Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Пуртова Л.Н. 1 Щапова Л.Н. 1 Емельянов А.Н. 2 Тимошинов Р.В. 2 Киселева И.В. 1

---

1 ФГБУН «Биолого-почвенный институт» ДВО РАН

2 ФГБНУН «Приморский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»

Исследовано влияние длительного применения органических и минеральных удобрений на физико-химические свойства агротемногумусовых отбеленных почв и функционирование микрофлоры. Наибольшее накопление гумуса зафиксировано на вариантах с внесением навоза (2) и смеси навоз + известь + NPK (3). Количество подвижного фосфора варьировало от низких (варианты: 1) контроль; 2) навоз; 5) NPK) до средних значений (варианты: 3) навоз + известь + NPK; 4) известь + NPK). Содержание обменного калия на всех исследуемых вариантах опыта избыточное. Отмечались негативные моменты в функционировании микрофлоры. Снижался уровень обогащённости почв каталазой. Высокое содержание грибов и актиномицетов на варианте 4 (известь + NPK) усиливали процессы минерализации органического вещества. Резкое увеличение соотношения грибов и актиномицетов свидетельствовало о снижении окультуренности почв на варианте с внесением высоких доз минеральных удобрений.

Статья в формате PDF

0 KB

почва

гумус

каталаза

микрофлора почв

плодородие

1. Алексеева Е.Н. Влияние длительного применения разных доз удобрений на плодородие средневыщелоченного тяжелосуглинистого чернозема // Почвоведение. – 1970. – № 3. – С. 127–131.

2. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. – М.: МГУ, 1970. – 487 с.

3. Гомонова Н.Ф., Овчинникова М.Ф. Влияние длительного применения минеральных удобрений и известкования на химические свойства, групповой и фракционный состав гумуса дерново-подзолистой почвы // Агрохимия. – 1986. – № 1. – С. 85–90.

4. Доспехов Б.А., Кирюшин Б.Д., Братерская А.Н. Действие 60- летнего применения удобрений, периодического известкования и севооборотов на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы // Агрохимия. – 1976. – № 4. – С. 3–14.

5. Классификация и диагностика почв России / Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова. – Смоленск: Ойкумена, 2004. – 342 с.

6. Кукишева А.А. Влияние экологических факторов на микрофлору и ферментативную активность дерново-подзолистой почвы Томской области и чернозема выщелоченного Алтайского Приобья: автореф. дис. … канд. биол. наук. – Новосибирск, 2011. – 20 с.

7. Методы почвенной микробиологии и биохимии / под ред. Д.Г. Звягенцева. – М.: МГУ, 1991. – 303 с.

8. Орлов Д.С. Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. – 2004. – № 8. – С. 918–926.

9. Пуртова Л.Н. Костенков Н.М. Влияние гербицидов на процессы гумификации, оптико-энергетические, показатели агрогенных почв Приморья // Агрохимия. – 2011. – № 2. – С. 3–9.

10. Рыбачук Н.А., Ознобихин В.И. Разработка методики картографической оценки трансформации и динамики агрохимических показателей пахотных почв // Тр. Дальневост. отд-ния Докучаевского о-ва почвоведов РАН. – Владивосток: ДВО РАН, 2005. – Т.2. – С. 12–18.

11. Шарков И.Н. Сравнительная характеристика двух модификаций абсорбционного метода определения дыхания почв // Почвоведение. – 1987. – № 10. – С. 153–157.

Исследованию влияния длительного применения удобрений на плодородие различных типов почв посвящено достаточно большое количество работ [1, 3, 4]. Установлено улучшение качества гумуса при применении органо-минеральной системы удобрений. Отмечено, что на минеральном фоне с увеличением доз минеральных удобрений увеличивалось содержание фульвокислот и усиливалась подвижность гумуса, что приводило к снижению его содержания.

Между тем вопросы, связанные с разработкой научных основ повышения плодородия почв, урожайности сельскохозяйственных растений, не могут быть решены без углубленного знания микрофлоры и микробиологических процессов трансформации органического вещества. Являясь одним из важнейших факторов плодородия почв, органическое вещество при современном земледелии с использованием высоких доз минеральных удобрений минерализуется, что приводит к снижению в почве общих запасов гумуса. Это в значительной мере касается и почв Дальневосточного региона, в которых наблюдается снижение энергозапасов почв из-за потерь гумуса.

Основная цель работы – оценить изменения в физико-химических показателях почв и сообществах микроорганизмов, участвующих в процессах разложения органического вещества, а также направленность этих процессов под влиянием различных агроприемов (внесение органических, минеральных удобрений, извести).

Материалы и методы исследований

Объектом исследований явились агротемногумусовые отбеленные почвы (названия приведены согласно современной классификации почв 2004 [5]). Профиль почв дифференцирован на горизонты: PU (0–25 см) – серый, неоднородной окраски, комковатой структуры, среднесуглинистый, с ясным переходом в ELng (25–47 см) – сизо-бурый, много Fe-Mn конкреций, плотный, мелко-комковато-слоистый среднесуглинистый, переход постепенный; BTg (47–102) – сизовато-серо-бурый, призматически-слоистый, много мелких конкреций, плотный, влажный, тяжелосуглинистый; Cg (> 102 см) – охристо-сизая глина, плотная, сырая, обилие Fe-Mn конкреций.

