CC BY
150
Ukrainian Journal of Ecology
Ukrainein Journal of Ecology, 2017, 7(4), 18-24, doi: 10.15421/2017_81
ORIGINAL ARTICLE UDC 631.46:635.67:631.5:631.8:631.674.6
Influence of tillage and mineral fertilizers on soil biological activity
under sweet corn crops
P.V. Lykhovyd, S.O. Lavrenko
Kherson State Agrarian University Stritenska St. 23, Kherson, Ukraine E-mail: pavel.likhovid@gmail.com, lavrenko.sr@gmail.com Submitted: 10.09.2017. Accepted: 17.10.2017
The article is devoted to study of the biological activity of soil under sweet corn crops depending on tillage depth, mineral fertilizers application rate with drip irrigation in the soil-ecological conditions of the Dry Steppe Zone of Ukraine. The plan of the experiment foresaw study of such factors: A — tillage depth (moldboard plowing on 20-22 and 28-30 cm); B — mineral fertilizers application rate (no fertilizers, N60P60, N120P120); C — plants density (35, 50, 65, 80 plants ha-1). We used water of the Ingulets irrigation system for irrigation. The water belongs to II quality class by agronomical criteria of the DSTU 2730-94 and its suitability for irrigation is limited. We studied the soil biological activity on variants with 65 plants ha-1 by the indicies of its respiration rate (method of V.I. Shtatnov) and linen decomposition degree ("application" method). At the same time we have made monitoring of the soil meliorative state depending on the moldboard plowing depth by the toxic salts content, anionic-cationic composition of the aqueous soil extract. The results of the laboratory-field experiments prove that the moldboard plowing depth , mineral fertilizers application rates and soil meliorative state have an influence on its biological activity. The maximum respiration rate, which is used to characterize an activity of the aerobic microflora of the upper soil layers, was at moldboard plowing on depth of 20-22 cm at non-fertilized experimental variant — 250.0 mg QD2/m2xhour. Increase of the tillage depth and mineral fertilizers application rate significantly decreased carbonic acid emission to the athmosphere, which was the minimum of 178.3 mg C02/m2xh. The maximum linen decomposition degree, which is used to characterize an activity of the cellulose-decomposing soil microflora, was at moldboard plowing depth of 28-30 cm at non-fertilized experimental variant — 58.3%. The tillage depth changed cellulose-decomposing soil microflora activity insignificantly. Mineral fertilizers application at the maximum rate of N120P120 decreased cellulose-decomposing soil biota activity 1.7 times comparatively to non-fertilized variant. Higher toxic salts concentration (at 0.006-0.019 %), sodium ions content (at 0.15-0.38 mg-eq/100 g of soil) in the 0-50 cm layer led to decrease of the soil biological activity. We consider, that the best from the agroecological point of view is the variant with moldboard plowing depth of 28-30 cm, mineral fertilizers application rate N120P120.
Key words: soil biological activity; soil meliorative state; mineral fertilizers application rate; tillage depth; sweet corn; drip irrigation
Вплив o6po6iTKy фунту та мЫеральних добрив на бюлопчну активысть фунту тд поавами кукурудзи цукровоТ
П.В. Лиховид, С.О. Лавренко
ДНВЗ Херсонський державний аграрний у^верситет м. Херсон, вул. Стртенська, 23, Украна E-mail: pavel.likhovid@gmail.com, lavrenko.sr@gmail.com
Стаття присвячена вивченню бюлопчноУ активносп фунту гмд поавами кукурудзи цукровоТ залежно в1д глибини обробту фунту, дози внесення мЫеральних добрив за краплинного зрошення в умовах фунтово-еколопчно!' зони Сухого Степу УкраТни. Схема дослщу передбачала вивчення таких факторiв: А — глибина основного обробту фунту (полицева оранка на 20-22 i 28-30 см); В — доза внесення мЫеральних добрив (без добрив, N60P60, N120P120); С — густота
