885

УДК 631.416.11

П.С. Бражкина – студентка; М.А. Алёшин – научный руководитель, доцент,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

ДИНАМИКА МИНЕРАЛЬНЫХ ФОРМ АЗОТА И ФЕРМЕНТОВ ПРИ РАЗЛОЖЕНИИ ПОЖНИВНО-КОРНЕВЫХ ОСТАТКОВ ПШЕНИЦЫ И ГОРОХА

Аннотация. В работе представлены данные по динамике минеральных форм азота (нитратный, аммонийный) и ферментов (нитратредукатаза, нитритредуктаза), при разложении пожнивно-корневых остатков пшеницы и гороха в дер- ново-подзолистой почве в рамках лабораторного модельного эксперимента.

Ключевые слова: нитратный и аммонийный азот, нитратредуктаза, нитритредуктаза, пожнивно-корневые остатки.

Введение. Пожнивно-корневые остатки (ПКО) – это корни, нижние части стеблей, опавшие листья и остатки жатвы на полях. Остатки, запаханные в почву, медленно истлевают и обогащают пахотный слой почвы органическими и минеральными веществами. ПКО растений в современном земледелии являются важной приходной частью баланса органического вещества почвы. Наиболее сильное последействие на питание последующих культур оказывают корневые и пожнивные остатки бобовых культур, обогащающих почву азотсодержащим органическим веществом высокой биологической ценности. В ПКО зерновых бобовых культур (однолетних трав) содержится примерно ½ часть азота от хозяйственного его выноса урожаем.

Специфика растительных остатков с малым соотношением C : N заключается в том, что в них может содержаться довольное значительное количество минеральных соединений азота, в первую очередь нитратного. Установлено, что при внесении в почву таких растительных остатков бурно развиваются целлюлозоразрушающие микроорганизмы и олигонитрофилы, что вызывает быстрое разложение клетчатки и обусловливает интенсивное развитие процессов нитрификации, азотфиксации и особенно денитрификации [2].

Роль растительных остатков с соотношением C : N < 20, в балансе азота почвы рисуется двояко. С одной стороны, азот, высвобождающийся из растительных остатков, активно используется культурами, стимулируя продукционный процесс растений, а с другой – частично закрепляется в органическом веществе почвы, улучшая её гумусное состояние.

В пожнивно-корневых остатках бобовых по сравнению с другими культурами наиболее узкое соотношение между углеродом и азотом, близкое с хорошим навозом. В связи с этим, минерализация ПКО бобовых и зерно-бобовых культур протекает достаточно интенсивно [5].

Цель исследования – при разложении пожнивно-корневых остатков в дер- ново-подзолистой тяжелосуглинистой почве, проследить динамику минеральных форм азота и ферментов, участвующих в их превращении.

181

Методика исследования. В 2019 году на базе ФГБОУ Пермского аграрнотехнологического университета был заложен лабораторный модельный эксперимент по следующей схеме:

1.ПКО пшеницы 100% (контроль);

2.ПКО пшеницы 75% + ПКО гороха 25%;

3.ПКО пшеницы 50% + ПКО гороха 50%;

4.ПКО пшеницы 25% + ПКО гороха 75%;

Повторность опыта 3-х кратная. Общее количество корневых систем пшеницы в контрольном варианте, согласно норме высева и последующего пересчёта на площадь сосуда, составило 12 шт. Для выдерживания заданных соотношений в весовом эквиваленте, использовалась пожнивная часть (солома) данных культур.

Для закладки опыта использовались сосуды, вмещающие 3 кг абсолютной сухой тяжелосуглинистой дерново-подзолистой почвы. Почву отбирали с опытного поля Пермского ГАТУ, на глубине 0-20 см после уборки яровой пшеницы сорта Екатерина. Агрохимическая характеристика почвы представлена в таблице 1.

Дерново-подзолистая тяжелосуглинистая почва опытного участка характеризуется низким содержанием гумуса, средней емкостью катионного обмена, высокой степенью насыщенности основаниями. Реакция среды слабокислая, обеспеченность подвижными формами фосфора и калия – повышенная.

