Влияние распашки на биохимические свойства черноземов Юга России. Монография
.pdf
процессом восстановления почв, который протекает не равномерно на всем участке.
Наибольшее пространственное варьирование эколого-б иологических свойств (активность инвертазы, каталазы и дегидрогеназы) наблюдается на молодой залежи по сравне нию с пашней и старой залежью.
Рис. 45. Вариационно-статистические показатели биологических свойств в залежных черноземах, 1-старая залежь, 2-молодая залежь, 3- пашня
Для корректности сравнения биологических свойств проведен расчет ИПБС, который определяется на основе наиболее информативных показателей биологической активности почвы.
Расчет интегрального показателя биологического сост ояния (ИПБС) был проведен по К.Ш. Казееву и С.И. Колесникову (2004). Для этого в выборке максимальное значение каждого из показателей пр инимается за 100% и по отношению к нему в процентах выражается значение этого же показателя в остальных об разцах.
91
Б1 = (Бх / Бmax) × 100%, |
(1) |
где Б1 — относительный балл показателя, Бх — фактическое значение показателя, Бmax — максимальное значение показателя.
После этого рассчитывается средний оценочный балл изученных показателей для образца (варианта), абсолютные значения, которых не могут быть суммированы, так как имеют разные единицы измерения (мг, % и т.д.). Интегральный показатель биологического состояния почвы рассчиты-
вают аналогично формуле (1): |
|
ИПБС = (Бср. / Бср. mах) × 100%, |
(2) |
где Бср. — средний оценочный балл всех показателей, Бср. mах — максимальный оценочный балл всех показателей.
Нами рассчитано, насколько увеличились значения ИПБС на залежных участках памятника природы «Степь Приазовская» относительно пашни. Как видно из рисунка 46, значение интегрального показателя за 83 года возросло на 82%. Можно отметить, что восстановление биологических свойств происходит более интенсивно на более ранних стадиях сукцессии, так за первые 27 лет ИПБС возросло на 58%, а за последующие 56 лет всего на 24%.
Рис. 46. ИПБС участков памятника природы «Степь Приазовская» в зависимости от возраста
92
Выявлено, что восстановление свойств черноземов обыкновенных коррелирует с их возрастом, а общую закономерность восстановление залежей можно описать с помощью уравнения регрессии:
y = -0,0193x2 + 1,982x + 60
При выведении из активного сельскохозяйственного производства пахотных черноземов происходит изменение их биохимических свойств. Основные отличия между залежами разных возрастов и пашней отмечены в верхних горизонтах (до глубины 20-30 см), непосредственно испытывающих воздействие при распашке.
Залежный режим приводит к закономерному восстановлению биологических свойств черноземов, которое зависит от возраста залежей. Показатели активности пероксидазы, полифенолоксидазы, каталазы и фосфатазы являются малоинформативными показателями при изучении процессов восстановления почв после выведения их из сельскохозяйственного производства. Для этих целей более информативными являются показатели активности инвертазы и дегидрогеназы.
93
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Сельскохозяйственное использование черноземов приводит к изменению показателей ферментативной активности.
Изученные биологические показатели значительно различаются по степени устойчивости к сельскохозяйственному использованию, что позволяет выделить более чувствительные и информативные диагностические показатели и, следовательно, наиболее приемлемые для диагностики состояния агропочв.
Максимальные отличия отмечены в верхних, подвергающихся наибольшему воздействию горизонтах. Изменение биологических показателей вниз по профилю более резкое в целинных и залежных вариантах по сравнению с пашней. В естественных степных условиях горизонты почв очень контрастны, в первую очередь по их биологическим свойствам, связанным с распределением живого вещества. В пахотных вариантах чернозема изменения показателей вниз по профилю более плавное. Это объясняется выравненностью условий в пахотном горизонте в результате его регулярного перемешивания при вспашке, культивировании и других сельскохозяйственных приемах.
Пересчет изученных показателей на весь почвенный профиль, подтвердил закономерности, установленные для верхних горизонтов. Степень различий в активности ферментов между пахотными и нераспахиваемыми черноземами меньше, чем при учете только верхних горизонтов.
