СЕЗОННАЯ  ДИНАМИКА  ИНВЕРТАЗНОЙ  АКТИВНОСТИ  ЧЕРНОЗЕМА  ОБЫКНОВЕННОГО  В  АГРОЛАНДШАФТЕ

Сычева  Елена  Владимировна

аспирант  биолого-почвенного  факультета,  Воронежский  государственный  университет  ФГБОУ  ВПО  «ВГУ»,  г.  Воронеж

E-mail: 

Ферменты  играют  важную  роль  в  жизнедеятельности  организмов,  обуславливают  уровень  и  направленность  биохимических  процессов  определяющих  степень  плодородия  почвы.  На  сегодняшний  день,  в  связи  с  наболевшими  задачами  в  земледелии,  о  повышение  эффективности  использования  земли,  плодородия  почвы,  определение  ферментативной  активности  обязательно,  так  как,  ферменты  являются  отзывчивыми  диагностическими  показателями.

Почву  нельзя  рассматривать  только  как  среду  для  укрепления  корней  растений  или  как  механический  передатчик  элементов  питания.  В  почве  протекают  сложные  биохимические  процессы,  оказывающие  большое  влияние  на  содержание  питательных  веществ.  Наиболее  характерным  для  поведения  активного  почвенного  населения  следует  считать  не  только  синтез  новых  органических  соединений,  но  и  его  действие  на  органические  и  неорганические  составные  части  почвы,  осуществляемое  с  помощью  ферментного  аппарата  [3].  Предпосылкой  к  исследованию  данной  темы  послужило  интенсивное  антропогенное  воздействие  на  почву.  Распространенны  деградационные  процессы:  дегумификация,  эрозия,  дефляция,  переуплотнение,  разрушение  агрономически  ценной  структуры  почвы,  засоление,  осолонцевание,  переувлажнение  и  др.  [5].  Для  их  предупреждения  и  ранней  диагнеостики  необходимы  знания  о  закономерностях  изменения  разных  свойств  почв  в  зависимости  от  характера,  интенсивности  и  длительности  воздействия.

Целью  проведенной  работы  стало,  изучить  влияние  новых  адаптивно-ландшафтных  технологий,  в  пределах  весенне-летнего  сезона,  на  активность  инвертазы. 

Объектом  исследования  послужила  инвертаза,  как  наиболее  устойчивая  из  всех  ферментов,  легко  учитываемая,  поэтому  ее  активность  используют  в  качестве  основного  показателя  биологической  активности  почвы.  В  почве  происходит  адсорбция  ферментов,  благодаря  чему  они  долгое  время  сохраняют  свою  активность.  Биологическая  активность  почвы  связана  как  с  живущими  микроорганизмами,  так  и  с  ферментами  отмерших  микроорганизмов  [2].  Таким  образом,  почва  адсорбирует  инвертазу  и  находится  в  прямой  зависимости  от  содержания  гумуса.  Изучение  инвертазной  активности  проводилось  на  черноземе  обыкновенном  среднегумусном  среднемощном  тяжелосуглинистом  в  опыте  заложенным  в  НИИ  ЦЧП  им.  В.В.  Докучаева  «Каменная  степь».  При  выполнении  работы  сбор  и  анализ  почвенных  образцов  на  определение  ферментативной  активности  осуществлялся  по  общепринятым  в  экологии  и  почвоведении  методам,  а  именно,  активность  сахаразы  проводилась  по  методике  А.Ш.  Галстяна.  Пробы  отбирались  по  слоям:  0-10,10-20,20-30  см  (наибольшая  активность  ферментов  обнаруживается  в  верхних  горизонтах  почвы,  в  зоне  скопления  корней  и  микроорганизмов)  в  опыте  с  восьмипольным  севооборотом,  под  культурой  горох.  На  фоне  севооборота  изучались  2  системы  обработки  почвы:  1-  вспашка  на  глубину  15-17  см,  2  -  поверхностная  вспашка  на  глубину  6-8  см.  Так  же  рассматривались  2  системы  удобрений:  1-  удобрение№1  (P₄₀K₄₀),  рекомендованное  институтом  и  2-  удобрение  №2  (P₃₀K₃₀+P₁₀  в  рядки)  и  контрольный  вариант  без  удобрений.  Помимо  этого  исследуется  применение  средств  защиты  растений  и  регуляторов  роста.  Вариант  1  –  инсектицид  БИ  –  58  в  фазе  бутонизации,  обработка  семян,  Ровраль,  инсектицид  БИ  –  58  после  цветения,  гербицид  Бадагран  в  фазе  3-6  листьев.  Вариант  2  -  инсектицид  БИ  –  58  и  регулятор  роста  Бадагран  (табл.  1).  Общая  площадь,  занятая  под  опытом  –  10,  8  га.  Для  исследования  были  выборочно  отобраны  образцы  по  3-м  повторностям.  Отбор  образцов  проводился  за  2  периода,  первый  –  начало  мая,  второй  –  конец  июля  2010  г.  Размер  посевной  площади  17,0×7,0  м²,  учетной  15,0×7,0  м².