Таблица 1

Агрохимическая характеристика пахотного слоя дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы

При условии сельскохозяйственного использования почвы, от агрохимических показателей напрямую зависит уровень микробиологической активности, причем в окультуренных почвах данная взаимосвязь бывает ещё более тесной. В данных условиях наиболее интенсивно развиваются микроорганизмы, принимающие участие в минерализации органического вещества, в превращении азотсодержащих органических и минеральных соединений, обмене веществ и потоков энергии, фиксируемых при разложении и синтезе органических соединений, переходе трудноусвояемых соединений питательных веществ в легкодоступные формы для растений и микроорганизмов. Все перечисленные процессы и превращения происходят при непосредственном участии ферментов.

Для поддержания высокой микробиологической активности и интенсивного протекания процесса разложения ПКО проводился ежедневный полив сосудов.

По истечению 30, 60 и 90 дней после закладки опыта производился разбор сосудов с последующим отмыванием и высушиванием растительных пожнивно-

182

В полевых условиях на режим аммонийных соединений в почве существенно влияют гидротермические условия: при избыточном или недостаточном увлажнении холодной погоде количество их возрастает. Что касается лабораторного эксперимента, то можно наблюдать существенное снижение количества аммонийного азота. Данная тенденция чётко прослеживается по истечению только 60 дней, хотя в первые 30 дней, изменения более значимые (37,2…56,7 мг/кг почвы).

Следует отметить, что по истечению 60 дней на контрольном варианте происходит снижение количества аммонийного азота практически до нуля (1,3 мг/кг почвы). Только на данном этапе с увеличением количества ПКО гороха, в почве зафиксировано пропорциональное увеличение активности разложения ПКО, проявление процесса аммонификации и накопление аммонийного азота. По истечению 90 дней существенных изменений между вариантами опыта не наблюдается.

На следующем этапе аммоний подвергается окислению посредством жизнедеятельности микроорганизмов рода Nitrosomonas, образуя нитриты. Нитриты, как промежуточная форма в процессах нитрификации, накапливается в очень малых количествах и не играет заметной роли в питании растений. Затем нитриты окисляются до нитратов под воздействием микроорганизмов рода Nitrobakter и продуцируемых ими ферментов. Аммоний и нитриты быстро превращаются в нитраты, которые являются основной формой минерального связанного азота, поглощаемого растениями.

Нитратная форма азота в отличие от аммонийного обладает высокой подвижностью, накопление ее в почве обусловливается активностью процесса нитрификации и интенсивностью потребления растениями в период вегетации. Накопление нитратного азота как продукта метаболизма микроорганизмов обусловливается уровнем плодородия почв, запасами свежего органического вещества, погодными и агротехническими условиями [1].

Динамика нитратного азота в почве – один из показателей скоростей трансформации азотсодержащих органических соединений. Процессы синтеза и разложения органического вещества почвы, минерализации и иммобилизации азота тесно взаимосвязаны (рис. 2).

Рис. 2. Динамика нитратного азота при разложении ПКО пшеницы и гороха

184

По данным графика мы видим, что в течение 60 дней во всех вариантах происходит накопление нитратного азота – до 11,2…16,5 мг/кг почвы в случае внесения ПКО гороха и до 17,6 мг/кг почвы на контрольном варианте. В последующий период, происходит существенное снижение количества нитратов на

3,3…5,0 мг/кг почвы.

Нитратная форма азота в отличие от аммонийного, обладает высокой подвижностью, накопление её в почве обуславливается активностью процесса нитрификации и интенсивностью работы микроорганизмов.

Процессы восстановления нитратного азота в почве до аммиака катализируют ферменты – нитратредуктаза и нитритредуктаза. Нитратредуктаза действует на восстановленный НАД в качестве донора водорода и переносит водород к кислороду нитратов. В результате действия нитратредуктазы нитраты превращаются в нитриты. Нитритредуктазы осуществляют превращение нитратов через гидроксиламины в гидрат окси аммония. Нитриты образуются в начальной стадии восстановления нитратов в почве (табл.2).