стояння рослин (35, 50, 65, 80 тис. шт./га). Для зрошення використовували воду 1нгулецькоУ зрошувально!' системи. Дана вода належить до II класу якосп за агрономiчними критерiями ДСТУ 2730-94 та е обмежено придатною для зрошення. Бiологiчну активысть Грунту визначали на варiантах iз густотою стояння рослин кукурудзи цукрово''' 65 тис. шт./га за показниками Ытенсивносп його дихання (метод В.1. Штатнова) та ступенем розкладу лляного полотна (метод "апплкацп'"). Паралельно здмснювали монiторинг мелiоративного стану Грунту залежно вщ глибини полицево!' оранки за вмктом токсичних солей, анiонно-катiонним складом водно!' витяжки Грунту. Доведено, що глибина полицево!' оранки, дози внесення мЫеральних добрив i мелiоративний стан фунту впливають на його бюлопчну активнiсть. Максимальна iнтенсивнiсть дихання, що характеризуе активысть аеробно!' мiкрофлори верхых шарiв Грунту, була зафiксована за виконання полицево!' оранки на глибину 20-22 см на неудобреному варiантi дослщу — 250,0 мг СО2/м2хгод. Збiльшення глибини обробiтку Грунту та дози внесення мЫеральних добрив ктотно знижували емiсiю вуглекислоти в атмосферу - до 178,3 мг СО2/м2*год. Максимальний ступЫь розкладу лляного полотна, який характеризуе активысть целюлозорозкладаючо!' мкрофлори Грунту, було зафiксовано за полицево!' оранки на глибину 28-30 см на неудобреному варiантi дослiду — 58,3%. Глибина обробггку Грунту змЫювала активнiсть целюлозорозкладаючо' мiкрофлори неiстотно. Внесення мЫеральних добрив максимальною дозою N-^120 знижувало активнiсть целюлозорозкладаючо' фунтовоУ бюти в 1,7 разiв порiвняно з неудобреним варiантом. Вища концентрацiя токсичних солей (на 0,006-0,019 %), юыв натрiю (на 0,15-0,38 мг-екв/100 г фунту) в шарi 0-50 см вела до зниження бюлопчноУ активносп Грунту за оранки на глибину 28-30 см. Кращим з агроеколопчноУ точки зору вважаемо варiант дослщуз полицевою оранкою на глибину 28-30 см та внесенням мЫеральних добрив дозою ^2оР12о-
Ключов1 слова: бюлопчна активнiсть Грунту; мелiоративний стан фунту; доза внесення мЫеральних добрив; глибина обробту Грунту; кукурудза цукрова; краплинне зрошення
Вступ
Сучасне сiльськогосподарське виробництво чинить ктотний антропогенний вплив на екосистеми, суттево змiщуючи природну рiвновагу, змiнюючи спiввiдношення мiж бiотою в них, а Ыколи докорiнно перетворюючи наявнi природнi екосистеми в нов^ штучнi. Одним i3 прикладiв штучно!' екосистеми е агрофiтоценоз, тобто створений людиною для досягнення певних господарських цтей фiтоценоз (угруповання культурних рослин). Агрофггоценоз не може iснувати без постмного втручання людини у регулювання внутрiшнiх процесiв у ньому, Ыакше з часом вiн втратить свое господарське значення та поступово перетвориться на природний фтоценоз. Для пщтримання агрофтоценозу в господарсько цiнному стаы, полiпшення його продуктивностi, людина застосовуе ряд агротехычних заходiв, спрямованих на його збереження. 1нтенсифка^я сiльськогосподарського виробництва призводить до того, що тиск на природы компоненти штучних агроекосистем (фунти, воды ресурси, тощо) щорiчно зростае. В багатьох випадках нехтування елементарними нормами та правилами ведення господарсько' дiяльностi людиною виливаеться в природы ката^зми та еколопчы катастрофи. Тому агроеколопчний монiторинг сiльськогосподарських упдь е необхiдною передумовою упередження негативних наслщюв господарювання.
Одним iз найкращих опосередкованих показникiв рециркуляцп органiчноí речовини (бюлопчноУ активностi Грунту) е Ытенсивысть його дихання (видiлення СО2), яка напряму залежить вщ життедiяльностi аеробноУ бiоти (Gray et al., 1971). Сучасними дослщженнями встановлено, що емiсiя СО2 за рахунок дихання фунту е чи не одним iз найпотужыших джерел збгльшення концентрацп вуглекислоти в повiтрi (Gonzales-Ubierna et al., 2015). За окремими пщрахунками, обсяг втраченого з фунту за рахунок його дихання вуглецю за перюд вiд 1850-х роюв до сьогодення становить близько 136 (+/- 55) млрд тон (Lal et al., 1998). На думку вчених, одыею з причин швидкоУ емiсií СО 2 з фунту в атмосферу е надмiрне застосування традицмних систем його основного обробту, особливо — глибокоУ полицевоУ оранки. Вважаеться, що перехiд до м^мального та нульового (no-till) обробггку фунту сприятиме значному зниженню Ытенсивносп дихання останнього. Довготривалi дослiдження виявили вищу загрозу розвитку глобального потеплЫня саме в тих районах планети, де дос переважно застосовуються традицмы системи обробiтку Грунту. Результати окремих дослщжень свiдчать, що система обробтеу Грунту (традицiйна або no-till) сама по собi не мае визначального впливу на емiсiю вуглекислоти а атмосферу, яка, в свою чергу, ктотно змЫюеться залежно вiд вирощуваноУ культури, кiлькостi рослинних решток на пол^ вологостi та температури (Hendrix et al., 1988).
