CC BY
0
О/
ПЛОДОРОДИЕ
ъ
СЧ О СЧ
«а-
о
S ^
ш
4
ш ^
5
о т
doi: 10.24412/0044-3913-2024-4-32-38 УДК 631.445.4: 631.417: 631.434.1: 631.46
Влияние внесения микробиологических препаратов на активный пул органического вещества и структурное состояние чернозема типичного слабоэродированного
H. П. МАСЮТЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail: vninp@mail.ru)
А. В. КУЗНЕЦОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник М. Н. МАСЮТЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник М. А. ПРИПУТНЕВА, младший научный сотрудник А. А. ОКУНЕВА, младший научный сотрудник, аспирант Курский федеральный аграрный научный центр, ул. Карла Маркса, 70б, Курск, 305021, Российская Федерация
Исследования проводили с целью изучения влияния микробиологических препаратов, азотных минеральных удобрений, извести, измельченной побочной продукции сельскохозяйственных культур на активный пул органического вещества и структурное состояние чернозема типичного слабоэродированного. Работу осуществляли в условиях Курской области в 2022-2023 гг. в посевах овса ярового и люпина белого. Применяли микробиологические препараты (МБП) на основе почвенного гриба и спор Trichoderma longibrachiatum, а также консорциума бактерий рода Lactobacillus, Saccharomyces, Azotobacter, Bacillus, которыми обрабатывали семена, почву, посевы и побочную продукцию. Варианты опыта: без обработок (контроль); измельчённая побочная продукция (ПП) сельскохозяйственной культуры; ПП + 10 кг д.в. N на 1 т ПП (N); ПП + известь 1,5 т/га; ПП+МБП; ПП+МБП+N; ПП+МБП+известь
I,5 т/га. В среднем обработка ПП микробиологическими препаратами с известью или азотом способствовала значимому увеличению содержания подвижных гумусовых веществ в апреле-октябре в слое почвы 0...20 см относительно контроля на 790. 886 и 595. 694 мг/кг почвы соответственно и их качества (соотношение С : С .) - на 0,09.0,31 и 0,12.0,18,
пгк nmir' ' ' ' ' '
в 2022 г. отмечено повышение количества углерода микробной биомассы на 424 и 183 мг/кг почвы. При использовании ПП с известью, а также микробиологических препаратов с азотом или известью наблюдали достоверный рост в среднем за годы исследований содержания агрономически ценных агрегатов и коэффициента структурности почвы в 1,2.1,5 раза, в 2022 г. отмечали увеличение количества водопрочных агрегатов размером >1 мм в 1,9.2,4 раза, частиц >3мм - в 2,4.2,8 раза, средневзвешенного диаметра водопрочных агрегатов -в 1,6.1,8 раза относительно контроля. В 2022 г. выявлена тесная и средняя зависимость между показателями структурного состояния почвы и содержанием углерода микробной биомассы; в 2023 г. -связь средней силы между содержанием агрономически ценных агрегатов и коэффициентом структурности почвы с количеством подвижных гумусовых веществ.
Ключевые слова: чернозем типичный слабоэродированный, побочная продукция, микробиологические препараты, азотные минеральные удобрения, известь, подвижные гумусовые вещества, подвижные гуминовые кислоты, подвижные фульвокислоты, микробная биомасса, агрономически ценные агрегаты, водопрочные агрегаты.
Для цитирования: Влияние внесения микробиологических препаратов на активный пул органического вещества и структурное состояние чернозема типичного слабоэродированного/Н. П. Ма-сютенко, А. В. Кузнецов, М. Н. Масютенко и др.// Земледелие. 2024. № 4. С. 32-38. бо1: 10.24412/0044-3913-2024-4-32-38.
Снижение содержания органического углерода в почвах, приводящее к ухудшению их плодородия, структурного состояния и возрастанию эмиссии СО2 в атмосферу из-за минерализации почвенного органического вещества, требует разработки способов и подходов, направленных на его связывание в гумусовых веществах почвы [1, 2, 3].
Регулирование содержания органического вещества в почвах и их структурного состояния возможно путем увеличения поступления органических удобрений и растительных остатков. Однако с использованием традиционного удобрения - подстилочного навоза - существует проблема, связанная с его производством в малых количествах. Во многих регионах страны в почву вносят в среднем 1,5 т/га органических удобрений на 9,2 % от всей посевной площади, чего недостаточно для воспроизводства плодородия и ведет к деградации почв [4, 5, 6]. В таких условиях возрастает роль побочной продукции сельскохозяйственных культур [7]. При этом стоит вопрос о необходимости повышения эффективности процесса её гумификации [8, 9]. Управлять разложением растительных остатков можно путем их инокуляции перед заделкой в почву микробиологическими препаратами-деструкторами [10, 11, 12].
Наиболее отзывчивым на внешние воздействия в почве служит активный пул органического вещества, включающий трансформируемую и молодую его фракцию - подвижные гумусовые вещества, непрочно связанные с минеральной частью и обогащенные азотом (С: N < 12) [13], и микробную биомассу - важный живой и лабильный компонент почвы, через который проходит весь поступающий органический материал. Почвенные микроорганизмы - важный резервуар элементов минерального питания, при недостатке свежего органического вещества в почве они удовлетворяют потребность в углероде путем разложения гумуса, влияя на почвенные процессы и плодородие [14, 15]. Гумусообразование связано со структурообразованием, поэтому очень важно совместное их изучение.
