Влияние способа основной обработки почвы на содержание азота микробной биомассы в черноземе выщелоченном Красноярской лесостепи

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНЕСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГОУ ВПО "Красноярский государственный аграрный университет"

Кафедра: почвоведения и агрохимии

КУРСОВАЯ РАБОТА

Влияние способа основной обработки почвы на содержание азота микробной биомассы в черноземе выщелоченном Красноярской лесостепи

Выполнила: Валювич В.В.

Группа ЭБ-31

Проверил: Белоусов А.А.

Красноярск 2014

Содержание

1. Проблема азота в земледелии Сибирского региона

2. Азот микробной биомассы - центральное звено азотного цикла в почве

3. Влияние агротехнологий на содержание азота микробной биомассы

4. Практическая научная проблема

5. Рабочая гипотеза

Список используемой литературы

1. Проблема азота в земледелии Сибирского региона

Азот и его соединения играют исключительно важную роль в развитии органической жизни на Земле, в формировании почвенного покрова и плодородия (Чупрова, 1997). Почвенный покров богаче азотом, чем биомасса суши. Он является резервом плодородия экосистем. Неисчерпаемый источник почвенного азота - атмосфера (78% от состава газов).

Преобладающая часть почвенного азота (95-98%) находится вместе с углеродом в составе органического вещества (Тюрин, 1937; Турчин,1965). Органический азот в почве, обладая достаточной устойчивостью, поддерживает ее плодородие.

Черноземы лесостепных регионов Средней Сибири характеризуются относительно высоким содержанием и запасами азота. Варьирование валового азота с глубиной возрастает повсеместно, указывая на неоднородность характера снижения азота в профиле почв в связи с широко распространенной языковатостью гумусового горизонта (Чупрова, 1997).

Запас минерального азота в агроэкосистемах формируется при минерализации растительных остатков и освобождении азота из почвенного фонда. Количественные оценки и соотношение этих процессов варьируют в зависимости от массы вносимых органических удобрений, поступившего растительного вещества в виде сидератов или пожнивно-корневых остатков люцерны. Например, интенсивность закрепления азота в органических соединениях почвы при запашке донникового сидерата увеличивается в 4-6 раз по сравнению с запашкой отавного (бобового) или ржаного сидератов.

Азот почвы является составной частью гумуса и в значительной степени определяет направление процесса почвообразования, служит одним из важнейших показателей почвенного плодородия, лимитирующих продуктивность экосистем.

В связи с усиливающимися антропогенными нагрузками на экосистемы и возможным изменением климата на планете, важной проблемой современного почвоведения является биолого-агрохимическая оценка азотного состояния почв (Чупрова2006; Ерохина 2006).

Органический азот в почве, обладая достаточной устойчивостью, поддерживает ее плодородие. Его запасы определяют степень мобилизации азота почвы. Непрерывные циклы синтеза и разрушения азотистых веществ способствуют накоплению в почве доступных растениям минеральных форм азота. Основу превращений азота оставляют процессы минерализации и иммобилизации. Минерализация означает превращение органических соединений азота в минеральные формы посредством аммонификации и нитрификации. Иммобилизация азота представляет собой трансформацию микроорганизмами его минеральных форм в органические соединения микробных клеток и их метаболитов. Оба эти процессы взаимосвязаны и играют важную роль в цикле азота.

2. Азот микробной биомассы центральное звено азотного цикла в почве

Биомасса почвенных микроорганизмов может играть большую роль в потоках почвенного азота. В ней часто содержится небольшое количество азота, однако оборот этой фракции может обеспечить большую часть минерализованного азота, включенного затем в новую растительную и микробную биомассу. Нужно отметить, что при моделировании процессов круговорота азота в почве особую важность представляет не общее количество азота, содержащегося в биомассе микроорганизмов, а скорее количество азота, проходящего через этот азотный почвенный пул. Можно допустить, что в стационарных условиях величина пула микробной биомассы должна быть достаточно постоянной, однако при общей лабильности биомассы микроорганизмов (по сравнению с устойчивостью более гумифицированных компонентов органического вещества почвы) большое количество азота может проходить через эту фракцию органического вещества.

