Біологічна деградація чорноземів при зрошенні

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний науковий центр

«Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського»

УДК 631.427.22: 631.434.52: 631.445.4: 631.67

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Біологічна деградація чорноземів при зрошенні

03.00.18 - Ґрунтознавство

Найдьонова Оксана Євгенівна

Харків - 2010

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному науковому центрі «Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського» Національної академії аграрних наук України мікробний агромеліоративний чорнозем

Науковий керівник доктор сільськогосподарських наук, професор, академік УААН Балюк Святослав Антонович, Національний науковий центр «Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського», директор

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Мірошниченко Микола Миколайович, Національний науковий центр «Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського», заступник директора з наукової роботи

доктор біологічних наук, професор Красєха Єрофей Никифорович, Одеський національний університет ім. І.І. Мечникова, завідувач кафедри географії України

Захист відбудеться «25» червня 2010 р. о 1000 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.354.01 у Національному науковому центрі «Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського» за адресою: 61024, м. Харків, вул. Чайковського, 4

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного наукового центру «Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського» за адресою: 61024, м. Харків, вул. Чайковського, 4

Автореферат розісланий «22» травня 2010 р.

Вчений секретар cпеціалізованої вченої ради В.В. Шимель

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Значна частина чорноземів України розташована в зонах недостатнього й нестійкого зволоження, де без застосування зрошення важко одержувати гарантовані стабільні врожаї сільськогосподарських культур. Водночас, зрошення, що є потужним антропогенним фактором впливу на ґрунти, призводить до змін багатьох їхніх властивостей і режимів, у тому числі й біологічних. Часто ці зміни мають негативний характер.

На цей час накопичено значний фактичний матеріал про хімічну, фізико-хімічну й фізичну деградацію зрошуваних чорноземів (І.М. Гоголєв та ін., 1992, С.П. Позняк, 1997, Г.В. Новікова, 1999, С.А. Балюк, 1996 та ін.) Проте, незважаючи на широкий набір показників, цих даних недостатньо для оцінки сучасного стану зрошуваних чорноземів, тому що вони односторонньо відбивають суть процесів, що відбуваються в зрошуваних ґрунтах. Для адекватного розуміння функціонування ґрунту необхідне всебічне урахування життєдіяльності ґрунтової мікрофлори.

Висока інформативність біологічних показників визначає необхідність їхнього залучення до системи показників для оцінки якості ґрунтів. Тому біологічні критерії обов'язково слід ураховувати при контролі й оцінці стану зрошуваних чорноземів, при визначенні ступеня їхньої деградації, розробці заходів з охорони й підвищення родючості. У зв'язку із цим вивчення змін біологічних властивостей чорноземів при зрошенні стає актуальним завданням сучасного ґрунтознавства.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано в Національному науковому центрі «Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського» у секторі мікробіології ґрунтів. Вона проводилася в межах НТП УААН «Фундаментальні дослідження» 1991 - 1995 рр., завдання «Розробити наукові основи заходів регулювання мікробіологічних процесів трансформації органічної речовини в чорноземах України при зрошенні» (№ ДР UА 01002170Р), НТП УААН «Родючість ґрунтів» 1996 - 2000 рр., завдання 04.2. «Встановити особливості формування родючості ґрунтів меліоративного фонду й розробити заходи з її стабілізації й одержання нормативної урожайності» (№ ДР 0196U12532) і НТП УААН «Родючість і охорона ґрунтів» 2001 - 2005 рр., завдання 02.04 «Розробити систему біологічних показників для інформаційно-нормативного забезпечення раціонального використання ґрунтів меліоративного фонду та збереження їх родючості» (№ ДР 0101U006038).

Мета і завдання дослідження. Мета роботи полягає у встановленні змін у складі й функціонуванні мікробних ценозів чорноземних ґрунтів при їхньому зрошенні залежно від якості зрошувальних вод, тривалості й інтенсивності зрошення, вихідних властивостей ґрунту, структури сівозміни, а також системи добрив і застосовуваних агромеліоративних заходів.

Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі завдання:

· виявити зміни чисельності мікроорганізмів основних таксономічних і еколого-трофічних груп у чорноземах при зрошенні;

· визначити напрями функціональних змін мікробних комплексів зрошуваних чорноземів;

· оцінити ефективність агромеліоративних заходів з боротьби з іригаційною деградацією чорноземів за їхнім впливом на мікробіологічні показники;

· розробити систему показників біологічної деградації зрошуваних чорноземів і їхні параметри; оцінити з її допомогою ступінь трансформації біологічних властивостей;

· з'ясувати оборотність порушень біологічних властивостей чорнозему під впливом зрошення мінералізованою водою шляхом спостережень за їхньою динамікою після припинення зрошення;

· установити вплив забруднення ґрунту важкими металами на розвиток процесу біологічної деградації в зрошуваному чорноземі в регіоні техногенного забруднення;

· простежити зв'язок зміни мікробіологічних і біохімічних характеристик чорноземів при зрошенні із трансформацією інших властивостей ґрунтів і зіставити їх із урожайністю сільськогосподарських культур.

Об'єкт дослідження - явища біологічної деградації в зрошуваних чорноземах України.

Предмет дослідження - мікробні ценози зрошуваних чорноземів і їхніх богарних аналогів, біологічна активність ґрунту, активність ґрунтових ферментів.

Методи дослідження - тривалі стаціонарні польові досліди, лабораторні мікробіологічні аналізи, модельно-вегетаційний дослід, статистичні методи (дисперсійний і кореляційний аналізи).

Наукова новизна одержаних результатів. На єдиній теоретичній і методичній основі проведено комплексні систематичні мікробіологічні дослідження зрошуваних чорноземів Лісостепу й Степу України, сполучені з аналізом зміни їхніх хімічних, фізико-хімічних і агрофізичних властивостей і в зіставленні із урожайними даними, у результаті яких:

· виявлено закономірності спрямованості зміни стану мікробних ценозів чорноземів під впливом зрошення залежно від якості зрошувальних вод, тривалості й інтенсивності зрошення, структури сівозміни, застосовуваних агромеліоративних заходів, вихідних властивостей ґрунту;

· простежено динаміку і визначено темпи відновлення біологічних властивостей чорнозему звичайного після припинення зрошення;

· розроблено, апробовано й запропоновано систему біологічних показників для оцінки агроекологічного стану зрошуваних ґрунтів;

· установлено вплив забруднення зрошувальних вод і ґрунту важкими металами на розвиток біодеградаційних процесів у чорноземі звичайному.

Практичне значення одержаних результатів полягає у визначенні напрямків зміни мікробних ценозів чорноземів під впливом зрошення в різних агроіригаційних і ґрунтово-кліматичних умовах, а також у науковому обґрунтуванні застосування різних агромеліоративних заходів, спрямованих на попередження розвитку й усунення деградаційних проявів у зрошуваних чорноземах. Отримані експериментальні дані можуть бути використані при створенні екологічно безпечної системи зрошуваного землеробства, нормуванні антропогенних навантажень на ґрунти при зрошувальних меліораціях, що забезпечить збереження родючості зрошуваних чорноземів.

