Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Плодородие черноземных почв и приемы его воспроизводства в условиях Центрального Предкавказья. Монография
.pdf
)
)
Математическая обработка показывает достоверную разницу по всем
изучаемым факторам, исключение составляет биологическая активность слоев 0–10 и 10–20 см по отвальной обработке. Взаимодействие изучаемых факторов также доказуемо: на варианте с рекомендованной системой удобрений
> F05 по фактору А 2,29:16,17, по фактору В 2,56:6,82, по фактору С
F
ф
2,28:7,27, на варианте с биологизированной системой удобрений прослеживается аналогичная тенденция, и взаимодействие выражено соответственно
соотношениями 2,29: 614,64; 2,56:6,00; 2,29:5,26.
Доказуемы различия в показателях целлюлозолитической активности
почвы между отвальной, комбинированной обработкой и поверхностной и
мелкой, вместе с тем не выявлено достоверных различий между биологической активностью
при поверхностной и мелкой обработке.
Анализ влияния биологической активности на формирование урожайности озимой пшеницы показал наличие связи между ними, что выражается
у
моделью:
кукурузы на силос и
= –45,938 + 0,8372х4 – для занятого пара, у)= –14,618 + 0,4105х4 –
у
= –13,133 + 0,336х4 – для гороха. В этих моделях ко-
эффициенты регрессии b положительны. Этот факт подтверждает, что на
увеличение урожайности оказывает влияние биологическая активность почвы.
Коэффициенты корреляции имеют такие значения: r
= 0,3449. Они положительны, указывают на сильную и среднюю связь и
r
3
= 0,9388, r2 = 0,24025,
1
подтверждают наличие тенденции роста урожайности пшеницы от величины
биологической активности.
Разложение хлопчатобумажного волокна зависит от способа обработки
и различается по слоям (табл. 5). В слое 0–10 см на варианте поверхностной
и мелкой обработки наблюдается повышенная биологическая активность,
связанная с большим насыщением данного слоя
растительными остатками,
являющимися источником питания для целлюлозоразлагающих микроорганизмов. При этом поверхностная заделка растительных остатков усиливает
биологическую фиксацию азота.
61
Таблица – 5 Целлюлозолитическая активность почвы, % убыли
хлопчатобумажного волокна (2000–2013 гг.)
Предшественник Обработка почвы
Рекомендованная система удобрений
Пар занятый Отвальная
Поверхностная
Комбинированная
Мелкая
Горох
на зерно
Отвальная
Поверхностная
Комбинированная
Мелкая
Кукуруза
на силос
Отвальная
Поверхностная
Комбинированная
Мелкая
НСР05, по опыту
НСР
НСР
05
05
, А
, В
4,48
Sx, %
Слой почвы, см
0–10 10–20 20–30
60,2
68,4
63,3
66,2
52,3
64,2
60,4
65,0
44,2
59,6
49,5
58,3
2,24
2,59
2,72
65,1
56,3
56,5
55,3
52,4
49,2
50,1
42,8
49,4
41,6
46,7
48,4
4,42
2,21
2,55
3,12
41,7
36,2
43,4
35,6
42,5
36,2
41,8
35,5
41,1
35,6
43,2
33,9
4,41
1,19
2,46
2,86
Биологизированная система удобрений
Пар занятый Отвальная
Поверхностная
Комбинированная
Мелкая
Горох
на зерно
Отвальная
Поверхностная
Комбинированная
Мелкая
Кукуруза
на силос
Отвальная
Поверхностная
Комбинированная
Мелкая
НСР05, по опыту
НСР
НСР
05
05
, А
, В
4,37
Sx, %
62,4
69,9
65,2
70,1
51,2
66,4
63,1
67,3
56,1
61,4
52,1
62,3
2,19
2,52
4,37
67,1
61,1
59,2
60,2
54,6
50,2
53,4
59,3
59,4
51,6
50,2
58,4
4,44
2,23
2,39
3,16
44,4
38,1
43,1
39,4
44,3
37,1
42,7
36,4
42,1
36,5
44,1
34,8
3,84
1,92
2,22
3,44
62
Так, по пару занятому на варианте мелкой обработки разложение со-
ставляет 66,2%, а на поверхностной – 68,4% волокна, несколько меньше на
варианте с отвальным и комбинированным способом – соответственно 65,2 и
63,3%. Усиление активности данной группы микроорганизмов в среднем по
горизонту почвы происходит за счет верхнего (0–10 см) слоя, где уровень
разложения волокна на 3–7% выше в сравнении
с вариантами, полученными
по нижележащим слоям почвы.
