Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературных данных по влиянию факторов интенсификации и биологизации земледелия на биологическую активность почв 9
1.1 Изменение биологических и агрохимических элементов плодородия почвы под озимой пшеницей в зависимости от приемов основной обработки почвы 9
1.2 Воздействие предшественников на биологические и агрохимические показатели почвы 13
1.3 Влияние различных доз удобрений на биологические и агрохимические показатели почвы 18
1.4 Изменение агрофизических свойств почвы под влиянием изучаемых факторов 23
2 Условия и методика проведения опыта 32
2.1 Краткая характеристика почвенно-климатических условий Центрально-Чернозёмной зоны 32
2.2 Метеорологические условия в период проведения исследований 34
2.3 Схема опыта и методика проведения анализов 41
3 Влияние элементов технологии возделывания озимой пшеницы на физические свойства почвы 47
3.1 Динамика продуктивной влаги 47
3.2 Структурно-агрегатный состав почвы 51
3.3 Плотность сложения почвы 55
3.4 Твёрдость почвы 57
4 Влияние факторов интенсификации земледелия на биологические показатели почвы 61
4.1 Структура микробного ценоза почвы под озимой пшеницей 61
4.1.1 Влияние предшественников на микробоценоз 62
4.1.2 Влияние разных систем обработки и агрохимикатов на микробоценоз 69
4.2 Ферментативная активность почвы 77
4.2.1 Ферментативная активность почвы в различных звеньях севооборота 78
4.2.2 Влияние применения различных систем обработки почвы на ферментативную активность почвы 81
4.3 Интенсивность разложения клетчатки и накопление аминокислот в почве 85
4.3.1 Биологическая активность почвы под культурами 86
4.3.2 Биологическая активность почвы в зависимости от элементов интенсификации земледелия 88
4.4 Интенсивность выделения углекислого газа 90
5 Влияние приемов возделывания озимой пшеницы на содержание элементов питания в почве 95
5.1 Динамика содержания нитратного азота 95
5.2 Содержание подвижного фосфора 100
5.3 Динамика обменного калия 103
6 Экономическая и агроэнергетическая оценка приемов технологии возделывания озимой 108
выводы 122
Предложения производству 125
Список литературы
- Воздействие предшественников на биологические и агрохимические показатели почвы
- Метеорологические условия в период проведения исследований
- Структурно-агрегатный состав почвы
- Ферментативная активность почвы в различных звеньях севооборота
Введение к работе
Актуальность темы. Длительная эксплуатация сельскохозяйственных угодий оказывает большое влияние на свойства чернозёмных почв, что сказывается на величине получаемого урожая, поэтому в последние годы большое значение придается оценке состояния агроценозов и их продуктивности (Благовещенская Г.Г, Духанина Т.М., 2004). Интенсивное использование чернозёмов, связанное с механической обработкой, применением минеральных удобрений, внесением гербицидов, чередованием культур в севообороте, направленное на получение высоких урожаев возделываемых сельскохозяйственных культур, зачастую сопровождается нарушением естественных процессов поддержания плодородия сельскохозяйственных угодий. Вследствие этого, происходит изменение течения и направленности микробиологических процессов, которые играют важную роль как в формировании и становлении, так и деградации почвенного плодородия (Войнова-Райкова Ж., Ранков В., 1986; Бабьева И.П., Зенова Г.М., 1989).
Несмотря на большое количество материала и исследований в этом направлении, в настоящее время недостаточно полно изучено влияние чередования культур в севообороте, способов основной обработки почвы при применении разных доз минеральных удобрений на агрофизические, агрохимические и биологические свойства почвы. В целях улучшения условия возделывания сельскохозяйственных культур и рационального природопользования необходимо изучение этого актуального вопроса.
Цель исследований: изучить влияние факторов интенсификации земледелия на биологические, агрохимические свойства почвы и продуктивность озимой пшеницы.
Задачи исследований:
-
Изучить изменение агрофизических свойств почвы под озимой пшеницей при влиянии различных предшественников, систем обработки почвы и доз минеральных удобрений.
-
Выявить влияние факторов биологизации (севообороты) и интенсификации земледелия (обработка почвы, удобрения) на биологические свойства чернозёма обыкновенного.
-
Определить зависимость показателей питательного режима почвы, урожайности и качества озимой пшеницы от различных предшественников, способов обработки и удобрений.
