ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО В АГРОЛАНДШАФТЕ

Сычева Елена Владимировна

аспирант, ВГУ, г. Воронеж;

Девятова Татьяна Анатольевна

д-р биол. наук, профессор ВГУ, г. Воронеж

E-mail:

С упадком сельскохозяйственного производства и нерациональным использованием земельных ресурсов происходит снижение почвенного плодородия, что в свою очередь ведет к необратимым экологическим последствиям. Воспроизводство плодородия должно базироваться на земледельческом законе возврата, основанном на внесении недостающих питательных веществ.

Главной особенностью функционирования пахотных почв является сезонный внутригодичный цикл процессов, которые отличны от естественных условий. В развитых хозяйствах нашей страны можно проследить весенние и осенние периоды обработки почвы. Этими мерами добиваются создания благоприятных условий, а именно, перемешивание пахотного слоя с удобрениями, рыхление, регулирование водного и воздушных режимов. В то время как в естественных условиях происходит саморегуляция вышеуказанных процессов. Таким образом, сдвигаются календарные периоды, и сезонные работы начинаются раньше.

Человек получает возможность решать экологические проблемы посредством применения научно-обоснованных подходов, связанных с воспроизводством почвенного плодородия, которые обеспечат целостность и устойчивость почвообразовательного процесса.

Исследования проводили в период 2010—2011 г. в стационарном опыте, заложенным на территории опытных полей ГНУ ВоронежскогоНИИСХ им. В. В. Докучаева. Площадь, занятая под опытом составила 10,8 га. Отобраны образцы почвы в трех повторностях, отбор производился в мае и конце июля с глубин 0—10, 10—20, 20—30 см. В образцах почвы определяли гумус по методу Тюрина (в модификации Симакова),определение реакции среды почвенного раствора проводили в солевой вытяжке. Определение Уреазы – методом А. Ш. Галстяна.Почва опытного участка – чернозем обыкновенный среднегумусный среднемощный тяжелосуглинистый.

Гумусовые вещества являются движущей силой почвообразования. Микроорганизмы ассимилируют углекислоту почвы и почвенного воздуха, синтезируют новые органические вещества. После гибели микроорганизмов их протоплазма выходит в почвенный раствор и взаимодействует с гумусовыми кислотами, вытесняя карбоксильные радикалы и заменяя их на аминокислотные, аминные и амидные [2]. Этот процесс лежит в основе саморегуляции почвенного плодородия, что подтверждается годичным циклом в содержании гумуса в почве (рис. 1).

Рис. 1. Содержание гумуса в черноземе обыкновенном

Наибольшее содержание гумуса наблюдается весной, наименьшее в конце вегетации растений. С началом роса растений, через их корневые волоски в почвенный раствор выделяется угольная кислота и другие органические кислоты, что приводит к снижению реакции почвенной среды на 0,78 единиц (рис. 2).

Почвенный раствор подкисляется и идет кислотный гидролиз азотсодержащих радикалов цепочек гумусовых кислот с заменой их на карбоксильные радикалы [4]. Отщепленные радикалы – аминокислоты, амины, амиды выходят в почвенный раствор и свободно проходят через мембраны корневых волосков. Далее поглощаются растениями и используются для создания урожая.

Рис. 2. Реакция почвенной среды в черноземе обыкновенном

Сельскохозяйственная деятельность дает возможность управлять культурным почвообразовательным процессом.

Существенно влияет на интенсивность ассимиляции углекислоты способы основной обработки почвы. При неглубокой вспашке удобрения и пожнивные остатки заделываются в аэрируемый слой вспаханной почвы. Изучение влияния вспашки и плоскорезной обработки на содержание гумуса показало, что при вспашке на глубину 15—17 см содержание гумуса более высокое, чем при плоскорезной обработки (рис. 3).

Влияние удобрений и химических средств защиты растений на плодородие можно оценить по биологической активности почвы.

Рис. 3. Содержание гумуса в 0—30 см слое по вариантам основной обработки почвы

Микроорганизмы почвы являются отзывчивыми показателями состояния уровня плодородия почвы. С участием продуктов их жизнедеятельности – ферментов, в почве осуществляется большое количество биохимических реакций: гидролиз сложных и простых органических соединений, окислительно-востановиельные реакции, синтез и преобразование гумуса, обеспечение растений доступными веществами и др.

Нами было проведено исследование уровня ферментативной активности, а именно, фермента участвующего в круговороте азота – уреазы. Уреаза катализирует разложение азотсодержащих органических соединений в почве, в частности мочевины, которая попадает в почву в составе азотного удобрения или растительных остатков, а также образуется в почве в качестве промежуточного продукта разложения белков. Продукт гидролиза мочевины – аммиак служит непосредственным источником азотного питания растений. Её активность в почве является важным диагностическим признаком интенсивности мобилизации органического азота и как следствие, характеризует уровень плодородия почвы [1, 5].

В наших исследованиях интенсивнее ферментативные процессы протекали в почве вариантов с внесением удобрений (рис. 4).

Минеральные удобрения в дозах Р₄₀К₄₀ и Р₃₀К₃₀+Р₁₀ способствовали увеличению уровня ферментативной активности. Наибольшую результативность дали удобрения в дозе Р30К30+Р10, что значительно превосходит уровень уреазной активности в почве контрольного участка.

Рис. 4. Уреазная активность чернозема обыкновенного (0—30 см)

Так же, мы наблюдаем сезонную динамику увеличения уреазной активности вероятно связанную с тем, что к концу вегетации растений складывается наибольший ризосферный эффект и более благоприятные погодные условия для активности ферментов [3].

Таким образом, воспроизводство гумуса в почве и саморегуляция почвенного плодородия напрямую зависят от правильного управления почвообразования в агроценозах, что позволяет рационально использовать земельные ресурсы.

Список литературы:

1. Девятова Т. А. Ферментативная активность чернозема выщелоченного при длительном систематическом применении удобрений / Т. А. Девятова // Агрохимия. – 2006. - № 1. – С. 1—4.
2. Назарова Л. Ф. Современные проблемы почвообразования. М.: Почвенный институт им. В. В. Докучаева РАСХН, 2000. – 672 с.
3. Сычева Е. В. Ферментативная активность чернозема обыкновенного в условиях агроландшафта / Е. В. Сычева, Т. А. Девятова // Экология Центрально-Черноземной области Российской федерации. – 2011. - № 1(27). – С. 167—170.
4. Таргульян В. О. Память почв. Почва как память биосферно-геосферно-антропосферных взаимодействий / В. О. Таргульян. – М.: Изд-во ЛКИ, 2008. – 692 с.
5. Хамова О. Ф. Биологическая активность чернозема выщелоченного при минимизации основной обработки почвы в южной лесостепи Западной Сибири / О. Ф. Хамова, Л. В. Юнкевич, В. В. Леонова // Агрохимия. - 2002. - № 4. – С. 11—16.