Проте, ^м обробiтку Грунту, на емiсiю вуглекислоти в атмосферу впливають i такi агротехнiчнi чинники, як вид вирощувано' культури, дози внесення мЫеральних, оргаычних i мiкродобрив, застосування фунтових пестицидiв, бактерiальних препаратiв, iнокулянтiв наання, мульчування, використання сидеральних культур, Ытенсивысть зрошення та якiсть зрошувальноУ води, мелюративний стан, тощо (Bunemann et al., 2006). Варто враховувати, що Ытенсивысть дихання фунту ктотно залежить не ттьки вiд агротехнiчних, але й вщ екологiчних факторiв, зокрема, температури, вологосп, iнтенсивностi освiтлення поверхн Грунту, тощо (Ondrasek, Cunderlik, 2008). Доведено, що сильний вплив на Ытенсивысть дихання фунту мають оргаычы добрива. Встановлено ктотне полiпшення бюлопчноУ активностi Грунту за рахунок внесення оргаычних добрив, а також лсну кореляцiю активностi фунтовоУ бiоти з фiзичними властивостями Грунту, зокрема, шпарувалстю (Marinari et al., 2000). Виявлено тенден^ю до збiльшення об'ему видтеноУ Грунтом вуглекислоти за збiльшення доз внесення мЫеральних азотних добрив, проте, окремi дослiдження свiдчать про зниження Ытенсивносп дихання Грунту за тривалого внесення високих доз азоту
(Ondrasek, Cunderlik, 2008). KpiM Toro, goBegeHo icroTHe, 3pocrawMe i3 go3ow, 3Hi/ixeHHH 6iopi3HoMaHirrn ^pyHTOBOi MiKpo^nopu 3a TpMBa/ioro BHeceHHA MiHepanbHi/ix ,qo6pi/iB (Zhou et al., 2015; Ding et al., 2016). floBegeHo, ^o Bi/icoKi go3M BHeceHHA opraHiMHi/ix ,qo6pi/iB cnpi/inwTb 3pocraHHw 6ioioriMHoi aKTMBHocri fpyHTy, npoTe, cyTTeBo 3MeHmywTb pi3HoMaHiTTA fpyHToBi/ix 6aKTepitf (Tian et al., 2015). 3a iHwi/iMi/i gaHMMM Tpi/iBane 3acrocyBaHHfl MiHepanbHi/ix ,qo6pi/iB npi/i Bi/ipo^yBaHHi ciibCbKorocnogapcbKMX KynbTyp 36mbwye 6ioMacy ^pyHToBoi 6ioTi/i Ha 15,1% nopiBHAHo 3 Heyqo6pwBaHi/iMi/i BapiaHTaMi 3a3HaneHa 3aKoHoMipHicTb nopymyeTbcn 3a yMoB 3Hi/ixeHHH pH fpyHToBoro po3MMHy Hi/ixMe 5 o,qi/iHi/^b (Geisseler, Kate, 2014). OKpeMi flocniflHi/iKi/i BBaxawTb, ^o yqo6peHHn 3a3Bi/iMatf npi/i3Bo,qi/iTb go 3pocTaHHA 6ioioriMHoi aKTMBHocri fpyHTy, npoTe, b yMoBax Mora nignyxeHHa, 3aconeHHH, HaKoni/iMeHHA b HboMy tokcmmhmx ioHiB, BHeceHHA bmcokimx go3 MiHepanbHi/ix go6pwB Moxe HeraTMBHo Bnni/iHyTi/i Ha aKTMBHicrb ^pyHToBoi MiKpo^nopi/i. floBegeHo 3Hi/ixeHHH 6ionoriMHoi aKTMBHocri fpyHTy 3a 36rnbweHHH BMicTy b HboMy coneM, oco6ni/iBo tokcmmhmx (Akhtaeva, Yasulbutaeva, 2014).
OKpiM iHTeHciBHocTi ,qi/ixaHHfl, 6ionoriMHy aKTMBHicrb fpyHTy o^HwwTb 3a cTyneHeM xi/iTTefliflnbHocTi ^nrono3opo3Kna,qaroMoi MiKpo^nopi/i. Ha flaHiW Mac He icHye e1ql/lнoí gyMKi/i ^ogo Bnni/iBy arpoTexHiMHi/ix ^aKTopiB Ha aKTiBHicTb aepo6Hoi цenwnoзopoзкnaAawмoí MiKpo^nopi/i. floBegeHo, ^o ci/icreMaTi/iMHe 3acrocyBaHHfl MiHepanbHi/ix ,qo6pi/iB npi/imiMye fpyHToBy 6ioTy (Fenliang, 2012). 3a pe3ynbTaTaMi/i ocTaHHix flocnigxeHb BcraHoBneHo, ^o AKicTb 3pomyBaibHoi Bogm 6mbw ci/inbHo Bnni/iBae Ha cTpyKTypy ^pyHToBoi MiKpo^nopu, Hix BHeceHHA ,qo6pi/iB (Guo et al., 2016). floBegeHo, ^o Hai/iBi/i^a aKTMBHicrb цenwnoзopoзкnaAawмoí MiKpo^nopi Ha nociBax nweHi/^i oзммoí 6yna 3a6e3neMeHa npi/i Bupo^yBaHHi m nicnn ecnapцeтy, ropoxy Ta coi - cTyniHb po3Kna,qaHHfl nnnHoro nonoTHa craHoBMB 18,6, 21,1 Ta 16,5 %, BignoBigHo (Korets'kiy, 2013). BcraHoBneHo 3pocTaHHA 6ionoriMHoi aKTMBHocri fpyHTy 3a cTyneHeM po3Kna,qy nnnHoro nonoTHa Ha nociBax nweHM^ oзммoí 3a Bupo^yBaHHA m nicnn MMcroro napy, KoM6iHoBaHoro o6po6iTKy fpyHTy Ta $oHy xiBneHHA conoMa + N45P60K45 (Podsevalov et al., 2017).
BpaxoBywMM cTpoKaTicTb HaABHix y ^axoBitf HayKoBiw nirepaTypi gaHix ^ogo 6ionoriMHoi' aKTMBHocri fpyHTy 3anexHo Big arpoTexHiMHix ^aKTopiB BnniBy Ha Hboro HaMM 6yno BipimeHo gocniflMTM iT 3MiHM 3anexHo Big ™m6mhm o6po6iTKy fpyHTy Ta go3M BHeceHHA MiHepanbHix ,qo6pi/iB b KoHKpeTHi/ix fpyHToBo-eKonoriMHi/ix yMoBax nig nociBaMi/i KyKypy,q3i/i цyкpoвoí 3a KpanniHHoro 3pomeHHn.
