Изменение микрофлоры и группового состава гумуса почвы в зависимости
от звена севооборота
Турусов В.И.
Директор, доктор
с.-х. наук, академик РАН
Сальников Р.В.
аспирант
ФГБНУ
«Научно-исследовательский институт сельского хозяйства
Центрально-Черноземной
полосы им. В.В. Докучаева»,
Каменная
Степь, Воронежская область, Россия
Аннотация.
Выявлены закономерности изменения, микробиологической активности, группового
состава гумуса при использовании различных видов паров в севооборотах.
Ключевые слова:
севооборот, гумус, углерод органического вещества, групповой состав гумуса,
качество зерна, урожайность.
Исследования проводились
в стационарных опытах лаборатории эколого-ландшафтных севооборотов ФГБНУ «НИИСХ
ЦЧП» на черноземе
обыкновенном, с агрохимической характеристикой слоя 0-40 см: содержание гумуса
6,61%, общего азота – 0,331%, фосфора – 0,210%, калия – 1,80%, сумма
поглощенных оснований – 57,0 мг-экв/100 г почвы, рН – 6,58.
В 2016-2018 годы изучались следующие
схемы чередования культур и севообороты:
1. Звено севооборота (контроль): Черный пар; озимая пшеница;
подсолнечник.
2. Звено севооборота: Горох, озимая пшеница, подсолнечник.
3. Звено севооборота: Сидеральный пар (рапс), озимая пшеница,
подсолнечник.
4.Звено севооборота: Многолетние
травы (эспарцет), озимая пшеница, подсолнечник.
Образцы почвы отбирались в слое 0-
В свежих образцах учитывали численность микроорганизмов путем
высева на твердые питательные среды: мясо-пептонный агар (МПА) для бактерий,
утилизирующих органические соединения азота; крахмало-аммиачный (КАА) – для
микроорганизмов, потребляющих минеральный азот; содержание в почве
водорастворимых форм гумуса - по методу Тюрина, определение группового состава
гумуса на вариантах - по методу Кононовой и Бельчиковой.
Введение. Почва - колоссальное
природное богатство, обеспечивающее человека продуктами питания, животных -
кормами, а промышленность сырьем [4]. Чтобы правильно использовать почву, надо
знать, как она образовывалась, ее строение, состав и свойства. Почва обладает
особым свойством - плодородием и служит основой сельского хозяйства во всем
мире [1]. Ценность почвы определяется не только ее
хозяйственной значимостью для сельского, лесного и других отраслей народного
хозяйства; она определяется также незаменимой экологической ролью почвы, как
важнейшего компонента всех наземных биоценозов и биосферы земли в целом. Из
всего выше сказанного ясно, как велики и разнообразны роль и значение почвы в
народном хозяйстве и вообще в жизни человеческого общества [3].
Сегодня у нас в
стране практически не осталось здоровых почв. В настоящее время появился и
используется термин «мертвые черноземы». Использование химической модели
земледелия привело к биологической деградации почв и в некоторых почвах
отдельные виды микроорганизмов находятся на грани исчезновения. Их место
занимают микроорганизмы, нетипичные для почвообразовательных процессов и
неспособные к взаимодействию с растениями. Корни растений заселяют
микроорганизмы, которые не «кормят» сельскохозяйственные культуры элементами
питания, а паразитируют на растительном организме. Последствия показательны:
даже при достаточном обеспечении минеральным питанием растения не могут
сформировать полноценный урожай высокого качества.
Живая биомасса – один из основных факторов
устойчивости и продуктивности почвенных биоценозов, и потеря миллиардов тонн
живой биомассы делает общую ситуацию крайне неустойчивой.
По нашим данным,
общая численность микроорганизмов и их
биохимическая активность увеличиваются в почвах под озимой пшеницей по
предшественнику горох и эспарцет 30,08; 28,78 млн КОЕ/г. Параллельно возрастает
содержание минерализаторов гумуса - 8,16; 7,85 млн КОЕ/г (таблица 1).
