CC BY
81
УДК 631.5. 51.
ВЛИЯНИЕ ВИДА УГОДИЙ И ПРИЕМОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ
М.К. ЗИНЧЕНКО, кандидат биологических наук, зав. лабораторией
Л.Г.СТОЯНОВА, старший научный сотрудник Н.И. БЕЗМЕНКО, научный сотрудник И.М. ЩУКИН, аспирант Владимирский НИИСХ Россельхозакадемии E-mail: adm@vnish.elcom.ru
Резюме. Исследования проводили в стационарном опыте на серой лесной среднесуглинистой почве. В качестве объектов исследования были выбраны участки, расположенные в поле черного пара и озимой ржи. Схема опыта предусматривала изучение следующих приемов основной обработки: ежегодная безотвальная обработка на глубину 6...8 см; ежегодная безотвальная обработка на 20...22 см; ежегодная отвальная вспашка на 20.22 см. Исследования проводили с целью определения влияния вида угодья и приемов основной обработки на биологическую активность серой лесной почвы. Относительные показатели целлюлазной и уреазной активности серой лесной почвы были выше в вариантах, расположенных в поле пара, не зависимо от приема основной обработки почвы. Степень разложения льняной ткани в почве черного пара составляла 43.47 %. Влияние на целлюлозоразлагающую активность проявлялось под озимой рожью и зависело, в первую очередь, от распределения пожнивно-корневых остатков в обрабатываемом слое. Концентрация их в верхнем (0.10 см) горизонте при безотвальной обработке способствовала активизации деятельности микробного пула целлюлозоразлагающей микрофлоры. Каталазная активность почвы была выше под растительными ассоциациями агроценозов и залежных участков (3,0...3,2 мл О/1 г почвы в мин.).
Ключевые слова: целлюлозоразлагающая активность, ферментативная активность каталазы, микробный пул почвы, залежь, приемы основной обработки почвы, трансформация мочевины, растительные ассоциации, пожнивные остатки.
В современных условиях при адаптивно-ландшафтном подходе к земледелию необходимо точное прогнозирование и анализ процессов, происходящих в почве [1, 2]. Важнейший показатель экологического состояния почвы, характеризующий
Рис. 1. Динамика влажности почвы в слое 0...20 см (а - май, б - первая декада июля) 0 - рожь, ЕЗ - пар.
жизнедеятельность микробоценоза - биологическая активность. Знание особенностей динамики ее основных составляющих в зависимости от вида угодья и особенностей агротехнической нагрузки -необходимое условие для разработки научных и практических основ регулирования экологического состояния серых лесных почв, сохранения их плодородия [3].
Цель наших исследований - определить влияние вида угодья и приемов основной обработки на биологическую активность серой лесной почвы.
Условия, материалы и методы. Работа выполнена в стационарном опыте (Владимирский НИИСХ, г. Суздаль), заложенном в 1986 г. в шестипольном севообороте. Исследования проводили в поле черного пара и озимой ржи на фоне следующих приемов основной обработки почвы: ежегодная безотвальная обработка на 6...8 см (ЕМБО); ежегодная безотвальная обработка на 20.22 см (ЕГБО); ежегодная отвальная вспашка на 20.22 см (ЕОВ). В качестве абсолютного контроля был выбран участок залежи, не обрабатываемый более 30 лет.
Пахотный слой почвы опытного участка характеризовался следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса 2,5...2,9 %, подвижных форм Р2О5 и К2О - 15 и 13,8 мг/100 г почвы соответственно, рН 5,8.
“ сол ’
Минеральные удобрения вносили в качестве фона в дозах, рекомендованных для культур севооборота (NPK 40.60 кг/га д.в.).
Определяли следующие показатели: ферментативная активность каталазы газометрическим методом [4]; целлюлозоразлагающая активность аппликационным методом [4]; биологическая активность по скорости разложения мочевины [5].
Полученные данные обрабатывали методами математической статистики [6] с использованием типовых компьютерных программ «Excel» и «Sta-tistica 6».
Результаты и обсуждение. Интенсивность разложения целлюлозы, как одна из характеристик биологической активности почвы, - важный показатель её экологического состояния, который определяется жизнедеятельностью микробоценоза. Прямое следствие механической обработки - изменение аэрации, влажности и других условий, а косвенное - перераспределение по слоям почвы органического вещества - источника пищи и энергетического материала для биоты [7].
В первый период экспозиции (вторая половина
мая) влажность пахотного слоя почвы в посевах озимой ржи находилась на уровне 22.24 %, а на участке черного пара - 25.26 %, затем она постепенно снижалась до 15.17 и 20.21 % соответственно (рис. 1).
Различия в уровне влагообеспеченности почвы частично повлияли на интенсивность трансформации органического вещества. Вне зависимости от варианта обработки в поле чистого пара интенсивность разрушения клетчатки в слое 0.20 см соответствовала средней степени [8]. Абсолютные значения находились в пределах 43.47 % (рис. 2).