MaTepiani i MeToAi AocniAxeHb
BuiBMeHHA 6ionoriMHo!' aKTiBHocTi ^pyHTy BiKoHyBani b paMKax nonboBix gocnigiB i3 ygocKoHaneHHA TexHonori! Bipo^yBaHHn KyKypyA3i цyкpoвoí b ^pyHToBo-eKonoriMHiw 3oHi Cyxoro CTeny y^arnm. nonboBi AocniAM npoвoAмnм npoTAroM 2014-2016 pp. Ha 3powyBaHux 3eMnnx cinbcbKorocnogapcbKoro KoonepaTiBy "PagnHcbKa 3eMnn" Bino3epcbKoro pawoHy Хepcoнcbкoí o6nacTi (46°43'42" N, 32°17'38" E) y 4-KpaTHiw noBTopHocTi BignoBigHo go BiMor i craHgapTiB мeтoAMкм AocniAHoí cnpaBi b 3pomyBaHoMy 3eMnepo6cTBi (Ushkarenko et al., 2014). Po3Mi^eHHn BapiaHTiB gocnigy 3Aiмcнwвanм MeTogoM peHAoMi3oBaHix poз^enneнмx 6noKiB. TeMaTiKow gocnigxeHb 6yno nepeg6aMeHo BiBMeHHA TaKix ^aKTopiB Ta íx B3aeMoAij': ^aKTop A — r™6uHa ocHoBHoro nonмцeвoгo o6po6iTKy ^pyHTy (Ha 20-22 i 28-30 cm); $aKTop B — go3a BHeceHHA MiHepanbHix goepiB (6e3 flo6puB, N60P60, N120P120); ^aKTop C — rycroTa ctoahha pocniH (35, 50, 65, 80 Tic. mT./ra). rpyHT AocniAHмx ginnHoK — TeMHo-KamTaHoBiW cna6oconoнцwвaтмм. TpyHToTBopHa nopoga — nec. BMicr ryMycy y mapi ^pyHTy 0-50 cm craHoBUB 2,5 %. l^rnbHicrb cKnageHHA MeTpoBoro mapy — 1,35 r/cM3, TBepfloy — 2,67 r/cM3. pH ^pyHToBoro po3MiHy y BepxHix mapax ^pyHTy 6yB 6nмзbкмм go HewTpanbHoro 3 тeнAeнцiew go 36rnbweHHn nyxHocTi 3 гnм6мнow. rigponiTiMHa KicnoTHicTb ^pyHTy знaxoAMlПacb b Mexax 0,3-1,8 Mr-eKB Ha 100 r ^pyHTy. GMHicTb norniHaHHA ^pyHTy cTaHoBuna 30-35 Mr-eKB Ha 100 r ^pyHTy; cyMa BBi6paHix ochob - 24-28 Mr-eKB Ha 100 r fpyHTy. CTyniHb HaciMeHocTi ^pyHTy ocHoBaMii cKnagaB 98-100 %. Kap6oHaTU cкмnanм Ha гnм6мнi 50-60 cm.
BMicT HaTpiw cKnagaB 0,1-2,0 Mr-eKB Ha 100 r ^pyHTy. 3a pe3ynbTaTaMU arpoxiMiMHix o6cTexeHb Bi3HaMeHo, ^o BMicT y ^pyHTi nyxHoriflponi3oBaHoro a3oTy 3a KopH^ingoM — нмзbкмм, pyxoMoro ^oc^opy (3a MaMiriHiM) — niABм^eнмм i вмcoкмм, a o6MiHHoro Kaniw (3a MaMiriHiM) — вмcoкмм. XiMiMHi Ta ^i3iMHi BnacTiBocTi ^pyHTiB 6ynu Bi3HaMeHi ak 3agoBinbHi. TpyHToBi Bogi зannгanм Ha mм6мнi 6inbme 3 m.
flnn 3pomeHHA вмкopмcтoвyвanм Bogy lнгyneцbкoí зpomyвanbнoí cмcтeмм, ^o xapaKTepuByeTbcn ak o6MexeHo npigaTHa Ta HanexuiTb go ll Knacy AKocTi 3a arpoHoMiMHUMU кpмтepinмм 3rigHo flCTy 2730-94. ^ Bi3HaMae He6e3neKy BTopiHHoro 3aconeHHA, oconoнцwвaннn ^pyHTy npi 3pomeHHi woro TaKow Bogow, BiMarae peTenbHoro MeniopaTiBHoro MoHiTopiHry 3pomyBaHix ^pyHTiB i BXUBaHHA BiflnoBiflHix мelПiopaтмвнмx 3axogiB. flKicTb зpomyвanbнoí Bogi 3a arpoHoMiMHiMi кpмтepinмм BcTaHoBntoBanu BignoBigHo go flepxaBHoro cTaHgapTy y^arni! (DSTU 2730-94, 1994) 3a pe3ynbTaTaMU naeopaTopHix aHani3iB, BiKoHaHix y na6opaTopn Mмкonaíвcbкoгo perioHanbHoro ynpaBniHHA BogHix pecypciB (Ta6n. 1). KniMaTiMHi yMoBi 6a3oBoro rocnogapcTBa e тмnoвммм gnn 3ohu Cyxoro CTeny Укpaíнм. KniMaT noмipнo-кoнтмнeнтanbнмм, noMipHo cneKoTHiw, gyxe nocymnмвмм. rigpoTepMiMHiw кoe^iцieнт знaxoAMтbcn b Mexax 0,6. 3oHa go6pe 3a6e3neMeHa TennoM. CyMa e^eKTUBHux TeMnepaTyp cTaHoBiTb 3350 °C. CepegHA TpiBanicTb 6e3Mopo3Horo nepiogy — 195 gHiB; вeгeтaцiмнoгo — 230. Cepeg-m piMHa KinbKicTb onagiB 3 nonpaBKaMi Ha 3MoMyBaHHA cTaHoBiTb 399 mm, b ToMy Micni: y nepiog «nicTonafl - 6epe3eHb» - 254 mm, y Tenniw nepiog «KBiTeHb - xoBTeHb» - 145 mm. XapaKTepHa HepiBHoMipHicTb po3noginy onagiB, ocHoBHa Maca akix (go 70 %) npinagae Ha Tenniw nepiog poKy i Binagae nepeBaxHo y Bumnfli 3niB. MacTo cnocTepirawTbcn 6e3go^oBi nepiogi TpiBanicTw go 60 g-iiB i 6inbme (Mel'nichuk, Adamenko, 2011).
