CC BY
41
УДК 631.46.51
ИЗМЕНЕНИЕ МИКР0Б0ЦЕН03А ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ПРИМЕНЕНИИ УДОБРЕНИЙ
АА КУКИШЕВА, аспирант Н.Н. НАПЛЕКОВА, доктор биологических наук, профессор
Новосибирский ГАУ E-mail: [email protected]
Резюме. Внесение органо-минеральных и минеральных удобрений изменяет микробные сообщества углеродного, азотного и фосфорного циклов в почве.
Ключевые слова: дерново-подзолистая почва, длительное применение удобрений, микробоценоз цикла азота, углерода, фосфора.
Поддержание плодородия сельскохозяйственных земель осуществляется главным образом путем применения органическихи минеральных удобрений, что служит одним из основных факторов существенного изменения биогеохимических циклов важнейших элементов в почве. Изменяются агрохимические и биологические свойства нетолько пахотного горизонта, но и метрового слоя [1].
Многие авторы указывают, что при внесении минеральных удобрений существенно увеличивается биогенность и интенсивность микробиологических процессов в почве [2, 3, 4, 5, 6]. В то же время усиление активности микробных сообществ приводит к разложению органического вещества и снижению плодородия почвы [7]. Коэффициенты гумификации при этом резко снижаются. Поэтому крайне важно знать пределы устойчивости микробного комплекса к воздействию различных видов удобрений.
Основная цель наших исследований — изучение сообществ микроорганизмов, участвующих в круговоротах основных биофильных элементов под влиянием д ли -тельного применения минеральных удобрений отдельно и совместно с органическими.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в стационарном опыте Нарымской государственной селекционной станции Томской области, заложенном в 1948 г Почва участка
— дерново-подзолистая сильно оподзоленная среднемощная малогумусная, гидролитическая кислотность — 2,54 мг-экв./ЮО г почвы, рНвд — 6,65, содержание гумуса — 1,5 % [8].
Схема опьгга предусматривала следующие варианты: контроль; (КРК)Ш,
(КРК)90+40 т/га навоза.
Полуперепревший на-
воз вносили в поле занятого пара с последующей запашкой, а минеральные удобрения — ежегодно под предпосевную обработку.
Почвенные разрезы закладывали в июне 2006 и 2008 гг. в севообороте со следующим чередованием культур: занятый пар—ячмень — клевер—озимая рожь
— яровая пшеница — горох+овес (на зеленый корм) — овес. Почву отбирали по всему профилю до глубины 150 см. В представленной статье приведены результаты изучения пахотного слоя 0...20 см.
Численность и состав микроорганизмов определяли методом высева почвенных суспензий из различных разведений на соответствующие среды: бактерий, усваивающих органический азот, — на мясо-пептонном агаре (МПА); бактерий, усваивающих минеральный азот и актиномицетов — на крахмало-аммиачном агаре (КАА); грибов - на агаре Чапека; минерализующие органический фосфор - на среде Менкиной; растворяющие минеральные фосфаты - на среде Муромцева. Содержание целлюлозолитических микроорганизмов учитывали на агаре Гетчинсона.
Интенсивность разложения целлюлозы в почве определяли аппликационным методом; фитотоксические свойства почвы — методом биотеста с использованием в качестве тест-объекта культуры редиса [9].
Результаты и обсуждение. Согласно полученным данным, длительное внесение удобрений способствовало повышению продуктивности культур в севообороте в среднем в 1,3 -1,9 раза и увеличению содержания гумуса в 1,2 раза, что хорошо согласуется с динамикой изменения микробиологических процессов в почве.
При использовании только минеральных удобрений зафиксирована тенденция к снижению содержания аммонифицирующих бактерий, по сравнению с применением органо-минеральных (табл.1). Внесение (ЫРК)1)0 + 40 т/га навоза привело к росту численности микроорганизмов, ассимилирующих органические формы азота (МПА), по сравнению с контролем, в 2006 г. в 2,6 раза, а в 2008 г — 1,3 раза.
Таблица 1. Влияние удобрений на численность эколого-трофических групп микроорганизмов, (пахотный слой)
Вариант МПА, млн КОЕ/г сухой почвы КАА, млн КОЕ/г сухой почвы Гри- бы, тыс. Целлюлозо разрушающие,%
бактерии актиноми- цеты
2006 г.
Контроль 5,2 14,6 1,0 23 45
(NPK)12o 13,0 24,0 1,4 47 75
(NPK)9o+40 т/га навоза 13,4 44,6 2,4 28 91
HCPos 3,2 8,3 22,6
2008 г.
Контроль 13,2 15,4 1,4 38 97
(NPKbo 13,6 60,1 3,6 60 100
(NPK)go+40 т/га навоза 17,5 52,0 4,9 34 100
HCPos 12,4 48,3 27,5
Число микроорганизмов, развивающихся за счет минеральных источников азота (КАА), которое служит показателем интенсивности минерализационных процессов в почве, определяла доза минеральных туков. В варианте (NPK)|20 их содержание, по сравнению с контролем, увеличилось на 63...263 %, (NPK)9O+40 т/га навоза — на 201...232 %. Наибольшая интенсивность микробиологической минерализации органического вещества отмечена при внесении только минеральных удобрений (2008 г.), где отношение КАА/МПА составляло 4,6, в варианте с органо-ми-неральной системой оно уменьшалось до 3,55.