Таблица 1 - Структура микробного ценоза и трансформация органического
вещества в почве под озимой пшеницей, млн
КОЕ/г. абс. сух почвы,
2016-2018 гг.
|
№ |
Предшественник |
МПА |
КАА |
МПА+ КАА |
Минерализаторы
гумуса |
Пм* |
|
1 |
Черный пар |
8,31 |
14,85 |
23,16 |
6,38 |
12,96 |
|
2 |
Сидеральн.пар (рапс) |
8,43 |
16,00 |
24,43 |
6,71 |
12,87 |
|
3 |
Горох |
9,73 |
20,35 |
30,08 |
8,16 |
14,38 |
|
4 |
Эспарцет/сидерат |
9,14 |
19,64 |
28,78 |
7,85 |
13,39 |
*Пм = (МПА + КАА) ×
(МПА/КАА)
О глубине микробиологических
превращений азотсодержащих соединений в почве, в зависимости от звена
севооборота судили по коэффициенту трансформации органического вещества Пм =
(МПА + КАА) × (МПА/КАА). Под зерновыми
культурами севооборота величина Пм возросла при введении в севооборот гороха,
эспарцета от 12,87-12,96 до 13,39-14,38 единиц. Повышенные значения Пм
означают, что при введение в севооборот бобовой культуры (гороха, эспарцета)
растительные остатки интенсивно трансформируются в органическое вещество почвы.
О подобной направленности процесса свидетельствуют данные по накоплению гумуса
в исследуемые звеньях севооборотах.
В современных условиях гумус следует рассматривать не как
источник питания, которое мы в определенной мере сможем заместить, а в первую
очередь основу структуры почвы, формирующую её водные, физические,
агрохимические свойства, а так же, как субстанцию, во многом определяющую
солевые, микробиологические характеристики. Содержание гумуса в
пахотном слое черноземных почв является важным интегральным показателем.
Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что содержание гумуса
наблюдается в пределах 7,08-7,21%, что свойственно чернозему
обыкновенному.
Таблица 2 - Содержание гумуса в среднем по звену
севооборота в слое
0-
|
№ |
Звено
севооборота |
Гумус |
С орг. |
С г.к, |
С ф.к, |
С г.к, / С ф.к, |
|
1 |
Черный пар-озимая пшеница
-подсолнечник |
7,21 |
3,18 |
2,52 |
0,66 |
3,84 |
|
2 |
Рапс-озимая
пшеница-подсолнечник |
7,01 |
2,98 |
2,30 |
0,68 |
3,36 |
|
3 |
Горох-озимая
пшеница-подсолнечник |
7,12 |
3,23 |
2,33 |
0,89 |
2,63 |
|
4 |
Эспарцет-озимая
пшеница-подсолнечник |
7,08 |
3,04 |
2,41 |
0,62 |
3,91 |
Горох и эспарцет в севооборотах
выступают в роли регулирующих культур в накоплении растительных остатков с
высоким содержанием азота, тем самым ослабляя риск почвоутомления, а также
способствуя пополнению запасов гумуса. Наибольшим его содержанием выделяется
звено горох- озимая пшеница-подсолнечник (3,23%).
Введение в севообороты культур с
меньшим соотношением C:N в остаточной биомассе одно - и многолетних бобовых трав способствует
созданию положительного баланса и устраняет опасность угнетения почвы.
Органо-минеральные
соединения в севооборотах № 1,3,4 повышают устойчивость связанного в них углерода
органического вещества к микробиологическому расщеплению и обеспечивают
устойчивую связь с другими свойствами почвы. Высокая биологическая устойчивость
органо-минеральных соединений способствует связыванию и инактивированию
глинистыми минералами ферментов, выделяемых микроорганизмами для разложения
органического вещества. Обязательным условием обеспечения стабильного
земледелия является воспроизводство органического вещества. Оно означает
одновременно воспроизводство большей части биологических, агрофизических и
агрохимических факторов плодородия.
В данных
севооборотах создаются оптимальные гидротермические, биохимические условия для
микробиологических процессов, вследствие чего в почве накапливается
максимальное количество водорастворимого гумуса.