Полевые работы проводились в Уссурийском районе (пос. Тимирязевский Приморского края) на стационарных площадках Приморского НИИСХ в длительном опыте с 1941 года. Опыт заложен на агротемногумусовой отбеленной почве по схеме:

1. Контроль.

2. Навоз240т/га.

3. Навоз240т/гга + известь17т/га + N120P180K180.

4. Известь17т/га + N1605P1905K1215.

5. N2614P 2800K2025.

При изучении физико-химических свойств почв использовали общепринятые методы в почвоведении: рН водный и рН солевой измеряли потенциометрически, гидролитическую кислотность определяли по Каппену, поглощенные катионы по Шолленбергеру, содержание гумуса по Тюрину, обменный калий по Масловой, фосфор по Кирсанову [2]. Оценка содержания гумуса проведена по [8], агрохимических показателей почв по [10]. При исследовании изменений в показателях биогенности и биологической активности почв применяли общепринятые методы в почвенной микробиологии [7]. Показатели эмиссии СО2 исследовали в условиях in exp по Шаркову [11].

Результаты исследования и их обсуждение

Согласно схеме географического районирования исследуемая территория приурочена к лесостепной зоне, а почвы относятся к Приморской юго-западной гидротермической провинции. Для провинции характерны высокие показатели выпадения осадков (до 800 мм), радиационного баланса (52,2 ккал/см2 год) и затрат энергии на почвообразование (44,9 ккал/см2 год) [9]. Процесс гумусообразования в вариантах опыта с длительным применением удобрений, судя по параметрам рНс в горизонте PU, протекал в условиях среднекислой и слабокислой реакции среды (табл. 1).

рН водный варьировал от 5,90 до 6,54 и находился в диапазоне слабокислой реакции среды. Гидролитическая кислотность изменялась от низкой (варианты 1, 2, 3), до незначительной (варианты 4, 5). В составе поглощенных катионов преобладали ионы Са2+ и Mg2+. Во всех вариантах опыта, по сравнению с контролем, зафиксировано возрастание содержания гумуса, которое составило на вариантах

3 – (навоз240 т/га + известь17 т/га + N120P180K180) + + 0,43 %;

2 – (навоз240 т/га) + 0,36;

4 – (известь17т/га + N1605P1905K1215) + 0,16;

5 – (N2614P2800K2025) + 0,11 % (табл. 2).

При этом содержание гумуса согласно градациям [8] соответствовало уровню низких значений. Содержание подвижного фосфора низкое как на контроле, так и на вариантах 2 и 5. Возрастание содержания подвижного фосфора до средних значений установлено на варианте 5 с внесением высоких доз NPK. На варианте 4 (Известь + NPK) количество фосфора в горизонте PU возрастало до повышенных, а на варианте 3 (навоз + известь + NPK) до высоких значений.

Таблица 1

Физико-химические показатели агротемногумусовых отбеленных почв Приморья

Примечания:

Нг* – гидролитическая кислотность почв;

** – суммарное количество удобрений, внесённых за 1941–2015 гг.

Таблица 2

Агрохимические показатели агротемногумусовых отбеленных почв

Содержание подвижного калия на исследуемых вариантах опыта достаточно высокое. На контроле количество его достигало высоких показателей, а на вариантах 2, 3, 4, 5 – избыточных.

Для горизонта PU агротемногумусовых подбелов, при длительном применении удобрений, свойственны высокие показатели степени насыщенности основаниями. Это свидетельствует о низком содержании в почвенном поглощающем комплексе ионов водорода. Низкое содержание гумуса, высокая степень насыщенности основаниями говорит о нехватке свежего органического вещества, необходимого для усиления процессов трансформации органического вещества микрофлорой почв и активизации процессов гумусонакопления.

На необходимость активизации микробиологических процессов указывали и достаточно низкие показатели ферментативной (каталазной) активности почв. Согласно оценочным градациям обогащенности почв каталазой [7], для горизонта PU исследуемых почв, свойственна бедная (варианты 2, 3, 4, 5) и средняя (контроль) обогащенность почв каталазой. Показатели каталазной активности составили на вариантах: 1 (контроль) – 3,2 О2 см3/1 г почвы за 1 мин; 2, 3, 4 – 2,0; 5 – 2,7 О2 см3/1 г почвы за 1 мин соответственно. Таким образом, длительное применение удобрений во многом способствовало снижению ферментативной (каталазной) активности почв.

Внесение извести совместно с минеральными удобрениями (вариант 4), судя по показателям эмиссии СО2 (1,57 г С–СО2 м2/сут) заметно усилило интенсивность разложения органического вещества почвы. На вариантах 3 и 5 продуцирование СО2 составило 1,52 г С-СО2 м2/сут. На контроле и на варианте 2 зафиксировано снижение эмиссии С–СО2 из горизонта PU до 1,43 г С–СО2 м2/сут.

Исследования микрофлоры показали, что большая численность микроорганизмов, утилизирующих органический азот, отмечена на контроле (табл. 3).