Роль актиномицетов в трансформации органического вещества определяется их способностью разлагать гумус [2]. Как показали исследования, численность этих микроорганизмов при внесении (NPK)w+40 т/га навоза составляла 2,2...4,9 млн КОЕ/г почвы, что значительно выше, чем в контроле и в варианте с минеральными удобрениями.
Недостоверность различий между вариантами по численности аммонифицирующих (на МПА) и усваивающих минеральные формы азота (на КАА) бактерий, а также микроскопических грибов, вероятно, связана со значительной микрозональностью исследуемой почвы. Однако изложенные тенденции проявляются достаточно четко.
Наибольшая интенсивность разложения клетчатки (см. табл. 1) отмечена в вариантах с внесением удобрений. Кроме того, мы зафиксировали перераспределение физиологических групп целюлозоразрушающих микроорганизмов. В 2008 г. среди них преобладала бактериальная микрофлора (Sorangium nigrescens, S. compositum, Sporocytofaga myxoeoccoides), а в 2006 г. — грибная (Trichoderma, Stachybotris, Chaetomium).
Применение минеральных удобрений отдельно и на фоне навоза увеличило численность грибного сообщества Доминирующие виды -пенициллы и альтернария. В зависимости от вида внесенных удобрений происходило перераспределение групп микроорганизмов, участвующих в круговороте фосфора (табл. 2). Дерново-подзолистая почва содержит много минеральных фосфатов в виде алюмосиликатов, поэтому их растворение происходит интенсивнее, чем минерализа-
ция органического фосфора (численность микроорганизмов потребляющих минеральный фосфор 99,3... 100 млн КОЕ/г сухой почвы, органический - 66...67 млн КОЕ/г сухой почвы). В случае применения минеральных удобрений доля микроорганизмов, потребляющих эту форму фосфатов, возрастает еще больше, а при внесении навоза отмечается обратная тенденция.
На фоне удобрений изменяется фитотоксичность дерново-подзолистой почвы. Так, если при внесении (ОТК)120 всхожесть семян редиса снизилась на 20 %, а длина проростков увеличилась на 1,9 мм (с 30,8 до 32,7 мм), то в варианте (ОТК)^ + навоз величины этих показателей уменьшились соответственно на 8,9 % и 4,6 мм. Согласно применяемому методу фитотоксичной считается почва, снижающая всхожесть или длину проростков на 20...30 %. Следовательно, в нашем случае фитотоксичность почвы возрастает только при самостоятельном внесении минеральных удобрений. В этом же варианте отмечалось и более высокая численность грибов, по сравнению с контролем и вариантом с использованием органо-минеральных удобрений (см. табл. 1), что позволяет предполагать о наличии связи между этими показателями.
Выводы. Таким образом, длительное внесение минеральных удобрений отдельно и совместно с органическими изменяет микробное сообщество углеродного, азотного, фосфорного циклов в почвах.
При внесении минеральных удобрений вместе с органическими сильнее изменяется численность микроорганизмов, усваивающих органический азот, и интенсивность процессов нитрификации.
В цикле фосфорного обмена на фоне удобрений происходит перегруппировка микробных сообществ. При использовании только минеральных туков увеличива-
ется численность микроорганизмов, растворяющих труднодоступные фосфаты, а в сочетании химических удобрений с навозом усиливается развитие микроорганизмов, минерализующих органический фосфор.
Таблица 2. Численность микроорганизмов круговорота фосфора, млн КОЕ/г
сухой почвы (пахотный слой)
Вариант Группа микроорганизмов, использующих
органический фосфор минеральный фосфор
2006 г. 2008 г. 2006 г. 2008 г.
Контроль 66,0 67,0 100 99,3
(NPK)i2o 6,3 21,9 52,0 68,5
(NPK)9o+40 т/га навоза 73,2 84,2 18,8 56,3
HCPos 9,5 40,1 2,6 56,8
Литература.
1. Минеев В.Г., Козлова Ю.Е., Кураков A.B. Влияние последействия минеральных удобрений на микробиологические и агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы //Доклады РАСХН. — 2001. — №4. — С. 19-21.
2. Минеев В.Г., Гомонова Н.Ф. Эколого-биологические аспекты применения фосфорных удобрений // Докл. высш. шк. Биол. науки. — 1990.-N98.-С. 41-56.
3. Земледелие на равнинных ландшафтах и агротехнологии зерновых в Западной Сибири (на примере Омской области)/РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИСХ. — Новосибирск, 2003. — 412 с.
4. Свистова И.Д. Влияние многолетнего внесения удобрений на почвенно-поглощающий комплекс и микробное сообщество выщелоченного чернозема/ / Агрохимия. — 2004. — №6. — С. 16-23.