По мере углубления биогенность почвы снижается, что связано с
ухудшением условий увлажнения, аэрации, температурного режима, а также
малым количеством растительных остатков. И если в слое почвы 10–20 см
интенсивность разложения целлюлозы характеризовалась как сильная, то в
слое 20–30 см она была средней. Причем разница между отвальным
спосо-
бом, поверхностными и мелкими обработками существенная.
Причинами усиления целлюлазной активности почвы в слое 10–20 и
20–30 см при поверхностно-отвальном способе обработки является перерас-
пределение и накопление органического вещества, а также его минерализа-
ция в результате проведения оборота пласта со сменой соответствующих ус-
ловий для микроорганизмов: аэробных на анаэробные и наоборот
.
Необходимо отметить, что во все годы исследований отмечается тен-
денция повышения биологической активности почвы в разложении хлопча-
тобумажного волокна на варианте биологизированной системы по всем
предшественникам. Это можно объяснить химическим составом соломы го-
роха, горохоовсяной смеси и кукурузы на силос по соотношению C:N.
63
3.5. Формирование комплекса микроорганизмов в агрофитоценозе
сельскохозяйственных культур
Одним из факторов, обуславливающим плодородие почвы, является ее
микрофлора. «Живое вещество», по выражению В.И. Вернадского (1928),
само создает почву, и без огромного и сложного мира живущих в ней существ нет и не может быть почвы. Состав этого «живого вещества» и его
«неотделимых
частей» – организмов, их популяции и сообщества определя-
ют питательный режим почв и принимают участие в формировании биомассы растений различных экосистем.
Как известно, предшественник в некоторой степени определяет физические параметры почв (плотность, пористость, структурность, а также количество и качество поступающих растительных остатков и корневых выделений. Всё это
в совокупности определяет свойства и режимы почв, а, следова-
тельно, и микробиологическую активность.
В связи со специализацией сельскохозяйственного производства возникает необходимость насыщения севооборотов ведущими и наиболее выгодными для хозяйства культурами. При практическом осуществлении этой
задачи в ряде случаев наблюдается падение урожая, несмотря на то что почва
достаточно обеспечена элементами
питания. Одной из причин снижения
урожайности считают почвоутомление, особенно при бессменном возделывании сельскохозяйственных культур. Многими исследованиями установлено, что токсикоз и утомление почв возникают в результате токсичных для
растений веществ, выделяемых микроорганизмами. При этом длительные
бессменные культуры представляют интерес, так как аккумулируют условия,
не проявляющиеся в достаточной степени за
один год вегетации.
Для биологической оценки почвы актуальны исследования структурнофункциональной организации микробиоценоза их группового состава и количественной характеристики. Численность основных систематических
64
групп микроорганизмов является показателем биогенности почвы, а их соотношение зависит от условий, складывающихся в почве.
Отбор почвенных образцов из зоны ризосферы культуры для микробиологических исследований производили одновременно на всех участках.
Необходимость этого была продиктована тем, что численность микроорганизмов – величина, подверженная резким изменениям в течение короткого
времени и даже
суток.
Как было указано ранее, растения имеют способность экстрагировать в
почву различные органические выделения, имеются сведения, что поступление веществ идет целенаправленно в зависимости от условий питания, способствует развитию определенных групп микроорганизмов. По этой причине
микробиологические исследования проводились в одну из критических фаз
озимой пшеницы – колошение, когда выделения корневой
системы достига-
ют своего апогея.
Данные результатов исследований показывают (табл. 6), что численность аммонификаторов значительно различается по вариантам опыта и зависит от качества поступающих растительных остатков предшествующей
культуры.