Применение показателей активности пероксидазы и полифенолоксидазы в целях диагностики состояния пахотных почв затруднено ввиду их большой зависимости от комбинации климатических факторов и некоторых почвенных характеристик. Но все же изучение динамики активности пероксидазы и полифенолоксидазы в течение года подтвердило общую тенденцию: активность этих ферментов при распашке черноземов возрастает, хотя степень превышения меняется в зависимости от сезона года (т.е. от сочетания температуры и влажности в первую очередь).
Применение показателей активности каталазы в диагностических целях затруднено из-за высокой устойчивости к данному виду антропогенного воздействия, и, следовательно, низкой чувствительности и информатив-
94
ности. Кроме того, на уровень активности каталазы значительное влияние оказывает сезонная компонента. Для этого фермента характерно значительное сезонное варьирование. В отдельные сезоны активность в пахотном варианте может превышать таковую в целинном аналоге.
Активность дегидрогеназы значительно изменяется при распашке черноземов и является информативным диагностическим показателем, несмотря на значительную сезонную изменчивость. Ее активность зависит от содержания гумуса и активности микроорганизмов.
Активность инвертазы значительно снижается при распашке, что связано с ее зависимостью от содержания гумуса. Из всех изученных ферментов, степень снижения активности инвертазы максимальна, что подтверждает целесообразность использования этого фермента в диагностических целях.
Активность почвенных фосфатаз значительно изменяется при сельскохозяйственном использовании, но степень изменения зависит от практики и методов обработки почвы.
По степени информативности (% изменения в ответ на воздействие) изученные ферменты образуют ряд:
полифенолоксидаза ≤ каталаза пероксидаза фосфатаза дегидрогеназа инвертаза
Исключение почвы из сельскохозяйственного оборота даже на срок более 80 лет не приводит к полному восстановлению биологических свойств чернозема обыкновенного. Залежный чернозем по всем параметрам уступает целинному. Показатели активности пероксидазы, полифенолоксидазы, каталазы и фосфатазы являются малоинформативными показателями при изучении процессов восстановления почв после выведения их из сельскохозяйственного производства. Для этих целей более информативными являются показатели активности инвертазы и дегидрогеназы.
95
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Абрамян С.А. Изменение ферментативной активности почвы под влиянием естественных и антропогенных факторов // Почвоведение. 1992.
№7. С. 70-82.
2.Агроэкологическое состояние и перспективы использования земель, выбывших из активного сельскохозяйственного производства. Под редакцией Романенко Г.А. М.: ФГНУ, «Росин-формагротех». 2008. 64 с.
3.Арзамазова А.В. Ферментативная активность дерново-подзолистой почвы при загрязнении тяжелыми металлами и экологические функции удобрений: дис. канд. биол. наук: 06.01.04 / Арзамазова, Анна Вадимовна. Москва, 2004, - 130 с.
4.Балаш А.П. Степи Донского Приазовья // Ботанический журнал. 1961.
Т.46, №8. С. 1098-1115.
5.Безуглова О. С., Хырхырова М. М. Почвы Ростовской области: учебное пособие / О. С. Безуглова, М. М. Хырхырова. – Ростов н/Д: Изд-во ЮФУ, 2008. – 352 с.
6.Безуглова О.С. Гумусное состояние почв юга России. Ростов/Дону, Изд-
во СКНЦ ВШ, 2001. 228 с.
7.Вальков В.Ф. Генезис почв Северного Кавказа. Ростов н/Д: Изд–во Ростовского университета, 1977. – 159 с.
8.Вальков В.Ф., Казадаев А.А., Гайдамакина Л.Ф., Перемузова Л.А., Пелипенко О.Ф., Стаев А.А., Нечепуренко В.Э. Биологическая характеристика чернозема обыкновенного // Почвоведение. 1989. №7. С.67-74.
9.Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Климатические изменения
и почвы юга России // Известия высших учебных заведений. СевероКавказский регион. Серия: Естественные науки. 2008. № 6. С. 88-92.
10.Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Очерки о плодородии почв. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2001. – 240 с.
11.Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвы Ростовской области. Ростов-на-Дону: Издательство Южного федерального университета. 2012. 492 с.