Таблица 2

Динамика нитрат- / нитритредуктазы при разложении ПКО пшеницы и гороха

На основании данных таблицы следует отметить изменение уровня активности ферментов за период разложения ПКО. На контрольном варианте активность нитратредуктазы резко возросла при разложении ПКО по прошествии 60 дней. Активность нитритредуктазы возрастала последовательно – с 57,7 до 79,9 мг NO3. Минимальные изменения в активности ферментов (от 0,9 до 21,2%) были отмечены в варианте ПКО пшеницы 75% + ПКО гороха 25%. Более высокая активность нитритредуктазы (81,6…84,3 мг NO2) отмечена в варианте ПКО пшеницы 50% + ПКО гороха 50%. Более низкая активность обоих ферментов (35,5…68,1 мг NO3 и 61,4…65,8 мг NO2), отмечена в варианте ПКО пшеницы 25% + ПКО гороха 75%, что, на наш взгляд, может быть связано с достаточным количеством субстрата для протекания процесса превращения азота в почве.

Вывод. В современном земледелии пожнивно-корневые остатки зерновых бобовых культур являются важной приходной частью баланса азотсодержащих органических веществ высокой биологической ценности;

Добавление в почву пожнивно-корневых остатков гороха не меняет общего течения процесса трансформации минеральных форм азота, а лишь несколько изменяет их количественные значения;

185

Изменение количества аммонийного и нитратного азота в почве, при разложении ПКО пшеницы и гороха, находится в тесной взаимосвязи с активность ферментов (нитратредуктазы, нитритредуктазы) отвечающих за превращения азота в почве.

Литература

1.Возбуцкая А.Е. Химия почв. М.: Высшая школа, 1968. 429 с.

2.Ивлев А.М., Дербенцева А.М. Наука о Земле. – Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 2006. 107 с.

3.Мудрых Н.М., Алёшин М.А. Пособие к лабораторным занятиям по агрохимии. – Пермь: Изд-во ФГБОУ Пермская ГСХА, 2011. 51 с.

4.Методические указания по проведению исследований почв в длительных опытах с удобрениями / В.Г. Минеев, К.И. Балтян, Е.П. Трепачёв [и др.] под ред. В.Д. Панникова. – М.: ВИУА им. Д.Н. Прянишникова, 1983. 170 с.

5.Ширинян М.Х., Бугаевский В.К. Влияние удобрений на интенсивность баланса NPK в почве и урожайность культур // Плодородие. 2008. №6. С. 18-19.

УДК 502.211:598.235.4(470.46)

К. Е. Воскрецова – студентка; М.И. Демидова – научный руководитель, доцент;

Н.И. Никитская – научный руководитель, доцент, ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОЖАРОВ И ОТСТРЕЛА В ОХОТНИЧЬИХ ХОЗЯЙСТВАХ

НА ЧИСЛЕННОСТЬ БОЛЬШОГО БАКЛАНА

(PHALACROCORAXCARBOL.) В КОЛОНИИ «КАМЕННАЯ» АСТРАХАНСКОГО ЗАПОВЕДНИКА

Аннотация. В работе представлены результаты исследования, проводившегося в 2017-2019 гг. в колонии «Каменная» Обжоровского участка Астраханского заповедника. Изучен характер влияния на численность популяции PhalacrocoraxcarboL. некоторых антропогенных факторов.

Ключевые слова: большой баклан, Phalacrocoraxcarbo (Phalacrocoracidae, Pelecaniformes, Aves), Астраханский заповедник, численность, пожары, отстрел.

Дельта Волги является одним из немногих районов России, где сосредоточены многочисленные гнездовья колониальных птиц. Наиболее многочисленный вид водных колониальных птиц дельты Волги – большой баклан PhalacrocoraxcarboL. Однако с 2014 года численность большого баклана на территории заповедника начала заметно снижаться.

Большой баклан относится к отряду Пеликанообразных. Типичный представитель волжской дельты. Баклан - морская, ныряющая птица, облигатный ихтиофаг. Большой баклан гнездится в дельте с марта по ноябрь. Половой зрелости большой баклан достигает на третий год жизни. Вид относиться к птенцовым птицам [1].

186

Колония больших бакланов «Каменная» расположена в Володарском районе, на Обжоровском участке заповедника в култучной зоне дельты. Колония обнаружена в 1963 году. Тип колонии – смешанный. Биотоп представляет собой разновозрастный ивовый лес. Колония расположена на деревьях (белая ива Salixalba), растущих вдоль протоки и образующих галерейный лес.