Для этой группы микроорганизмов важное значение имеет количество
органических веществ, поступающих в почву, богатых белками или аминокислотами. По этой причине наименьшее
их количество наблюдается по бессменной озимой пшенице (19,8 млн клеток/г) и кукурузе на силос (12,3 млн
кл./г), по гороху с овсом количество аммонификаторов увеличивается (25,4
млн кл./г), как и по гороху (35,6 млн кл./г). Наибольшее количество этих
микроорганизмов по люцерне и составляет 70,1 млн клеток/г. Это объясняется тем,
что люцерна оставляет в почве наибольшее количество белковых веществ, что создает благоприятные условия роста и развития последующей
культуры.
65
Таблица 6 –Численность микроорганизмов в почве под озимой пшеницей
после различных предшественников (1993–1998 гг.)
Предшественники
Аммонификаторы,
(среда МПА),
Бессменный посев
озимой пшеницы
млн кл./г
19,8 25,3 9,4 89,4 73,6
Микроорганизмы,
использующие ми-
неральные
формы азота,
(среда КАА),
млн кл./г
Актиномицеты,
тыс. кл./г
Микроскопические
грибы (среда
Чапека-Докса),
тыс. кл./г
Целлюлозоразла-
гающие микрорга-
низмы (среда Гет-
чинсона),
тыс. кл./г
Горох
35,6 48,7 9,4 72,4 21,6
Пар занятый
(горох+овес з/к)
Кукуруза на силос
Люцерна на сено
25,4 33,4 9,7 45,4 22,8
12,3 29,1 7,4 25,2 83,2
70,1 93,4 8,7 56,5 77,2
Изменения в численности микроорганизмов, использующих минеральные формы азота (среда КАА), в составе которых подавляющее количество
нитрификаторов, аналогичны амминофикаторам, с той разницей, что их количество несколько больше последних.
При исследовании численности микроскопических грибов установлено,
что наибольшее их количество – на бессменных посевах и составляет 89,4
тыс. клеток/г почвы. На вариантах
с предшественниками – горох, пар занятый, кукуруза на силос и люцерна – происходит снижение их количества, которое соответственно 72,4; 45,4; 25,2 и 56,5 тыс. клеток/г. Большему количеству грибов соответствует большее количество в почве трудноразлагаемых
соединений, в состав которых входят целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин и
т.д. Именно этими соединениями более богата почва под озимой
пшеницей,
возделываемая на протяжении ряда лет.
Преобладание грибов можно объяснить и особенностями их физиоло-
гии: по сравнению с бактериями грибы отличаются более экономным обме-
66
ном веществ в сочетании с более высокой биохимической активностью. Естественно, что грибы с наиболее высокой степенью синтеза оказались наиболее конкурентоспособными, более адаптивными к природной среде. Однако
представители этих групп микроорганизмов обладают и высокой степенью
токсичности, что оказывает влияние на утомление почвы бессменных посевов. Относительно высокое содержание этих микроорганизмов
на посевах
пшеницы после бобовых культур можно объяснить богатым разнообразием
корневых и пожнивных остатков этих культур. Отрицательного их влияния
на почву не может быть оказано, так как большему количеству грибов соответствует большее количество бактерий, которые способны нейтрализовать
токсичность почвы.
Среди целлюлозоразрушающих микроорганизмов подавляющее коли-
чество грибов, так как грибы
являются пионерами организации в разложении
труднодоступных веществ, одним из которых является целлюлоза. Именно
поэтому наибольшее количество целлюлозоразрушающих микроорганизмов
отмечено на бессменных посевах (73,6 тыс. клеток/г). К тому же на бессменных посевах наиболее благоприятные условия для их развития, так как здесь
накапливается больше всего питательного субстрата для этой физиологической группы
микроорганизмов.
Таким образом, с микробиологической точки зрения наиболее благоприятные условия для роста и развития озимой пшеницы создаются на вариантах, где предшественниками являются бобовые культуры, люцерна и пар
занятый.
Наиболее неблагоприятные условия создаются на бессменных посевах,
что объясняется поступлением в почву на протяжении ряда лет однородных
растительных остатков, в
состав которых в большом количестве входит цел-
люлоза.
67
В течение 2002–2012 годов в зернопропашном севообороте стационарного опыта опытной станции СтГАУ изучался видовой состав и численность
почвенной биоты, которые находились в зависимости от изучаемых факторов – предшественника и способа обработки.