Запропоновану систему біологічних показників рекомендовано для використання при організації й проведенні еколого-меліоративного моніторингу й еколого-агромеліоративного обстеження зрошуваних чорноземів.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційну роботу виконано автором самостійно. Програму досліджень розроблено за участі к. б. н. А.Д. Кириченко (Міхновської) і наукового керівника, д. с.-г. н., професора, академіка УААН С.А. Балюка. Автором особисто проаналізовано літературу за темою досліджень, виконано весь обсяг аналітичних робіт (лабораторних мікробіологічних досліджень), аналіз, узагальнення й інтерпретацію здобутих експериментальних даних, їхню статистичну обробку, зроблено основні висновки. Друковані праці за темою дисертації підготовлено самостійно й у співавторстві.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень, викладені в дисертації, оприлюднено на IV з'їзді ґрунтознавців і агрохіміків України (Харків, 1994 р.), I з'їзді Білоруського товариства ґрунтознавців (Гомель, 1995 р.), науково-практичній конференції «Проблеми ефективного використання водних ресурсів і меліорації земель» (Київ, 1996 р.), конференціях (Харків, ХДАУ 1999, 2000 рр.), міжнародному симпозіумі «Біоетика на порозі III тисячоріччя» (Харків, ХНУ, 2000 р.), Всеукраїнській науково-практичній конференції «Стан земельних ресурсів в Україні: проблеми, шляхи вирішення» (Харків, 2001 р.), міжнародній науковій конференції «Культурний ґрунтогенез і ноосферна перспектива інформаційного суспільства», присвяченій 100-річчю від дня народження О.М. Грінченка, Г.С. Гриня, М.К. Крупського (Харків, ХНАУ, 2004 р.), VII з'їзді ґрунтознавців і агрохіміків України (Київ, 2006 р.), міжнародній науковій конференції «С.П. Костичев і сучасна сільськогосподарська мікробіологія» (Ялта, 2007 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 18 наукових праць, з них 4 - наукові статті у фахових виданнях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, 7 розділів, висновків, пропозицій виробництву, додатків і переліку посилань. Загальний обсяг дисертації становить 327 сторінок комп'ютерного набору, з них 150 основного тексту. Робота включає 60 таблиць, проілюстрована 14 рисунками, містить 7 додатків. Список використаної літератури охоплює 300 найменувань, у тому числі 36 джерел англійською мовою.

Основний зміст роботи

Деградаційні процеси в зрошуваних чорноземах (огляд літератури). Аналітичний огляд літератури складається з чотирьох підрозділів, у яких розглянуто стан вивченості питань за певними аспектами теми дисертації.

Викладено сучасні погляди на проблему деградації ґрунтів, розглянуто визначення терміну «біологічна деградація ґрунту», обґрунтовано доцільність використання обраних біологічних показників для оцінки стану ґрунтів при антропогенних навантаженнях. Представлено накопичені на теперішній час дані про деградаційні зміни хімічних, фізико-хімічних і фізичних властивостей зрошуваних чорноземів.

Проаналізовано в історичному аспекті і узагальнено наявні на цей час відомості про вплив зрошення на мікрофлору ґрунтів, в тому числі чорноземів. Акцентовано увагу на те, що в переважній більшості наукових праць, присвячених даному питанню, вивчався вплив конкретного поливу, тобто фактора вологості ґрунту. Але досліджень змін мікробних ценозів під впливом зрошення, як тривалого фактору, значно менше. До того ж, підкреслено, що такі дослідження потребують інших методичних підходів. Узагальнено літературні дані щодо дії важких металів на мікроорганізми і ферментативну активність ґрунтів. Показано недостатність вивченості впливу забруднення чорноземів важкими металами на стан і функціонування мікрофлори в умовах зрошення, особливо в умовах польових дослідів.

Об'єкти та методи досліджень. В розділі наведено опис польових і модельно-вегетаційного дослідів та методики мікробіологічних досліджень.

Об'єктами досліджень були мікробні ценози зрошуваних чорноземних ґрунтів і їхніх богарних аналогів. Вивченням було охоплено: чорнозем типовий Лівобережного Лісостепу й чорнозем звичайний Північного Степу (Харківська область), чорнозем південний (Одеська область) і чорноземи звичайні (Одеська, Донецька області) Степової зони.

Вплив інтенсивного зрошення прісною водою на мікробний ценоз чорнозему типового глибокого малогумусного важкосуглинкового вивчали в тривалому стаціонарному польовому досліді інституту овочівництва і баштанництва (ІОБ УААН), Харківський район Харківської області, закладеному в 1968 р. Зрошення водою ріки Мжа із загальною мінералізацією 0,6 - 0,8 г/дм3, за агрономічними критеріями (ДСТУ 2730-94) придатною для зрошення (1 клас), в окремі строки - обмежено придатною (2 клас) за небезпекою підлуження ґрунту, тривало з 1970 р. Зрошувальна норма становила 1500 - 3500 м3/га.