Следует подчеркнуть, что на сегодняшний день проведено недостаточно исследований по влиянию микробиологических препаратов на лабильный пул органического вещества, структурное состояние черноземов, хотя возникла необходимость в прогнозировании изменения гумусного и структурного состояния почв [16, 17, 18].
Цель исследований - изучение влияния внесения микробиологических препаратов, азотных минеральных удобрений, извести, измельченной побочной продукции сельскохозяйственных культур на активный пул органического вещества и структурное состояние чернозема типичного слабоэродированного для
разработки путей их оптимизации.
Работу проводили в 2022-2023 гг. на опытном поле ФГБНУ «Курский ФАНЦ» в стационарном полевом опыте с биопрепаратами (Курская область, Медвенский район, с. Па-нино) на черноземе типичном сла-боэродированном в звене зернового севооборота (овёс яровой сорта Борец (предшественник гречиха) - люпин белый сорта Дега). Применяли общепринятые для региона технологии возделывания сельскохозяйственных культур, за исключением изучаемых нами факторов.
Схема опыта включала следующие варианты: без растительных остатков и удобрений (контроль); измельчённая побочная продукция сельскохозяйственной культуры (ПП); ПП + 10 кг действующего вещества N на 1 т ПП; ПП + известь 1,5 т/га; ПП + обработка семян микробиологическими препаратами (МБП) 2 л/т П-1 + 1 л/т П-2 и почвы перед посевом (5 л/га П-1 + 2 л/га П-2) + обработка посевов 2 раза в течение вегетации (2 л/га П-1 + 1 л/га П-2) + после уборки урожая ПП (5 л/га П-1 + 2 л/га П-2)); ПП + МБП + N10 на 1 т ПП; ПП + МБП + известь 1,5 т/га.
В опыте применяли микробиологические препараты, которыми обрабатывали семена, почву, посевы и побочную продукцию, на основе почвенного гриба и спор Trichoderma longibrachiatum (П-1) и консорциума бактерий рода Lactobacillus plantarum 34, Lactobacillus fermentum 27,, Lactobacillus lactis. subsp. lactis AMS, Saccharomyces cerevisiae (carlsbergebsis), Azotobacter chroococcum A-41, Bacillus megaterium Ф-3 (П-2). Во избежание конфликта интересов марки препаратов и наименование производителей не указаны.
В качестве азотных минеральных удобрений использовали аммиачную селитру, в качестве кальцийсодер-жащего компонента - известь. Обработку измельченных растительных остатков микробиологическими препаратами после уборки урожая проводили опрыскивателем 0П-2000/24, внесение аммиачной селитры - навесным разбрасывателем РН-0,8; извести - разбрасывателем РУ-06, заделку измельченных растительных остатков в почву - дисковыми боронами на глубину 10...12 см.
Опыт закладывали на участке северного склона в трехкратной по-вторности с рендомизированным размещением делянок размером 240 м2 (40x6), учетная площадь -152 м2 (4x38).
Почва - чернозем типичный сла-боэродированный тяжелосуглинистый малогумусный на лессовидном карбонатном суглинке. В пахотном слое почвы 0.20 см содержалось: гумуса (по Тюри-
ну) - 5,27...5,59 %; подвижного фосфора и калия (по методу Чирико-ва) - 115.145 и 86.113 мг/кг соответ ственно; обменного кальция -20,5.22,2 мг-экв./100 г; обменного магния - 4,7.5,3 мг-экв./100 г; реакция среды - от слабокислой до близкой к нейтральной рНКС| - 5,3.5,8 ед.
Для изучения содержания и состава подвижных гумусовых веществ и количества микробной биомассы в полевом стационарном опыте отбирали образцы почвы по диагонали делянки из 5 точек буром в слоях 0.20 см: перед посевом сельскохозяйственных культур, в конце мая -начале июня, после уборки культур перед заделкой в почву растительных остатков, через полтора месяца после заделки растительных остатков. В почвенных образцах определяли содержание и состав подвижных гумусовых веществ - в 0,1 н вытяжке ЫаОн без декальцирования в модификации Почвенного института им. В. В. Докучаева с предварительным компостированием [9], содержание углерода микробной биомассы в свежих почвенных образцах - регидратационным методом (Регидратационный метод определения биомассы микроорганизмов в почве / С. А. Благодат-ский, Е. В. Благодатская, А. Ю. Горбенко и др. // Почвоведение. 1987. № 4. С. 64-71).
Для определения структурно-агрегатного состава почвы по методу Н. И. Саввинова - сухое и мокрое просеивание (Вадюнина А. Ф., Корчагина З. А. Методы исследования физических свойств почвы. М.: Аг-ропромиздат, 1986. 416 с.) отбирали образцы почвы в слое 0.20 см перед уборкой урожая и через полтора месяца после заделки растительных остатков в почву в трехкратной по-вторности.
Полученные экспериментальные данные обрабатывали методами математической статистики с использованием программных средств Microsoft office EXCEL, STATISTIKA.
Агрометеорологические условия в апреле и мае 2022 г. характеризовались сверхизбыточной увлажненностью, гидротермический коэффициент по Селянинову (ГТК) составлял 4,59 и 2,75 соответственно. Июнь отличался очень сильной засушливостью (ГТК=0,17), июль - обеспеченным увлажнением (ГТК=1,12), а август был очень засушливым (ГТК = 0,35). В сентябре наблюдали сверхизбыточную увлажненность (ГТК=4,15), в октябре -засушливые условия (ГТК=0,72).
