ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЕМНОЙ ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Куликов Сергей Валерьевич

канд. с.-х. наук, доцент ОмГТУ, г. Омск

Е-mail: 

Хамова Ольга Федоровна

канд. биол. наук, доцент СибНИИСХ, г. Омск

Е-mail: 

Решение проблемы повышения плодородия почвы за счет рационального и эффективного использования минеральных и органи­ческих удобрений возможно только на основе комплексного подхода, важное значение в котором принадлежит и микробиологическим исследованиям.

Почвенные организмы являются обязательным компонентом любой агроэкосистемы, они обладают мощным ферментативным аппа­ратом, выполняют многообразные функции в круговороте веществ, обеспечивая постоянное функционирование экосистем в целом, способствуя возрастанию плодородия почвы [9, 4].

Исследования проводились в на полях ОПХ «Омское» СибНИИСХ, расположенных в южной лесостепи Западной Сибири.

Почва опытного участка — лугово-черноземная среднегумусовая среднемощная тяжелосуглинистая с содержанием гумуса 6,4—6,8 %, валового азота 0,32—0,34 %, валового фосфора 0,16—0,17 %, нитратного азота 8,8—9,0 мг/кг, подвижного фосфора (по Чирикову) 9,9—10,4 мг/100 г, обменного калия 33,9—35,7 мг/100 г, рН водный 6,6 — 6,8.

Влияние минеральных удобрений на биологическую активность почвы изучали в полевом стационарном многофакторном опыте на основе 4-польного зернопарового севооборота со следующим чередо­ванием культур: пар, озимая рожь, просо, ячмень.

В схему опыта включены три фактора:

• фосфорный фон (10, 15, 20, мг/100 г);
•  последействие фосфорных удобрений (Р₂О₅ — 60,120 д. в. кг/га);
• действие азотных удобрений (N — 30,60 д. в. кг/га).

Закладка опыта проведена методом расщепленных делянок. Повторность трехкратная. Сорт проса: Омское — 16.

Влияние минеральных удобрений на плодородие и экологическое состояние почвы оценивали по численности различных групп микро­организмов на твердых питательных средах: мясо — пептоном агаре (МПА) для бактерий, утилизирующих органические соединения азота, среде Мишустиной — для олигонитрофилов, среде Муромцева — Гер­ретсена — для бактерий мобилизующих минеральные фосфаты, вод­ный выщелоченный агар с добавлением двойной аммонийно-агниевой соли фосфорной кислоты — для нитрификаторов, подкисленной среде Чапека — для грибов [1]. Активность уреазы в почве определяли методом Гофмана, нитрификационную способность — по Кравкову с инкубацией 21 суток, интенсивность разложения целлюлозы по Тихомировой [10], суммарную биологическую активность методом Ацци в изложении Л. А. Карягиной [5].

Многочисленными исследованиями установлено, что применение минеральных удобрений, как правило, увеличивает численность бакте­рий, актиномицетов и грибов в почвах [6, 8 и др.].

При этом рост численности микроорганизмов при внесении удобрений связывают с обогащением удобренных почв элементами питания, увеличением размеров экзосмоса и корневого опада растений во время вегетационного периода и большим количеством раститель­ных остатков после уборки сельскохозяйственных культур [7]. Не всегда минеральные удобрения оказывают стимулирующее воздейст­вие на численность почвенных микроорганизмов [3]. Степень воз­действия различных доз и видов удобрений на микрофлору зависит от физико-химических особенностей исследуемой почвы.

Характер действия минеральных удобрений на общую числен­ность микроорганизмов и их биологическую активность во многом определяется совокупным влиянием различных экологических факто­ров: влажностью и температурой почвы, степенью ее окультуренности, видом возделываемой культуры, а также дозой удобрений и длитель­ностью их применения.

Исследования показали, что изучаемая лугово-черноземная почва характеризуется значительной биогенностью, общая численность мик­роорганизмов растущих на МПА, варьировала от 15,7 до 30,1 млн/г, олигонитрофилов от 51,2 до 107,2 млн/г, нитрификаторов от 1,3 до 3,8 тыс/г, грибов от 20,5 до 69,3 тыс/г, бактерий, мобилизующих мине­ральные фосфаты от 34,8 до 104,9 млн/г.

Численность микроорганизмов под растениями проса различа­лась по годам исследований и во многом зависела от метеоусловий, складывающихся в течение вегетационного периода. Так, например, в вегетационный год период которого отличался засушливостью, общая численность микроорганизмов колебалась в пределах 98—215 млн/г, а в годы с благоприятным режимом увлажнения она составляла 180—245 млн/г. Целлюлозолитическая активность, определяемая в естест­венных полевых условиях, и была в пределах 35,7—69,7 %. Ранее проведенными исследованиями установлено, что количество влаги в почве один из определяющих факторов разложения целлюлозы даже при ограниченных тепловых ресурсах почвы [2].