Мікробіологічні дослідження (1995 - 1999 рр.) проводили в полі № 2 у 4-пільній овочевій сівозміні (огірок - томат - капуста - цибуля) і в полі № 1, де в перші 4 ротації було таке саме чергування культур, а з 1985 р. сівозміну було реконструйовано до 8-пільної, овочево-кормової, що включає крім перелічених овочевих культур посіви багаторічних бобових трав, ячменю і пшениці. Досліджувані варіанти: поле № 2 (інтенсивна овочева сівозміна): вар. 1 - контроль без добрив, вар. 5 - N82Р88K115 (285 кг д. р.), післядія з 1994 р., вар. 10 - N60Р60 K85 (205 кг д. р.) + гній (15 т/га), післядія з 1994 р.; поле № 1 (реконструйована овочево-кормова сівозміна): вар. 1 - контроль без добрив, вар. 5 - N120Р75 К90 (285 кг д. р.), вар. 2 - N120Р75К90 (285 кг д. р.) + гній (16 т/га). Як незрошувані аналоги використовували: поле, вилучене зі зрошення (з 1990 р.) з подібною сівозміною й виробниче поле, без зрошення. Площа ділянки 200 м2, повторність 4-кратна.

Вплив помірного зрошення прісною водою на мікробний ценоз чорнозему звичайного глибокого середньогумусного легкоглинистого в умовах 7-пільної польової сівозміни, що включає посіви люцерни, вивчали у виробничих полях КСП «Комунар» Первомайсього району Харківської області. Зрошення водою Берекського водосховища із загальною мінералізацією 0,8 - 0,9 г/дм3 проводилося з 1977 р., зрошувальна норма коливалася від 300 до 1500 м3/га. Досліджувані варіанти: поле № 7 (люцерна 2-го року), поле № 8 (озима пшениця), поле № 2 (цукровий буряк). Мікробіологічні дослідження (1996 р.) проводили в на зрошуваних і незрошуваних ділянках. Стаціонарні площадки 100 м2.

Вплив зрошення мінералізованими водами на мікробні ценози чорноземів Степової зони вивчали в дрібноділянковому досліді в КСП ім. Калініна й науково-виробничому досліді в КСП ім. Кутузова Татарбунарського району Одеської області (Дунай-Дністровська зрошувальна система), в Донецькій області - у дрібноділянковому досліді й на виробничих полях АФ ім. Горького Мар'їнського району й у дрібноділянковому досліді в дослідному господарстві Донецького інституту агропромислового виробництва (ДІАПВ), c. Піски Ясинуватського району. У досліді в КСП ім. Кутузова вивчали також питання відновлення біологічних властивостей ґрунту після припинення зрошення.

Науково-виробничий польовий дослід у КСП ім. Кутузова Татарбунарського району Одеської області закладено в 1985 р. на чорноземі звичайному слабогумусованому важкосуглинковому. Сівозміна в досліді польова, 7-пільна, що включає посіви багаторічних бобових трав. Інтенсивне зрошення мінералізованою водою водосховища Сасик із загальною мінералізацією 1,5 - 2 г/дм3, обмежено придатною для зрошення (2 клас) за небезпекою підлуження, вторинного засолення й непридатною (3 клас) за небезпекою осолонцювання тривало з 1985 по 1997 р. Вивчали варіанти: контроль; фосфогіпс(3 т/га); комплекс агромеліоративних заходів (фосфогіпс (3 т/га) + N150Р90K60 (300 кг д.р./га) + гній (18 т/га)). Як незрошуваний контроль використовували захисну смугу досліду. Мікробіологічні дослідження проводили в останні два роки зрошення (1996 - 1997 рр.) У 1998 р. зрошення в досліді було припинено разом з хімічною й комплексною меліорацією ґрунту відповідних варіантів. У 1999, 2001, 2003 і 2004 роках на зазначених вище варіантах вивчали процес відновлення мікрофлори й післядії меліоративних заходів. Площа дослідної ділянки - 0,3 га, повторність 3-кратна.