-
Рассчитать биоэнергетическую и экономическую оценку эффективности изучаемых элементов (севообороты, обработка почвы, удобрения) технологии возделывания озимой пшеницы.
Научная новизна. На основе проведенных комплексных исследований в условиях юго-востока ЦЧР установлено, что эспарцет одного и двух лет пользования улучшает структурно-агрегатное состояние почвы и увеличивает содержание агрономически ценных агрегатов в почве под озимой пшеницей до 82%.
Впервые для чернозёма обыкновенного выявлено увеличение потенциальной биологической активности почвы под озимой пшеницей до 43% при комбинированной обработ-
ке почвы. Эспарцет одного года пользования, как предшественник для озимой пшеницы, увеличивает актуальную биологическую активность в 1,5 раза и потенциальную активность до 18%.
Получены новые сведения о положительном влиянии на содержание нитратного азота в почве под озимой пшеницей после предшественников: эспарцет одногодичного пользования (9,2 мг/кг почвы) и чёрный пар(8,7 мг/кг почвы).
Экспериментально доказана прибавка урожая зерна озимой пшеницы до 0,33 т/га от внесения минеральных удобрений в дозе NPK по 60 кг д.в. на га и одной подкормки N30 в фазу кущения и до 0,51 т/га от той же дозы удобрений и двух подкормок в фазу кущения и колошения.
Практическая значимость работы. Результаты проведённых исследований могут быть использованы при разработке и внедрения адаптивных систем земледелия на основе регулирования агрофизических, биологических и агрохимических свойств чернозема обыкновенного в зависимости от элементов интенсификации земледелия (предшественники, обработка почвы, минеральные удобрения) с целью улучшения питательного режима почвы и повышения урожайности озимой пшеницы.
Результаты исследований включены в книгу «Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Воронежской области».
Положения, выносимые на защиту:
-
Введение многолетних трав в качестве предшественника для озимой пшеницы снижает твёрдость и улучшает агрегатно-структурный состав почвы.
-
Комбинированная обработка почвы и введение эспарцета одного и двух лет пользования активизирует микроорганизмы, принимающие участие в круговороте азота и трансформации сложных полимерных соединений, а так же сопряженные с ними ферменты.
-
Введение эспарцета одного года пользования и чёрного пара увеличивает содержание нитратного азота в почве под озимой пшеницей.
-
Экономическая и биоэнергетическая оценка предшественников и приемов интенсификации (обработка почвы, удобрения) в технологии возделывания озимой пшеницы показала, что наибольшая рентабельность достигается после чёрного пара.
Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации доложены на Международной научно-практической конференции, посвященной 120-летию становления ГНУ Воронежского НИИСХ Россельхозакадемии (Каменная Степь, 2012); на Всероссийской школе молодых ученых и специалистов «Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства» (Каменная Степь, 2012); на международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию кафедры земледелия Воронежского ГАУ (Воронеж, 2013); на Всероссийской научно-практической конференции «Модернизация агротехнологий в адаптивно-ландшафтном земледелии Центрального Черноземья» (Каменная Степь, 2014); на международной научно-практической конференции «Сельскохозяйственные науки: вопросы и тенденции развития» (Красноярск, 2014); на
международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы сельскохозяйственных наук в современных условиях развития страны» (Санкт-Петербург, 2015).
Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 2 статьи в журналах рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований включены в книгу «Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Воронежской области» и методические указания «Технологяю формирования высопродуктивных лугово-пастбищных угодий в Воронежской области».
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов, списка используемой литературы и приложения. Общий объем рукописи - 172 страницы машинописного текста и включает в себя 1 схему, 34 таблицы, 2 рисунка и 21 приложение. Список литературы состоит из 217 наименований (из них 10 работ зарубежных авторов).
Воздействие предшественников на биологические и агрохимические показатели почвы
Биологическая активность почвы является одним из основных показателей ее плодородия. Она во многом определяется биохимическими реакциями, которые обуславливают интенсивность и направленность микробиологических процессов протекающих в почве. Микробиологические сообщества участвует в формировании почвенного плодородия и в процессах мобилизации и аккумуляции химических элементов в почве.
Первые упоминания о важной роли почвенных микроорганизмов в становлении почвенного плодородия выдвигали в своих работах В.В. Докучаев и В.И. Вернадский. Они создали теорию о формировании почвенного плодородия под воздействием комплекса природных и антропогенных факторов, где биохимическая деятельность микроорганизмов играет главную роль в процессе становления и развития плодородия почвы (Звягинцев Д.Г., 1992).
