На сегодняшний день гербициды и удобрения – важнейший фактор повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и плодородия почв [3].
Ферментативная активность является самым доступным и чувствительным показателем экологической оценки состояния агрогенно преобразованных почв, подверженных химической обработке [2, 9].
Одни исследователи утверждают, что с увеличением дозы вносимых минеральных удобрений интенсивность микробиологических процессов повышается, другие же отмечают стимулирующее действие небольших доз и угнетающее влияние биологических количеств минеральных удобрений на численность микрофлоры [10].
Необходимость и эффективность применения гербицидов в борьбе с сорной растительностью подтверждены отечественной и мировой практикой земледелия. Остро встает вопрос о необходимости соблюдения экологической безопасности при применении в сельском хозяйстве ядохимикатов, в том числе гербицидов, особенно на горных почвах. Несомненно, что применение средств защиты растений требует более пристального внимания к проблеме экологической приемлемости применения гербицидов, удобрений и реабилитации горных почв [4, 6, 8].
Определение активности ферментов в почве имеет важное значение для оценки влияния агрохимических средств на биологическую активность почвы, без привлечения специальных микробиологических методов, чтобы судить о мобилизации органических соединений азота, фосфора, серы и др. для питания растений.
В связи с вышеизложенным определение влияния гербицидов, удобрений на биологические свойства и активность ферментов почвы на фитоценозе в кукурузы на силосгорной зоне является актуальным.
Цель – изучить влияние гербицидов и удобрений на биологическую активность почвы (разложение целлюлозы, выделение углекислого газа) и активность почвенных ферментов (нитратредуктаза, фосфотаза, каталаза) на посевах кукурузы на силос в предгорной зоне РСО-Алания.
Исследования проводились в горной зоне на опорном пункте СКНИИГПСХ с. Даргавс Пригородного района, расположенном на северо-восточной экспозиции с крутизной склона 5–7° на высоте 1450 м н.у.м.
Климат Даргавской котловины умеренно континентальный, относительно мягкий. Сумма температур за вегетационный период колеблется в пределах 1800–2600 °С.
Зима здесь наступает в конце ноября – начале декабря. Средняя месячная температура самого холодного месяца, января, –3,9 °С. Абсолютный минимум температуры воздуха –28–30 °С.
Лето наступает здесь с устойчивым переходом средней суточной температуры воздуха через 15 °С в начале июня. Хотя оно и умеренно теплое, со средней месячной температурой июля 15,5 °С, температурный максимум может достигать в отдельные дни 36 °С. Однако дней с максимальной температурой воздуха 29 °С и выше в среднем за летние месяцы бывает не более 3–4.
В летний период район избыточно увлажнен. Сумма осадков за вегетационный период колеблется в пределах 350–650 мм, за год выпадает от 550 до 750 мм.
Относительная влажность воздуха во все периоды года обычно высокая (до 85–89 %), однако в июле – августе она может снижаться до 50 %.
Основные подтипы почв на участке – горно-луговые типичные под горно-луговой послелесной растительностью. Содержание гумуса в горизонте почвы 0–10 см составляет 5,6–6,3 %, а в горизонте 10–20 см – 4,5–4,7 %. В более нижних горизонтах содержание гумуса резко падает. Почвы обладают слабой биологической активностью.
Несмотря на специфику горных почв Даргавской котловины (высокая щебнистость, близкое залегание галечника и материнской породы, высокая промывная способность, слабая водоудерживающая характеристика), они вполне обеспечивают растения необходимым количеством элементов питания, влагой и воздухом. Все это говорит о возможности возделывать сельскохозяйственные культуры.
Схема опыта
Фактор А
1. Контроль (без гербицидов).
2. Мерлин 150 г/га.
3. Кассиус, ВРП 50 г/га.
4. Мерлин 75 г/га + Кассиус, ВРП 25 г/га и на 3 фонах (фактор В):
1. Контроль (без минеральных удобрений).
2. N60P60K60.
3. N90P90K90.
Опыты закладывались в почвозащитном севообороте рендомизированным методом в 3-кратной повторности. Технология возделывания изучаемой культуры соответствовала принятой в зоне, кроме дополнительно изучаемых приемов. Закладку опытов, фенологические наблюдения, статистическую обработку полученных данных проводили общепринятыми методиками [1].
Важнейшим показателем плодородия почвы является ее биологическая активность. От активности и направленности биологических процессов, протекающих в почве, зависит скорость трансформации различных соединений, разложение растительных остатков, накопление элементов питания и в конечном итоге плодородие почвы. Основным показателем биологической активности почв является интенсивность разложения целлюлозы (льняного полотна) [5, 7].
Интенсивность разложения полотна зависит от времени экспозиции – чем больше времени полотно находится в почве, тем сильнее оно разлагается. Так, в первый срок экспозиции на посевах кукурузы на контрольном варианте в 1-й срок определения разложение составило 11,2 %, во 2-й срок – 20,1 %, в 3-й – 30,8 %.