Поскольку на уровне микросистем стационарные условия в действительности никогда не достигаются, теоретически возможно значительное варьирование величины биомассы почвенных микроорганизмов. Например, приток питательных веществ для микробов может происходить благодаря развитию корней на участке или протеканию через почвенный профиль вод, содержащих питательные вещества, и это вызывает увеличение микробной биомассы. Когда заканчивается приток питательных веществ извне, численности популяций микроорганизмов уменьшаются и могут приблизиться к уровням, существовавшим до поступления питательных веществ.

Основная роль в закреплении как аммиачного, так и нитратного азота в большей части почв принадлежит биологической иммобилизации - превращению его в органическую форму. Биологическое закрепление аммиачного и нитратного азота связано с потреблением его почвенными микроорганизмами и использованием для синтеза белковых веществ и тел, а после отмирания микроорганизмов в процессе разложения и гумификации микробного белка часть связанного в нем азота включается в состав новообразующихся гумусовых веществ.

Размер биологического закрепления азота зависит прежде всего от количества легкодоступных микроорганизмам органических веществ в почве и от их состава, особенно от содержания в них азота и отношения C:N.

Известно, что для удовлетворения потребности микроорганизмов в органических материалах, разлагающихся под их воздействием, содержание азота должно быть не меньше 1,7- 2% а отношение C:N=20-25. В этом случае весь минерализовавшийся при разложении вещества азот потребляется микроорганизмами, превращается в микробный блок. Если отношение C:N ниже 20, а содержание азота выше 2%, то часть при его разложении органического материала освобождается в минеральной форме. И, наоборот, при разложении органических веществ, бедных азотом (меньше 1.7-2%), с более широким отношением C:N (выше 20-25), микроорганизмы используют не только весь содержащий в них азот, но и минеральные соединения азота почвы и внесенных удобрений и тем резче будет дефицит усвояемого азота для растений.

При отмирании микроорганизмов микробный белок довольно легко и быстро разлагается и часть, содержащая в нем азота, снова освобождается в аммиачной форме. Однако при внесении в почву большого количества органических веществ, богатых клетчаткой и бедных азотом, происходит интенсивное размножение микроорганизмов, наряду с отмиранием одних появляются все новые и новые их генерации, и тогда значительное количество азота переходит из поколения в поколение живой микрофлоры и не освобождается в минеральной форме в течении вегетации.

До сих пор не выработано унифицированных методов определения микробной биомассы в почве. Применение метода хлороформной фумигации-инкубации упростило анализ этого важного компонента органического вещества почвы. Этот метод широко используется, хотя по данным последних исследований применение его для почв, содержащих значительное количество легко разлагаемого органического вещества, а также для кислых почв сопряжено с определенными трудностями. Проблемы возникают главным образом потому, что невозможно получить надежную контрольную величину, чтобы отличить диоксид углерода, образовавшийся при общем дыхании почвенных микроорганизмов, от того, который выделяется при разложении клеток микроорганизмов. К. Р. Тэйт и др. описали метод прямой экстракции, при котором можно избежать трудностей, связанных с методом хлороформной фумигации-инкубации. По этому методу образованный после фумигации хлороформом углерод экстрагируется непосредственно после этапа фумигации, благодаря чему можно избежать проблем, связанных с доступностью органического вещества и различиями между деградирующими клетками микроорганизмов в контроле и в образцах, обработанных хлороформом при инкубации.

Еще одна трудность в применении метода фумигации-инкубации встречается при исследовании влажных почв. Высокая влажность почвы ограничивает воздействие паров хлороформа на популяции микроорганизмов. Росс установил, что частичная сушка почвенных образцов перед фумигацией на воздухе практически не влияет на полученные величины биомассы.

3. Влияние агротехнологий на содержание азота микробной биомассы

Биологически закрепленный азот не теряется из почвы. После отмирания микроорганизмов белковые вещества минерализуются и превращаются в аммиак.

