Содержание к диссертации
Введение
1. Влияние агротехнических приемов на биологическую активность черноземов (литературный обзор) 10
1.1 .Общая характеристика чернозема выщелоченного как объекта сельскохозяйственного использования 10
1.2. Структура микробного сообщества черноземов 13
1.3 .Влияние обработки почвы на микробоценозы черноземов 16
1.4. Влияние органических и минеральных удобрений на биологические свойства почвы 19
1.5.Влияние севооборота на биологическую активность почвы 25
І.б.Фитотоксичность почвы и определяющие ее факторы 32
1.7.Влияние агротехнических приемов на фитотоксичность почвы 37
2. Экологические условия почвообразования района исследований 40
3.1 .Климатические условия 40
3.2.Рельеф и гидрология 44
3.3.Геология и почвообразующие породы 44
3.4.Биологический фактор 46
3. Объекты и методы исследований 49
3.1 .Методика проведения полевых и лабораторных работ 49
3.2.Агрохимическая характеристика черноземов выщелоченных Рамонского района Воронежской области 58
3.2.1 .Морфологические свойства 58
3.2,2.Гранулометрический состав 59
3.2.3.Химические и физико-химические свойства 60
4. Влияние агротехнических приемов на микробиологическую активность черноземов 65
4.1 .Процессы минерализации растительных остатков в почве при различной структуре севооборотов и системе удобрений 65
4.2. Влияние структуры севооборота и удобрений на процессы синтеза-распада гумуса почвы 70
4.3.Динамика численности микроорганизмов, участвующих в трансформации сложных полимерных соединений 76
4.4.Влияние структуры севооборота и удобрений на численность микроорганизмов, участвующих в формировании эффективного плодородия почвы 83
5. Ферментативная активность чернозема выщелоченного в зависимости от структуры севооборота и удобрений 89
5.1.Уреазная активность почвы в зависимости от чередования культур и доз удобрений 90
5.2. Влияние севооборота и удобрений на инвертазную активность чернозема выщелоченного 93
5.3.Изменение фосфатазной активности в зависимости от структуры севооборота и норм удобрений 95
5.4.Активность полифенолоксидазы и пероксидазы под воздействием чередования сельскохозяйственных культур 97
6. Фитотоксичность чернозема при различном чередовании сельскохозяйственных культур 102
6.1.Исследование фитотоксичности чернозема выщелоченного в севообороте под озимой пшеницей 103
6.2. Исследование фитотоксичности чернозема выщелоченного под сахарной свеклой 108
7. Влияние структуры севооборота на содержание элементов питания растений в почве . 111
Выводы 118
Библиографический список используемой литературы 121
Приложение 148
- Влияние органических и минеральных удобрений на биологические свойства почвы
- Влияние структуры севооборота и удобрений на процессы синтеза-распада гумуса почвы
- Влияние севооборота и удобрений на инвертазную активность чернозема выщелоченного
- Исследование фитотоксичности чернозема выщелоченного под сахарной свеклой
Введение к работе
Актуальность темы. Возрастающая интенсификация сельскохозяйственного производства оказывает большое влияние на свойства черноземных почв, которые составляют основу пахотного фонда Центрально-Черноземного региона. При этом меняется их химический состав, физические свойства, содержание и качественный состав гумуса. Подобные процессы могут обусловливать значительные нарушения в функционировании почвы как природного тела, в формировании и активности ее живой фазы, и в первую очередь микрофлоры. Высокая насыщенность севооборотов зерновыми и пропашными культурами, применение высоких доз минеральных удобрений, пестицидов приводят к нарушению естественных процессов поддержания плодородия сельскохозяйственных угодий, вследствие чего происходит накопление токсичных для растений агентов, подавление зимогенной микрофлоры, участвующей в синтезе гумуса, развитие патогенных организмов. В результате таких изменений возникает «микробиологическое почвоутомление», приводящее к снижению продуктивности сельскохозяйственных культур [Паринкина О.М., 1995; Возняковская Ю.М., 1995; Лобков В.Т., 1994; Щеглов Д.И., 1999; Стахурлова Л.Д., 2006].