В апреле и мае 2023 г. агрометеорологические условия характеризовались сильной засушливостью - ГТК составил 0,40. Достаточный уровень увлажнения в июне (ГТК=1,3) сменился сверхизбыточным в июле (ГТК = 3,3). В августе сформировались засушливые условия (ГТК=0,87) с еще большим дефицитом влаги в сентябре - ГТК=0,02. Первая половина октября характеризовалась средней засушливостью (ГТК=0,5), вторая - избыточной увлажненностью.
Изучение компонентов активного пула органического вещества почвы подвижных гумусовых веществ и микробной биомассы выявило влияние на них всех изучаемых в полевом опыте факторов.
Среднее содержание углерода подвижных гумусовых веществ (Спгв) в слое 0.20 см чернозема типичного слабоэродированного на поле с овсом яровым за период вегетации (апрель - октябрь) 2022 г. существенно увеличивалось при внесении измельченной побочной продукции сельскохозяйственных культур с микробиологическими препарата-
Рис. 1. Содержание подвижных гумусовых веществ и -их состава в черноземе типичном слабосмытом в посевах овса ярового в слое 0...20смв апреле-октябре 2022 г. (НСР„.по С - 256; поС -113: поС . —163), мг/кг почвы:
1 05 те ' тк' __ пфк ''
■ - С ; -С и-С
''пфк'
-ь 2 О м -ь
0,56
Рис. 2. Соотношениеуглерода подвижных и фулъвокислот в черноземе типичном слабосмытом в опыте с микробиологическими препаратами в посевах овса ярового в слое 0...20 см (апрель-октябрь 2022 г., НСР05- 0,04).
ми (на 275 мг/кг почвы), микробиологическими препаратами с азотом (на 595 мг/кг почвы) или микробиологическими препаратами с известью (на 790 мг/кг почвы), по сравнению с вариантом без внесения измельченной побочной продукции (рис. 1).
Содержание углерода подвижных гуминовых кислот (Спгк), входящего в состав Спгв, значим/ю превышало вариант контроля при внесении измельченной побочной продукции с микробиологическими препаратами - на 175 мг/кг почвы, при обработке МБП с азотом - на 403 мг/кг почвы и микробиологическими препаратами с известью - на 425 мг/кг почвы.
Запашка растительных остатков с обработкой микробиологическими препаратами с азотом и известью способствовали существенному росту относительно контроля среднего содержания углерода подвижных фульвокислот (С ), также входящего в состав гумусовых веществ, на 192 и 365 мг/кг почвы соответственно.
Качество подвижных гумусовых веществ почвы, характеризующееся отношением углерода подвижных гуминовых кислот к фульвокислотам (Спгк: Спфк), в среднем за период вегетации культуры в 2022 г. отмечено достоверно выше, чем в контроле, при внесении измельченной побочной продукции с микробиологическими препаратами (на 0,05), микробио-ч;г логическими препаратами с азотом (на 0,12) и микробиологическими сч препаратами с известью (на 0,09) при * НСР05=0,04(рис. 2).
Отношение С :С . при запаш-
пгк пфк ^
£ ке измельченной побочной продук-^ ции с внесением аммиачной селитры значимо меньше (на 0,05), чем ® в контроле, что свидетельствует Л об ухудшении качества подвижных М гумусовых веществ в этих условиях.
Эта тенденция требует дальнейшего изучения.
Максимальный в опыте рост содержания углерода подвижных гумусовых веществ в слое почвы 0.. .20 см за апрель - октябрь 2023 г. в поле с люпином белым установлен в вариантах применения измельченной побочной продукции с микробиологическими препаратами (Трихоплант и Биогор-Ж) + 10 кг/т ПП аммиачной селитры и 1,5 т/га извести - на 694 и 886 мг/кг почвы соответственно выше, чем в контроле (рис. 3). Значимое увеличение среднего содержания Спгв на 504 мг/кг почвы также фиксировали при использовании с измельченной побочной продукцией извести, а при внесении с ней азота, напротив, - наблюдали снижение на 523 мг/кг почвы.
Аналогичные результаты полу-
чены в этот период и по среднему содержанию углерода подвижных гуминовых кислот в слое почвы 0.20 см. Наибольшее среднее содержание углерода подвижных фульвокислот в пахотном слое почвы в 2023 г. в поле с люпином белым выявлено при запашке измельченной побочной продукции с обработкой микробиологическими препаратами и азотом, а также измельченной ПП с 1,5 т/га извести - выше относительно контроля на 165 и 309 мг/ кг почвы соответственно. При этом в варианте ПП + отмечено снижение среднего содержания Спфк в почве, по сравнению с контролем/1, на 360 мг/кг. В остальных вариантах наблюдали лишь тенденцию увеличения содержания подвижных фульвокислот в почве.
Соотношение углерода подвижных гуминовых кислот к углероду подвижных фульвокислот в почве в поле с люпином белым при применении с измельченной побочной продукцией микробиологических препаратов с азотом или с известью значительно превышало контроль на 0,18 и 0,31 соответственно (рис. 4).
В результате анализа среднего содержания углерода подвижных гумусовых веществ, подвижных гуминовых кислот и соотношения С : С .
пгк пфк
в слое 0.20 см чернозема типичного слабосмытого в поле с люпином в апреле-октябре 2023 г. выявлено увеличение их количества и улучшение качества, по сравнению с контролем, в вариантах использования измельченной ПП и микробиологических препаратов с азотом или известью.