Анализ результатов, касающихся действия различных доз удобрений на биологическую активность почвы, показал, что наиболее интенсивно целлюлоза разлагалась на удобренных фонах. На неудобренном фоне на посевах кукурузы в 3 срок определения целлюлоза разложилась на 30,8 %, на среднем фоне (N60P60K60) на 41,2 %, а на повышенном фоне (N90P90K90) – 44,6 %. Причем целлюлоза на удобренных вариантах интенсивнее разлагалась как в верхних, так и в нижних слоях почвы по сравнению с контролем (рисунок).
Влияние фонов удобренности и гербицидов на разложение целлюлозы в зависимости от возделываемой культуры (в конце вегетации), %
При оценке влияния различных вариантов гербицидов на общую биологическую активность почвы нами установлено, что изучаемые дозы гербицидов снижали этот показатель почвы. По варианту внесения гербицида Кассиус в дозе 50 г/га на посевах кукурузы биологическая активность почвы по сравнению с контролем снижалась незначительно – на 1,6–1,9 %, при внесении почвенного гербицида Мерлин (150 г/га) – льняное полотно разложилось на 4,1 меньше, очень сильно снижалась биологическая активность почвы при совместном внесении Мерлина и Кассиуса (6,5 %).
Также биологические процессы протекали более интенсивно на вариантах с совместным применением удобрений и гербицидов во все сроки исследований.
На посевах кукурузы к 3 сроку определения (перед уборкой) на фоне N60P60K60 льняное полотно разложилось на 11,0–12,6 %, на фоне N90P90K90 – 13,3–15,5 % больше, чем на фоне без удобрений.
По утверждению многих ученых, активность почвенных ферментов является важным показателем биологической активности почвы и ее плодородия. Существует прямая зависимость между интенсивностью «дыхания» почвы и активностью таких ферментов, как каталаза, фосфотаза и уреаза. Это послужило основанием считать ферментативную активность почвы показателем диагностики биологической активности почвы.
Разрушение первичного органического вещества и синтез вторичного, обогащение почв биогенными элементами и гумусом является главной экологической функцией ферментов. Для выявления степени влияния агрохимических средств на активность биологических процессов служит определение активности почвенных ферментов, которое позволяет судить о скорости мобилизации основных элементов питания для растений.
Таблица 1
Влияние гербицидов и фонов питания на ферментативную активность почвы в посевах кукурузы на силос
|
Варианты опыта |
Каталаза, мл О2/100 г почвы |
Фосфотаза, мг Р2О5/100 г почвы |
Уреаза, мгNH3/100 г почвы |
|
Фон – без удобрений |
|||
|
Контроль – без гербицидов |
6,8 |
3,1 |
21,0 |
|
Мерлин, ВГ 150 г/га |
6,3 |
2,6 |
20,5 |
|
Кассиус, ВРП 50 г/га |
6,6 |
2,9 |
20,8 |
|
Мерлин, 75 г/га + Кассиус, ВРП 25 г/га |
6,1 |
2,7 |
20,6 |
|
Фон – N60P60K60 |
|||
|
Контроль – без гербицидов |
7,1 |
3,6 |
21,5 |
|
Мерлин, ВГ 150 г/га |
6,6 |
3,1 |
21,1 |
|
Кассиус, ВРП 50 г/га |
6,9 |
3,4 |
21,3 |
|
Мерлин, 75 г/га + Кассиус, ВРП 25 г/га |
6,4 |
3,2 |
21,2 |
|
Фон – N90P90K90 |
|||
|
Контроль – без гербицидов |
7,5 |
3,9 |
21,8 |
|
Мерлин, ВГ 150 г/га |
7,0 |
3,4 |
21,4 |
|
Кассиус, ВРП 50 г/га |
7,3 |
3,7 |
21,6 |
|
Мерлин, 75 г/га + Кассиус, ВРП 25 г/га |
7,0 |
3,5 |
21,5 |
Результаты изучения активности ферментов в почве (нитратредуктаза, фосфотаза, каталаза) под влиянием гербицидов и фонов питания представлены в табл. 1.
Исходя из приведенных в табл. 1 данных следует отметить, что минеральная система удобрения повышает ферментативную активность. Содержание ферментов в почве возрастало с повышением дозы применяемых удобрений, особенно на фоне N90P90K90 (каталаза – 7,0–7,5 мл О2/100 г почвы, фосфотаза – 3,4–3,9 мг Р2О5/100 г почвы, уреаза – 21,4–21,8 мг NH3/100 г почвы). При изучении влияния гербицидов на ферментативную активность при различных фонах удобренности выявлено, что наибольшей она была на контроле (без гербицидов) и при применении гербицида Кассиус, ВРП 50 г/га.
Следовательно, анализ проведенных исследований показал, что минеральные удобрения стимулируют жизнедеятельность почвенных микроорганизмов и усиливают цикл биологической трансформации питательных веществ для растений, а гербициды оказывали ингибирующий эффект на целлюлозоразлагающие микроорганизмы, что в конечном итоге, снижало интенсивность разложения целлюлозы.