Особо сильная антропогенная нагрузка на почву в черноземных областях России наблюдается в свекловичных севооборотах. Концентрация посевов сахарной свеклы в близлежащих хозяйствах сырьевой зоны сахарных заводов может привести к нарушению экологического равновесия и гомеостаза черноземов. Это, в свою очередь, вызовет резкое повышение фитотоксичности почв и накопление в них фитопатогенов.
Для снижения негативного воздействия на почву высокой степени насыщенности севооборота данной технической культурой используются различные агротехнические приемы, исследованию эффективности которых для плодородия черноземов и посвящена данная работа.
Цель и задачи. Целью исследований является изучение биологических свойств и фитосанитарного состояния почвы в условиях различной структуры севооборотов и системы удобрений.
В соответствии с целью решались следующие задачи:
Изучить влияние структуры севооборота и системы удобрений на агрохимические показатели черноземов.
Определить изменение численности основных эколого-трофических групп почвенного микробного сообщества в зависимости от структуры севооборота и системы удобрений.
Установить влияние структуры свекловичных севооборотов и системы удобрений на фитосанитарное состояние черноземов.
Оценить влияние различной структуры севооборотов на ферментативную активность почвы.
Исследовать возможность использования в качестве тест-объекта семян сахарной свеклы для диагностики и индикации фитотоксичности черноземов.
Научная новизна. Впервые в Центрально-Черноземном регионе установлена взаимосвязь между составом микробного сообщества и структурой свек-
ловичных севооборотов с различным насыщением сахарной свеклой. Показана роль микрофлоры в развитии фитотоксичности почвы. Установлено, что структура севооборота и система удобрений оказывают существенное влияние на физико-химические свойства черноземов и биологическую активность почвенного микробного сообщества. Высокая насыщенность севооборота сахарной свеклой (до 40%) приводит к максимальному повышению гидролитической кислотности, снижению степени насыщенности основаниями, заметному падению содержания гумуса. Выявлено, что почвы под посевами сахарной свеклы характеризуются наиболее интенсивными процессами как минерализации, так и гумификации, увеличением численности ряда сапрофитных грибов, в том числе фитопатогенов рода Fusarium, и снижением плотности споровых микроорганизмов. В почвах под посевами озимой пшеницы процессы гумификации преобладали над минерализационными процессами, наиболее интенсивно протекала целлюлозолитическая активность микроорганизмов. При 40%-ном насыщении сахарной свеклой наблюдается тенденция снижения активности инвертазы. Установлено, что оптимальные фитосанитарные условия в почве складываются в севооборотах с 20%-ным насыщением сахарной свеклой. При 40%-ном насыщении севооборота этой культурой отмечается повышение токсичности почвы, что подтверждается составом микробного сообщества, ингибированием роста корней тест-культур и значительным снижением гумуса в данном варианте опыта.
Защищаемые положения.
Структура севооборота и система удобрений оказывают существенное влияние на физико-химические свойства черноземов и численность основных эколого-трофических групп почвенного микробного сообщества. Высокая насыщенность севооборота сахарной свеклой (до 40%) приводит к значительному повышению гидролитической кислотности, снижению степени насыщенности основаниями, заметному падению содержания гумуса.
Почва под посевами сахарной свеклы характеризуется наиболее интенсивными процессами как минерализации, так и гумификации. В почве под посевами озимой пшеницы гумификация преобладает над минерализационными процессами.
Процессы минерализации неспецифических органических соединений (мочевины, фосфоросодержащих) активизируются в почве под посевами сахарной свеклы.
Оптимальные фитосанитарные условия в почве складываются в севооборотах с 20%-ным насыщением сахарной свеклой. При 40%-ном насыщении севооборота этой культурой отмечается нарастание токсичности почвы.
Практическое значение работы. Предложен практический метод индикации фитотоксичности почв свекловичных севооборотов путем использования в качестве тест-объектов семян сахарной свеклы (сорта и
гибрида). Более чувствительным индикатором почвоутомления являются сортовые семена этой культуры. Для формирования оптимальных показателей биологической активности чернозема выщелоченного насыщение севооборотов сахарной свеклой не должно превышать 30%. При высоком насыщении севооборотов данной технической культурой рекомендуется использовать гибриды, а не сорта.
