Количественная оценка зоомикробиального сообщества черноземов обыкновенных при использовании электроразрядного удобрителя в условиях Оренбургского Предуралья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Количественная оценка зоомикробиального сообщества черноземов обыкновенных при использовании электроразрядного удобрителя в условиях Оренбургского Предуралья

Одной из современных экологических проблем Оренбургской области является потеря почвенного плодородия. Основными типами почв, вовлеченными в сельскохозяйственное производство, на территории области являются черноземы, считающиеся самыми продуктивными почвами, однако, их современное состояние с каждым годом ухудшается. Согласно исследованиям, проводимым ГЦАС «Оренбургский», в почвах области отмечается тенденция снижения содержания как органического вещества, так и основных элементов питания [1]. Черноземы южные ежегодно теряют до 1 т гумуса на гектар, черноземы обыкновенные - 0,83 т [2]. Потеря гумуса сопровождается снижением содержания в почве основных элементов питания, при этом наиболее актуальной является проблема обеспеченности азотом, поскольку потребность растений в нем значительно выше, чем в других элементах питания [3]. Наиболее быстрым способом улучшения азотного питания растений является внесение минеральных удобрений, однако из-за высокой цены их применение в Оренбуржье в последние годы значительно снизилось [1]. Кроме того, использование азотных удобрений приводит к ряду экологических проблем: нарушение баланса питательных веществ, изменение процессов минерализации и гумификации, загрязнение и уплотнение почв, накопление нитратов в растениеводческой продукции и т.д.

В настоящее время в земледелии активно разрабатываются ресурсосберегающие технологии, предусматривающие биологизацию и экологизацию систем земледелия с целью улучшения продуктивности агроэкосистем [4]. Для азотного питания растений в агроэкосистемах нами проводятся исследования по возможности использования инновационного агрегата, электроразрядного удобрителя, как альтернативы внесению минеральных азотных удобрений. Запатентованное устройство (патент №2572301) позволяет путем высоковольтного разряда из молекулярного азота и кислорода воздуха получать оксиды азота и равномерно распределять по поверхности почвы.

В наших исследованиях мы провели сравнительную оценку влияния различных комбинаций внесения удобрений и применения электроразрядного удобрителя на функционирование почвенной биоты.

Проведены 2 серии экспериментов с различными комбинациями внесения удобрений и применения электроразрядного удобрителя.

Первый эксперимент - мелкоделяночные опыты (3 м²) на перце сладком сорта Купец. Размещение делянок рендомезированное, включало 6 вариантов в 5 повторностях. 1За контрольный вариант приняли делянки с естественным плодородием. В качестве вариантов для изучения воздействия электроразрядного удобрителя и его сравнительного аспекта были использованы различные комбинации внесения удобрений. Исследования проводились в ООО «Тепличный комбинат» в открытом грунте.

Второй эксперимент проводили в мелкоделяночном полевом опыте с посевом яровой пшеницы сорта Юго-Восточная-2, размер делянок - 35 м², размещение рендомезированное. Эксперимент на яровой пшенице включал 13 вариантов в трехкратной повторности, использовали, в том числе модель электроудобрителя с форсунками для мелкодисперсного распыла влаги. Исследования проводились на учебно-опытном поле ОГАУ.

Почвы опытных участков представлены черноземом обыкновенным. Отбор и подготовка проб почвы для микробиологического анализа проводились согласно ГОСТу 17.4.4.02-84 [5]. Посев микроорганизмов осуществляли на следующие питательные среды: для учета численности аммонифицирующих бактерий - на мясопептонный агар, для учета амилолитических микроорганизмов - на крахмало-аммиачный агар. На основании полученных данных рассчитывали коэффициент минерализации Мишустина посредством отношения численности микроорганизмов, учтенных посевом на КАА, к численности микроорганизмов, учтенных на МПА [6]. Определение общей биологической активности почвы в изучаемых вариантах проводилось методом «аппликаций льняных полотен» [7]. Изучение и определение почвенных беспозвоночных проводили методом прямого ручного разбора проб [8], определение видового разнообразия - с помощью индекса Макинтоша [9].