Как следует из полученных данных (рис. 4), численность аммонификаторов отличается в зависимости от предшествующей культуры: по кукурузе
на силос – от
12,8 до 18,8 млн кл./г в зависимости от способа обработки почвы, по пару занятому – от 18,7 до 22,3 млн кл./г почвы. При возделывании
озимой пшеницы по гороху величина этого показателя возрастает до 29,3 млн
кл./г почвы.
60
50
40
30
20
млн клеток/г
10
0
поверхн.
отвальная
Кукуруза на силос Горох Горох+овес з/к
мелкая
комбинир.
аммонификаторы среда КАА
поверхн.
отвальная
мелкая
комбинир.
поверхн.
отвальная
мелкая
комбинир.
Рисунок 4 – Динамика численности аммонификаторов и микроорганизмов,
использующих минеральные формы азота, в почве под
озимой пшеницей (2002–2012 гг.).
С растительными остатками культуры в почву попадает большое коли-
чество органических веществ, содержащих белки и аминокислоты. В процес-
68
се разложения этих остатков и перевода их в доступные формы активное
участие принимают такие группы микроорганизмов, как аммонификаторы,
целлюлозоразрушающие и микроорганизмы, использующие для своего питания минеральный азот. Преобразование органических веществ в почве начинается с процесса аммонификации, интенсивность которого приводит к активному развитию бактерий, использующих минеральные формы азота.
Коэффициент
иммобилизации – отношение количества микроорганизмов на КАА к таковому на МПА – различался по предшественникам. Наиболее узким он был на варианте, где предшественником служила кукуруза на
силос (1,7:2,0), и более широким – в варианте с предшественником горох
(2,6:2,1).
Положительное влияние всех предшествующих культур севооборота на
микрофлору почвы хорошо прослеживается в изменении численности такой
группы микроорганизмов, как целлюлозоразрушающие (рис. 5).
100
90
80
70
60
50
40
30
тыс. клеток/г
20
10
0
поверхн.
отвальная
Кукуруза на силос Горох Горох+овес з/к
мелкая
комбинир.
поверхн.
отвальная
мелкая
комбинир.
поверхн.
отвальная
мелкая
комбинир.
Рисунок 5 – Динамика численности целлюлозоразрушающих
микроорганизмов в почве под озимой пшеницей (2002–2012 гг.).
Деятельность этой группы микроорганизмов в значительной степени
определяет интенсивность минерализации органических остатков и кругово-
69
рот элементов питания в агроценозе. Численность целлюлозных микроорганизмов на варианте размещения озимой пшеницы по кукурузе на силос была
более многочисленной – в зависимости от способа обработки почвы от 195,4
до 178,6 тыс. кл./г почвы, данный факт объясняется пищевой специализацией
этой группы микроорганизмов, которым для жизнедеятельности требуется
достаточное количество растительных остатков, имеющим в
своем составе
целлюлозу. Меньшее количество представителей данной группы микроорганизмов на варианте с горохоовсяной смесью, выступающей в качестве предшественника, – от 76,1 до 43,3 тыс. кл./г почвы. По гороху, в силу быстрых
темпов разложения растительных остатков, а также их качественного состава, количество представителей вышеназванной группы минимальное (32,5–
40,4 тыс. кл./г почвы
).
Микроскопические грибы более многочисленны, чем представители
предыдущих групп микрофлоры. В результате исследований отмечен тот
факт, что по предшественникам пар занятый и горох на зерно численность
микроскопических грибов ниже, чем по кукурузе на силос, соответственно
54,4–56,2; 58,2–62,9 тыс. кл./г почвы (рис. 6). Несколько бóльшая численность грибов в варианте по кукурузе на
силос объясняется наличием в почве
после данного предшественника таких органических веществ, как целлюлоза
и лигнин, которые являются питательным субстратом для этих организмов.
Различные воздействия на почву приводят к изменению ее свойств.
Наибольшим изменениям при любом воздействии на почву подвергаются
живые микроорганизмы, ее населяющие. Фактором, в большей степени
влияющим на свойства
почвы, является ее обработка.
Обработка почвы – важное средство регулирования жизнедеятельности
почвенной микрофлоры, её численности, видового состава. Рыхление почвы
улучшает аэрацию, её увлажнение и увеличивает численность бактерий,
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]