Полученный новый фактический материал и теоретические положения используются в курсах лекций: «Биология почв», «Экология», «Агрохимия» и «Микробоценозы почв агрофитосистем», читаемых на биолого-почвенном факультете Воронежского госуниверситета.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались и получили положительную оценку на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов кафедры почвоведения и агрохимии ВГУ; Международной научной конференции «Черноземы Центральной России: генезис, география, эволюция», 25 - 28 мая 2004г., Воронеж; Всероссийской научной конференции «Черноземы России: экологическое состояние и современные почвенные процессы», 25 - 28 сентября 2006г., Воронеж.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 научные работы, одна из них - в «Вестнике ВГУ», рекомендованном ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, выводов, списка использованной литературы и приложения. Основной материал изложен на 145 страницах машинописного текста и включает в себя 23 таблицы, 14 рисунков и 37 приложений. Список литературы состоит из 274 наименований (из них 32 работы зарубежных авторов). Общий объем рукописи - 177 страниц.
Влияние органических и минеральных удобрений на биологические свойства почвы
Исходя из представлений современной экологии, почва относится к открытым системам, существующим в условиях притока вещества и энергии извне. Поэтому устойчивость такой системы в значительной степени зависит от внешних условий [28, 60, 221, 226]. В отличие от почв естественных биогеоценозов, в агроценозах часть вещества, поступившего в растения, изымается с урожаем, и, следовательно, почва нуждается в его пополнении [142, 213, 232]. Чтобы избежать значительной минерализации гумусовых соединений в результате сельскохозяйственного использования почв, необходима компенсация выноса с помощью органических и минеральных удобрений [74, 205, 213, 223].
Минеральные и органические удобрения служат для почвенных микроорганизмов дополнительным источником питания, так как с ними в почву поступают азот, фосфор, калий, зольные элементы, а также органические соединения, которые стимулируют жизнедеятельность микрофлоры, усиливая процессы минерализации. Из отдельных видов минеральных удобрений большее влияние на численность почвенной микрофлоры оказывают азотные, затем фосфорные и менее существенное - калийные при их применении в одинарной дозе [11, 32, 135].
На продуктивность культур, в том числе и пропашных, наибольшее действие оказывает азот; исключение его из системы удобрения приводит к значительному снижению продуктивности севооборота в целом [4, 36, 75, 104, 113]. Но при определении эффективности вносимых элементов питания следует учитывать последействие длительного систематического применения удобрений на растения и свойства почвы [75, 98, 103, 120, 242].
Использование минеральных удобрений в умеренных дозах активизирует деятельность многих физиологических групп почвенных микроорганизмов, в частности микрофлоры азотного цикла. При этом в почве наблюдается увеличение численности аэробных и анаэробных азотфиксаторов, денитрификаторов, аммонификаторов, целлюлозоразрушающих бактерий, актиномицетов, грибов и микроорганизмов автохтонной группировки. С ростом доз азотных удобрений продолжительность ингибирующего действия на нитрогенную активность почвы увеличивается; денитрификация усиливается. При этом интенсивность де-нитрификации в присутствии нитратных соединений азота ниже, чем при внесении амидных и аммонийных форм азота. Ыитрогеназная активность подавлялась в большей степени от внесения мочевины [115, 118, 121, 149, 179,230].
Высокая концентрация нитратов при локальном внесении азотных удобрений приводила к снижению активности протеазы и уреазы. Внесение азотных удобрений в дозе № о способствует временному ингибированию потенциальной способности почв к азотфиксации [193].