При наблюдении изменения во времени содержания углерода микробной биомассы (Смб) под влиянием биопрепаратов "Трихоплант и Биогор-Ж, азотных минеральных
Рис. 3. Содержание подвижных гумусовых веществ и их состава в черноземе типичном слабосмытом в поле с люпином белым в слое 0...20см (апрель-октябрь 2023 г., НСР„,поС -246;поС —111;поС , -144),мг/кгпочвы:
С
-С
-С
пфк'
Рис. 4. Соотношениеугперода подвижных гуминовых и фульвокислот в черноземе типичном слабосмытом в слое 0...20сме опыте с микробиологическими препаратами в поле слюпином белым (апрель-октябрь 2023 г., НСРд5-0,09).
удобрений и извести на полях с овсом яровым выявили существенный прирост количества микробной биомассы в слое почвы 0.20 см в течение апреля - октября 2022 г. относительно контроля: при внесении растительных остатков, обработанных известью - на 363 мг/кг почвы; с биопрепаратами и азотом - на 178 мг/кг почвы и биопрепаратами с известью -на 424 мг/кг почвы (рис. 5). При этом максимальный в опыте эффект фиксировали в вариантах с добавлением извести. Очевидно, что она оказывает благоприятное воздействие на рост и развитие микроорганизмов, способствуя увеличению их биомассы.
В поле с люпином белым в течение апреля-октября 2023 г. установлено значимое повышение количества
микробной биомассы, по сравнению с контролем, при использовании измельченной побочной продукции с известью на 206 мг/кг почвы, с микробиологическими препаратами - на 154 мг/кг почвы, МБП + известь - на 156 мг/кг почвы. При запашке измельченных растительных остатков и обработке микробиологическими препаратами почвы, семян и посевов с добавлением аммиачной селитры, наблюдали лишь тенденцию роста среднего содержания микробной биомассы в почве.
Внесение побочной продукции с 1,5 т/га известью способствовало формированию максимального в опыте количества агрономически ценных агрегатов (АЦА) размером 10.0,25 мм в посевах овса ярового
Рис. 5. Содержание микробной биомассы в черноземе типичном слабоэродированном в слое 0...20смв вариантах опыта с микробиологическими препаратами, мг/кг по-чвы:Ш-в посевах с овсом посевным в апреле - октябре 2022 г. (НСР —170); - с люпином белым в апреле - октябре 2023 г. (НСР —151).
в августе-октябре 2022 г., что превысило контроль на 9,0 % и подтвердило известный фактом о том, что кальций служит хорошим структуро-образователем (табл. 1). Отмечено также значимое увеличение агрономически ценных агрегатов, по сравнению с контролем, во всех вариантах обработок побочной продукции на 5,0.6,0 %. При этом в этих же вариантах опыта аналогично наблюдали существенное увеличение коэффициента структурности (Кс) почвы на 0,40.0,82.
В 2023 г. в поле с люпином белым фиксировали некоторое увеличение среднего содержания агрономически ценных агрегатов в почве в сентябре-октябре в контроле. Значимый рост среднего содержания агрономически ценных агрегатов выявлен при запашке измельченной побочной продукции и обработкой микробиопрепаратами с азотом или известью, а применение ПП только с известью вызывало тенденцию увеличения АЦА. Средний коэффициент структурности почвы отмечен выше, чем в контроле, при использовании ПП и микробиологических препаратов с азотом (на 0,33) и известью (на 0,35), а также в варианте ПП+известь (на 0,27).
При анализе среднего содержания водопрочных агрегатов >0,25 мм в слое почвы 0.20 см в 2022 г. установлено, что оно достоверно возрастало относительно контроля при внесении побочной продукции с известью - на 5,6 % и при ПП+МБП + известь - на 8,2 %. В вариантах проведения обработок микробиологическими препаратами с азотом или без него наблюдали тенденцию повышения содержания водопрочных агрегатов >0,25 мм в почве.
Количество водопрочных агрегатов размером >1 и >3 мм в почве служит высокоинформативным показателем. Внесение измельченной побочной продукции с известью и обработкой микробиологическими препаратами в сочетании с известью или аммиачной селитрой способствовало значительному росту среднего содержания водопрочных агрегатов >1 мм относительно контроля в 1,6.2,4 раза. Среднее содержание водопрочных агрегатов >3 мм превышало вариант без использования растительных остатков при запашке ПП+известь -в 2,8 раза, ПП+МБП+азот - в 2,7 раза, ПП + МБП+известь и ПП + МБП в 2,5 и 1,9 раза соответственно.
Средневзвешенный диаметр водопрочных агрегатов почвы (Дсвва) в 2022 г. в пахотном слое выше, по сравнению с контролем, в вариантах использования растительных остатков с известью и обработанных МБП в 1,3.1,8 раза.
Среднее содержание водопрочных агрегатов >0,25 мм в слое
и
ф
з
ь
ф
д
ф ь
Ф
-Ь 2 О м -ь
1. Структурное состояние чернозема типичного слабоэродированного в опыте с измельченной побочной продукцией, микробиологическими препаратами, азотом и известью в слое почвы 0...20 см
Овёс яровой, 2022 г. Люпин белый, 2023 г.