12.Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвы Юга России. Рос- тов-на-Дону. Изд-во: Эверест. 2008. 276 с.
96
13.Везденеева Л.С. Казадаев А.А., Симонович Е.И., Кременица А.М., Гончарова Л.Ю. Вертикальное распределение численности микроартропод по генетическим горизонтам чернозема обыкновенного Нижнего Дона // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. № 3. 2007. С. 55-60.
14.Волобуев В.Р. О почвенно-климатических закономерностях на территории СССР // Почвоведение, 1946, №11. С. 645-648.
15.Волобуев В.Р. Климатические условия и почвы. // Почвоведение, 1956,
№4. С. 25-37.
16.Галстян А.Ш. Об устойчивости ферментов почв // Почвоведение. 1982.
№4. С.108–110.
17.Галстян А.Ш. Унификация методов исследования активности ферментов почв // Почвоведение.1978. №2. С.107–114.
18.Галстян А.Ш. Ферментативная активность почв Армении. Ереван. Айа-
стан. 1974. – 275 с.
19.Гончарова Л.Ю. Ферментативная активность основных типов почв Ростовской области в связи с их сельскохозяйственным использованием: автореф. дис. … канд. сельскохоз. наук: 06.01.03. Краснодар, 1991, - 22 с.
20.Гончарова Л.Ю., Безуглова О.С., Вальков В.Ф. Сезонная динамика содержания гумуса и ферментативной активности чернозёма обыкновенного карбонатного // Почвоведение. 1990. № 10. С. 86.
21.Даденко Е. В., Мясникова М. А., Чернокалова Е. В., Казеев К. Ш., Колесников С. И. Сезонная динамика ферментативной активности чернозема обыкновенного // Современные проблемы науки и образования . 2013. №6. С.743.
22.Даденко Е.В. Методические аспекты применения показателей ферментативной активности в биодиагностике и биомониторинге почв: дис. … канд. биол. наук. Ростов-на-Дону, 2004, - 158 с.
23.Даденко Е.В. Сезонная динамика ферментативной активности почв / Биологическая диагностика экологического состояния почв Юга России. Ростов-на-Дону. Изд-во «Эверест», 2010. С. 26-36.
97
24.Даденко Е.В., Денисова Т.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Оценка применимости показателей ферментативной активности в биодиагностике и мониторинге почв // Поволжский экологический журнал. 2013.
№4. С. 385-393.
25.Даденко Е.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Изменение ферментативной активности почвенных образцов при их хранении // Почвоведение. 2009. № 12. С. 1-7.
26.Даденко Е.В., Мясникова М.А., Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биологическая активность чернозема обыкновенного при длительном использовании под пашню // Почвоведение. 2014. № 6. С. 724733.
27.Даденко Е.В., Прудникова М.А., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Применение показателей ферментативной активности при оценке состояния почв под сельскохозяйственными угодьями // Известия Самарского на-
учного центра РАН. 2013. Т. 15, № 3 (5). С. 1274-1277.
28.Девятова Т.А., Стороженко Н.В., Крамарева Т.Н. Фактор времени в изучении влияния приемов земледелия на агроэкологическо состояние черноземов. // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2004.
№2. С. 135–138 29.Девятова Т.А., Щеглов Д.И., Щербаков А.П., Артюхов В.Г. Агрогенная
трансформация черноземов центра Русской равнины. // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2004. №2. С. 128-134.
30.Деградация и охрана почв / Под общей редакцией акад. РАН Г.В. Добровольского. М.: Изд-во МГУ, 2002. 654 с.
31.Денисова Т.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Влияние гамма-излучения на биологические свойства почвы (на примере чернозема обыкновенного) // Почвоведение. 2005. №7. С. 877-881.
32.Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. Изд-во: Едиториал УРСС, 2010. – 336 с.
33.Евдокимова Г.А. Восстановление микробиологических и биохимических свойств почвы после химического загрязнения / Г.А. Евдокимова // Плодородие почв Мурманской области. - АПАТИТЫ, 1989. - С. 74-80.