В условиях длительного (свыше 30 лет) применения удобрений в дозах от N68P45K45 до N2ooPisoKi2o в зернопропашном севообороте произошли существенные изменения в структуре и функционировании микробоценоза: при низких дозах удобрений численность основных систематических групп почвенный микрофлоры изменялась незначительно; при средних дозах - возрастала, тогда как при повышенных дозах наблюдалась значительная перестройка микробного сообщества почвы. Это выражалось в увеличении численности споровых форм бактерий; микроорганизмов, усваивающих минеральные формы азота; микро-мицетов, денитрификаторов. В то же время подавлялась численность микроорганизмов, вырастающих на МПА, нитрифицирующих и целлюлозоразлатающих бактерий. Негативное действие удобрений проявляется и в том, что активные микроорганизмы почвы переходят в разряд неактивных или совсем исчезают; начинают развиваться нетипичные для данной почвы, резистентные к высоким дозам минеральных веществ микроорганизмы; снижается видовое разнообразие аммонифицирующей микрофлоры [32, 127]. Отмечено, что распашка и внесение минеральных удобрений часто приводит к подкислению чернозема, росту численности и изменению структуры почвенных грибов, снижению видового разнообразия микромицетов, усиление доминирования некоторых видов с фи-тотоксическими свойствами. В таких условиях может возникнуть превышение предела гомеостаза микрофлоры чернозема, что приведет к микробному токсикозу почвы [237].
Необходимо учитывать и тот факт, что с повышением норм внесения азотных удобрений возрастают потери азота за счет вымывания и денитрификации, усиливается загрязнение окружающей среды [32, 72].
Фосфорно-калийные удобрения (без азота) мало способствуют использованию растениями почвенного азота, в то же время это усиливает деятельность азотфиксирующих микроорганизмов почвы [133]. Внесение фосфорных удобрений увеличивает общую биологическую активность. Активизируется развитие бактерий, минерализующих азотные соединения. При этом с возрастанием доз фосфора численность бактерий, участвующих в превращении минеральных и органических фосфорных соединений, снижается. Численность аммонифицирующих бактерий и актиномицетов, минерализующих органические вещества почвы, под влиянием фосфорных удобрений увеличивается. При раздельном внесении фосфора до 480кг/га Р2О5 наблюдается повышение численности бактерий и снижается количество актиномицетов [100].
Внесение минеральных удобрений приводило к резкому увеличению целлюлоз ораз л агающей способности почвы, что объясняется активизацией деятельности микроорганизмов, участвующих в разложении целлюлозы. Органо-минеральные удобрения также обуславливали увеличение данного параметра почвы в сравнении с неудобренным фоном на 15-25%. В то же время при очень высоких дозах минеральных удобрений активность целлюлозоразлагающей микрофлоры может снижаться [72, 106, 111, 169, 174]. В почвах сельскохозяйственных угодий наблюдается отчуждение основной массы растений с урожаем, поэтому резко сокращается поступление в почву свежего органического вещества. В таких условиях повышение запаса гумуса может быть достигнуто внесением различных органических удобрений. Скорость процесса разложения свежего органического вещества прежде всего зависит от величины соотношения углерода к азоту (C:N). Свежие растительные остатки с узким отношением углерода к азоту разлагаются с максимальной скоростью [197, 239]. Менее интенсивно идет разложение растительных остатков с широким отношением [89, 203, 243]. При микробиологическом разложении растительных остатков в почве формируется значительное количество самых разнообразных продуктов, которые принимают участие в образовании гумусовых веществ. Микробиологическая гумификация в почве определяется отбором устойчивых к миро биологическому разложению органических структур, а также скоростью процесса, вызывающего степень гумификации [143, 165, 203, 209, 233].
Влияние структуры севооборота и удобрений на процессы синтеза-распада гумуса почвы
При 30%-ном насыщении основной технической культурой увеличение процентного содержания гумуса отмечено только в варианте с двойной дозой органических удобрений (навоз - 16 т/га), а в севообороте с наличием поля кукурузы и двух полей гороха содержание гумуса в верхнем пахотном слое значительно уменьшилось: с 5.6% до 4.6%. В случае 40%-ного насыщения севооборота сахарной свеклой зафиксировано максимальное снижение содержания гумуса с 5.5% исходного до 4.0% в третьей ротации (табл. 3.8).
В подпахотном слое (20-40 см) снижение содержания гумуса отмечено практически во всех исследуемых вариантах, за исключением севооборота с 20% и 30% -ным насыщением сахарной свеклой на фоне двойной нормы навоза (16 т/га).