Применение гербицидов Мерлина, Кассиуса и их смеси обеспечило значительное очищение посевов кукурузы от сорняков, что способствовало максимальному формированию площади листьев у кукурузы в фазу цветения.
На фоне без удобрений и контроле (без гербицидов) площадь листьев составила 22,6 тыс. м2/га, на вариантах с применением выше указанных гербицидов 33,5–38,9 тыс. м2/га. На среднем фоне удобрений (N60P60K60) и без гербицидов – 25,8 тыс. м2/га, а с гербицидами – 39,7–43,2 тыс. м2/га. Наибольший приоритет листовой поверхности установлен на повышенном фоне удобренности (N90P90K90) на контроле (без гербицидов) – 27,7, а с гербицидами – 41,8–45,9 тыс. м2/га.
Удобрения и гербициды способствовали увеличению как продолжительности жизни листьев, так и фотосинтетического потенциала (ФП). Из данных этой таблицы видно, что самый высокий ФП (1335,8–1346,8 тыс. м2/га×дней) был сформирован на повышенном фоне удобренности (N90P90K90) с применением гербицидов Мерлина 150 г/га, Кассиуса, ВРП 50 г/га и их смеси в половинных дозах.
Внесение удобрений и гербицидов привело к увеличению чистой продуктивности фотосинтеза растений кукурузы на повышенном фоне удобренности (N90P90K90) с применением изучаемых гербицидов 5,0–5,3 г/м2•дней, тогда как на фоне без удобрений и гербицидов он равнялся 4,5 г/м2×дней.
Сравнение полученных данных по влиянию гербицидов на разных фонах удобренности показало, что внесение гербицидов обеспечило резкое снижение засоренности посевов и повышение урожая зеленой массы кукурузы.
Таблица 2
Влияние гербицидов и фонов питания на урожайность кукурузы на силос
|
Варианты опыта |
Фоны питания |
|||||
|
Без удобрений |
N60P60K60 |
N90P90K90 |
||||
|
Урожай, ц/га |
Прибавка, ц/га |
Урожай, ц/га |
Прибавка, цга |
Урожай, ц/га |
Прибавка, ц/га |
|
|
1. Контроль – без гербицидов |
128,0 |
– |
148,0 |
– |
152,0 |
|
|
2. Мерлин 150 г/га |
145,7 |
17,7 |
171,0 |
23,0 |
180,0 |
28,0 |
|
3. Кассиус, 50 г/га |
138,0 |
10,0 |
166,0 |
18,0 |
177,0 |
25,0 |
|
4. Мерлин 75 г/га + Кассиус, 25 г/га |
151,0 |
23,0 |
178,0 |
30,0 |
187,0 |
35,0 |
|
НСР0,5, т/га |
5,3 |
– |
3,9 |
– |
4,4 |
– |
На посевах кукурузы высокая прибавка урожая получена при внесении смеси Мерлина 75 г/га + Кассиус, ВРП 25 г/га, которая составила на среднем фоне 30,0 ц/га, повышенном – 35,0 ц/га, а на фоне без удобрений – 23,0 ц/га.
Возделывание кукурузы на силос в горной зоне РСО-Алания на разных фонах применения удобрений и высокоэффективных гербицидов экономически выгодно.
Применение на кукурузе Мерлина 150 г/га, Кассиуса, ВРП 50 г/га и их смеси в половинных дозах обеспечило получение прибыли на среднем фоне удобренности 32,5–30,8, а их смеси 33,8 тыс. руб./га, на повышенном фоне соответственно: 34,9–33,8 и 36,0 тыс. руб./га с уровнем рентабельности 172–185 %.
Выводы
1. Действия различных доз удобрений на биологическую активность почвы показали, что наиболее интенсивно целлюлоза разлагалась на удобренных фонах. На неудобренном фоне на посевах кукурузы в 3 срок определения целлюлоза разложилась на 30,8 %, на среднем фоне (N60P60K60) на 41,2 %, а на повышенном фоне (N90P90K90) – 44,6 %. Причем целлюлоза на удобренных вариантах интенсивнее разлагалась как в верхних, так и в нижних слоях почвы по сравнению с контролем.
2. На посевах кукурузы высокая прибавка урожая получена при внесении смеси Мерлина 75 г/га + Кассиус, ВРП 25 г/га, которая составила на среднем фоне 30,0 ц/га, повышенном – 35,0 ц/га, а на фоне без удобрений – 23,0 ц/га.
3. Применение Мерлина 150 г/га, Кассиуса, ВРП 50 г/га и их смеси в половинных дозах обеспечило получение прибыли на среднем фоне удобренности 32,5–30,8, а их смеси 33,8 тыс. руб./га, на повышенном фоне соответственно 34,9–33,8 и 36,0 тыс. руб./га с уровнем рентабельности 172–185 %.
Библиографическая ссылка
Мамиев Д.М., Абаев А.А., Оказова З.П. ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ И ГЕРБИЦИДОВ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ В ГОРНОЙ ЗОНЕ // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 7. – С. 81-85;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36008 (дата обращения: 21.11.2024).