soils, has a beneficial effect on the complex microscopic invertebrates, helping to increase their population. The maximum number - 354 units/m2 microarthropod in the variant with application of P60K60 was noted in 2012 emphasizes the fact of positive influence of joint application of peat-manure compost (60 t/ha) and mineral fertilizers P60K60 on the abundance of small soil arthropods. It was found that organic-mineral system of fertilizers in comparison with mineral, provides the most rapid and effective regeneration of the size and structure of the complex microarthropod.
Keywords: system of fertilizers, soil disturbance, agrocoenosis, biota, microfauna.
Минеральные удобрения способны воздействовать на жизнь в почве как прямым путем, обогащая ее отдельными элементами питания и влияя на показатель кислотности, так и косвенно, путем усиления роста растений, увеличения массы корневых остатков и изменения физиологического состава выделений корневых волосков. Наиболее отзывчивы на удобрительные материалы среди группы микроорганизмов - аммонифицирующие бактерии, грибы и водоросли, которые представляют собой исходное звено трофической цепи почвенных организмов [1]. Представители почвенной фауны, такие как: орибатиды, коллемболы, энхитреиды и нематоды сильнее реагируют на внесение минеральных удобрений. В 30-х гг. XX века было установлено, что внесение в почву больших доз хлористого калия способно оказывать летальное воздействие на личинок щелкунов и хрущей [2]. В то же время есть исследования [3], свидетельствующие о том, что действие хлористого калия на почвенную микрофауну невозможно оценить как строго отрицательное, поскольку изменения, вызываемые этим удобрением в отношении числа коллембол и клещей, недостаточно четкие. По данным Т.И. Артемьевой [4], в бессменном пару под влиянием минеральных удобрений численность нематод снижается в 2 раза. Использование в паровых полях сульфата аммония приводит к кратковременному повышению концентрации аммиачного азота до 63 кг/га - весной и 20 кг/га - летом, вызывая элиминацию некоторых групп почвенных животных [5]. Оценка влияния минеральных удобрений на биоту почвы, осуществленная в 60-х гг. сотрудниками лаборатории почвенной зоологии Казанского института биологии совместно с кафедрой агрохимии Казанского ГАУ [3, 4], выявила негативное воздействие фосфора, который вносили в виде суперфосфата под кукурузу и сахарную свеклу, практически на все группы микрофаунистического комплекса, кроме орибатид. Результаты исследований [6, 7] подтверждают отрицательное воздействие агрохи-микатов, вносимых в полях севооборотов, на численность некоторых представителей микроартро-под и энхитреид. В последние годы также появляются данные о влиянии удобрений на состояние почвенной мезо- и микрофауны [8-10].
Методика исследований. Объект - техногенно нарушенная серая лесная почва, на которой с целью восстановления плодородия изучали отдельные элементы биологической рекультивации. Варианты опыта: 1 - внесение минеральных удобрений (двойной суперфосфат и хлористый калий в дозе по 60 кг д.в. на 1 га); 2 - внесение минеральных удобрений совместно с торфо-навозным компостом (ТНК) в дозе 60 т/га.
Исследования проведены в 2010-2012 гг. в полевых условиях на полосе отвода под ремонтные ра-
боты на магистральном нефтепроводе, методом закладки пробных площадок. Отбор проб почвы на заселенность микроартроподами (коллемболами, орибатидами) осуществляли в 3 срока (конец мая, середина июля и конец октября) металлическим пробоотборником прямоугольной формы (объем 125 см3) из 15 точек квадратной рамки (1 х 1 м), помещенной на предварительно выбранных 4 стационарных участках каждого варианта. Всего было отобрано и проанализировано 2160 почвенных монолитов, каждый объемом 125 см3.
Коллембол и орибатид из почвенных образцов выделяли стационарно в лаборатории по методу Тульгрена-Берлезе с подогревом электролампами мощностью 40 Вт в течение трех дней экспозиции. Экстрагированные экземпляры микроартропод учитывали визуально под бинокулярным микроскопом [11].
Результаты исследований. Вопросы восстановления механически нарушенных земель и оценки влияния удобрений на почвенно-биотический комплекс антропогенно преобразованных почв изучаются сотрудниками кафедры агрохимии и агроэкологии Нижегородской ГСХА с 2010 г. [12-14].
Данные таблицы 1 показывают, что минеральная система удобрений способствовала постепенному восстановлению численности мелких беспозвоночных. Положительное влияние агрохимикатов на общее число некоторых представителей микроарт-ропод было наиболее очевидно в 2012 г., когда численность животных более чем в 4,5 раза превысила данный показатель 2010 г. Такой динамичный скачок в численности микрофауны обусловлен в некоторой мере типом питания этих организмов (сапрофаги), т.е. наличием в почве достаточного количества органических остатков, обилие которых зависит от урожайности культур, обеспечиваемой вносимыми элементами питания в виде удобрений. Выявлено, что органические удобрения на фоне применения минеральных способствуют наиболее быстрой регенерации комплекса микроартропод. Органоминеральная система удобрений способствовала оптимизации почвенных условий, что благоприятно влияло на численность мелких почвенных животных, восстанавливая их число в 2012 г. до 3 тыс. экз/м2.
В структурном соотношении мелких почвенных беспозвоночных также были отмечены изменения, что отражено в таблице 2. Минеральные удобрения оказывали наибольший положительный эффект на
1. Средняя численность микроартропод в нарушенной светло-серой лесной легкосуглинистой почве, экз/м2
Вариант 2010 г. 2011 г. 2012 г.