Известно, что культуры сплошного сева (зерновые, травы) оставляют после себя значительно большее количество пожнивных и корневых остатков, по этому снижение содержания гумуса в черноземах даже без внесения удобрений менее выражено, чем под пропашными культурами (кукурузой, сахарной свеклой) [59]. Наши данные также показывают, что в севооборотах с 50%-ной насыщенностью культурами сплошного сева содержание гумуса в слое 0-20 см стабильно высокое (на уровне 5.4-5.5%) (варианты №1, №2, №4). При насыщении севооборота этими культурами до 60% отмечено повышение гумуса с 4.3% его исходного содержания до 5.0% в третьей ротации (вариант №3). При минимальном (40%-ном) насыщении культурами сплошного сева отмечено значительное снижение гумуса: на 1% в севообороте №5 и на 1.5% в севообороте №6 (максимально насыщенном сахарной свеклой) (табл. 3.3; 3.8).
Таким образом, в севооборотах более насыщенных пропашными культурами, в частности сахарной свеклой, наблюдаются значительные потери гумуса.
Сложившиеся в настоящее время определенные представления об элементах, составляющих микробные группы разных типов почв, позволяют использовать микробиологический анализ для выявления направленности и интенсивности почвенных процессов. Необходимо отметить, что для характеристики типа почвы и ее состояния важна не только численность разных групп микроорганизмов, но и анализ их соотношения. Изменения почвенных условий резко влияют на видовой состав почвенного микронаселения, но могут мало или совсем не сказываться на численности их физиологических групп. Поэтому чрезвычайно важно при анализе почвы стремиться установить состояние отдельных видов микроорганизмов [133].
При распашке целинных земель и вовлечении их в сельскохозяйственное производство естественный почвообразовательный процесс изменяется. При этом активизируется минерализация свежего органического вещества, а процессы синтеза - распада гумуса смещаются в сторону его деструкции. Так, под посевами сахарной свеклы отмечено преобладание минерализационных процессов (численность аммонификаторов, олигонитрофилов и педотрофов значительно возрастает), а коэффициент иммобилизации (Кимм.) снижается в 9 - 10 раз по сравнению с целиной [180]. На определенном этапе научно - технического прогресса в сельскохозяйственном производстве достигается их равновесие, но на более низком уровне содержания гумуса, чем в естественных, не нарушенных черноземах [18].
Широко известно, что основным элементом, определяющим урожайность сельскохозяйственных культур, является азот. Однако из большого разнообразия соединений азота, встречающихся в почве, растения могут использовать для питания в основном минеральные его формы, которые образуются в результате минерализации азоторганических соединений [133].
Микрофлора, минерализующая гумус, создает дополнительный запас питательных веществ для растений в почве. Сложные процессы трансформации гумуса, постоянно протекающие в почве, органически целесообразны для жизнедеятельности, так как создают необходимые условия для наиболее продуктивного использования ими почвенной среды обитания [61].
Аммонификаторы - микроорганизмы, разлагающие органические соединения, содержащие азот, до продуктов полураспада и, в последствии, до полной их минерализации с выделением аммиака. По мере его высвобождения нитри-фикаторы трансформируют его в нитратную форму, поставляя в почвенный раствор доступный растениям азот и ликвидируя избыток аммиака, который при превышении определенного порога концентрации становится токсичным для живых организмов. Учет этой группы микроорганизмов проводился на мя-сопептонном агаре (МПА) [18].
Кроме того, эта обширная группа микроорганизмов представлена полифагами, большинство которых способны потреблять самые разнообразные вещества и часто предпочитают в качестве энергетического материала сахара, то есть наблюдение этой группировки, особенно под сахарной свеклой, вызывает практический интерес [159].
Влияние севооборота и удобрений на инвертазную активность чернозема выщелоченного
О глубине разложения органического вещества в почве свидетельствует численность споровых бацилл. Кроме того, представитель этого рода - Bacillus subtilis, является антагонистом микроскопических грибов, среди которых встречаются наиболее агрессивные формы патогенов.
Результаты наших исследований показали, что летом в почве под озимой пшеницей высокая численность споровых наблюдалась в случае 30%-ного насыщения севооборотов сахарной свеклой в вариантах №2 и №4 с наличием полей черного пара. В севооборотах с 40% и 50%-ным насыщением пропашными культурами плотность споровых микроорганизмов была значительно ниже (варианты №5 и №6).