Рассматриваемый  чернозем  характеризуется  изменением  реакции  почвенного  раствора  по  вертикальному  профилю  от  нейтральной  в  верхней  части  гумусового  горизонта  до  слабощелочного  горизонта  А  и  щелочной  в  карбонатном  горизонте  и  материнской  породе).  Исследование  образцов  исходной  почвы  в  0-30  см  слое  показало  постепенное  увеличение  реакции  среды  в  низ  по  профилю.  рН  сол.,  6,76-6,89  (0-10  см);  6,8-6,98(10-20  см);  6,83-6,99  (20-30  см)  и  рН  вод.,  7,52-7,93(0-10  см);  7,53-8,1(10-20  см);  7,55-8,2  (20-30  см).  Средние  показатели  рН  сол.,  и  рН  вод.,  по  глубинам  0-10,10-20,20-30  см  следующие:  6,82;  6,86;  6,89  и  7,80;  7,85;  7,92  соответственно.  В  составе  поглощенных  катионов  натрий  отсутствует,  а  водород  содержится  в  небольших  количествах  только  в  гумусовом  горизонте.  Гидролитическая  кислотность  варьирует  в  приделах  0,18-0,72  (0-10  см);  0,36-0,9  (10-20  см);  0,54-0,9  (20-30  см).  Средние  показатели  в  0-30  см  слое  -  0,41;  0,56;  0,75.  Содержание  гумуса  в  0-30  см  слое  варьирует  в  приделах:  6,54-8,45%,5,96-7,23%,  5,7  -6,94%.  Среднее  его  содержание  по  рассматриваемым  глубинам  -  7,17%,  6,77%,6,55%.

По  данным  статистической  обработки  результатов  анализа,  содержание  обменного  кальция  и  магния  по  глубинам  0-10,10-20  и  20-30  см,  колеблется  в  таких  пределах:  25,08-44,68  мг.экв/100  г.  почвы;  20,7  -35,17  мг.экв/100  г.  почвы;  19,25-29,67  мг.экв/100  г.  почвы.  Среднее  содержание  суммы  обменных  оснований  соответствует  34,31  мг.экв/100  г.  почвы  (0-10  см);  27,28  мг.экв/100  г.  почвы  (10-20  см);  23,95  мг.экв/100  г.  почвы  (20-30  см).  Среднее  содержание  обменного  кальция  -  27,83  (0-10  см)  мг.экв/100  г.  почвы;  22,22  (10-20  см)  мг.экв/100  г.  почвы;  19,43(20-30  см)  мг.экв/100  г.  почвы.  Среднее  содержание  обменного  магния  -  6,48(0-10  см)  мг.экв/100  г.  почвы;  5,43(10-20  см)  мг.экв/100  г.  почвы;  4,97(20-30  см)  мг.экв/100  г.  почвы.  Среднее  содержание  щелочногидролизуемого  азота  по  глубинам  0-10,10-20  и  20-30  см  соответствует  -  17,93;  14,85;  13,81  мг/100  г.  почвы.  Среднее  содержание  P₂O₅  -  24,11(0-10  см);  22,36(10-20  см);  21,06(20-30  см)  мг/100  г.  почвы.  Среднее  содержание  K₂O  -  13,10  (0-10  см);  11,63(10-20  см);  10,68(20-30  см)  мг/100  г.  почвы.

Полученные  результаты  по  инвертазной  активности  (табл.1)  показывают,  что  по  всем  опытным  делянкам  с  мая  по  июль  происходит  ее  увеличение,  связанное  с  биологическими  особенностями  возделываемой  культуры,  на  что  указывают  исследования  многих  авторов  [1].  Благодаря  лучшему  биохимическому  составу  его  растительных  остатков  и  корневых  выделений  активизируется  биогенная  деятельность  почвы  (табл.1).

Таблица  1. 

Влияние  сельскохозяйственного  воздействия  на  инвертазную  активность  почвы.

СЗР  №1*  -  Инсектицид  БИ-58  в  фазе  бутонизации,  обработка  семян,  Ровраль.  Инсектицид  БИ-58  после  цветения.  Бадагран  в  фазе  3-6  листьев

СЗР  №2**  -  Инсектицид  БИ-58.  Бадагран

Данные  по  температуре  и  количеству  осадков  по  месяцам  показывают,  что  с  мая  по  июль  месяц  складывались  более  благоприятные  погодные  условия,  а  именно,  происходило  увеличение  атмосферных  осадков  с  1,39  мм/сут.  до  1,91  мм/сут.  Среднемесячная  температура  в  мае  составила  +14,7⁰С,  в  июне  +18,4⁰С,  в  июле  +20,2⁰С.  Полученные  данные  показывают,  что  на  активность  фермента  большое  влияние  оказывает  изменение  физических  параметров,  а  именно  обработка  почвы.  В  исследуемых  образцах  наблюдается  рост  ФА(ферментативной  активности)  при  вспашке,  так  как  создается  мощный  биохимически  активный  пахотный  слой.  Инвертазная  активность  (усредненная)  за  май  и  июль  (вспашка)  –  8,33  и16,33  Мг  глюкозы  на  1  г  почвы  за  24  ч,  соответственно,  при  плоскорезной  обработке  за  май  и  июль  –  7,33  и  14,5  Мг  глюкозы  на  1  г  почвы  за  24  ч,  соответственно.  Необходимо  отметить,  что  за  июль  происходит  некоторое  выравнивание  инвертазной  активности,  по  обоим  вариантам  основной  обработки  почвы,  связанное  с  благоприятно  подобранным  воздействием  средств  химизации.  Таким  образом,  получили  усредненные  значения  ФА  при  вспашке  14,4  Мг  глюкозы  на  1  г  почвы  за  24  ч,  при  плоскорезной  обработке  14,16  Мг  глюкозы  на  1  г  почвы  за  24  ч.