Иммобилизация неорганического азота имеет важное агрономическое значение, и с ним приходится считаться. Так, удобрение почвы, предназначаемой под зерновые, бедными азотом растительными остатками нежелательно, так как это ухудшает азотное питание растений. Соломистые удобрения можно вносить в почву лишь с соответствующими дозами азотных туков, что дает хороший результат.

С другой стороны, иммобилизация может быть полезной в осеннее время года, так как нитраты и аммиак связываются и не теряются в результате выщелачивания зимой. Весной, азот связанный в микробной протоплазме, минерализуется по крайней мере частично и превращается в аммиак и нитраты, которые могут быть потом использованы растениями. Сезон года определяет полезность или вредность процесса иммобилизации.

Следует отметить, что бобовые растения, фиксирующие в симбиозе с бактериями атмосферный азот, не испытывают депрессии от внесения соломистых удобрений. Наоборот, последние существенно увеличивают их урожай и способствуют лучшему азотонакоплению (Мишустин 1970; Емцев 1970).

Предотвращение деградации пахотных почв и повышения их плодородия во многом зависит от поступления свежего органического вещества и направленности его трансформации. В этих условиях актуальным становиться поиск дополнительных средств поддержание почвенного плодородия. К числу таких средств относиться использование сидеральных культур. Сидераты снижают водную, ветровую эрозию почв и миграцию элементов питания за пределы корнеобитаемого слоя, а так же улучшают агрохимические, биологические и физические свойства почвы (Каличкин 2007; Малыгин 2007).

По результатам исследований И.В. Кузнецовой (2004) внесение возрастающих доз бактериальной биомассы и растительных остатков овса приводило к быстрому увеличению запасов микробного азота в серой лесной почве. Чем выше была доза бактериальнной массы и фотомассы овса, тем большее количество микробного азота накапливалось в почве.

По мнению авторов характер сельскохозяйственного использования почвы способствовал формированию в ней различных запасов элементов питания. В почве парующихся делянок после люцерны весной содержание углерода на 30%, а аммонийного азота на 39% было выше, чем в почве делянок с бессменным выращиванием пшеницы. Однако данный факт не оказывал существенного влияния на запасы углерода и азота в микробной биомассе. Динамика запасов углерода и азота в микробной биомассе в большей степени зависела от погодных условий и в меньшей - от характера сельскохозяйственного использования почвы.

Парование в течении 8 лет привело к снижению актуальной минерализационной активности почвенных микроорганизмов, что вызвало в мае уменьшение потока углерода через микробную биомассу на 90-110%, азота - на 70-120% по сравнению с парующейся почвой после люцерны.

азот земледелие биомасса агрономический

4. Научная проблема

Дефицит подвижного азота для растений в условиях недостатка тепла в начале вегетационного периода.

Недостаток азота обусловлен:

1. Слабой биологической активностью, в том числе ферментативной активностью.

2. Недостаточным количеством нитрифицирующих бактерий.

3. Иммобилизация азота микроорганизмов.

5. Рабочая гипотеза

Предполагаем, что минимальный способ обработки почвы стабилизирует уровень содержания азота микробной биомассы в почве. Отсюда схема опыта по нашему мнению могла бы выглядеть следующим образом:

Схема опыта.

Варианты

1. Отвальная вспашка (контроль)

2. Минимальная вспашка

3. Нулевая обработка (прямой посев)

Список литературы

1. Мишустин Е. Н. Емцев В. Т. МИКРОБИОЛОГИЯ. М., "Колос" 1970

2. Каличкин В.К., доктор сельскохозяйственных наук

3. Малыгин А.Е., кандидат биологических наук ДИНАМИКА ЗАПАСОВ В УГЛЕРОДА МИКРОБНОЙ БИОМАССЫ В ТЕМНО-КАШТАНОВОЙ ПОЧВЕ ПОД ВЛИЯНИЕМ СИДЕРАЦИИ 2007.

4.Каличкин В. К. Малыгин А. Е. Экспериментальная статья: СЕЗОНАЯ ДИНАМИКА ЗАПАСОВ УГЛЕРОДА И АЗОТА В МИКРОБНОЙ БИОМАССЕ В ЧЕРНОЗЕМЕ ВЫЩЕЛОЧНОМ 2005.

Размещено на Allbest.ru