Основные работы по изучению микробиологической активности в Центрально-Чернозёмной зоне отражены в исследованиях А.Ф. Витера (1976), Н.Я. Кутовой (1984), Н.В. Безлер (1997), В.В. Верзилина (2004), которые указывают на сложный характер проявления активности микроорганизмов в зависимости от обработки почвы, характера чередования культур в севооборотах, вносимых удобрений и климатических условий.
Одним из важнейших факторов регулирования почвенного плодородия и биологической активности является механическая обработка почвы, которая способствует перераспределению органического вещества в пахотном слое. При использовании почв в сельском хозяйстве происходят изменения агрохимических и биологических процессов в почве, круговорота всех биогенных элементов, участвующих в создании и поддержании почвенного плодородия под влиянием почвенных микроорганизмов.
Различные способы обработки почвы неоднозначно влияют на активность микробного сообщества, его численность и видовой состав. По многим данным, изменение ферментативной активности почвы не зависит от способа обработки почвы и сохраняется на высоком уровне. Применение различных глубин основной обработки почвы не приводит к значительному количественному варьированию общего числа микроорганизмов, однако вызывает изменение в структуре микробного ценоза. По мере окультуривания, численность бактерий, использующих минеральные формы азота, возрастает, в то время как доля актиноми-цетов снижается (Гармашов В.М., 1996; Каличкин В.К., 1996).
По результатам исследований, проводимых в чернозёмной зоне А.В. Соколовым (1975), И.М. Никульниковым и Н.В. Безлер (2004), отвальная вспашка увеличивает биологическую активность пахотного слоя и повышает интенсивность минерализационных процессов (КАА:МПА), а безотвальная обработка почвы снижает их интенсивность и создает неблагоприятные условия для деятельности нитрификаторов и азотобактера. Это может быть связано с увеличением глубины при отвальной обработке почвы и усилением минерализационных процессов, приводящих к большей дифференциации 0-30 см слоя почвы, и изменением активности микроорганизмов. Доминирующее их количество сосредотачивается в верхней (0-10 см) части пахотного слоя при безотвальной обработке за счет лучшего увлажнения. Однако в условиях Воронежской области верхний 0-10 см слой почвы практически ежегодно пересыхает, что приводит к уменьшению снабжения растений азотом и вызывает необходимость внесения дополнительных минеральных удобрений (Никульников И.М., 2004; Турусов В.И., Свиридов А.К., 2010). По результатам исследований Х.Б. Дусаева (1990), высокое содержание подвижного фосфора в севообороте, наблюдалось при безотвальном рыхлении в верхних слоях почвы перед посевом озимых и яровых зерновых культур. Аналогичные результаты показаны в исследованиях А.А. Прохорова и др. (1993), А.А. Борина и др. (1994), П.Д. Кошкина (1997).
Тем не менее, некоторые учёные в своих работах отмечают более благоприятные условия для активизации процесса нитрификации и увеличения количества нитратов в слое 0-10 см в посевах озимой и яровой пшеницы в фазу кущения, и в более поздние фазы роста при безотвальном рыхлении на 10-12 см, по сравнению со вспашкой (Майстренко Н.Н., 1993., Ладонин В.Ф., 1997). О.Ф Хамова (2002) в своих работах объясняет это большим количеством корневых и органических остатков растений, сосредоточенных в верхней части пахотного слоя при безотвальной обработке почвы. Поскольку органические вещества для большинства микроорганизмов служат источником энергии и питательных веществ, при минимальной обработке они концентрируются в верхнем слое, в случае глубокой - более равномерному распределению по всему корне-обитаемому слою.
Ряд ученых в своих работах отмечают, что поверхностная и фрезерная обработки почвы повышают численность аммонификаторов и нитрификаторов, по сравнению с естественным агрохимическим фоном. Дальнейшие исследования по обработке почвы показали, что уменьшение глубины плоскорезной обработки с 30-33 см до 12-14 см способствует сохранению микробной биомассы в течение всего вегетационного периода (Столяров А.И. 1995; Черенков В.В., 1996; Мамилов А.Ш., 1997).
