Статья: Влияние поверхностной обработки и уровня удобрения почвы на микрофлору агроземов и гумусообразование при возделывании многолетних трав

Влияние поверхностной обработки и уровня удобрения почвы на микрофлору агроземов и гумусообразование при возделывании многолетних трав

Л.Н. ЩАПОВА, Л.Н. ПУРТОВА, И.В. КИСЕЛЕВА

Приведены результаты исследований изменения численности и состава микрофлоры, каталазной активности, содержания, запасов гумуса и эмиссии СО₂ агротемногумусовых глеевых агроземов в посевах козлятника восточного под влиянием поверхностных приемов обработки почв (боронование, дискование) по фонам нормальных и повышенных доз минеральных удобрений. Установлены эффективные приемы обработки почв, оказывающие позитивное влияние на процессы гумусонакопления.

Ключевые слова: почвы, гумус, микрофлора почв, плодородие, продуцирование СО2.

почва обработка козлятник посев

Influence of surface treatment and fertilization level on microflora of agrozems and humus accumulation in the cultivation of perennial grasses

L.N. SHCHAPOVA, L.N. PURTOVA, I.V. KISELEVA (Federal Scientific Center of the East Asia Terrestrial Biodiversity, FEB RAS, Vladivostok).

The results of the studies on the changes of microflora frequency and content, catalase activity, content and reserves of humus and CO₂ emission of agro-dark-humus gley soils in the Eastern Galega planting under different methods of surface tillage (harrowing, disking) and normal and enhanced doses of mineral fertilizers are presented. Effective agrotechnical methods of soil treatment have been established, which have a positive effect on the processes of humus accumulation.

Key words: soils, humus, soils microflora,fertility, CO2 production.

Введение

Использование в сельском хозяйстве почв как основного средства производства продовольствия неизбежно приводит к постепенному снижению уровня их плодородия и, как следствие, к снижению урожайности и качества продукции всех сельскохозяйственных культур. Проблема почвенного плодородия не только продолжает оставаться крайне актуальной, но из года в год осложняется. В современной экономической и экологической обстановке особая роль в повышении плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур принадлежит многолетним травам [2, 4].

Многолетние бобовые травы являются эффективным фактором биологизации земледелия. В условиях развивающихся рыночных отношений при высокой стоимости минеральных удобрений это наиболее доступное средство стабилизации и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

ЩАПОВА Людмила Никифоровна кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, ПУРТОВА Людмила Николаевна доктор биологических наук, заведующая сектором, *КИСЕЛЕВА Ирина Владимировна кандидат биологических наук, старший научный сотрудник (Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН, Владивосток). *Е-таі1: kiseleva-iv@inbox.ru

В последние годы все большие площади сельскохозяйственных угодий занимают ценной кормовой культурой козлятником восточным (Galega orientalis Lam.), который превосходно сочетает высокую продуктивность с отличными кормовыми достоинствами при устойчивом семеноводстве, рациональном использовании агроклиматических условий территории и устойчивом повышении плодородия почвы [6, 8].

Как природный фитомелиорант козлятник восточный (далее козлятник) обладает способностью симбиотически усваивать атмосферный азот и накапливать его в почве. Благодаря мощной, хорошо развитой корневой системе он легко усваивает фосфор и калий, улучшает структуру и плодородие почвы, обогащая ее органическим веществом за счет массы корней и пожнивных остатков [7, 11]. Главное достоинство козлятника большое количество пожнивных остатков, которое остается после уборки культуры. Наблюдения показали, что содержание общего количества органического вещества в его корневых и пожнивных остатках составляет 12,2 т/га. Содержание гумуса при их разложении повышается на 0,61 т/га [9]. Однако процессы разложения, осуществляемые почвенным микробным сообществом, практически не исследованы.

Цель работы изучить сообщества микроорганизмов, участвующих в процессах разложения органического вещества пожнивных остатков, и направленность этих процессов под влиянием боронования, дискования на различных фонах минеральных удобрений при возделывании козлятника.

В задачу исследований входило выявление наиболее эффективных агротехнических приемов повышения уровня потенциального плодородия при возделывании многолетних трав.