Влияние  средств  защиты  растений  (СЗР)  на  ФА  показало,  что  наибольшая  инвертазная  активность  выявлена  при  СЗР  №1,  особенно  ярко  проявляющаяся  за  май.  При  СЗР  №1  –  8,3  Мг  глюкозы  на  1  г  почвы  за  24  ч,  при  СЗР  №2  –  6,5  Мг  глюкозы  на  1  г  почвы  за  24  ч.

Влияние  удобрений  показало,  что  Р₄₀К₄₀  (при  вспашке),  в  комплексе  со  средствами  защиты  растений  увеличивает  активность  инвертазы,  при  СЗР  №1  на  7,6  Мг  глюкозы  на  1  г  почвы  за  24  ч,  при  СЗР  №2  на  9  Мг  глюкозы  на  1  г  почвы  за  24  ч,  а  при  Р₃₀К₃₀+Р_{10  В  РЯДКИ}  используя  СЗР  №1  на  4  6  Мг  глюкозы  на  1  г  почвы  за  24  ч,  при  СЗР  №2  увеличивается  на  7  Мг  глюкозы  на  1  г  почвы  за  24  ч.  Применяя  плоскорезную  обработку  почвы  увеличение  инвертазной  активности  максимально,  как  при  Р₄₀К₄₀  (  увеличилась  на  8,3  Мг  глюкозы  на  1  г  почвы  за  24  ч)  ,  так  и  Р₃₀К₃₀+Р_{10  В  РЯДКИ}  (увеличилась  на  9  Мг  глюкозы  на  1  г  почвы  за  24  ч)  используя  СЗР  №1.  При  использовании  СЗР  №2  увеличение  активности  инвертазы  при  Р₄₀К₄₀  на  5  Мг  глюкозы  на  1  г  почвы  за  24  ч,  при  Р₃₀К₃₀+Р_{10  В  РЯДКИ}  увеличение  на  6,3  Мг  глюкозы  на  1  г  почвы  за  24  ч.

Таким  образом,  рациональный  и  научно-обоснованный  подход  ведения  сельского  хозяйства  позволяет  оптимально  использовать  природное  богатство  и  не  истощать  земельные  ресурсы  [4].  Результаты  исследования  показали,  что  насыщение  севооборота  бобовыми  культурами  должно  стать  обязательным  в  хозяйствах  нашей  страны,  так  как  создаются  благоприятные  условия  для  последующих  сельскохозяйственных  культур,  выражающиеся  в  активизации  биогенной  деятельности  почвы.  Для  ЦЧР  наиболее  предпочтительно  использовать  вспашку,  в  качестве  основной  обработки  почвы,  в  этом  случае  происходит  увеличение  инвертазной  активности.  Влияние  средств  химической  защиты  растений  показало,  что  наибольшее  увеличение  ФА  произошло  при  СЗР  №1,  хотя  в  комплексе  с  минеральными  удобрениями  наибольший  эффект  достигается  с  СЗР  №2.  Удобрения  положительно  влияют  на  активность  инвертазы:  при  вспашке  наилучшее  сочетание  достигнуто  при  Р₄₀К₄₀  и  СЗР  №2;  при  плоскорезной  обработке  -  Р₃₀К₃₀+Р_{10  В  РЯДКИ},  как  при  СЗР  №1,  так  и  при  СЗР  №2.

Список  литературы:

1.Верзилин  В.В,  Коржов  С.И,  Придворев  Н.И.  Биология  почв  среднерусского  черноземья  (диагностика  и  пути  решения):  монография.  Воронеж.  гос.агра.ун-т.-  Воронеж,  2005.  –  247  с.

2.Галстян  А.Ш.  Определение  активности  ферментов  почв.  Ереван,  1978.  –  55  с.

3.Купревич  В.К.  Почвенная  энзимология.Т.  4.  Минск:  Изд-во  Наука  и  техника,  1974,  404  с.

4.Каменная  степь:  проблемы  изучения  почвенного  покрова:  научные  труды/Н.Б.  Хитров/  Хитров  Б.Н.  –  Москва:  Изд-во  Почв.  ин-т,  2007,  209  с.

5.Щеглов  Д.И.  Черноземы  центра  Русской  равнины  и  их  эволюция  под  влиянием  естественных  и  антропогенных  факторов.  Москва:  Изд-во  «Наука»,  Российская  академия  наук.  1999.  –  241  с.