Вариант опыта АЦА, % К количество водопрочных агрегатов, % Д , ''свва' мм АЦА, % К количество водопрочных агрегатов, % Д , ''свва' мм
>0,25 мм >1 мм 1 >3 мм >0,25 мм I >1 мм 1 >3 мм
Без растительных остатков 62,0 1,63 54,5 10,4 5,3 1,14 64,7 1,82 54,5 9,0 4,2 0,96
и обработок (контроль) хорошая хорошая
Измельченная побочная 64,0 1,78 55,5 12,7 7,9 1,37 65,2 1,88 57,0 11,8 5,5 1,10
продукция (ПП) хорошая хорошая
ПП + Ы10 на 1 т ПП 67,5 2,08 51,6 11,5 5,3 1,19 67,1 2,04 56,4 10,4 5,5 1,10
хорошая хорошая
ПП + известь 1,5 т/га 71,0 2,45 60,1 отличная 25,3 15,1 2,00 67,6 2,09 67,0 отличная 31,2 13,8 1,72
ПП + МБП 68,0 2,13 59,3 хорошая 16,2 10,1 1,53 65,3 1,88 60,1 отличная 15,7 8,3 1,31
ПП + МБП + 67,5 2,08 59,4 20,0 14,4 1,90 68,1 2,15 58,7 13,3 6,5 1,16
1\110 на 1 т ПП ПП + МБП + хорошая хорошая
67,0 2,03 62,7 23,4 13,0 1,78 68,2 2,17 60,3 14,6 6,6 1,19
известь 1,5 т/га отличная отличная
НСР05 4,6 0,39 5,4 5,6 4,6 0,38 3,1 0,23 4,3 6,4 3,8 0,24
0.20 см в поле с люпином белым в 2023 г. возрастало относительно контроля при внесении с побочной продукцией извести на 12,5 %, с микробиологическими препаратами и известью на 5,8 %, с микробиологическими препаратами на 5,5 %. Тенденция к увеличению содержания водопрочных агрегатов >0,25 мм в почве выявлена при внесении с побочной продукцией микробиологических препаратов с азотом.
При запашке побочной продукции люпина белого с известью или при обработке микробиологическими препаратами среднее содержание водопрочных агрегатов значимо превышало контроль: в 3,5 и 1,7 раза соответственно - частиц размером >1 мм; в 3,3 и 2,0 раза - размером >3 мм. В вариантах использования измельченной ПП с микробиологическими препаратами + известь или азот наблюдали лишь тенденцию их увеличения на 4,3 и 5,6 % соответственно - для частиц >1 мм, и на 2,3 и 2,4 % - для агрегатов >3 мм (при НСР05=6,4 %). Влияние извести с ПП на содержание водопрочных агрегатов >1 и >3 мм в большей степени проявилось на поле с люпином белым.
Существенное увеличение средневзвешенного диаметра водопрочных агрегатов почвы в 2023 г на поле с люпином белым наблюдали при применении ПП+известь и ПП+МБП
соответственно в 1,8 и 1,4 раза, а при обработке МБП с азотом или известью выявлена лишь тенденция роста величины показателя.
Оценка корреляционной связи составляющих активного пула органического вещества почвы в пахотном слое чернозема типичного слабоэродированного с показателями его структурного состояния за годы опыта свидетельствовала о различной степени и направленности в зависимости от изучаемых показателей и культуры (табл. 2).
В 2022 г содержание в почве углерода микробной биомассы тесно коррелировало с количеством водопрочных агрегатов >0,25мм (г=0,70), их средневзвешенным диаметром (г=0,74), с водопрочными фракциями >1 мм (г=0,89) и >3 мм (г=0,72). Возможно поэтому в поле с овсом яровым среднее количество водопрочных агрегатов >1 и > 3 мм достоверно возрастало при использовании с измельченной ПП извести и обработкой микробиологическими препаратами с азотом, известью и без них, а в поле с люпином белым (2023 г) только при применении с ПП извести или МБП.
Средняя сила связи выявлена между содержанием углерода микробной биомассы в почве и агрономически ценными агрегатами (г=0,62), а также коэффициентом структурности (г=0,63). Следовательно, в 2022 г микробная биомасса положительно
2. Коэффициент корреляции показателей активного пула чернозема типичного слабоэродированного и структурного состояния (при Х=0,05)
СЧ
о
СЧ
«а-
о ^
Ф
4
ф
^
5
Ф
СО
Активный пул АЦА К с Водопрочные фракции Д 1 'свва
чернозема 10.0,25 мм >0,25 мм 1 >1 мм >3 мм
Овёс яровой
Спгв -0,29 -0,36 0,32 -0,07 -0,08 -0,13
Спга -0,30 -0,36 0,45 0,05 0,10 0,05
С™г пфк С /С ф пгк пфк С б мб -0,15 -0,19 -0,15 -0,35 -0,49 -0,51
-0,29 0,62 -0,35 0,63 0,51 0,70 0,16 0,89 0,27 0,72 0,22 0,74
Люпин белый
Спгв 0,51 0,56 0,13 -0,02 -0,10 -0,08
Спга 0,47 0,52 0,08 -0,08 -0,12 -0,10
СПфк пфк С /С ф пгк пфк С б мб 0,47 0,51 0,14 0,03 -0,06 -0,05
0,24 0,28 -0,02 -0,15 -0,13 -0,12
-0,35 -0,39 0,23 0,44 0,42 0,39
влияла на формирование структурных агрегатов почвы, особенно водопрочных.