Осенью, после уборки озимой пшеницы, численность этой группы микроорганизмов снижается по всем вариантам (табл. 4.4). В почве под сахарной свеклой численность споровых ниже, чем в случае с озимой пшеницей, что может свидетельствовать об ухудшении фитосанитарной обстановке под данной культурой, (табл. 4.4).
Олигоазофилы - это группа почвенной микрофлоры, завершающая минерализацию органических соединений. Они растут на бедных азотом средах и способны сами фиксировать азот из воздуха. Их количество возрастает при исчерпании источника азота в почве. Лимитирующим фактором в почве лесостепной и степной зоны является влажность. В соответствии с определением Д.И. Никитиной, олиготрофы имеют систему активного транспорта мономерных соединений при их низкой концентрации в окружающей среде, что обеспечивает таким микроорганизмам преимущественное развитие в среде с дефицитом энергетических субстратов [10].
Однако, кроме безазотных сред, олигоазофильные микроорганизмы могут использовать широкий набор азотсодержащих соединений от минеральных солей и простых органических веществ до сложных высокомолекулярных соединений [10]. Несомненным является и то, что после отмирания этой многочисленной группы микроорганизмов почва обогащается белковыми веществами, которые затем минерализуются [151].
В нашем опыте под озимой пшеницей летом максимальная численность олигоазофилов отмечалась в севооборотах №1 и №3 с 20%-ным насыщением сахарной свеклой, а минимальная - с 40%-ной (вариант №6). Осенью высокая плотность данной группы микроорганизмов была в севообороте №1 с 20%-ным насыщением сахарной свеклой на фоне обычной нормы удобрений (N36p46K.37, 8 т/га навоза), а также в севооборотах с 30%-ным насыщением основной технической культурой (табл. 4.4).
В почве под сахарной свеклой численность олигоазофилов достигла наибольших значений в вариантах с 30%-ным насыщением сахарной свеклой в севооборотах №2 и №4 с полями черного пара, а также при 20%-ном в условиях обычной нормы удобрений (ЫзбРзбК-з!-, 8 т/га навоза) (вариант №1). Низкая плотность данной группы микроорганизмов отмечалась после кукурузы на силос при 40%-ном насыщении сахарной свеклой, а также при 20%-ном - на фоне повышенных доз удобрений (ТЧ5іРб2К.58, 16 т/га навоза) и отсутствия в севообороте черного пара.
Сравнивая исследуемые севообороты можно отметить, что при 40%-ном насыщении их технической культурой численность олигоазофилов под обеими исследуемыми культурами была ниже, чем в почве других вариантов. Также заметно, что в почве под сахарной свеклой численность олигоазофилов была в 1.3 - 5.6 раз выше, чем под посевами озимой пшеницы (табл.4.4).
Многим бактериям присуща способность к фиксации молекулярного азота. К таким относятся: аноксигенные фототрофные бактерии, многие цианобакте-рии, факультативные анаэробы (Klebsiella pneumoniae, Bacillus polymyxa), xe-молитоавтотрофные бактерии (Xanthobacter autotroph! cus, Alcaligenes latus), ме-тилотрофные, сульфатредуцирующие и метанобразующие бактерии. Однако особенно эффективно связывают азот виды Azotobacter (около 20 мг азота на 1 г использованного сахара) [241].
Биологическая азотфиксация играет важную роль в процессе производства и повышении продуктивности многих систем в растениеводстве. Действие биологической азотфиксации проявляется в непосредственном обеспечении растений за счет фиксации атмосферного азота, а в севообороте оказывает положительное влияние, в том числе, в ослаблении заболеваний [264].
Летом в почве под озимой пшеницей высокая численность азотфиксирую-щих микроорганизмов отмечалась при 30%-ном насыщении сахарной свеклой в севообороте №5 после гороха. После многолетних трав в вариантах №1 и №2 плотность этой группы была примерно в 3 раза ниже. Осенью, после уборки озимой пшеницы, численность азотфиксирующей микрофлоры по всем вариантам возрастает.
Плотность азотфиксаторов в почве под сахарной свеклой была выше в севооборотах с 20% и 40%-ным насыщениями основной технической культурой.