Рис. 2. Целлюлозоразлагающая активность агроценозов серой лесной почвы (слой 0.20 см).
Водно-физические свойства почвы на участке черного пара в большей степени определялись отсутствием растительного покрова и проведением культивации, которые нивелировали влияние приемов основной обработки почвы. В результате во всех изучаемых вариантах были сформированы благоприятные условия по влажности, температуре и плотности почвы для трансформации органических соединений.
Интенсивность разложения клетчатки под озимой рожью была слабее. При этом различия в минерализации целлюлозы по фонам основной обработки почвы оказались достоверными. Наибольшая трансформация клетчатки отмечена в варианте с ежегодной глубокой безотвальной обработкой в слое 0.10 см - 36,2 %. В слое 0.20 см величина этого показателя составляла 27 % (см. табл.). Следует отметить, что в этом варианте также не наблюдалось пересыхания верхнего слоя во втором периоде экспозиции полотен (Ш=22 %).
При ежегодной отвальной вспашке разложение льняной ткани в слое 0.10 см было наименьшим и составляло 3,3 %, 10.20 см - 5,4 %, что соответствует очень низкой интенсивности.
мл 02 /г почвы в мин
ЕГПО /
ЕОВ
Рис. 3. Влияние приемов основной обработки на активность каталазы (слой 0.20 см).
Преимущество безотвальных обработок по показателям минерализации клетчатки, на наш взгляд, в первую очередь, связано с обильным развитием в поверхностном слое почвы в этих вариантах корневых систем растений, которые выделяют специфические биологически активные вещества, а также с большей концентрацией опада и пожнивных остатков в верхнем слое (0.10 см). Это способствовало накоплению в почве органических соединений, служащих источником питания для микроорганизмов. Ежегодное повторение и наложение таких процессов обусловило формирование микробного пула с высокой активностью целлюлозоразлагающей микрофлоры, обеспеченной энергетическим материалом.
Свидетельством напряженности энергетических процессов в почве служит активность окислительновосстановительного фермента каталазы.
В результате предыдущих исследований [9, 10] было установлено, что агрогенные почвы достоверно снизили каталазную активность в слое 0.10 см, по сравнению со своими природными аналогами (3,1...3,3 мл О2/г почвы в минуту). Это обусловлено тем, что в биогенные (нетронутые) почвы ежегодно поступает определенное количество опада, богатого по видовому составу, который концентрируется на ее поверхности. К тому же сам опад естественных экосистем и корневые экссудаты целинной растительности больше обогащают почву ферментами, чередуясь в течение всего вегетационного цикла, нежели культурные растения [3]. В процессе возделывания сельскохозяйственных культур в агроценозах возникают аллелопатические взаимодействия между растениями и микробным пулом почвы. Они определяются биологическими особенностями культуры, количеством и химическим составом корне-пожнивных остатков и экссудатов во время вегетации. Поэтому закономерно, что каталазная активность выше в почве агроценозов, занятых посевами, где активность фермента в слое 0.20 см составляла 3,1...3,2 мл О2/г почвы в мин. (рис. 3).
Таблица. Целлюлозоразлагающая активность в агроценозах серой лесной
почвы,%
Вариант Глубина, см Минерализация льняного полотна, % Минерализация льняного полотна в слое 0...20 см, % Интенсивность разрушения клетчатки в слое 0...20 см
рожь пар рожь пар рожь пар
ЕМПО 0...10 24,2 31,2 16,5 43,1 слабая средняя
10...20 8,8 54,9
20...30 14,4 47,2
ЕГПО 0...10 36,2 53,0 27,1 47,2 слабая средняя
10...20 18,0 41,3
20...30 22,5 41,3
ЕОВ 0...10 3,3 41,9 4,4 42,8 очень средняя
10...20 5,4 43,8 слабая
20...30 12,9 32,4
Залежь 0...10 24,1 — - - слабая —
00 о 17,1 - - - - -
Рис. 4. Скорость деструкции мочевины в почве агроценозов в зависимости от приемов основной обработки (слой
0...10 см): — ■— 24 ч (рожь); -л- - 41 ч (рожь); —■-24 ч
(пар); А -41ч (пар)
По черному пару каталазная активность достоверно ниже. При этом на фонах с ежегодными безотвальными обработками она повышается в слое 0.20 см до 2,5...2,7 мл О2/г почвы в минуту. По-видимому, это также связано с обогащением растительными остатками и корневыми выделениями благодаря приповерхностному расположению корневой системы растений.
При определении биологической активности почвы, основанном на учете скорости разложения внесенной мочевины, которое сопровождается интенсивным выделением аммиака, исходная величина рН в припо-чвенном слое воздуха на агрофонах составляла 6,0, залежи - 5,5.