1 Р60К 60 75±15 125±72 354±88
2. Р60К60 + ТНК, 60 т/га 676±231 1676±315 3043±1164
2. Численность представителей группы микрофауны в нарушенной светло-серой лесной легкосуглинистой почве, экз/м2
Вари- 2010 г. 2011 г. 2012 г.
ант коллем- ориба- коллем- ориба- коллем- ориба-
болы тиды болы тиды болы тиды
1. 69 6 105 20 283 71
2. 433 243 1315 361 2364 679
коллембол, численность которых возрастала год от года, достигнув максимального (283 экз/м2) значения в 2012 г. Применение ТНК на фоне минеральных удобрений обеспечивало еще более быстрый положительный отклик ногохвосток в виде значительного увеличения числа организмов. Обилие же орибатид было значительно ниже, чем коллембол. Такая тенденция отмечена во все годы исследования, как в варианте с минеральными удобрениями, так и в варианте с орга-номинеральными. Тем не менее, совместное внесение ТНК с минеральными удобрениями усиливало регене-рационный процесс в отношении числа орибатид. Две исследуемые группы микроартропод в варианте с ор-ганоминеральной системой удобрений находились в соотношении 1:3 - в 2011-2012 гг. и 1:2 - в 2010 г. При этом в качестве доминирующей группы выступали коллемболы, которых принято считать наиболее чутким индикатором изменения свойств пахотной почвы при применении различных удобрений.
Таким образом, можно констатировать, что численность педобионтов зависит от вида и дозы удобре-
ния, при этом каждый вид удобрения оказывает специфическое биологическое действие на почвенные организмы. Минеральные удобрения, используемые в условиях техногенно нарушенных почв, оказывают положительный эффект на численность микрофаунистического комплекса. Наибольшее увеличение численности мелких членистоногих дает применение органоминеральной системы удобрения.
Выявлено, что внесение ТНК на фоне применения минеральных удобрений способствует увеличению численности микроскопических беспозвоночных, количество которых превосходит в 8-13 раз (в зависимости от года исследования) данный показатель варианта с использованием системы минеральных удобрений. Восстановление структурных компонент комплекса мелких почвенных беспозвоночных в двух исследуемых вариантах происходит абсолютно аналогично - с явным доминированием группы коллембол, однако данный процесс наиболее динамично протекает на варианте с использованием органо-минеральной системы удобрений. Таким образом, совместное внесение органических и минеральных удобрений, по сравнению с использованием только лишь минеральных удобрений, оказывает наилучший регенераци-онный эффект в отношении численности и структуры комплекса микроартропод.
Литература
1. Борисова Н.Л. Влияние удобрений на микрофлору почвы под кукурузой / Материалы II конференции по вопросам химизации сельского хозяйства ТАССР. - Казань, 1968. - С. 83-87.
2. Гиляров М.С. Особенности почвы как среды обитания и ее значение в эволюции насекомых. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1949. - 270 с.
3. Утробина Н.М. Влияние минеральных удобрений на численность микроартропод в почве под кукурузой / Животное население почв агробиогеоценозов и его изменение под влиянием сельскохозяйственного производства. -Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1969. - С. 146-157.
4. Артемьева Т.И. Влияние удобрений на почвенную фауну паровых полей / Животное население почв агробио-геоценозов и его изменение под влиянием сельскохозяйственного производства. - Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1969. - С. 106-125.
5. Шорин В.М. Динамика нитратного и аммиачного азота в серой лесной почве // Труды Казанского СХИ, Казань, 1966, Вып. 52. - С. 54-62.
6. Киценварлиц А.Ф. К вопросу о влиянии извести и удобрений на почвенную фауну // Pedobiologia, 1964, № 3. - Р. 4.
7. Крайнова Н.Ф. Некоторые данные по численности и распределению панцирных клещей в почве под сахарной свеклой и другими культурами свекловичного севооборота / Тез. Докл. III Всесоюз. симпозиума по почвообитающим клещам орибатидам. - Вильнюс, 1968. - С. 63-71.
8. Николаева Т.Г., Григорьян Б.Р. Сохранение биоразнообразия и почвенного плодородия - основа устойчивого развития органического сельского хозяйства // Ученые записки Казанского университета, Т. 151, Кн. 1, 2011. - С. 136-151.
10. Патюта М.Б. Состав и численность почвенной мезофауны при применении различных видов и доз удобрений // Известия Пензенского ГПУ, 2011, № 25. - С. 399-402.
11. Ермилов С.Г. Лабораторное культивирование орибатидных клещей надсемейства Орибатидных клещей Cro-toniodiea (Acari, Oribatida) с целью изучения их развития. - Н.Новгород: Изд-во «Вектор ТиС», 2008. - 54 с.
12. Вершинина И.В. Экологическая оценка изменений почвенно-биотического комплекса и компонентов трофической структуры биоценоза нарушенной светло-серой лесной почвы: автореф. дисс. к.б.н. - Н. Новгород, 2013. - 24 с.
13. Вершинина И.В., Титова В.И., Ветчинников А.А. Формирование зооценозов механически нарушенной почвы в процессе ее рекультивации // Агрохимический вестник, 2013, № 1. - С. 28-30.
14. Титова В.И. К вопросу оценки влияния строительства и ремонта магистральных трубопроводов на почву / Почва - национальное богатство. Пути повышения ее плодородия и улучшения экологического состояния: Материалы Всеросс. научно-практ. конф. - Ижевск: ООО «Союз оригинал», 2015. - С. 222-230.