Средняя зависимость отмечена также между качеством подвижных гумусовых веществ (Спгк/Спфк) и суммой водопрочных агрегатов >0,25 мм (г=0,51). С увеличением содержания в почве подвижных фульвокис-лот снижался диаметр водопрочных агрегатов (г= -0,51). Связь остальных показателей активного пула почвы и структурного состояния в 2022 г слабая или очень слабая.
В сентябре-октябре 2023 г после внесения в почву измельченной побочной продукции люпина белого отмечена средняя прямая зависимость содержания подвижных гумусовых веществ с агрономически ценными агрегатами (г=0,51) и коэффициентом структурности (г=0,56), а также подвижных гуминовых кислот (г=0,52) и фульвокислот с коэффициентом структурности почвы (г=0,51). Связь всех показателей активного пула органического вещества почвы с водопрочными агрегатами различных размеров и их средневзвешенным диаметром в 2023 г слабая или очень слабая.
Следует отметить, что в 2022 г. в послеуборочный период гидротермический коэффициент составлял 1,8 (сверхизбыточная увлажненность), а в 2023 г - 0,56 и во время разложения растительных остатков люпина белого наблюдали засушливые условия, хотя во второй половине октября отмечали избыточную увлажненность. При избыточном количестве осадков в 2022 г. больше проявилось прямое влияние микробной биомассы на повышение водоустойчивости почвы, чем в засушливых условиях 2023 г. Дефицит влаги в сентябре и первой половине октября 2023 г. способствовал снижению влияния микробной биомассы на водопрочность почвы, одновременно при средней силе воздействия содержания и состава ПГВ на агрономически ценные агрегаты и коэффициент структур-
ности почвы.
Таким образом, применение с измельченной побочной продукцией биопрепаратов Трихо-плант и Биогор-Ж в сочетании с 10 кг действующего вещества азота на 1 т ПП или 1,5 т/га извести способствовало существенному росту, по сравнению с контролем, среднего содержания подвижных гумусовых веществ в пахотном слое почвы в апреле-октябре 2022 г. (овёс яровой) - на 790 и 595 мг/кг почвы соответственно, 2023 г. (люпин белый) - на 886 и 694 мг/кг почвы, а также их качества (соотношение С : С ф ) - на 0,12 и 0,09 в 2022 г.
пгк пфк' ' '
и на 0,18 и 0,31 - в 2023 г. При этом наблюдали достоверное увеличение содержания агрономически ценных почвенных агрегатов на 5,0.5,5 % -в 2022 г. и на 3,4.3,5 % - в 2023 г., что значительно повышало коэффициент структурности почвы. Количество водопрочных агрегатов (> 1 мм) в 2022 г. возрастало в этих вариантах в среднем на 5,8 %, в 2023 г. -на 6,7 %, а размером > 3 мм - на 4,8 и 4,1 % соответственно.
При использовании растительных остатков культур с известью выявлено увеличение среднего содержания подвижных гумусовых веществ относительно контроля в поле с люпином белым (на 504 мг/кг почвы), в обоих полях - повышение коэффициента структурности (на 0,27.0,82), количества водопрочных агрегатов и их средневзвешенного диаметра, а также микробной биомассы в поле с овсом яровым - на 363 мг/кг почвы, с люпином белым - на 206 мг/кг почвы.
Максимальное в опыте среднее содержание микробной биомассы отмечено в варианте с внесением микробиологических препаратов с измельченной побочной продукцией и известью в апреле-октябре 2022 г. в поле с овсом яровым - превышение над контролем составило 424 мг/кг почвы.
В зависимости от гидротермических условий и возделываемой культуры степень и направленность связи изучаемых показателей активного пула органического вещества почвы и её структурного состояния в сентябре-октябре различались. В 2022 г. в поле овса ярового выявлена тесная связь содержания в почве углерода микробной биомассы с количеством водопрочных агрегатов и их средневзвешенным диаметром (г=0,70.0,79) и связь средней силы с агрономически ценными агрегатами и коэффициентом структурности (г=0,62.0,63); в 2023 г. в посевах люпина белого - средняя прямая зависимость содержания агрономически ценных агрегатов (г=0,51) и коэффициента структурности (г=0,56) с количеством и составом подвижных
гумусовых веществ.
Финансирование работы
Работа финансировалась за счет средств бюджета Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Курский федеральный аграрный научный центр» по теме FGZU-2022-0001. Никаких дополнительных грантов на проведение или руководство данным конкретным исследованием получено не было.
Конфликт интересов
Авторы работы заявляют, что у них нет конфликта интересов.
Литература
1. Семёнов В. М., Когут Б. М. Почвенное органическое вещество. М.: ГЕОС, 2015. 233 с.
2. Amundson R., Biardeau L. Soil carbon sequestration is an exclusive climate mitigation tool // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2018. Vol. 115. Nc. 46. P. 1165211656.
3. Soil Quality Refurbishment through Carbon Sequestration in Climate Change: A. Review / V. Kumar, K. Sharma, V. Sharma, et al. // International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 2017. Vol. 6. P. 1210-1223. doi: 10.20546/ ijcmas.2017.605.131.
4. Российский статистический ежегодник. 2023: стат. сб. М.: Росстат, 2023. 701 с.
5. Кудеяров В. Н., Соколов М. С., Гли-нушкин А. П. Современное состояние почв агроценозов России, меры по их оздоровлению и рациональному использованию // Агрохимия. 2017. № 6. С. 3-11.