Объекты и методы

Объект исследований агротемногумусовые глеевые почвы, осушенные открытой сетью каналов и распространенные по слабодренированным низким террасам. Почвенный профиль их состоит из генетических горизонтов: PU-AU-G-Cg [3]. Образцы отбирали в 2016 и 2017 гг. в первой декаде сентября на опытных полях кормового севооборота Приморского НИИСХ. Закладка полевых опытов произведена в мае 2016 г. на многолетних травостоях козлятника. Повторность опыта четырехкратная. Площадь каждой делянки 100 м². Отбор смешанных почвенных образцов проводили в пахотном горизонте почв (Ри, 0-20 см). Гумус определяли по методу Тюрина [1], каталазную активность газометрическим методом по Галстяну [5], эмиссию СО₂ по Шаркову [10]. Выделение различных физиологических групп микроорганизмов, участвующих в превращениях органического вещества, проводили на общепринятых питательных средах [5]. Изучали следующие группы микроорганизмов: бактерии на мясопептонном агаре (среда МПА) аммонифицирующие микроорганизмы, участвующие в разложении свежего органического вещества; актиномицеты и бактерии на крахмалоаммиачном агаре (среда КАА) микроорганизмы, утилизирующие минеральные формы азота; олигонитрофилы на среде Эшби бактерии, участвующие в процессах превращения азота в почве.

Результаты и обсуждение

Поверхностная обработка почв посевов многолетних трав является одним из эффективных агротехнических приемов, влияющих на омоложение травостоя, что, в свою очередь, сказывается на функционировании микрофлоры и протекании процессов гумусообразования.

Исследования 2016 г. показали, что численность микроорганизмов существенно меняется в почве с посевом козлятника при разных способах обработки почв. Количество аммонифицирующих микроорганизмов (среда МПА) заметно возросло при бороновании почвы (140 % по отношению к контролю) и почти в 3 раза (289 %) при дисковании по сравнению с контролем без обработки (табл. 1).

При исследуемых способах агротехнической обработки отмечена тенденция к увеличению количества микроорганизмов, использующих минеральный азот, от 132 до 262 % по отношению к контролю. При этом большая численность аммонификаторов способствовала сдерживанию интенсивности процессов минерализации органического вещества.

Наибольшие значения коэффициента минерализации установлены в вариантах, где численность бактерий, использующих минеральный азот, существенно больше, чем аммонификаторов: на контроле (100 %) и при бороновании (94 %).

В варианте с дискованием отмечается более низкий коэффициент минерализации, что свидетельствует о менее быстром разложении органического вещества. Это объясняется более глубокой обработкой поверхности пахотного горизонта. Внесение удобрений в дозе ^₀Р₁₂₀К₁₂₀ стимулирует развитие микроорганизмов, использующих минеральные формы азота (среда КАА), процесс минерализации органического вещества усиливается (табл. 1). К тому же при дисковании по сравнению с боронованием увеличивается численность других групп микроорганизмов (грибы, актиномицеты), что также может способствовать усилению процессов минерализации свежего органического вещества.

Внесение удобрений в умеренных дозах отрицательно сказывается на численности олигонитрофильных микроорганизмов, которые составляют группу почвенной микрофлоры, завершающую минерализацию органических соединений. При дисковании их содержание увеличивается до 145 % относительно контроля. Развитие олигонитрофилов угнетается при повышенном фоне удобрений, особенно при дисковании.

Возможно, отрицательное влияние на жизнедеятельность олигонитрофилов оказывает азот, который внесен в почву в составе смеси минеральных удобрений.

Таблица 1

Численность и групповой состав микроорганизмов (тыс. КОЕ на 1 г почвы), 2016 г.

Примечание. Здесь и в табл. 2 и 3: МПА, КАА сокращенные названия сред, использованных для выделения группы микроорганизмов; КМ коэффициент минерализации (соотношение групп микроорганизмов на средах КАА/МПА); Фон = К^Р^К^ нормальный фон минеральных удобрений; 2Фон = К90Р₁₂0К₁₂0 повышенный фон.

Наибольшее содержание гумуса отмечено в вариантах с внесением удобрений и контроле (от 5,60 до 6,15 %), наименьшее в вариантах с боронованием и дискованием (от 4,52 до 4,68 %) (табл. 2). Обработка почвы обусловила увеличение минерализации органики и уменьшение содержания гумуса за счет обедненного органикой нижележащего слоя. Внесение удобрений без обработки почв снижает минерализацию органического вещества, что способствует увеличению содержания гумуса (варианты 5, 7).

В варианте с дискованием также отмечено снижение показателей эмиссии СО₂ и увеличение каталазной активности. Это связано со стимулированием развития большинства групп микроорганизмов по сравнению с контролем. При внесении удобрений в умеренной дозе (М₄₅Р₆₀К₆₀) выделяется вариант с боронованием здесь повышена каталазная активность (табл. 2).

Таблица 2

Изменение содержания и запасов гумуса, каталазной активности (Ка) и эмиссии СО₂ при различных вариантах обработки почв