В среднем за годы исследований не выявлено четких различий в вариантах опыта, но наблюдалась тенденция роста численности мик­роорганизмов с повышением плодородия почвы по фосфору. В наи­большей степени увеличилось количество олигонитрофилов и нитри­фикаторов, на 9—25 и 30—60 % соответственно. Применение фосфор­ных удобрений стимулировало рост численности бактерий, мобили­зующих фосфаты, на 20—33 %. Общая численность микроорганизмов соответственно возрастала по мере повышения плодородия почвы на 11—26 % интенсивность разложения целлюлозы колебалась в пределах 10 % относительно контроля не зависимо от обеспеченности почвы подвижным фосфором (табл. 1).

Таблица 1

Влияние фосфорных фонов на биологическую активность почвы под растениями проса в 1 грамме абс. сухой почвы

Активность гидролитического фермента уреазы была невысока и практически не изменялась по фонам плодородия.

Увеличение суммарной биологической активности почвы под просом на среднем и высоком фоне плодородия связано с важным зна­чением фосфора в минеральном питании культуры. На обогащенном подвижном фосфором фоне был получен повышенный урожай зерна проса, сформировалась наибольшая масса корневых и пожнивных остатков, что послужило причиной повышения нитрификационной способности почвы и оказало стимулирующее действие на другие показатели биологической активности.

Корреляционный анализ подтверждает тесную положительную связь между содержанием подвижного фосфора в почве и числен­ностью нитрификаторов (r=0,750±0,245).

Применение азотных удобрений не оказало существенного влияния на биологические свойства почвы под просом (табл. 2), что связано с хорошей обеспеченностью почвы азотом, поскольку предшественником проса была озимая рожь. В слое 0—20 см количество нитратного азота перед посевом в разные годы в зависимости от фосфорного слоя составляло от 9,0—15,0 мг/кг, к фазе выхода в трубку содержание N-NО₃ повышалось за счет минерализационных процессов до 20,0—38,4 мг/кг.

Наибольший урожай зерна проса (2,96 т/га) получен на высоком фосфорном фоне с содержанием подвижного фосфора в почве 20 мг/100 г и с последействием фосфорных туков, внесенных в дозе 120 кг д. в. га. Получены достоверные прибавки урожая зерна проса при улучшении условий фосфорного питания от 0,24—0,35 т/га, от последействия фосфорных удобрений — 0,13—0,32 т/га и от азотных туков — 0,32—0,46 т/га. Установлена корреляционная связь продуктивности проса с численностью нитрификаторов (r=0,875±0,248), а также с нитри­фикационной способностью почвы (r=0,690±0,188).

Таблица 2

Влияние азотных удобрений на биологическую активность почвы под растениями проса в 1 грамме абс. сухой почвы

Полученные данные свидетельствуют о влиянии почвенных мик­роорганизмов на интенсивность почвенных процессов, обеспеченность почвы элементами питания и урожайностью возделываемой культуры.

Таким образом, из изучаемых факторов наибольшее влияние на биологическую активность почвы оказала обеспеченность почвы фосфором. По мере увеличения плодородия почвы по фосфору возра­стала численность бактерий мобилизующих фосфаты, олигонитро­филов, нитрификаторов и нитрификационная способность почвы, ее суммарная биологическая активность. Выявлены положительные кор­реляционные зависимости численности нитрификаторов, нитрифи­кационной способности с содержанием подвижного фосфора в почве, а также с продуктивностью проса (r=0,625—0,915).

Список литературы:

1. Аристовская Т. Е., Владимирская М. Е., Голлербах М. М. и др. Большой практикум по микробиологии. — М.: высшая школа, 1962. — 490 с.
2. Безвиконный Е. В., Хамова О. Ф. Разложение целлюлозы в дерново-каштановой почве зоны БАМ // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. — 1990. № 2.— С. 8—12.
3. Выблов Н. Ф. Влияние удобрений на микрофлору серых лесных почв Горного Алтая // Микробные ассоциации и их функционирование в почвах Западной Сибири. — Новосибирск: Наука СО, — 1979. — С. 178—183.
4. Звягинцев Д. А. Почва и микроорганизмы. — М.: Изд-во МГУ, 1987. — 256 с.
5. Карягина Л. А. Микробиологические основы повышения плодородия почв. — Минск: Наука и техника, 1983. — 180 с.
6. Каутская Л. В. Некоторые микробиологические показатели чернозема мощного слабовыщелоченного при длительном применении удобрений // Микроорганизмы как компонент биогеоценоза. — Алма-Ата: Кайнар, — 1982. — С. 115—116.
7. Кураков А. В., Гузеев В. С., Степанов А. П. Минеральные удобрения как фактор антропогенного воздействия на почвенную микрофлору // Микроорганизмы и охрана почв. — М.: МГУ, 1989. — С. 47—85.
8. Михновская А. Д. Влияние минеральных удобрений на формирование микробных сообществ при различных условиях влажности и температуры почвы // Структура и функции микробных сообществ почв с различной антропогенной нагрузкой. — Киев, — 1982. — С. 168—171.
9. Мишустин Е. Н. Удобрения и микробиологические процессы // Агрономическая микробиология. — Л.: Колос — 1976. — С. 191—204.
10. Тихомирова Л. Д. Способ определения эффективного плодородия почвы. А.с. № 338196 СССР.