Таблица 3

Численность и групповой состав микроорганизмов в длительном опыте с органическими, минеральными удобрениями и известью (тыс. КОЕ на 1 г почвы)

Здесь же наблюдается достаточно высокая численность микроорганизмов, развивающихся за счет минерального азота. Эти процессы сбалансированы, и коэффициент минерализации, характеризующий направленность и активность основных процессов круговорота азота, значительно меньше, чем на других вариантах. Это указывает на меньшую интенсивность минерализации растительных остатков (табл. 4). В сохранении и пополнении азота в почве большую роль играет олигонитрофильная микрофлора. Значительное содержание олигонитрофилов на контроле свидетельствует об обеспеченности почвы азотом. Коэффициент эвтрофности (отношение численности микроорганизмов на МПА и КАА) на контроле – 0,63.

Таблица 4

Влияние удобрений на интенсивность микробиологических процессов агротемногумусовой отбеленной почвы

Примечание. [Гр] – грибы, [Акт] – актиномицеты.

На варианте с навозом содержание всех групп микроорганизмов заметно меньше, чем на контроле. Вероятнее всего, последействие навоза как органического удобрения уже не сказывается. О недостаточной обеспеченности микрофлоры свежим органическим веществом свидетельствует коэффициент эвтрофности равный 0,57.

При этом численность микроорганизмов, развивающихся за счет минеральных источников азота (КАА) и являющихся показателем минерализационных процессов в почве, снижалась по сравнению с контролем. Недостаточная интенсивность микробиологических процессов, вероятно, способствует сохранению гумуса в варианте с навозом (табл. 2), хотя коэффициент минерализации достаточно высокий. Добавление к навозу извести и минеральных удобрений слабо сказывается на развитии микробиологических процессов. Коэффициент эвтрофности на варианте навоз + известь + минеральные удобрения равен 0,56. Некоторое увеличение коэффициента эвтрофности скорее всего происходит за счет присутствия в почве извести и минеральных удобрений, которые сохраняют органические удобрения от быстрой минерализации микроорганизмами, хотя коэффициент минерализации в этом варианте достаточно высокий (1,90).

Очень высокая численность микроорганизмов всех групп в почве отмечена на варианте с минеральными удобрениями. Коэффициент эвтрофности по-прежнему остается относительно высоким (0,51). Ежегодное внесение минеральных удобрений заметно стимулирует развитие всех групп микроорганизмов. Большая численность микроорганизмов способствует интенсивному разложению гумуса, и его содержание оказывается более низким в варианте с одними минеральными удобрениями.

Внесение извести заметно снижает содержание микроорганизмов, хотя и способствует развитию минерализационных процессов. Возрастает численность микроорганизмов, использующих минеральные формы азота (среда КАА), и коэффициент минерализации оказывается самым высоким. Вариант известь + минеральные удобрения имеет самый низкий коэффициент эвтрофности – 0,30, что указывает на слабую обеспеченность микрофлоры свежим органическим веществом и вероятность минерализации гумуса.

На вариантах с внесением минеральных удобрений увеличивалось содержание грибов. На наш взгляд, вероятно, это связано с подкислением почвы. Развитие грибов увеличивалось в ряду: навоз < навоз + известь + NPK < контроль < Известь + NPK < NPK.

Содержание актиномицетов – активных минерализаторов трудноразлагаемого органического вещества существенно изменялось. Наибольшее их количество зафиксировано на контроле и на вариантах 3 (навоз + известь + NPK) и 4 (Известь + NPK).

Резкое увеличение соотношения грибов и актиномицетов [Гр]/[Акт] указывает на снижение окультуренности почв [6]. Это подтверждается значительным увеличением численности микроорганизмов, развивающихся за счет минеральных форм азота (среда КАА) и являющихся показателем развития минерализационных процессов, интенсивность которых определяла высокая доза минеральных удобрений.

Выводы

1. Длительное применение удобрений способствовало возрастанию содержания гумуса. Наибольшее накопление гумуса зафиксировано на вариантах с внесением навоза (3,91 %) и смеси навоз + известь + NPK (3,98 %). Количество подвижного фосфора изменялось от низких (варианты 1, 2, 5) до средних значений (варианты 3, 4). Содержание обменного калия на всех исследуемых вариантах опыта избыточное.

2. Внесение минеральных удобрений и извести (вариант 4) активизировало процессы разложения органического вещества и отразилось в увеличении показателей эмиссии СО₂.

3. Отмечались негативные моменты в функционировании микрофлоры – снижался (до низких значений), по сравнению с контролем, уровень обогащённости почв каталазой. Высокое содержание грибов и актиномицетов на варианте 4 (известь + NPK) указывало на глубокие процессы минерализации органического вещества. На варианте с внесением высоких доз NPK прослеживалась тенденция к возрастанию численности аммонификаторов и усиление микробиологических процессов мобилизации азотсодержащих компонентов.

4. Резкое увеличение соотношения грибов и актиномицетов свидетельствовало о снижении окультуренности почв на варианте с внесением высоких доз минеральных удобрений.

Библиографическая ссылка