Распределение нитратов и подвижных форм фосфора под озимой пшеницей по слоям пахотного горизонта зависит от способа обработки почвы. В верхнем 0-10 см слое почвы максимальное накопление этих элементов отмечалось при применении плоскорезной обработки, а отвальная вспашка способствовала их накоплению в более глубоких слоях (10-20 и 20-30 см) почвы (Грызлов Е.В., Левченко В.К., 1974).
Метеорологические условия в период проведения исследований
Почвенная влага является одним из главных факторов, влияющих на плодородие почвы. Нормальное развитие растений и почвенных микроорганизмов невозможно без достаточного её количества. Потребление влаги растениями озимой пшеницы зависит от погодных условий, уровня минерального питания и фаз развития растения. Её запасы в почве увеличиваются за счёт осенних, зимних и весенних осадков.
Водопотребление влаги, содержащейся в почве, в первую очередь идет из пахотного слоя, в котором располагается основная масса корней. По мере её потребления из него, наблюдается поглощение влаги развивающейся корневой системой и из глубоких слоев почвы. Недостаток осадков в осенний период вегетации культуры неблагоприятно сказывается на набухании, прорастании семян и развитии корневой системы растений. В период летней вегетации недостаток влаги сказывается на уменьшении величины колоса и количества продуктивных колосков.
Данные таблицы 3 свидетельствуют, что в среднем за годы исследования предшественники значительно влияли на содержание продуктивной влаги как в 0-20 см слое, так и в полуметровом, и метровом слоях почвы. Паровой и бобовый предшественник способствовали наибольшему накоплению продуктивной влаги в почве по озимой пшенице. Преимущество по её содержанию составило 34,2% по сравнению с многолетними бобовыми травами разных лет пользования. Меньшее количество влаги отмечалось после многолетних трав, в среднем за период вегетации озимой пшеницы на 18% в 0-50 см и 12% в 0-100 слое почвы. Наименьшее её содержание (20,7 и 52,6 мм соответственно) было после эспарцета второго года пользования.
Эспарцет двухгодичного пользования снижает запасы продуктивной влаги по озимой пшенице, как в 0-20 см слое, так и в 0-100 см слое почвы на 36,6 - 38,8 % по сравнению с паром. Такое распределение влаги может быть связано с засыханием корневой системы эспарцета двухгодичного пользования сверху вниз и использованием влага молодой корневой системой из нижележащих горизонтов. Поэтому как предшественник озимой пшеницы он хуже способствует накоплению влаги в корнеобитаемом слое почвы, потому что способствует большему её иссушению, чем эспарцет одногодичного пользования. В то время как эспарцет одного года пользования снизил запасы продуктивной влаги в 0-20 см и 0-100 см слое почвы только на 12,3-29,6% по сравнению с чёрным паром.
Горох, как предшественник для озимой пшеницы увеличивает запасы продуктивной влаги по сравнению с эспарцетом двухгодичного пользования. Разница по содержанию влаги в верхнем 0-20 см слое почвы составила 39,4%, в 0-50 см слое 34,5% и метровом слое 36,6%. Так, горох проявил себя как хороший предшественник для озимой пшеницы с более рациональным расходом почвенной влаги по сравнению с многолетними бобовыми предшественниками различных лет пользования.
Паровой предшественник способствовал более рациональному расходу доступной влаги в почве на протяжении всей вегетации озимой пшеницы по сравнению с многолетними бобовыми предшественниками. Наиболее ярко это проявилось в засушливые годы с неустойчивым увлажнением и высокими температурами, черный пар оказывал положительное последействие на следующую за ним озимую пшеницу. Таким образом, по данным исследований за 3 года можно сделать вывод, что чёрный пар явился наилучшим предшественником для возделывания озимой пшеницы в условиях недостаточного увлажнения.
На величину весенних запасов продуктивной влаги основное влияние оказали осадки зимнего и весеннего периодов. Это связано с продолжительным вегетационным периодом, когда происходила аккумуляция, как весенних талых вод, так и зимних осадков. Несмотря на предшествующий засушливый 2010 год, в 2011 году, на период весеннего возобновления вегетации растений, запасы доступной влаги в верхнем 0-20 см и 0-100 см слое почвы были выше, чем в более благоприятные 2012-2013 года (Приложение 2).