98
34.Евдокимова Г.А. Экологически допустимые промышленные воздействия на почвенную биоту и возможность восстановления биологических свойств почвы / Г.А. Евдокимова // Эколого-географические проблемы Кольского севера. - АПАТИТЫ, 1992. - С. 47-57.
35.Ермолаева О.Ю., Мясникова М.А. Флористические особенности залежных участков степей Ростовской области // APRIORI. Серия: Естественные и технические науки. 2014. № 3. С. 4-5.
36.Зайцева В.Е., Звягинцев Д.Г. Сезонная динамика биологической активности дерново-подзолистой почвы. // Почвоведение. 1979. № 8. С. 7681.
37.Звягинцев Д.Г. Биологическая активность почв и шкалы для оценки некоторых ее показателей // Почвоведение.1978. № 6. С.48-54.
38.Зинякова Н.Б. Активное органическое вещество в серой лесной почве при органической и минеральной системах удобрения: дис. … канд. биол. наук: 06.01.04/ Зинякова Наталья Борисовна. Пущино, 2014, - 153с.
39.Ивлева С.Н., Щербакова Т.А., Шимко Н.А., Свирновская В.Г. Изменение ферментативной активности маломощной торфяной почвы в условиях вегетационного опыта // Почвоведение. 1994. № 1. С. 67-69.
40.Казеев К.Ш., Гайдамакина Л.Ф., Овдиенко Р.В., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Зональная изменчивость почв Северного Кавказа // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2006. № 5. С. 36-45.
41.Казеев К.Ш., Даденко Е.В., Везденеева Л.С., Денисова Т.В., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биогеография и биодиагностика почв Юга России. Ростов-на-Дону: изд-во «Ростиздат», 2008. 226 с.
42.Казеев К.Ш., Козин В.К., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биологические особенности почв влажных субтропиков России // Почвоведение. 2002. № 12. С. 1474.
43.Казеев К.Ш., Козунь Ю.С., Колесников С.И. Использование интегрального показателя для оценки пространственной дифференциации биологических свойств почв юга России в градиенте аридности климата // Сибирский экологический журнал. 2015. Т. 22. № 1. С. 112-120.
99
44.Казеев К.Ш., Козунь Ю.С., Самохвалова Л.С., Колесников С.И. Влияние аридности и континентальности климата на биологические свойства почв в трансекте Ростов-на-Дону - Астрахань // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2015. № 5. С. 46-53.
45.Казеев К.Ш., Колесников С.И. Биодиагностика почв: методология и методы исследований. Ростов-на-Дону: Издательство Южного федерального университета. 2012. 380 с.
46.Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биология почв Юга России. Ростов н/Д: Изд-во ЦВВР, 2004. 350 с.
47.Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Гумусовое состояние почв предгорий Северо-Западного Кавказа // Почвоведение. 1998. № 7. С. 848-853.
48.Казеев К.Ш., Кременица А.М., Колесников С.И., Казадаев А.А., Булышева Н.И., Утянская С.В., Внукова Н.В., Вальков В.Ф. Биологические свойства почв каштаново-солонцовых комплексов // Почвоведение. 2005. №4. С. 464-474.
49.Казеев К.Ш., Кузнецова Ю.С. Эколого-биологические особенности аридных почв Прикаспийской низменности / Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. Рос-
тов-на-Дону, 2010, с.83-85.
50.Казеев К.Ш., Лосева Е.С., Боровикова Л.Г., Колесников С.И. Влияние загрязнения современными пестицидами на биологическую активность чернозема обыкновенного // Агрохимия. 2010. № 11. С. 39-44.
51.Классификация и диагностика почв России / Сост.: Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. – Смоленск: Ойкумена, 2004. – 342 с.
52.Когут Б.М., Сысуев С.А., Холодов В.А. Водопрочность и лабильные гумусовые вещества типичного чернозема при разном землепользова-
нии // Почвоведение. 2012. № 5. С. 555-561.
53.Когут Б.М., Фрид А.С., Масютенко Н.П., Куваева Ю.В., Романенков В.А., Лазарев В.И., Холодов В.А. Динамика содержания органического углерода в типичном черноземе в условиях длительного полевого опыта
// Агрохимия. 2011. №12. С. 37-44.
100