ArpoTexHiKa Ha gocnigax 6yna cTaHgapTHow gnn KyKypyA3i цyкpoвoí, вмpo^yвaнoí b yMoBax 3pomeHHA. nicm з6мpaннn nonepegHiKa (nmeнмцn o3iMa Ha 3epHo) BiKoHyBani ny^eHHn cTepHi Ha mм6мнy 10-12 cm. nig ochobhum o6po6iToK ^pyHTy ciBanKow C3-3,6 6ynw BHeceHi MiHepanbHi go6pwBa (aMiaMHa ceniTpa Ta aMo^oc) BignoBigHo go cxeMM gocnigy.
Таблиця 1. Яюсть зрошувально!' води в перюд зрошення кукурудзи цукровоТ (arp0H0Mi4Hi критери) за 2014-2016 рр.
Показники якосл 2014 Роки дослщжень 2015 2016 Середне Гранично допустиме значення показника
Вмкт водорозчинних солей, мг/л: 1 клас II клас
- Загальний (мiнералiзацiя) 1392 1441 1422 1418 450-1000 2000-3000
- Токсичних 1028 1065 1049 1047
- Нетоксичних 364 376 373 371
Концентра^я токсичних юыв в еС1", мг-екв/л 10,81 10,66 10,42 10,63 <5 5-25
Вщношення (Na++K+) / (Ca2+ +Mg2++Na++ K+) 0,47 0,47 0,49 0,48 0,5-0,7 0,4-0,6
Вiдношення Mg2+ / Ca2+ 1,31 1,74 1,37 1,47 <1,00
Вмкт хлору, мг-екв/л 8,54 8,74 8,42 8,57 10,00
Загальна лужнГсть, мг-екв/л 4,30 3,30 3,60 3,73 <3,5 3,5-8,5
Токсична лужнГсть, мг-екв/л -1,00 -1,85 -1,45 -1,43 <2,0 5,0
Показник рН 8,33 8,30 8,23 8,29 6,50-8,50
Термодинамiчнi потен^али:
рNa-0,5pCa 0,84 0,77 0,79 0,80 >1,2 1,2-0,5
pH-pNa 6,34 6,39 6,29 6,34 3-5 5-7
(pH-pNa) / (рNa-0,5pCa) 7,55 8,30 7,96 7,93 <4,2 4,2-14
Основний обробток Грунту було виконано на глибину 20-22 i 28-30 см вщповщно до схеми дослщу. У ранньовесняний перiод проводили боронування. До авби було виконано двi культиваци на глибину 8-10 та 5-6 см. Пгд передпосiвну культива^ю вносили гербГцид Харнес нормою 2,0 л/га. Овба кукурудзи цукрово''' сорту Брусниця виконувалася свалкою УПС-8 з мГжряддям 70 см на глибину 5-6 см. Норму виаву наання встановлювали вГдповГдно до схеми дослГду. Догляд за посГвами полягав у проведены хГмГчного захисту вГд шюдниюв i контролГ чисельностГ бур'янисто''' рослинносп. Проводили обприскування посГвГв iнсектицидом Карате Зеон нормою 0,2 л/га у фазу 3-5 листав культури, гербщидом Майстер Пауер у фазу 7-8 листав нормою 1,25 л/га, Ысектицидом Кораген нормою 0,1 л/га на початку викидання волол. Передполивну волопсть в активному a^i фунту (0-30 см до фази 7-8 листав та 0-50 см протягом решти перюду вегетаци культури) пщтримували на рекомендованому рГвн (80 % НВ) шляхом проведення поливГв через систему краплинного зрошення. Зрошувальна норма, в середньому за роки дослщжень, складала 1500 м3/га.
