Влияние способа обработки почвы на биологическую активность чернозема выщелоченного

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

ФГОУ ВПО «Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт»

Влияние способа обработки почвы на биологическую активность чернозема выщелоченного

Логуа М.Т.

Маношкина Н.В.

Урожайность сельскохозяйственных культур и биологическая активность почвы находится в прямой зависимости, поэтому в целях развития аграрного сектора актуальность приобретает разработка способов активизации биологических процессов в ней.

В качестве базового хозяйства для сравнительной характеристики микробиологической активности почвы в зависимости от почвенно-климатической зоны, типа почв предшественника, культуры было выбрано КФХ «Печерина» Ленинск-Кузнецкого района.

Цель исследований - изучить деятельность микрофлоры, участвующей в превращениях соединений азота и целлюлозы в почве и общей биологической активности в полевых севооборотах при различных способах обработки почвы.

Проведены экспериментальные исследования в полевых и лабораторных условиях, осуществлены обработка и анализ полученных данных, разработаны основные теоретические положения, выводы и практические рекомендации.

Полевой опыт проводили в 2008 -2010 гг. по следующей схеме:

1. Зональная осенняя плоскорезная обработка: плоскорезная (зяблевая), КПГ - 2 -150 глубина 20-22 см; ранневесеннее боронование БЗТС -1,0 (4-6 см); предпосевное лущение и посев VДDERSTAD Rapid A 800 C (4-5 см).

2. Минимальная обработка: предпосевное лущение, посев, VДDERSTAD Rapid A 800С. чернозем почва севооборот

3. Нулевая обработка: посев VДDERSTAD Rapid A 800 C.

VДDERSTAD Rapid A 800 C - сеялка рядового сева, рабочий орган диск, сошник дисковый.

Система плоскорезной разноглубинной обработки почвы в севообороте в силу сосредоточения основной массы растительных остатков в верхнем слое почвы при благоприятных условиях температуры, влажности и аэрации обуславливает более интенсивное размножение микроорганизмов, повышенную ферментативную активность, разложение целлюлозы и т.д.

При плоскорезных мелких обработках в почвенном слое, расположенных ниже 10 см, резко ослабевает биологическая активность. В результате возникает недостаток питательных и биологически активных веществ, что отрицательно сказывается на корневом питании растений. В слое почвы 20-40 см жизнедеятельность микроорганизмов угнетена, и ценность в его как поставщика питательных веществ снижена. Таким образом, изучение влияния систем обработок почвы на микробиологическую активность актуальна и имеет практическую значимость. В связи с этим, в хозяйстве проводились аналогичные исследования по ферментативной активности почв.

Урожайность сельскохозяйственных культур и биологическая активность почвы находятся в прямой зависимости, потому в целях развития аграрного сектора актуальность приобретает разработка способов активизации биологических процессов в ней.

Биологическая активность почвы определяется не только качественным и количественным составом почвенной микрофлоры, но и ее ферментативной активностью. Тестовыми ферментами, присутствующими почти у всех почвенных микроорганизмов, являются фосфатаза, каталаза, амилаза.

Фосфатазную и амилазную активность почвы определяли общепринятыми методами Хазиева (2005), каталазную активность почвы определяли методом А.Ш. Галстяна (1956). Для характеристики актуальной полевой биологической активности применяли аппликационные методы (по разложению полотна). В качестве объекта исследований взят чернозем выщелоченный, характеризующийся достаточно высоким потенциальным плодородием.

В почвах в большом количестве имеется фосфор в форме органических соединений, поступающий с отмирающими остатками растений, животных и микроорганизмов. Высвобождение фосфорной кислоты из этих соединений осуществляется сравнительно узкой группой микроорганизмов, имеющих специфические ферменты фосфатазы.

В результате активирующего действия каталазы происходит расщепление токсичной для живых организмов перекиси водорода, образующейся при окислении углеводов, белков и жиров флавопротеиновыми ферментами на воду и свободный кислород. Каталазная активность в значительной степени зависит от агротехнических приемов.

Таблица 1 - Ферментативная активность пахотного горизонта чернозема выщелоченного в зависимости от системы основной обработки

Каталазную активность определяли газометрическим методом, основанным на изменении скорости разложения перекиси водорода при ее взаимодействии с почвой.

За три года исследований отмечается снижение каталазной активности как на начало вегетации по нулевой системе обработки почвы так и в течении всего периода роста и развития растений. Тогда как по минимальной и зональной системам каталазная активность возросла. Снижение активности на нулевой обработке свидетельствует о нарастании негативных тенденций по накоплению перекиси водорода, что угнетает жизнедеятельность ризосферных бактерий.