Активизация биологических процессов в почвах при использовании удобрений приводит к изменению процессов минерализации и гумификации. В связи с этим необходимо знать, как те или иные агротехнические приемы влияют на функционирование микробиологического комплекса почвы.

Результаты учета численности микроорганизмов в опытах на яровой пшенице свидетельствуют о том, что во всех изучаемых вариантах отмечалась низкая численность как аммонифицирующих микроорганизмов, так и использующих минеральный азот (табл. 1). При этом в мае вариация численности по изучаемым вариантам была незначительной, что, вероятно, связано с остатками весенней влаги в почве, однако в вариантах с внесением удобрений и применением электроудобрителя численность микроорганизмов выше, чем в контрольном варианте. В августе наблюдается снижение общей численности микроорганизмов. При этом лучшие условия для функционирования микробного комплекса почвы, исходя из полученных результатов, характерны для варианта 10, где использовался электроразрядный удобритель с увлажнением и фосфорно-калийные удобрения.

биота чернозем микроорганизм удобритель

Таблица 1. Сравнительная оценка численности микроорганизмов в опыте на яровой пшенице, КОЕ/г*10⁴

Значение коэффициента минерализации в опытных вариантах было выше, чем в контрольном, при этом отмечаем, что более интенсивные процессы иммобилизации наблюдались в вариантах с комплексным внесением удобрений и, в том числе, при использовании электроудобрителя как альтернативы азотному удобрению (К_мин ?1).

Во всех изучаемых вариантах наблюдалась слабая степень целлюлозолитической активности (рис. 1). В июне степень разрушения полотна в опытных вариантах близка к 30%, наибольшая степень разложения отмечалась в варианте 10 с применением электроудобрителя и внесением азотных и фосфорных удобрений - 38%.

Рис. 1. Целлюлозолитическая активность в опыте с яровой пшеницей

В августе степень разложения полотна варьировала от 10 до 20%, при этом наиболее высокие показатели были в вариантах с комплексным использованием азотных, фосфорных и калийных удобрений и применением электроудобрителя. При этом отмечается, что в вариантах с применением электроразрядного удобрителя с функцией мелкодисперсного распыления воды наблюдалось повышение активности целлюлозолитических организмов по сравнению с вариантами, где применяли электроудобритель без увлажнения и вносили минеральные удобрения.

В опытах на перце сладком наблюдалось повышение численности микроорганизмов в вариантах с использованием электроудобрителя по сравнению с вариантами с внесением минеральных удобрений (табл. 2), наибольшая численность микроорганизмов как на МПА, так и на КАА, отмечалась в варианте с внесением органического удобрения.

В целом, в варианте с применением электроразрядного удобрителя общая численность микроорганизмов на МПА и КАА в 3 раза превышала контрольный вариант, а с дополнительным внесением фосфора и калия - в 4 раза. Расчет коэффициента минерализации свидетельствует о том, что во всех вариантах наблюдались активные процессы иммобилизации (К>1), при этом наиболее интенсивно эти процессы идут в варианте с внесением органического удобрения и применением электроудобрителя совместно с фосфором и калием, значение коэффициента минерализации составило, соответственно, 1,31 и 1,44. В августе коэффициент минерализации незначительно изменялся по вариантам.

Таблица 2. Сравнительная оценка численности микроорганизмов в опыте на перце сладком, КОЕ/г*10⁴

Изучение целлюлозолитической активности (рис. 2) показало, что наибольшая степень разложения полотна в июне наблюдалась в варианте с внесением органического удобрения (64%) и использованием электроудобрителя с фосфором и калием (63,5%), почти на 50% превысив контрольный вариант. Эти же варианты лидировали в конце августа (61 и 42%, соответственно).