В среднем на период возобновления вегетации в посевах озимой пшеницы, идущей после эспарцета одногодичного пользования, отмечался наибольший запас влаги в слое 0-100 см, равный 132,9 мм. Под озимой пшеницей, размещаемой после эспарцета двухгодичного пользования, происходит уменьшение запасов влаги в слое 0-100 см на 21,1% по сравнению с эспарцетом одного года пользования. Такая же закономерность прослеживается и в слое 0-20 см.
Содержащаяся в почве влага, в первую очередь используется из пахотного слоя, в котором располагается основная масса корней. По мере развития корневой системы, происходит поглощение влаги из более глубоких слоев почвы.
На расход влаги в течение вегетации озимой пшеницы в основном оказали влияние погодные условия и интенсивность развития растений, которая определяется условиями создаваемыми предшественниками в севообороте, что, в итоге, отразилось на величине урожая этой культуры. Наибольшее содержание продуктивной влаги отмечалось при созревании озимой пшеницы после чёрного пара и гороха, как в верхних слоях, так и в метровом слое почвы. После эспарцета одного года пользования озимая пшеница более рационально (на 19%) расходовала запасы влаги в почве по сравнению с эспарцетом двухгодичного пользования.
Основной способ обработки почвы имеет большое значение для растений озимой пшеницы на протяжении всей вегетации и напрямую способствует регулированию водного режима почвы.
Второй опыт, по исследованию двух систем обработки почвы под озимую пшеницу, за годы исследований выявил, что запасы продуктивной влаги отличались незначительно и в основном зависели от складывающихся погодных условий в период вегетации культуры. В неблагоприятный 2011 год, с температурным режимом близким к среднемноголетней норме, более благоприятные условия складывались по отвальной разноглубинной обработке. Запасы доступной влаги в метровом слое почвы здесь были на 46,4% выше, чем по комбинированной обработке на туже глубину. Однако, сменившиеся погодные условия 2012 и 2013 годов, когда в период вегетации озимой пшеницы отмечались высокие температуры и умеренным количество осадков, способствовали тому, что почвы при комбинированной обработке характеризовалась большим накоплением влаги, особенно, в верхних её слоях (Приложение 3). Засушливые условия весенне-летнего вегетационного периода и высокая урожайность возделываемой культуры способствует использованию большего количества влаги из 0-100 см слоя почвы (таблица 4).
На период возобновления вегетации содержание влаги в метровом слое почвы при отвальной разноглубинной обработке на 8% превышало запасы влаги по комбинированной обработке. К периоду колошения её запасы уменьшились на 70% по отвальной разноглубинной обработке и 90% по комбинированной обработке. Такое уменьшение объясняется высоким водопотреблением озимой пшеницы и углублением корневой системы растений.
Структурно-агрегатный состав почвы
Влияние разных систем обработки и агрохимикатов на микробоценоз Изучаемые факторы интенсивного земледелия (обработка почвы, применение минеральных удобрений и гербицидов), непосредственно оказывают влияние на микробиологический ценоз. Азотные удобрения избирательно влияют на почвенную микрофлору и заметно изменяют соотношение между различными физиологическими группами микроорганизмов. Внесение фосфорных удобрений усиливает размножение азотфиксаторов. Общее количество микроорганизмов, участвующих в трансформации труднодоступных форм азота под действием аммони фицирующих и нитрифицирующих бактерий, подвергается минерализации, и переходят в доступные для растений аммиак и нитраты, количество которых возрастает при внесении удобрений.
Вместе с тем, различные способы обработки почвы могут усиливать или ослаблять влияние на состав микробиологических сообществ и соотношение групп микроорганизмов в целом. Так, комбинированная обработка почвы положительно сказалась на численности почти всех групп микроорганизмов, по сравнению с отвальной разноглубинной обработкой (таблица 13).
Применение минеральных удобрений непосредственно влияет на изменение общей микрофлоры почвы. По результатам исследования, на делянках с внесением удобрений отмечалось увеличение численности аммонификаторов в среднем на 40 % при комбинированной обработке и на 22% при отвальной разноглубинной обработке почвы, по сравнению с делянками без внесения удобрений. Дозы минеральных удобрений незначительно влияли на микроорганизмы, разлагающие органическое вещество. При комбинированной обработке проявилась тенденция к увеличению данной группы микроорганизмов на 2,1 млн. КОЕ на 1 г а.с.п. или на 13% при внесении двух подкормок азотом. Это может быть связано с отзывчивостью аммонификаторов на более растянутый во времени период внесения азото-содержащих удобрений. В среднем, за весенне-летний период вегетации озимой пшеницы, применение двукратной подкормки способствовало увеличению аммонификаторов в почве по всем вариантам опыта, и было выше на 22%, по сравнению с вариантом без внесения удобрений при отвальной разноглубинной обработке, и на 53% выше при комбинированной.
