Введение к работе
Актуальность исследований. Круговорот органического вещества и регулирование интенсивности биохимических процессов его превращения является неотемлемым условием устойчивого функционирования любой экосистемы, поскольку в циклических процессах закючена основа воспроизводства факторов биопродуктивности, сохранения экологических и санационных функций конкретных агроценозов (Фокин А.Д., 1993).
Увеличение поступления в почву фитомассы, имитирующей опад в естественных фитоценозах, в составе сидеральных культур, пожнивно-корневых остатков и соломы на удобрение обеспечивает протекание нормального биологического круговорота, включающего процессы микробиологической минерализации, а также мобилизацию биофильных элементов (Овсянников, 2000).
Структура и состав органических остатков (корни, пожнивные остатки, побочная продукция, сидерат), а также соотношение в них углерода к азоту влияют на интенсивность их последующего превращения. Ускоренная минерализация и быстрое возникновение в почвах дефицита свежего органического вещества значительно усиливает микробиологическую нагрузку на гумус, как источник питания, что приводит к более интенсивному его разложению и снижению плодородия почв (Аристовская, 1988).
Проблема разработки приемов и технологий, обеспечивающих условия функционирования агроэкоситемы близкие к естественной экосистеме за счет снижения степени разомкнутости круговорота веществ и энергии остается актуальной.
Цель исследований: Выявить роль периодического и длительного использования пожнивного сидерата и соломы на удобрение в нормализации биологического круговорота веществ за счет изменения направленности и интенсивности биохимических процессов, обеспечивающих высокую биопродуктивность и устойчивость агроэкосистем.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
Определить структуру и общее количество органического вещества, поступающего в почву после уборки полевых культур и возделывания пожнивного сидерата и выявить их роль в изменении содержания гумуса;
Изучить закономерности трансформации разнокачественных источников органического вещества в почве за счет количественного соотношения между различными группами сапротрофных микроорганизмов при различных технологиях возделывания полевых культур;
Изучить санационное действие длительного применения пожнивного сидерата в различных агробиоценозах;
Оценить содержание углерода микробной биомассы методом субстрат-индуцированного дыхания, а так же его доли в почвенном углероде при однократном и многолетнем применении пожнивного сидерата и соломы в различных агробиоценозах;
Провести сравнительную оценку уровня базального дыхания почвы и устойчивости микробного сообщества агробиоценозов разной интенсивности с естественными биоценозами;
Изучить закономерности изменения различных форм азота в агробиоценозах зерно-пропашного севооборота при различных способах и глубине заделки сидерата и соломы;
Провести анализ продуктивности агроценозов на фоне различных систем удобрений и обработок почвы и оценить их энергетический потенциал.
Научная новизна исследований. Впервые в Нечерноземной зоне РФ проведена сравнительная оценка устойчивости микробного сообщества и активности микробной биомассы методом субстрат-индуцированного дыхания почв естетственных и агробиоценозов при однократном и многолетнем применении пожнивного сидерата и соломы на удобрение.
Длительное использование пожнивного сидерата и соломы на удобрение снижает интенсивность минерализации органического вещества и изменяет направленность биохимических процессов его трансформации в сторону гумусонакопления.
Практическая значимость исследования. Установленные закономерности формирования агробиоценозов высокой продуктивности в современных экологически безопасных системах земледелия за счет изменения интенсивности трансформации органического вещества при разнокачественном распределении пожнивного сидерата и соломы в пахотном слое позволяют поддерживать агроэкосистемы на уровне устойчивости, близкой к естественным биоценозам.
Апробация работы. Результаты исследований были доложены на конференции «Ресурсосберегающее земледелие на рубеже XXI» (Балашиха, 2009); Международной научной конференции молодых ученых и специалистов (Москва, 2009); декабрьской Международной научно-практической конференции (Москва, 2009, 2010); Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (Москва, 2010).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 7 работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация представлена введением, обзором литературы по данной тематике, описанием объектов, методов и усло-