6. Брескина Г. М., Чуян Н. А. Влияние приемов биологизации на урожайность сельскохозяйственных культур // Земледелие. 2020. № 3. С. 30-33.
7. Связь структурно-агрегатного состава чернозема типичного слабоэро-дированного с содержанием и составом подвижных гумусовых веществ при разложении растительных остатков / М. Н. Ма-сютенко, Н. П. Масютенко, А. В. Кузнецов и др. // Достижения науки и техники АПК. 2022. Т. 36. № 7. С. 5-11.
8. Никитин С. Н., Завалин А. А. Влияние удобрений и биопрепаратов на продуктивность зернопарового севооборота, потоки элементов питания и свойства чернозема выщелоченного в лесостепи Среднего Поволжья // Агрохимия. 2017. № 6. С. 12-29.
9. Русакова И. В. Биопрепараты для разложения растительных остатков в аг-роэкосистемах // Агрохимия. 2018. № 9. С. 4-9.
10. Изучение целлюлолитической активности коллекции «полевых» культур бактерий / П. С. Майоров, Н. А. Феоктистова, Е. А. Ляшенко и др. // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2022. № 4 (60). С. 124-128.
11. Ивенин А. В., Богомолова Ю. А., Саков А. П. Экономическая эффективность
выращивания зерновых культур в зависимости от систем обработки почвы и применения удобрений // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2021. Т. 16. № 1 (61). С. 22-27.
12. Molecular mechanisms in plant growth promoting bacteria (PGPR) to resist environmental stress in plants / U. K. Vandana, B. Singha, A.B.M. Gulzar, et al. // Molecular Aspects of Plant Beneficial Microbes in Agriculture. Elsevier Inc., 2020. P. 221-233. doi: 10.1016/C2018-0-03869-4.
13. Рекомендации для исследования баланса и трансформации органического вещества при сельскохозяйственном использовании и интенсивном окультуривании почв. М.: Почвенный институт им. В. В. Докучаева, 1984. 96 с.
14. Чернов Т. И., Семенов М. В. Управление почвенными микробными сообществами: возможности и перспективы (Обзор) // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1506-1522.
15. Масютенко Н. П. Трансформация органического вещества в черноземных почвах и системы его воспроизводства. М.: Россельхозакадемия, 2012. 150 с.
16. Esther O. J., Hong T. X., Hu G. C. Influence of straw degrading microbial compound on wheat straw decomposition and soil biological properties // African Journal of Microbiology Research. 2013. Vol. 7(28). P. 3597-3605.
17. Effects of maize residue decomposition on aggregate composition and organic carbon distribution of different fer-tilities Brown soils (Article) /Y Xu, J. Wang, S. Wang, et al. // Chinese Journal of Eco-Agriculture. 2018. Vol. 26. P. 1029-1037. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.171087.
18. Влияние микробиологических препаратов и внесения азота на процессы, связанные с секвестрацией органического углерода в чернозёме типичном слабоэродированном / Н. П. Масютенко, А. В. Кузнецов, М. Н. Масютенко и др. // Теоретическая и прикладная экология. 2024. № 1. С. 113-121.
The influence of the introduction of microbiological preparations on the active pool of organic matter and the structural state of typical slightly eroded chernozem
N. P. Masyutenko, A. V. Kuznetsov, 3 M. N. Masyutenko, |
M. A. Priputneva, A. A. Okuneva
Federal Agricultural Kursk Research g Center, ul. Karla Marksa, 70 b, Kursk, Л 305021, Russian Federation
о z
Abstract. The research aimed to 10 study the influence of microbiological M preparations, nitrogen mineral fertilizers, О lime, crushed by-products of agricultural 4
doi: 10.24412/0044-3913-2024-4-38-42 УДК 551.584.3.(470.63)
Популяция и роль дождевых червей (Lumbricidae) в технологии No-till
crops on the active pool of organic matter and the structural state of typical slightly eroded chernozem. The work was carried out under the conditions of the Kursk region in 2022-2023 in crops of spring oats and white lupine. We used microbiological preparations (MBP) based on the soil fungus and spores of Trichoderma longibrachia-tum, as well as a consortium of bacteria of the genus Lactobacillus, Saccharomyces, Azotobacter, Bacillus, which were used to treat seeds, soil, crops and by-products. Experiment options: without treatments (control); crushed by-products (CP) of agricultural crops; CP + 10 kg a. v. N per 1 t of CP (N); CP + lime 1.5 t/ha; CP+MBP; CP+MBP+N; CP+MBP+lime 1.5 t/ha. On average, treatment of CP with microbiological preparations with lime or nitrogen contributed to a significant increase in the content of mobile humic substances in April-October in the soil layer 0-20 cm relative to the control by 790-886and595-694 mg/kg of soil, respectively, and their quality (ratio Cmha: Cmfa) - by 0.09-0.31 and0.12-0.18; in 2022 an increase in the amount of carbon in microbial biomass was observed by 424 and 183 mg/kg of soil. When using CP with lime, as well as microbiological preparations with nitrogen or lime, a significant increase was observed on average over the years of research in the content of agronomically valuable aggregates and the coefficient of soil structure by 1.2-1.5 times; in 2022 an increase in the number of water-resistant aggregates of size >1 mm - 1.9-2.4 times in the variants, particles >3mm - 2.4-2.8 times, weighted average diameter of water-resistant aggregates - 1.6-1.8 times relative to the control. In 2022 a close and moderate relationship was revealed between indicators of the structural state of the soil and the carbon content of microbial biomass; in 2023 - a medium-strong relationship between the content of agronomically valuable aggregates and the coefficient of soil structure with the amount of mobile humic substances.