Совместно с бакланами гнездятся большие и малые белые, серые, желтые и рыжие цапли, обыкновенные кваквы, каравайки, колпицы. Не смотря на большое разнообразие видов данной колонии, большой баклан не страдает от соседства других видов, а наоборот вытесняет их из-за более ранних сроков прилета и гнездования.

Учеты численности проводились в 2017-2019 гг на территории Обжоровского участка Астраханского заповедника, методом учета колониальных птиц по Новикову Г.А. [11]. В его основе лежит маршрутный учет, адаптированный к особенностям вида и условиям дельты. Особенностью такого учета является подсчет числа жилых гнезд, а не особей.

Впериод с 2013 по 2018 наблюдается планомерное снижение численности,

с12000 до 6000. B 2019 наблюдается резкий скачок численности - 12303. К лимитирующим факторам, которым подвержена колония, главным образом относится угроза тростниковых пожаров [2,3,4,5,6,7,8].

Пожары в Астраханской области - регулярное и обыденное явление. Пожароопасный период характеризуется высокой температурой воздуха, большим количеством сухой растительности и низкими уровнями воды в водотоках. Сильные ветра в эти периоды также способствуют быстрому распространению возгораний.

Анализ данных, взятых с карты пожаров проекта «Космоснимки - Пожары» [12] показал, что прямого воздействия пожары не оказывают, т.к. за 10 лет, непосредственно колония горела лишь один раз – 24 апреля 2015 года. Таким образом, пожары оказывают косвенное влияние, выступают как фактор беспокойства, в периоды начала гнездования и насиживания, и способствуют сокращению территорий пригодных для гнездования. Количество пожаров в период гнездования и среднее расстояние между местом пожара и колонией представлены на рисунке 1.

20

15

Кол-во 10 пожар

ов

5

0

Рисунок 1. Количество пожаров в период гнездования и среднее расстояние между местом пожара и колонией

187

Из данных рисунка 1 видно, что наибольшее количество пожаров при близком их расстоянии от колонии отмечается в 2012 году, к тому же согласно первичным данным, почти все пожары приходятся на апрель – время насиживания яиц. Результат воздействия пожаров в определенный год можетотражаться на численности данной популяции спустя 3 года, что связанно с моментом наступления половозрелости (таблица 1). Таким образом, снижение численности в 2015 году объясняется близкими и частыми пожарами в 2012.

В дельте Волги, в связи с большим разнообразием водной дичи, существует множество охотничьих хозяйств. Большой баклан считается дичью второго сорта, поскольку его мясо обладает весьма специфическим вкусом. Заинтересованы в отстреле рыбоводческие хозяйства, которые уверены, что бакланы наносят непоправимый вред их делу.

Рядом с Обжоровским участком расположено два охотничьих хозяйства: «Морское» ООО «Газпром добыча Астрахань» и участок «Хохлатинский» ООО

«Усадьба». Как видно из данных таблицы 2, количество особей, добытых в охотничьих хозяйствах, незначительно в сравнении с общим количеством жилых гнезд (таблица 1). А значит, отстрел в охотхозяйствах не оказывает значительного влияния на снижение численности большого баклана в колонии «Каменная».

Таблица 2

Сведения о добыче большого баклана, 2011 - 2018 гг. [2,3,4,5,6,7,8,9,10]

Количество особей

В ходе исследования обнаружен косвенный характер влияния пожаров на колонию больших бакланов в качестве фактора беспокойства. В ходе работы выявлено, что отстрел больших бакланов в близлежащих охотничьих хозяйствах не оказывает значительного влияния на численность популяции.

Литература

1.Андронов В. А. Птицы России и сопредельных регионов: Пеликанообразные, Аистообразные, Фламингообразные. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2011. 602 с.

2.Доклад об экологической ситуации в Астраханской области в 2010 году. Под ред. И. О. Краснов, Ю. С. Чуйков. Астрахань, 2011. 81 с.

3.Доклад об экологической ситуации в Астраханской области в 2011 году. Под ред. Ю. С. Чуйков, Е. Г. Сангина. Астрахань, 2012. 316 с.

4.Доклад об экологической ситуации в Астраханской области в 2012 году. Под ред. И. О. Краснов, Ю. С. Чуйков. Астрахань, 2013. 225 с.