В целом, в почве под посевами сахарной свеклы численность азотфиксирующей микрофлоры в несколько раз повышалась, по сравнению с почвой под озимой пшеницей. Что согласуется с данными A. Svirskiene [1997], указывающими, что наибольшее распространение почвенных микроорганизмов, особенно азотфиксирующих и аммонифицирующих бактерий, обусловлено выращиванием в севообороте сахарной свеклы, удобряемой навозом и минеральными удобрениями [270].
Исследование фитотоксичности чернозема выщелоченного под сахарной свеклой
Фосфор - один из важнейших элементов питания, необходимый для роста и развития живых организмов. Значительная часть фосфорного фонда почв представлена фосфороорганическими соединениями. Обогащенность почвы подвижными фосфатами зависит от интенсивности минерализации поступающих и находящихся в почве органических соединений.
Имея непосредственное отношение к процессам биохимической мобилизации фосфора в почве, уровень фосфатазной активности отражает потенциальную интенсивность и направленность этих процессов в почве. Он является важной характеристикой почвенного плодородия: отмечена корреляция между фосфатазной активностью и плодородием почвы [70, 214].
Известно, что избыток подвижного фосфора подавляет активность фосфа-таз. Суперфосфат в дозе 300 кг/га и удвоенные нормы полных минеральных удобрений снижали активность почвенной фосфатазы [69, 216].
При внесении азотных удобрений наблюдается повышение фосфатазной активности [5, 235]. Такой эффект вызван тем, что азотные удобрения способствуют мобилизации не только азота органических соединений почвы, но и фосфорорганических - за счет индуцированного синтеза фосфатаз микроорганизмами и корнями растений в результате изменения отношения N:P в почве в сторону дефицита почвенного фосфора. Кроме того, вносимый азот снижает конкурентное действие фосфат-ионов, что также способствует повышению фосфатазной активности [214, 216].
В почве под озимой пшеницей летом гидролиз фосфоросодержащих органических соединений протекал интенсивнее после гороха в варианте №5 при 30%-ном насыщении севооборота сахарной свеклой. Низкая фосфатазная активность наблюдалась после черного пара в варианте №4 при 30%-ом насыщении севооборота основной технической культурой (табл. 5.3; прилож. 6). После уборки озимой пшеницы происходит усиление процессов минерализации фосфоросодержащих соединений практически по всем исследуемым севооборотам вследствие улучшения условий газообмена в почве.
2. Под посевами сахарной свеклы гидролиз фосфорорганических соединений протекал интенсивнее при 30%-ном насыщении севооборота сахарной свеклой в варианте №5 с 20% гороха и отсутствием парующей почвы, а так же при 20%-ном насыщении в севообороте №3 в условиях повышенной нормы органических и минеральных удобрений за ротацию (N51P62K58, 16 т/га навоза). Наиболее низкая активность фермента отмечена при 20%-ном насыщении сахарной свеклой на фоне обычной нормы удобрений (Ы36? К , 8 т/га навоза) (севооборот №1) (табл. 5.3; прилож. 6).
Несмотря на то, что многими исследователями отмечено значительное снижение фосфатазной активности при возделывании монокультуры [49, 216, 225, 266], в нашем опыте при наиболее высоком (40%-ном) насыщении севооборота основной технической культурой, активность этого фермента не была минимальной, как в почве под озимой пшеницей, так и под сахарной свеклой. Это объяснимо повышенными нормами азотных и фосфорных удобрений (К РбвК-зо)) вносимых в течение ротации этого севооборота.
Сравнивая почву под посевами исследуемых культур, необходимо отметить, что процессы минерализации неспецифических фосфорорганических соединений протекали интенсивнее под сахарной свеклой, в отличие от озимой пшеницы, практически во всех вариантах. Очевидно, в почве под посевами пропашной культуры создаются более благоприятные условия для активизации данного процесса вследствие улучшения аэрации и внесения высоких доз минеральных удобрений (N90P140K95) непосредственно под свеклу (табл. 5.3).
Следует отметить, что активность почвенной фосфатазы положительно коррелирует с содержанием легкорастворимых фосфатов (г = 0.77 под посевами озимой пшеницы, г = 0.85 под посевами сахарной свеклы).
Похожие диссертации на Биологическая активность чернозема в условиях различной структуры севооборотов