1нтенсивысть дихання фунту встановлювали за методом В.1. Штатнова на варiантах з густотою рослин кукурудзи цукрово''' 65 тис/га у 4-кратнм повторностГ в фазу цвтння волотей культури. У польових умовах на поверхню Грунту без рослинносп пщ ковпак ставили чашку Петрi з 0,1 молярним розчином NaOH (поглинач СО2), який вщразу накривали Гзолятором, кра'Г якого врiзали в грунт на глибину 1,5-2,0 см. Одночасно для контролю поруч ставили широку плоскодонну судину з розчином поварено' солГ пщ Тзолятор. Через 2 години експозицп розчин поглинача зливали в коычну колбу, додавали 1 мл 20% розчину BaCl2 для скртлення поглиненого CO2 та титрували по фенолфтале'ну 0,1 Н розчином HCl. Розрахунок кшькосл видтеного вуглекислого газу здiйснювали за формулою 1 (Arinushkina, 1970):
Бп
(а - Ь)х к
s х t
„2v
(1)
де: Ба - кiлькiсть видiленого вуглекислого газу, мг СО2/м2*год.;
а - юльюсть 0,1 Н розчину HCl, який тшов на титрування лугу при контрольному визначены, мл; b - кiлькiсть 0,1 Н розчину HCl, який тшов на титрування лугу на вaрiaнтi дослiду, мл; k - коефiцieнт для перерахунку мл 0,1 Н розчину лугу в мг СО2 (2,2); s - площа eмностi-iзоляторa, м2; t - час експозицií, год.
Облк розкладу органiчноí речовини (активнiсть целюлозорозкладаючих мiкроорганiзмiв) проводили методом закладки лляних полотен («аплкацп») на глибину 0,3 м через кожн 10 см у чотирьохкратнм повторностi на варiантах iз густотою стояння рослин кукурудзи цукрово''' 65 тис/га. Ллянi полотна перед закладкою в фунт висушували протягом 6 годин за температури 105°С у сушильнм шафi, та визначали Ух вагу на електронних терезах. СтупЫь розкладення лляних полотен
мкрооргаызмами фунту визначали на 60-й день пкля закладки. Полотна виймали з фунту, ретельно промивали над ситом, висушували у сушильнм шаф^ визначали вагу сухих полотен пкля промивки i порiвнювали з вагою до закладки, визначаючи вщсоток розкладено' органiчноí речовини ^Мпоч 2011).
Для оцЫки мелiоративного стану Грунту залежно вщ глибини полицево' оранки фунтовим буром було вiдiбрано проби з шарiв 0-30 i 30-50 см на варiантах iз дозою внесення мЫеральних добрив N12оP12о та густотою стояння рослин 65 тис. шт./га. Хiмiчний iонний склад встановлювали методом водно' витяжки (Arinushkina, 1970), ппотетичний склад солей розраховували за методикою (Bazilevich, Pankova, 1972) у лабораторп 1нституту зрошуваного землеробства НААН.
Результати та Тх обговорення
У результат проведених польових i лабораторних дослщжень встановлено суттевий вплив глибини полицево' оранки, доз внесення мЫеральних добрив, а також мелiоративного стану, на Ытенсивнкть дихання Грунту та ступЫь розкладу органiчноí речовини (активнкть целюлозорозкладаючо' мiкрофлори).
Доведено, що збтьшення глибини полицево' оранки та доз внесення мЫеральних добрив iстотно знижують Ытенсивнкть емiсií вуглекислоти в атмосферу. Так, збтьшення глибини обробту фунту з 20-22 до 28-30 см зменшувало ктьюсть видiленоí Грунтом вуглекислоти на 13,28 %. Внесення мЫеральних добрив максимальною дозою Ы^оР^о призводило до зниження Ытенсивносп дихання фунту порiвняно з неудобреним варiантом дослщу на 25,01 %. Максимальна ктьюсть видiленоí Грунтом в атмосферу вуглекислоти встановлена за полицево' оранки на глибину 20-22 см на варiантi без внесення мЫеральних добрив — 250,0 мг СО2/м2*год., а м^мальна — 178,3 мг СО2/м2*год. - за полицево' оранки на глибину 28-30 см та внесення мЫеральних добрив дозою ^2оР12о (табл. 2).
Таблиця 2. Iнтенсивнiсть дихання фунту на поавах кукурудзи цукрово' залежно вщ глибини полицево' оранки та дози внесення мЫеральних добрив, мг СО2/м2*год. (тут та надалi у таблицях наведено середне за 2014-2016 рр.)
Глибина полицево' оранки, см (фактор А) Доза внесення мiнеральних добрив (фактор В) Без добрив ЫвоРво И^оР^о Середне за фактором А
2о-22 250,0 220,1 192,7 220,9
28-3о 213,7 193,1 178,3 195,0
Середне за фактором В 231,9 206,6 185,5
Примлтка. Н1Ро5, мг СО2/м2хгод.: для фактора А — 16,3; для фактора В — 16,9; для взаемоди фактора АВ — 25,7.
Подiбнi закономiрностi було встановлено i за ступенем розкладу лляного полотна. ВщмЫнкть полягае в тому, що глибина полицево' оранки нектотно впливала на активнiсть целюлозорозкладаючо' мiкрофлори, а тому рiзницею мiж варiантами глибини обробiтку Грунту можна знехтувати. Влм, доза внесення мЫеральних добрив N12оP12о знижувала ступiнь розкладу оргаычно' речовини порiвняно з неудобреним варiантом дослiду на 71,39%. Максимальна активнсть целюлозорозкладаючо' мiкрофлори встановлена за полицево' оранки на глибину 28-30 см на варiантi без внесення мЫеральних добрив — 58,3% (табл. 3).
Таблиця 3. СтупЫь розкладу лляного полотна на поавах кукурудзи цукрово' залежно вщ глибини основного обробту Грунту та фону живлення (%).