Рис. 2. Целлюлозолитическая активность в опыте на перце сладком

В опытах на овощных культурах нами было отмечено изменение численности почвенных беспозвоночных при внесении минеральных удобрений и применении электроудобрителя (табл. 3). В вариантах с внесением удобрений отмечалось увеличение численности коллембол, орибатид и дождевых червей по сравнению с контролем, что согласуется с данными об отзывчивости этих групп организмов к внесению удобрений [10]. В этих же вариантах высока численность многоножек, при этом преобладающими являлись виды-сапрофаги.

Таблица 3. Численность почвенных беспозвоночных по вариантам

При расчете индекса разнообразия Макинтоша установили, что в контрольном варианте наблюдалось низкое видовое разнообразие (0,23), в вариантах с внесением удобрений и использованием электроудобрителя разнообразие было умеренным, значение индекса составило: с внесением азотного удобрения - 0,26, в варианте с внесением комплекса «азот, фосфор, калий» и в варианте с органическим удобрением - 0,37, с использованием электроудобрителя - 0,31, с использованием электроудобрителя совместно с фосфорными и калийными удобрениями - 0,36.

Таким образом, внесение удобрений и применение электроразрядного удобрителя способствовало увеличению активности зоомикробиального комплекса почвы как в богарных условиях на зерновых культурах, так и в условиях полива на овощных.

Выводы

1. Общая численность микроорганизмов почвы возрастала в вариантах с внесением удобрений и применением электроудобрителя по сравнению с контролем и в условиях богары, и на поливе. Наилучшие условия для функционирования микробиоты в богарных условиях складывались при использовании электроразрядного удобрителя с функцией мелкодисперсного распыления влаги.

2. Усиление целлюлозолитической активности почв наблюдалось во всех опытных вариантах. В вариантах с использованием электроудобрителя как альтернативы азотным удобрениям степень разложения полотна возрастала в среднем на 20-30% по сравнению с контролем, как на поливе, так и в богарных условиях.

3. Отмечалось увеличение численности почвенных беспозвоночных во всех опытных вариантах по сравнению с контролем. Наиболее высоким значением индекса биологического разнообразия Макинтоша отличались варианты с внесением органического удобрения и использованием электроразрядного удобрителя, что говорит об улучшении экологической устойчивости агроэкосистемы.

Список использованных источников

1. 50-летний опыт работы агрохимической службы Оренбургской области на пути сохранения плодородия почв. - Оренбург. - 2014. - 42 с.

2. Бельков Г.И., Максютов Н.А. Сохранение и повышение плодородия почв в современных условиях Оренбургской области // Известия ОГАУ. - 2014, №6 (50). - С. 8-10.

3. Земледелие с учетом плодородия: сборник научных статей / Разраб. В.С. Кучеров, А.Н. Юмагулова, В.И. Буянкин, С.Н. Бурахта. - Алма-Ата: Кайнар. - 1989. - 112 с.

4. Долматов А.П., Кислов А.В., Раваева Е.Л., Кащеев А.В., Байтлюк Т.Ж. Агроэкологические основы построения севооборотов на Южном Урале // Известия Оренбургского аграрного университета. - 2009, №23-1, т. 3. - С. 15-17.

5. ГОСТ 17.4.4.02-84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб почвы для химического, бактериологического и гельминтологического анализа. - М.: Издательство стандартов. 1985. Стандартинформ. - 2008. - 8 с.

6. Титова В.И., Козлов А.В. Методы оценки функционирования микробоценоза почвы, участвующего в трансформации органического вещества: научно-методическое пособие. - Нижний Новгород: Нижегородская с.-х. академия. - 2012. - 64 с.

7. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы: монография. - М.: МГУ. - 1987 г. - 256 с.

8. Гиляров М.С. Зоологический метод диагностики почв: монография. - М: Наука. - 1969. - 275 с.

9. Песенко Ю.А. Принципы и методы количественного анализа в фаунистических исследованиях. - М.: Наука. - 1982. - 288 с.

Размещено на Allbest.ru