Гидролиз мочевины под воздействием фермента уреазы наиболее активно протекал в почве, не подвергавшейся сельскохозяйственному использованию. Во все сроки отбора комплекс почвенных микроорганизмов активно функционировал, повышая щелочность воздушной среды до наибольших значений (рис. 4). Через 24 ч после внесения мочевины в почву залежи показатели рН припочвенного воздуха находились на уровне 9, через 41 ч - 11 единиц.
Скорость ответной реакции на внесение мочевины в посевах озимой ржи была равнозначна на фоне всех изучаемых приемов обработки - через 24 ч рН припочвенного воздуха составила 6,5 единицы, а через 41 ч- 9 единиц.
Различия в скорости деструкции мочевины по вариантам отмечены на паровом участке. Через 41 ч рН воздушной среды над почвой с мелкой обработкой и вспашкой увеличилась до 10. В варианте с глубокой безотвальной обработкой наблюдалось отставание в разложении мочевины (рН 9).
Выводы. Результаты наших исследований свидетельствуют, что более высокая целлюлазная и уреазная активность микробного комплекса серой лесной почвы проявляется на паровом участке не зависимо от приема основной обработки почвы. Каталазная активность почвы выше под растительными ассоциациями агроценозов и залежных участков.
Влияние приемов основной обработки на целлюлозоразлагающую активность проявляется под озимой рожью и определяется, в первую очередь, распределением пожнивно-корневых остатков в обрабатываемом слое. Концентрация их в верхнем слое при безотвальной обработке способствует формированию микробного пула с высокой долей целлюлозоразлагающей микрофлоры.
Литература.
1. Кирюшин В.И. Экологизация земледелия и технологическая политика. - М., 2000. - 413 с.
2. Кирюшин В.И. Точные агротехнологии как высшая форма интенсификации адаптивно - ландшафтного земледелия// Земледелие. - 2004. - №6. - С.16-21.
3. Джанаев З.Г. Агрохимия и биология почв юга России. - М., 2008. - 526 с.
4. 10. Методы почвенной микробиологии и биохимии: под ред. Д.Г. Звягинцева. - М., 1991. - 301с.
5. Аристовская Т.В., Чугунов М.В. Экспресс-метод определения биологической активности почвы // Почвоведение. -1989. - №11. - С. 142-147.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М., 1984. - 284 с.
7. Мельцаев И.Г., Шрамко Н.В. Экологизация земледелия в Верхневолжье. - Иваново, 2006. - 291с.
8. Звягинцев Д.Г. Биологическая активность почвы и шкалы для оценки некоторых её показателей // Почвоведение. -1978. - №6. - С. 104-108.
9. Зинченко С.И., Ильин Л. И., Зинченко М.К., Влияние агротехнического воздействия на ферментативную активность каталазы серой лесной почвы // Материалы Всероссийской научно - практической конференции Белгородского НИИСХ «Биологизация АЛСЗ - основа повышения плодородия сельскохозяйственных культур и сохранения окружающей среды». Т. 2 - Белгород, 2012. - С. 82-90.
10. Зинченко М.К. Экологическое состояние агроценозов серых лесных почв //Агрохимический вестник. - 2009. - №4. -С. 15-19.
EFFECT OF TYPE OF FARMLAND AND RECEPTION BASIC PROCESSING ON THE BIOLOGICAL ACTIVITY OF GRAY FOREST SOIL M.K. Zinchenko, L.G. Stoyanova, A.A. Bezmenko, I.M.. Shchukin
Summary. The study was performed in a stationary experiment (Agricultural Research Institute Vladimir, Suzdal) srednesuglinistoj on gray forest soils. The objects of study were selected options are located in the area under fallow and crop rotation shestipolnogo (winter rye). The following techniques were studied basic processing: processing of annual subsurface to a depth of 6-8 cm (EMBO), the annual processing of subsurface to a depth of 20-22 cm (EGBO) annual moldboard plowing to a depth of 20-22 cm (EOB). The objective was to determine the influence of type of land and basic processing techniques on biological activity of gray forest soils. Results of the conducted researches showed that relative indicators of cellulose and urea activity sulfur forest it is more than soils on the options located on couple, irrespective of reception of the main processing of the soil. Katalaze activity of the soil is higher under vegetable associations agrotsenoze and deposit sites (3,0-3,2mlo2/1g than the soil in min.). Influence of receptions of the main processing on cellulosedecomposing activity is shown on the options located under a winter rye and is defined, first of all, by distribution of the squeezed-root remains in a processed layer. Their concentration in the top (0-10th) layer at unplowed processing promotes increasing activity of a microbic pool of cellulosedecomposing microflora.
Keywords: cellulosedecomposing activity, fermentativ activity of a catalase, microbic pool of the soil, deposit, receptions of the main processing of the soil, urea transformation, vegetable associations, squeezed remains.