Глибина полицево' оранки, см (фактор А) Доза внесення мЫеральних добрив (фактор В) Без добрив ЫвоРво И12оР12о Середне за фактором А
2о-22 57,8 46,1 33,4 45,8
28-3о 58,3 48,6 34,3 47,1
Середне за фактором В 58,1 47,4 33,9
Примака. Н1Ро5, %: для фактора А — 18,1; для фактора В — 10,5; для взаемоди фактора АВ — 18,3.
На нашу думку, зазначен вище закономiрностi можна пояснити наступним чином. Поглиблення орного шару зумовлюе зниження ктькосп видтено''' вуглекислоти за рахунок «розбавлення» верхнього, найбiльш родючого та заселеного максимальною ктьюстю аеробно' мiкрофлори шару Грунту 0-10 см менш родючим i заселеним анаеробною мкрофлорою шаром 20-30 см, чого не вщбуваеться за меншо' глибини обробтеу Грунту. Внесення мiнеральних добрив приводить до ктотного зниження Ытенсивносп дихання та активностi целюлозорозкладаючо' мкрофлори Грунту за рахунок зниження потреби в розкладанн органiчноí речовини в умовах штучного поповнення ытратно' форми азоту за рахунок добрив, збтьшення концентрацп фунтового розчину. ^м того, мае мкце вплив мелiоративного стану фунту. Зрошення водою II класу якост з високим вмiстом солей, як мають негативний вплив на розвиток фунтово''' бiоти, призводило до негативних процеав акумуляци токсичних солей та юыв у верхнiх шарах фунту. Вища концентрацiя токсичних солей (на 0,006^,019 %), а також юыв натрiю (на 0,15-0,38 мг-екв/100 г Грунту), за
nonмцeвoí opaHKM Ha mi/i6i/iHy 28-30 cm 3yMoBnwBana 3HMxeHHa aKTMBHocri ^H^Bof 6ioTM Ha цboмy BapiaHTi gocnigy (Ta6n. 4, 5).
Ta6nM^ 4. BMicT tokcmmhmx conew y fpyHTi Ha nociBax KyKypyg3M цyкpoвoí 3anexHo Big mi6MHM woro ocHoBHoro o6po6iTKy (%).
rnu6MHa nonмцeвoí opaHKM,cm Hap fpyHTy, cm nepiog BM3HaMeHHa nicna 36ipaHHn Bpoxaw cxogi KynbTypi KynbTypi AKyMym^n coneM
0-30 0,083 0,128 0,045
20-22 30-50 0,099 0,129 0,030
0-50 0,089 0,128 0,039
0-30 0,105 0,112 0,007
28-30 30-50 0,112 0,167 0,055
0-50 0,108 0,134 0,026
Ta6nw^ 5. KaTioHHo-aHioHHMM cKnag вo1qнoí bmtaxkm fpyHTy Ha nociBax KyKypyg3M цyкpoвoí, Mr-eKB/100 r fpyHTy.
rnu6MHa Hap fpyHTy, cm AHioHM KaTioHM
nolмцeвoí opaHKM, cm CO32- HCO3- Cl" SO42- Ca2+ Mg2+ Na+
Ha nepiog cxogiB KynbTypi
0-30 — 0,65 0,27 0,77 0,48 0,30 0,92
20-22 30-50 — 0,58 0,27 0,94 0,36 0,26 1,17
0-50 — 0,62 0,27 0,84 0,43 0,28 1,02
0-30 — 0,54 0,19 1,09 0,32 0,14 1,36
28-30 30-50 — 0,53 0,21 1,21 0,35 0,14 1,46
0-50 — 0,54 0,20 1,14 0,33 0,14 1,40
nicna 36MpaHHA Bpoxaw KynbTypi
0-30 — 0,72 0,30 1,21 0,39 0,33 1,52
20-22 30-50 0,03 0,99 0,42 1,14 0,58 0,29 1,57
0-50 0,01 0,83 0,35 1,18 0,47 0,31 1,54
0-30 — 0,57 0,31 1,12 0,36 0,26 1,37
28-30 30-50 — 0,53 0,37 2,02 0,48 0,26 2,18
0-50 — 0,55 0,33 1,48 0,41 0,26 1,69
Bmchobkm
Pe3ynbTaTM nonboBix i na6opaTopHix gocnigxeHb cBigMaTb, ^o Kpa^i yMoBM gna aктмвнoí xuTTeginnbHocTi aepo6нoí Ta цenwnoзopoзкlaAawмoí ^H^Bof MiKpo^nopi nig nociBaMM KyKypyg3M цyкpoвoí 3a KpanniHHoro 3pomeHHA Bogow ll Knacy flKocri 3a6e3neMyBana noni^Ba opaHKa Ha rnM6MHy 20-22 cm Ha Heygo6peHMx BapiaHTax gocnigy. BHeceHHa MiHepanbHix go6pMB bm^ow go3ow icToTHo 3Hixye iHTeHciBHicrb gixaHHa fpyHTy, cTyniHb po3Knagy opгaнiмнoí peMoBMHM. Kpa^MM 3 aгpoeкonoгiмнoí tomkm 3opy BapiaHToM BBaxaeMo: noni^Ba opaHKa Ha rnM6MHy 28-30 cm, BHeceHHa MiHepanbHix go6pMB go3ow N120P120. 3a3HaMeHe noegHaHHa arpoTexHiMHix ^aKTopiB cnpuaTMMe кoнcepвaцií opгaнiмнoí peMoBMHM fpyHTy Ta nonepegxeHHw po3BMTKy napHMKoBoro e^eKTy BHacnigoK 3HMxeHHa eMicn BymeKicnoTM b aTMoc^epy.