5. Сынтина Е.Ю. Влияние длительного применения минеральных удобрений и соломы на биологические свойства лугово-черноземной почвы// Молодые ученые — аграрной науке: материалы междунар.конф. молодых ученых, посвященной 180-летию Сибирской аграрной науки/РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИСХ. - Омск, 2008. - С. 181-186
6. Действие удобрений на биологическую активность почвы и урожайность картофеля в условиях южной лесостепи Республики Башкортостан /М.М. Хайбуллин, Ф.Ф. Ишкинина, И.С. Узбеков, С.Ю. Колобов//Достижения науки и техники АПК. — 2007. —№11. — С. 12-14.
7. Воронин А.Д., Норвежская Л.Б., Гомонова Н.Ф. Некоторые агрофизические свойства дерново-подзолистых почв при длительном применении минеральных удобрений // Оптимизация условий повышения плодородия. М.: изд-во МГУ, 1990. — С. 13-31.
8. Кенжегулова С. О. Изменение свойств различных типов почв Западной Сибири под влиянием длительного сельскохозяйственного использования. Автореф.дис.канд. с.-х. наук: Барнаул, 2008,-15с.
9. Методы изучения почвенных микроорганизмов и их метаболитов. — М.: изд-во Московского университета, 1966. — 216 с.
THE CHANGE OF MICROBOCENOZ IN THE SOD-PODZOLIC SOILS WITH A LONG-TERM USE OF
FERTILIZERS
A.A. Kukisheva, N.N. Naplekova
Summary. It is found out that applying organo-mineral and mineral fertilizers changes the microbial community of carbohydrate, nitrogen and phosporus cycles in soils.
Keywords: sod-podzol soil, continuous fertilizer application, microcenosis of nitrogen, carbon, phosphorus cycle.
УДК 630*22(470.57)
ВОЗДЕЙСТВИЕ ЛЕСНЫХ ПОЛОС НА СВОЙСТВА ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В РЕСПУБЛИКЕ БАШКОРТОСТАН
A.Ш. ТИМЕРЬЯНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
П.Д. АНДРИАНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
B.Ф. КОНОВАЛОВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
КМ. ГАБДРАХИМОВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Башкирский ГАУ
E-mail: [email protected]
Резюме. Рассматривается влияние агролесомелиоративных полос на агрохимические свойства почв. Определена зависимость снегораспределения и урожайности сельскохозяйственных культур на полях от конструкций лесных полос.
Ключевые слова: влияние лесных полос, защитные лесонасаждения, свойства почв, урожайность.
В Республике Башкортостан (РБ) земли сельскохозяйственного назначения занимают 7738 тыс. га (54,1 % всего земельного фонда), из них 3450 тыс. га — пашня. Общая площадь земель, в той или иной степени подверженных эрозии, превышает 2,3 млн га, а эрозионноопасных — 1,3 млн га [2]. Развитию этих процессов в Башкортостане способствуют нарушение структуры землепользования, высокая распаханность и низкая лесистость сельскохозяйственных угодий. Например, в районах южной и северо-восточной лесостепи РБ распаханность достигает 67,2 и 63,8 % соответственно. При этом известно, что высокая хозяйственная освоенность земельного фонда без надлежащих мероприятий по его охране и воссозданию, как производственного ресурса и составляющей окружающей среды, приводит к прогрессирующей деградации [3].
Поданным почвенных обследований, за последние 30 лет в Республике содержание гумуса в пахотном горизонте уменьшилось на 30...40 %, мощность гумусо-
вого слоя в серых лесных почвах сократилась на 7 см, в черноземах — на 8 см. Более 170 тыс. га пахотных земель заброшены и выведены из хозяйственного оборота. 1,2 млн га почв переведены в категорию деградированных [1]. В таких условиях особенно возрастает значение агролесомелиоративных насаждений, выполняющих незаменимую роль в комплексе мероприятий, направленных на предупреждение и устранение последствий водной и ветровой эрозии почвы.
Целью наших исследований было изучение влияния лесных полос различной конструкции на микроклимат, почвенные показатели и урожайность сельскохозяйственных культур.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 2001-2008 гг. на выщелоченном и типичном черноземе, темно-серых и серых лесных почвах в различных сельскохозяйственных зонах РБ. При проведении экспериментов определяли снегораспределение, температурный и водный режим воздуха и почвы. Разрезы закладывали на расстоянии 5 и 200 м от лесополос и в качестве контроля на незащищенных полях. Полосы продуваемой конструкции были сформированы из березы повислой, тополя бальзамического, лиственницы сибирской; ажурной — из сосны обыкновенной, акации желтой, вяза обыкновенного, березы повислой, липы мелколистной в разном сочетании. Ширина 3...5 рядных полос составляла 10... 15 м, защитная высота — 15...21 м, возраст лесополос — 30...55 лет.
Результаты и обсуждение. Исследования показали ряд общих закономерностей для всех зон. Лесные полосы положительно влияли на снегораспределение, так как большая часть снега оставалась в границах полей севооборота и в лесных полосах. Эффективность последних в зимний период зависела от рада причин. В первую очередь, она была связана со степенью и характером их ветропроницаемости.
Лучшими по распределению снежного покрова на межполосных полях оказались лесопосадки продуваемой конструкции. Высота снежного покрова на защи-