Keywords: typical slightly eroded chernozem; by-products; microbiological preparations; nitrogen mineral fertilizers; lime; mobile humic substances; mobile humic acids; mobile fulvic acids; microbial biomass; agronomically valuable aggregates; water-resistant aggregates.
AuthorDetails: N. P. Masyutenko, D. Sc. (Agr.), chief research fellow (e-mail: vninp@ mail.ru); NA. V. Kuznetsov, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; M. N. Masyutenko, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; M. A. Priputneva, junior research fellow; A. A. Okuneva, junior research fellow, post ^ graduate student.
For citation: Masyutenko NP, w KuznetsovAV, Priputneva MA, etal. [The ^ influence of the introduction of micro-Z biological preparations on the active pool | of organic matter and the structural state jj of typical slightly eroded chernozem]. 1 Zemledelie. 2024;(4):32-38. Russian. S doi: 10.24412/0044-3913-2024-4-32-38.
В. К. ДРИДИГЕР, доктор
сельскохозяйственных наук,
руководитель научного
направления (e-mail: dridiger.
victor@gmail.com)
Т. В. ВОЛОШЕНКОВА, кандидат
сельскохозяйственных наук,
зав. лабораторией
Р. Г. ГАДЖИУМАРОВ, кандидат
сельскохозяйственных наук,
зав. лабораторией
A. Н. ДЖАНДАРОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
B. В. Дубина, научный сотрудник Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр,
ул. Никонова, 49, Михайловск, Шпаковский р-н, Ставропольский край, 356241, Российская Федерация
Исследование проводили с целью изучения влияния технологии No-till на формирование популяции дождевых червей в почве и определения их воздействия на водно-физические, химические и биологические свойства чернозема обыкновенного Центрального Предкавказья. Работу проводили в 2014-2023 гг. в севообороте горох - озимая пшеница - подсолнечник - кукуруза. Культуры возделывали традиционным способом с обработкой почвы согласно зональным рекомендациям и по технологии No-till. В среднем за 10лет наблюдений по традиционной технологии в слое 0...20 см обитало 9,4 экз./м2 дождевых червей, в варианте с No-till - 31,6 экз./м2 (в 3,4 раза больше). Положительное влияние на увеличение популяции дождевых червей при технологии No-till оказало количество растительных остатков на поверхности почвы, температура воздуха и атмосферные осадки апреля и мая (r=0,81). Дождевые черви, питаясь мелкими остатками растений и перемещая их в более глубокие горизонты, способствовали существенному росту содержания в почве гумуса - на 0,29 % за 8 лет применения технологии No-till, по сравнению с традиционной. Разветвленная сеть их ходов достоверно улучшала водопроницаемость почвы с 5,34 мм/мин. при традиционной технологии до 7,00 мм/мин. при No-till (на 1,66 мм/мин., или 30,9 %). Дождевые черви оказали значительное влияние на увеличение содержания в почве супрессивной микрофлоры и уменьшение численности патогенных микрорганизмов, что положительно сказалось на здоровье почвы. Об экологически благополучном состоянии почвы и отсутствии её загрязнения агрохимикатами и тяжёлыми металлами
свидетельствует обитание на участках с технологией No-till 79,9 % особей дождевых червей в верхнем десятисантиметровом слое.
Ключевые слова: технология No-till, дождевые черви, растительные остатки, гумус, водопроницаемость, микрофлора, здоровье почвы.
Для цитирования: Популяция и роль дождевых червей (Lumbricidae) в технологии No-till / В. К. Дридигер, Т. В. Волошенкова, Р. Г. Гаджиумаров и др. // Земледелие. 2024. № 4. С. 38-42. doi: 10.24412/0044-3913-2024-4-38-42.
Дождевые черви (Lumbricidae) играют важную роль в жизни почвы. Разрыхляя и перемешивая её различные слои, они, по сути, выполняют работу плуга и других почвообрабатывающих орудий, но на более качественном уровне, сохраняя и даже улучшая ее структурное состояние. Разветвленная сеть их ходов способствует усилению аэрации, улучшению водопроницаемости, условий для более мощного развития корневой системы растений и, как следствие, повышению их продуктивности [1].
Копролиты дождевых червей (остатки пищи, склеенные слизистыми выделениями стенок кишечника с минеральными частицами почвы) обогащены аммиачным азотом. Кроме того, черви стимулируют развитие отдельных групп микроорганизмов, в результате чего в почву выделяются полезные ферменты и активируется ряд важных элементов питания растений [2].
Дождевые черви, не обладая защитным хитиновым покровом, очень ранимы и чутко реагируют на любые изменения физических и химических свойств почвы, являющейся средой их обитания. Они очень быстро реагируют на технологии возделывания сельскохозяйственных культур, систему обработки почвы, применение удобрений и средств защиты растений, загрязнение тяжелыми металлами, наличие или отсутствие растительных остатков [3], вследствие чего могут служить биоиндикаторами здоровья почвы и степени безопасности той или иной агротехно-логии для окружающей среды [4].
В этой связи большой научный и практический интерес представляет технология No-till, в которой почва не обрабатывается, а на поверхности постоянно находятся растительные остатки, которые служат легкодо-