References
Akhtaeva, S.M.-Kh., Yasulbutaeva, I.V. (2014). Biotic soil activity of the Nothern-Western Caspian region according to the salinity gradient. Messenger of the Dagestan Scientific Centre, 52, 40-43 (in Russian).
Arinushkina, E.V. (1970). Guide for chemical analysis of soils. Moscow: Publishing house of Moscow university (in Russian). Bazilevich, N.I., Pankova, E.I. (1972). The experience of soil classification by the toxic salts and ions content. Bulletin of V.V. Dokuchaev Soil Science Institute, 4. 36-40.
Bunemann, E.K., Schwenke, G.D., Van Zwieten, L. (2006). Impact of agricultural inputs on soil organisms — a review. Australian Journal of Soil Research, 44, 379-406.
Ding, J., Jiang, X., Ma, M., Zhou, B., Guan, D., Zhao, B., Zhou, J., Cao, F., Li, L., Li, J. (2016). Effect of 35 years inorganic fertilizer and manure amendment on structure of bacterial and archaeal communities in black soil of northeast China. Applied Soil Ecology, 105, 187-195.
Fenliang, F. (2012). Mineral fertilizer alters cellulolytic community structure and suppresses soil cellobiohydrolase activity in a long-term fertilization. Soil Biology and Biochemistry, 55, 70-77.
Geisseler, D., Kate, M.S. (2014). Long-term effects of mineral fertilizers on soil microorganisms - A review. Soil Biology and Biochemistry, 75, 54-63.
Gonzales-Ubierna, S., de la Cruz, M.T., Casermeiro, M.A. (2015). How do biodegradable organic residues affect soil CO2 emissions? Case study of a Mediterranean agro-ecosystem. Soil & Tillage Research, 153, 48-58.
Gray, T.R.G., Williams, S.T., Hughes, D.E., Rose, A.H. (1971). Microbial productivity in soil. Microbes and biological productivity, 255-280.
Guo, W., Mathias, N.A., Qi, X., Li, P., Li, Z., Fan, X., Zhou, Y. (2016). Effects of reclaimed water irrigation and nitrogen fertilization on the chemical properties and microbial community of soil. Journal of Integrative Agriculture, 16 (3), 679-690. Hendrix, P.F., Chun-Ru, Han, Groffman, P.M. (1988). Soil respiration in conventional and no-tillage agroecosystems under different winter cover crop rotations. Soil & Tillage Research, 12(2), 135-148.
Korets'kiy, O.E. (2013). Effect of the previous crops on soil biological activity in winter wheat crops in Leftbank Lisostep Zone. Messenger of Poltava State Agrarian Academy, 2, 146-149 (in Ukrainian).
Lal, R., Kimble, J.M., Follett, R.F., Cole, C.V. (1998).The Potential for US Cropland to Sequester Carbon and Mitigate the Greenhouse Effect. CRC Press.
Litvinov, S.S. (2011). Methodology of experimental work in olericulture. Moscow: All-Russian Scientific-Research Institute of Olericulture of the Russian Academy of Agricultural Sciences (in Russian).
Marinari, S., Masciandaro, G., Ceccanti, B., Grego, S. (2000). Influence of organic and mineral fertilizers on soil biological and physical properties. Bioresource Technology, 72(1), 9-17.
Mel'nichuk, S.I., Adamenko, T.I. (2011). Agroclimatic guide of Kherson region (1986-2005). Odesa: Astroprint (in Ukrainian). Ondrasek, L., Cunderlik, J. (2008). Effects of organic and mineral fertilizers on biological properties of soil under seminatural grassland. Plant soil environ, 54, 329-335.
Podsevalov, M.I., Toigildin, A.L., Ayupov, D.E. (2017). Influence of agro techniques on biological soil activity and winter wheat yield in crop rotation in the forest-steppe of Zavolzhie region. Messenger of Ulyanovsk State Agrarian University, 1, 44-50 (in Russian).
Ushkarenko, V.O., Vozhegova R.A., Goloborod'ko S.P., Kokovihin S.V. (2014). Methodology of field experiment (Irrigated farming): Textbook. Herson: Grin' D. S. (in Ukrainian).
Water quality for irrigation. Agronomical criteria: DSTU 2730-94. (1994). Kyiv: Derzhstandart Ukrajiny (in Ukrainian). Tian, W., Wang, L., Li, Y., Zhuang, K., Li, G., Zhang, J., Xiao, X., Xi, Y. (2015). Responses of microbial activity, abundance, and community in wheat soil after three years of heavy fertilization with manure-based compost and inorganic nitrogen. Agriculture, Ecosystems & Environment, 213, 219-227.
Zhou, J., Guan, D., Zhou, B., Zhao, B., Ma, M., Qin, J., Jiang, X., Chen, S., Cao, F., Shen, D., Li, J. (2015). Influence of 34-years of fertilization on bacterial communities in an intensively cultivated black soil in northeast China. Soil Biology and Biochemistry, 90, 42-51.
Citation:
Lykhovyd, P.V., Lavrenko, S.O. (2017). Influence of tillage and mineral fertilizers on soil biological activity under sweet corn crops. Ukrainian Journal of Ecology, 7{4), 18-24. I Thk work Is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0. License