Состав звена севооборота также
повлиял на урожайность и качество зерна.
Как показали результаты исследований, за эти годы наиболее эффективными чередованиями в озимом
звене являлись черный пар и сидеральный эспарцетовый пар (по 5,2 т/га), тогда
как по гороху и рапсу она составила 4,5
и 4,6 т/га соответственно. Зерно озимой пшеницы при содержании в нем сырой
клейковины 23-30 % относится к продовольственному классу. По всем
предшественникам этот показатель находился в пределах 23,93 – 26,43 %, что
позволяет выращенное зерно отнести к продовольственному.
Таблица 3 – Урожайность и
качество зерна озимой пшеницы, в среднем
за 2016- 2018 гг.
|
Звено севооборота |
Белок |
Клейковина, % |
ИДК, ед. |
Урожайность,
т/га, НСР0,5 =1.08 |
|
Черный пар - Озимая пшеница |
12,71 |
26,43 |
84,00 |
5.2 |
|
Рапс - Озимая пшеница |
12,46 |
25,94 |
89,00 |
4.5 |
|
Горох - Озимая пшеница |
12,21 |
23,93 |
93,00 |
4.6 |
|
Эспарцет на сидерат - Озимая пшеница |
11,18 |
25,91 |
88,50 |
5.2 |
Выводы: В результате проведенных исследований установлено, что при отсутствии в
севооборотах бобовых культур в звене озимая пшеница - подсолнечник разложение
биомассы культур происходит менее интенсивно, что в дальнейшем может привести к
возникновению застойного состояния.
Сидеральный пар
(эспарцет) и занятый пар (горох) в севооборотах служат приемом снижения потерь гумуса и воспроизводства эффективного плодородия чернозема
обыкновенного, повышения продуктивности и получения качественной
растениеводческой продукции в адаптивном земледелии за счёт рационального
использования биоэнергетического равновесия агрофитоценозов.
Список использованной литературы:
1. Ковда В.А. Почвенный покров, охрана окружающей среды и
земледелие. Пущино: ОТНИ НЦБИ АН СССР, 1987. 31 с.
2. Методы почвенной микробиологии и биохимии / И. В. Асеева
, И. П. Бабьева, Б. А. Бызов и др. — М.: Изд-во МГУ
Москва, 1991. — 304 с.
3. Свиридов А.К. Содержание
гумуса в почве различных севооборотов / А.К. Свиридов, В.И. Турусов //
Земледелие. – 2005. - № 6. – С. 21
4. Хабаров А. В.
Социально-экологические проблемы организации природопользования, землепользования
/ А. В. Хабаров, В. Д. Склабан // Рациональное природопользование в условиях
техногенеза: сб. научн. тр. / под ред. А.В. Хабарова и В. Д. Скалабана. – М. :
Папирус ПРО, 2000. – С. 6-23.
Change
of microflora and group composition of soil humus depending on the level of
crop rotation.
Turusov V. I., Salnikov R.V.
Abstract. The
regularities of changes, microbiological activity, changes in group composition
when using different types of vapors in crop rotations are revealed.
Keywords: сrop rotation, humus,
carbon of organic matter, group composition of humus, grain quality, yield.
References:
1. Kovda V. A. the Soil cover,
environmental protection and agriculture. Pushchino: HUNDREDS of ntsbi an SSSR,
1987. 31 p.
2. Methods of soil microbiology and biochemistry / I. V. Aseeva, I. P. Babieva, B. A. Byzov et al. - Moscow: Moscow State University Publishing House, Moscow, 1991. - 304 p.
3. Sviridov A.K. Content of humus in the soil of various crop rotations / А.К. Sviridov, V.I. Turusov // Agriculture. - 2005. - № 6. - p. 21
4. Khabarov A.V. Socio - environmental
problems of the organization of nature management, land use / A.V. Khabarov,
vd. Sklaban // environmental Management in the conditions of scientific
research. Tr. ed. by A. V. Khabarova and V. J. Skalaban. - M.: Papyrus PRO,
2000. – Pp. 6-23.