У дрібноділянкових польових дослідах у КСП ім. Калініна Татарбунарського району Одеської області на чорноземі південному слабогумусованому важкосуглинковому, зрошуваному у помірному режимі протягом 13 років (з них перші 7 років мінералізованою водою водосховища Сасик, потім 3 роки прісною водою ріки Дунай і водосховища Кагачка, далі 3 роки знов мінералізованою водою) і в агрофірмі ім. Горького Мар'їнського району Донецької області на чорноземі звичайному неглибокому малогумусному легкоглинистому, що зрошували мінералізованою водою Курахівського водосховища протягом 5 років, вивчали вплив агромеліоративних заходів, спрямованих на поліпшення якості ґрунту й зрошувальної води: внесення в ґрунт гною (100 т/га), плантаж на 60 - 70 см із внесенням гною й заходи з поліпшення якості зрошувальних вод додаванням крейди, фосфогіпсу, і деяких інших. Площа ділянок 4 м2, повторність 6-кратна.

Виробничі поля АФ ім. Горького Мар'їнського району Донецької області на чорноземі звичайному неглибокому малогумусному легкоглинистому в зрошуваних сівозмінах. Відділення № 1 (овочево-кормова сівозміна) - зрошення протягом 15 р. мінералізованою водою Курахівського водосховища із загальною мінералізацією 2,0 - 3,0 г/дм3, 2 класу за небезпекою засолення й підлуження ґрунту, 3 класу за небезпекою осолонцювання. Мікробіологічні дослідження проводили в 1997 р. в зразках зрошуваного й незрошуваного ґрунтів. Відділення № 2 (овочева сівозміна) - зрошення строком близько 30 років мінералізованою водою більш несприятливого іригаційного складу - непридатною (3 клас) за екологічними критеріями (вмістом Pb, Cd і Co, ВНД 33-5.5-02-97) зі ставка-накопичувача золовідстійників Курахівській ТЕС. Мікробіологічні дослідження зрошуваного ґрунту і його незрошуваного аналога проводили в 1996 р. У 1997 р. зрошення на відділенні № 2 було припинено. В 1999 р. вивчали післядію тривалого зрошення цього ґрунту в порівнянні з незрошуваним аналогом.

У дрібноділянковому польовому досліді № 1 у дослідному господарстві Донецького інституту агропромислового виробництва (ДІАПВ), с. Піски Ясинуватського району Донецької області вивчали зміну параметрів мікробного ценозу й біохімічних властивостей ґрунту з початку зрошення протягом семи років (1999 - 2005 рр.). Дослід закладено в 1998 р. на чорноземі звичайному, середньогумусному. Зрошувальну воду зі ставка с. Піски із загальною мінералізацією 2,8 - 3,2 г/дм3 оцінили як обмежено придатну для зрошення (2 клас) через небезпеку засолення й підлуження ґрунту й тимчасово непридатну (3 клас) через небезпеку осолонцювання й вмісту Pb, Cd Co (ВНД 33-5.5-02-97). Зрошувальні норми становили - від 800 до 1600 м3/га. Досліджувані варіанти: без зрошення, контроль; зрошення, контроль; зрошення, гній (100 т/га); зрошення, плантаж на 75 см + гній (100 т/га). Площа ділянок - 4 м2, повторність - 6-кратна.

Питання впливу забруднення ґрунтів важкими металами (ВМ) на процеси біодеградації чорнозему звичайного, зрошуваного мінералізованими водами з підвищеним умістом ВМ, вивчали в мікроділянковому досліді № 2 і дрібноділянковому досліді № 1 у дослідному господарстві ДІАПВ.

Мікроділянковий польовий дослід № 2 закладено в 1999 р. Вивчали (2000 - 2005 рр.) ґрунтові зразки варіантів: вар. 1 - контроль без додаткового забруднення ґрунту ВМ, нормальний режим зрошення мінералізованою водою; вар. 2 - фон ВМ (У солей Zn, Pb, Co, Cd, Ni, Cu, Cr), нормальний режим зрошення мінералізованою водою; вар. 7 - фон ВМ, промивний режим зрошення мінералізованою і прісною водою (2:1), плантаж на 75 см, унесення торфу екраном під шар 0 - 25 см (50 т/га), залізо-кальцієвий шлам Харцизького сталедротяного заводу + залізний купорос у шар плантажу 0 - 25 см. Штучне забруднення сумою солей ВМ було проведено в дозах (мг/кг ґрунту): Zn, Pb, Ni, Cu - по 100, Co - 50, Cr - 200, Cd - 24, згідно з максимальними рівнями забруднення ґрунтів даного регіону (валовий вміст). Зрошувальні норми становили в середньому: вар. 1 і вар. 2 - 3100 м3/га мінералізованої води, вар. 7 - 3100 м3/га мінералізованої води й 1550 м3/га прісної води. Площа ділянок 0,5 м2, повторність 4-кратна.