Фермент амилаза осуществляет гидролиз крахмала, который входит в состав органических остатков, попадающих в почву, поэтому, чем выше амилазная активность, тем выше скорость разложения органики и тем выше плодородие почвы.

Амилазная активность имеет ту же тенденцию, что и каталазная по изучаемым вариантам.

Суммарная фосфатазная активность почвы зависит от содержания гумуса и органического фосфора, который является субстратом для фермента, поэтому наиболее высокой фосфатазной активностью характеризуются черноземы. В связи с высоким плодородием почвы в КФХ «Печерина» фосфатазная активность выше в сентябре, после уборки урожая, т.к. фосфатаза - органическая форма, которая зависит от количества оставшихся растительных остатков. В связи с тем, что количество растительных остатков ниже по всем годам исследований на нулевом варианте, это не могло не отразиться и на фосфатазной активности. Наиболее активной она была только в первый год исследований, когда урожайность полевых культур практически не различалась по всем вариантам.

Аппликационные методы изучения биологической активности (целлюлозоразрушающая и протеолитическая активность).

В составе растительных остатков и микробных тел в почву поступает значительное количество белковых веществ, аминокислот и других азотсодержащих органических соединений. В дальнейшем превращении этих соединений большую роль играют присутствующие в почве протеолитические ферменты. В результате процессов последовательного протеолитического расщепления до аминокислот с выделением аммиака азотбелковых веществ, превращается в доступную для высших растений форму. Это явление известно как процесс аммонификации. Т.о., протеаза, обуславливая динамику азота, играет важную роль в жизни почвы. При определении протеазы обычно используют желатин.

Характер распада целлюлозы в экосистемах в зависимости от условий года различен, что было установлено по степени разрушения целлюлозного полотна в полевых условиях.

Активность целлюлозы показывает скорость разложения органики и изменялась в зависимости от фазы развития, обеспеченности почвы влагой. В течение вегетационного периода наблюдалось 2 максимума в накоплении этого фермента в почве - весенний и осенний. Изменения активности совпадают с изменениями количества микроорганизмов, в первую очередь - целлюлозоразрушающих микробов.

Таблица 2 - Целлюлозоразрушающая и протеолитическая активность

Способность чернозема выщелоченного к фиксации ферментов оценивали по уровню протеазной активности. Как следует из данных таблицы, в пахотный слой при вспашке поступает несколько меньше свободных ферментов, чем на минимальной обработке, что связано с перераспределением растительного опада и микроорганизмов. Судя по величине активности протеазы, при минимальной и зональной системе обработки почвы она увеличивается с 70-80 % в 2008 году до 85-91% в 2009 году. Тогда как на нулевом варианте наблюдается значительное снижение активности фермента с 88 до 60%.

Т.о., минимализация основной обработки способствует уменьшению ферментативно активного слоя выщелоченного чернозема и ослаблению способности его предотвращать инактивацию ферментов.

Сравнение целлюлозоразлагающей активности почвы по годам исследований имеет ту же тенденцию, что и протеолитическая, т.е. снижение активности на нулевом варианте на 10% по сравнению с предыдущими годами.

При минимализации обработки ферментативная активность чернозема выщелоченного снизилась в третий год исследования. Из гидролаз наибольшую чувствительность к изменению способа механической обработки проявила протеаза, снижение активности которой свидетельствует о торможении мобилизации азота уже в начальных этапах его превращения в почве.

Значительное падение активности ферментов при минимальной и нулевой способах обработки указывает на ослабление метаболической активности микробиоты почвы.

Способность почвы к иммобилизации ферментных белков является ее неотъемлемым свойством, определяющим во многом уровень плодородия. Т.о., при окультуривании ферментативная активность почвы не только повышается, но и возрастает ее устойчивость к ингибирующему действию внешних факторов.

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

Минимализация основной обработки почвы сопровождается уменьшением мощности биологически активного слоя. При этом, на фоне минимальной обработки по сравнению с зональной системой снизилась актуальная активность почвенной микробиоты.

Уменьшение мощности биологически активного слоя почвы при минимализации основной обработки связано, прежде всего, с перераспределением растительных остатков и агрофизическим факторами плодородия почвы.

Список использованной литературы

Аристовская, Т.В. Микробиология процессов почвообразования / Т.В. Аристовская. - Л. : Наука, 1980. - 187 с.

Емцев, В.Т. Микробиология / В.Т. Емцев, Е.Н. Мишустин. - М. : Колос, 1993. - 206с.

Майсаялова, Д.Р. Выявление способа обработки на микробиологический состав серых лесных почв // Материалы научных чтений, посвященных столетию закладки полевых опытов И.И. Жилинским. - Новосибирск, 1997. - С. 107-109.

Размещено на Allbest.ru