Другая группа микроорганизмов, которая способна дополнительно включать до 30% внесенного азота из удобрений, участвует в процессе иммобилизации минерального азота. Внесение азотных удобрений неоднозначно сказалось на численности бактерий, развивающихся на КАА, в течение всего вегетационного периода. В почве под озимой пшеницей численность микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, была наибольшей в период молочной спело сти при применении двукратной подкормки азотом по отвальной разноглубинной обработке с разницей на 1,8 млн. КОЕ на 1 г а.с.п. (НСР05=3,6). В период вегетации культуры подкормки способствовали активации иммобилизационных процессов в почве, по сравнению с вариантом без внесения удобрений.
НСР (по обработке) 3,9 3,6 - ЗД НСР (по удобрениям) 7,9 3,8 - 2,7 По результатам исследования, комбинированная обработка почвы увеличивает интенсивность процесса потребления минерального азота на 9%, по сравнению с отвальной разноглубинной обработкой почвы. Внесение минеральных удобрений по комбинированной обработке не способствовало активному развитию данной группы микроорганизмов, как это наблюдалось при отвальной разноглубинной обработке за весь период весенне-летней вегетации озимой пшеницы.
Отношение общей численности микроорганизмов, использующих минеральный азот, к общему числу аммонифицирующих микроорганизмов (КАА:МПА), отражает степень участия микрофлоры в процессе трансформации органического вещества почвы. Как видно из таблицы 13, изучаемые системы обработки почвы незначительно сказалось на соотношении данных групп микроорганизмов и составило более 1,8, что указывает на преобладание процесса минерализации органического вещества в прикорневой зоне культуры. Наибольшее соотношение между аммонифицирующими микроорганизмами и использующими минеральный азот в процессах метаболизма наблюдалось на вариантах без внесения удобрений. Применение минеральных удобрений снизило коэффициент минерализации в среднем на 21-26% при отвальной разноглубинной обработке и на 5,6-17% при комбинированной обработке почвы.
Изменение структуры почвенных микроорганизмов при внесении азотных удобрений способствовало обогащению почвы элементами питания и активации микроорганизмов, связанных с процессами минерализации гумуса почвы.
Численность минерализаторов гумуса возросла по удобренным вариантам в среднем на 14 - 22% при отвальной разноглубинной обработке. Комбинированная обработка активизирует процессы минерализации на 11%, по сравнению с вариантами по отвальной разноглубинной обработкой почвы, что может быть связано с ослаблением интенсивности минерализации соединений азота, которая находится в обратной корреляционной зависимости от коэффициента минерализации (г=-0,64). Протекающие процессы трансформации органического вещества в почве происходят в результате деятельности таких групп микроорганизмов, как актино-мицеты, микромицеты, целлюлозолитические, которые участвуют в процессе гумусообразования.
В среднем за период вегетации озимой пшеницы различия по численности актиномицетов были несущественны по всем вариантам опыта. Обработка почвы и внесение минеральных удобрений незначительно сказались на численности данной группы микроорганизмов, и их количество колебалось от 2,4 до 2,8 млн. КОЕ на 1 г а.с.п. по отвальной разноглубинной обработке и от 2,5 до 2,9 млн. КОЕ на 1 г а.с.п. по комбинированной обработке (НСР05=0,6).
Микромицеты являются минерализаторами органического вещества, поступающего в почву в виде растительных остатков. Однако их численность незначительно зависела от системы обработки почвы и дозы внесения удобрений, значения которых не превышали HCPos =9,1 (таблица 14). При внесении удобрений в дозе N6oP6oK6o+N3o+N3o проявлялась тенденция к уменьшению численности почвенных грибов как по отвальной разноглубинной обработке на 7%, так и по комбинированной обработке на 9,5%.
Целлюлозолитические микроорганизмы осуществляют разложение растительных остатков и способствуют биологическому закреплению минерального азота, оказывая положительное влияние на почвенное плодородие. От этого процесса зависит содержание легкодоступной формы азота в почве, поскольку в микробную массу может включиться от 25 до 35% внесенного азота из удобрений (ВозняковскаяЮ.М., 1969).