5.Доклад об экологической ситуации в Астраханской области в 2013 году. Под ред. И. О. Краснов, Ю. С. Чуйков. Астрахань, 2014. 195 с.

6.Доклад об экологической ситуации в Астраханской области в 2014 году. Под ред. И. О. Краснов, Ю. С. Чуйков. Астрахань, 2015. 194 с.

7.Доклад об экологической ситуации в Астраханской области в 2015 году. Под ред. И.О. Краснов. Астрахань, 2016. 184 с.

8.Доклад об экологической ситуации в Астраханской области в 2016 году. Под ред. И. О. Краснов, Ю. С. Чуйков. Астрахань, 2017. 221 с.

9.Доклад об экологической ситуации в Астраханской области в 2017 году. Под ред. И. О. Краснов, Ю. С. Чуйков. Астрахань, 2018. 237 с.

10.Доклад об экологической ситуации в Астраханской области в 2018 году. Под ред. И. О. Краснов, Ю. С. Чуйков. Астрахань, 2019. 232 с

11.Новиков Г. А. Полевые исследования экологии наземных позвоночных животных. Советская наука, 1949. 360 с.

12.Карта пожаров [сайт]. URL:http://fires.ru(дата обращения 12.08.19).

УДК 65.05.33

О.А Гилёв – студент; В.Ю. Гилёв – научный руководитель, доцент,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ БАЗЫ ДАННЫХ СОСТАВА И СВОЙСТВ ПОЧВ ПЕРМСКОГО КРАЯ

Аннотация. В статье представлена структура формирования таблиц базы данных состава и свойств почв Пермского края в СУБД MS Access, приведены примеры создания пользовательского интерфейса по средствам форм, а также представлена структура таблиц справочников. Проведено сравнение аналогичных баз данных в СУБД MS Access и MS Excel. Указаны достоинства и недостатки обеих СУБД для целей создания баз данных состава и свойств почв.

Ключевые слова: Базы данных, структура базы данных, создание базы данных, системы управления базами данных, Пермский край.

Одним из первых идею о создании базы данных почв мира высказал Р. Дюдаль в 1970г. В результате проделанной работы в 1998г. Была представлена мировая реферативная база почв и почвенных ресурсов (WRB) [1]. Начиная с

189

2008г. В России разрабатывается и функционирует Почвенно-географическая база данных (ПГБД). В основу ее, как и в основу БД, представленной в этой статье, положена концепция репрезентативных почвенных профилей [2].

Использование баз данных для хранения информации о составе и свойствах почв позволяет объединить, структурировать и систематизировать большие объемы данных почвенных исследований, не теряя в скорости и удобстве поиска необходимой информации. Так на кафедре Почвоведения набралось большое количество информации, представленной на бумажных носителях, значительная часть которых перенесена в электронную БД формата МС Excel. Так как современные базы данных управляются более удобными системами управления базами данных (СУБД), целью наших исследований является создание структуры базы данных состава и свойств почв Пермского края в СУБД МС Access.

Для решения поставленной цели были сформулированы следующие за-

дачи:

• Сформировать структуру таблиц базы данных состава и свойств в формате СУБД MS Access;

• Создать удобный интерфейс для заполнения и просмотра информации базы данных с помощью СУБД MS Access;

• Сформулировать справочники для автоматизированного ввода ин-

формации;

• Провести сравнительный анализ структур БД под управлением СУБД МС Excel и Access.

Сам принцип формирования таблиц в MS Excel (рис.1а) и MS Access (рис.1б) отличается. Несмотря на то, что в обеих СУБД таблицы внешне выглядят одинаково и каждому полю соответствует одна запись, параметры полей в них различны. Так во всех таблицах поле Код содержит идентичные данные, однако в Access это поля является ключевым и имеет тип счетчик, а в Excel тип поля – числовой.

)

)

Рис.1. Структурное формирование таблицы Описание разреза в MS Excel (а)

и MS Access (б)

Такими полями являются: поле район, Тип, подтип, род почвы по классификациям в таблице Описание разреза и др.

В таблице Морфологические свойства под управлением СУБД МС Access дополнительно введены логические поля Вскипание, Новообразования,

190