Ферментативная активность почвы в различных звеньях севооборота
Чернозёмы традиционно характеризуются как почвы с наиболее высоким уровнем естественного плодородия. Однако длительное их сельскохозяйственное использование приводит к существенной трансформации основных показателей плодородия и, прежде всего, агрохимической ее составляющей. Агрохимические показатели играют ключевую роль в получении высокого и стабильного урожая сельскохозяйственных культур, поскольку именно содержание доступных форм азота, фосфора, калия, органического вещества относят к группе регулируемых лимитирующих факторов, так как вынос элементов питания можно регулировать внесением минеральных удобрений и поступлением органического вещества в почву (А.П. Щербаков, И.И. Васильев, 1996).
В качестве ресурсов органики вносится не только навоз, но и сидераты, растительные остатки возделываемых культур, особенно, многолетних трав. Улучшение обеспечения растений фосфором и калием без дополнительного внесения удобрений может быть достигнуто только за счёт увеличения коэффициентов их возвратов, а так же увеличения подвижности этих элементов, достигаемого влиянием растений, микроорганизмов и их выделений.
При биологическом земледелии возврат выносимых питательных элементов осуществляется за счет микробной азотфиксации. Поэтому первоочередной задачей является активизация биологических процессов в почве.
Накопление азота в почве происходит благодаря деятельности почвенной микрофлоры, растительных остатков, органических и минеральных удобрений. Последнее, в свою очередь, повышают пространственное варьирование запасов подвижного азота в пахотном и подпахотном горизонтах (Орлов Д.С., 1992).
В процессе исследований, установлено влияние предшествующей культуры на содержание нитратного азота в почве под озимой пшеницей, которое во многом изменяется в зависимости от биологических особенностей и условий произрастания. Так, содержание нитратного азота во влажные годы было выше, чем в засушливые годы по всем вариантам опыта (Приложение 14). Это связано с ограниченными запасами продуктивной влаги и замедлением процессов нитрификации в почве.
Потребление азота озимой пшеницей начинается весной при возобновлении ее вегетации ранней весной при переходе положительных температур через отметку +5С. Микробиологические процессы в почве в это время, еще сдерживаются медленным нарастанием активных температур, а потребление азота растениями происходит за счет подвижных форм азота, которые находятся в почве в наибольшем количестве (Адерихин П.Г., 1966).
В период возобновления вегетации самое высокое содержание нитратов отмечается в посевах озимой пшеницы, идущей после чёрного пара, где его содержание составило 9,2 мг/кг почвы в верхнем пахотном горизонте и 0-40 см слое почвы (таблица 21). Следует отметить, что эспарцет одного года пользования показал схожие результаты с паровым предшественником и зарекомендовал себя как благоприятный предшественник для озимой пшеницы. К уборке культуры эспарцет одного года пользования даже превзошел пар по содержанию нитратов на 12,5% и, в среднем за вегетацию, проявил себя как, наиболее благоприятный предшественник.
Введение эспарцета одного года пользования в большей степени накапливал и более рационально расходовал азот, чем эспарцет двухгодичного пользования. Содержание нитратов в слое 0-40 см различалось на 15%, что свидетельствует в пользу использования одногодичного поля эспарцета. В течение вегетационного периода озимой пшеницы, содержание нитратов после эспарцета двухгодичного пользования уменьшалось более стремительно, чем после эспарцета одного года пользования, и перед уборкой озимой пшеницы разница составила 31,8%.
Многолетние травы в большей степени пополняют почву нитратным азотом, по сравнению с горохом. Такое распределение может зависеть от лучшего накопления азота эспарцетом, поэтому обеспеченность нитратным азотом в весенний период отмечается на 19,8% выше в звене севооборота с эспарцетом одногодичного пользования и на 6% двухгодичного пользования по сравнению со звеном севооборота с горохом. В конце вегетационного периода озимой пшеницы разница увеличивается до 43% по эспарцету одного года пользования и 16,7% по эспарцету второго года пользования. Эти данные свидетельствуют, что многолетние травы создали условия для лучшего накопления почвой нитратов, чем зернобобовый предшественник.
Значительное влияние на накопление нитратного азота в почве и дальнейшее его рациональное потребление культурами во многом зависит от способов основной обработки и применения минеральных удобрений.