У дрібноділянковому досліді № 1 у 2002 р. ґрунт трьох повторностей із шести кожного з варіантів досліду було штучно забруднено солями Pb і Cd дозами, що в 50 разів перевищують фоновий вміст рухомих форм даних металів. Доза Pb склала 25 мг/кг ґрунту, Cd - 5 мг/кг. У 2003 - 2005 рр. дослідження вели на таких варіантах досліду: зрошення, контроль; зрошення, гній (100 т/га); зрошення, плантаж на 75 см + гній (100 т/га); зрошення, фон ВМ, контроль; зрошення, фон ВМ, гній; зрошення, фон ВМ, плантаж + гній.

Відбірання ґрунтових зразків та їх мікробіологічний аналіз проведено згідно загальноприйнятих у ґрунтовій мікробіології методик (Д.Г. Звягінцев та ін., 1980). Глибина відбирання зразків 0 - 25 см. Повторність для кожного ґрунтового зразка на твердому агаризованому живильному середовищі - 4 - 5-кратна.

Активність ґрунтових ферментів визначали в повітряно-сухих зразках ґрунту - поліфенолоксидази за Л.А. Карягіною і Н.А. Михайловською, дегідрогенази - методом А.Ш. Галстяна, інвертази - за методикою, викладеною Д.Г. Звягінцевим зі співавторами (Д.Г. Звягінцев та ін., 1980), повторність 2-кратна.

Показник оліготрофності розраховували за Т.В. Арістовською, показник мінералізації - за Є.Н. Мішустіним.

Целюлозоруйнівну здатність ґрунту визначали в лабораторних умовах аплікаційним методом за втратою маси бавовняних пластин, повторність 3-кратна).

Фітотоксичну активність ґрунтової витяжки й культуральної рідини мікроміцетів визначали за О.А. Берестецьким.

Сумарний біологічний показник розраховували методом відносних величин за Дж. Ацці. Показник біологічної деградації ґрунту розраховували як середнє арифметичне відхилень показників чисельності мікрофлори у відсотках від контролю (еталону) - суму відхилень ділили на загальну кількість показників.

Статистичну обробку отриманих експериментальних даних проводили методами дисперсійного й кореляційного аналізів з використанням стандартного пакета програм.

Ґрунтово-кліматичні умови. Наведено характеристику кліматичних умов та ґрунтів об'єктів дослідження.

Вплив зрошення прісними водами на мікробний ценоз чорноземів Лісостепу і Північного Степу

При зрошенні прісними водами біологічні властивості чорноземів можуть зберігатися непорушеними, або трансформуватися в напрямку біологічної деградації. Спрямованість змін мікрофлори й мікробіологічних процесів залежить від інтенсивності зрошення й, значною мірою, від структури сівозміни.

Зміни в структурі і функціонуованні мікробних комплексів за тривалого зрошення чорнозему типового в умовах інтенсивної овочевої сівозміни. Згідно з урожайними даними ІОБ УААН простежується стійкий тренд зниження продуктивності чорнозему типового в інтенсивній овочевій сівозміні із тривалістю зрошення. За роки ведення досліду врожайність овочевих культур на полі № 2 знизилася в середньому на 30 - 50 %.

Нами встановлено, що в ґрунті контрольного варіанта поля № 2 з інтенсивною овочевою сівозміною чисельність мікрофлори була нижче, ніж у незрошуваному ґрунті на 37 - 48 %. Помітно простежується позитивний вплив післядії (з 1994 р.) добрив - кількість мікроорганізмів усіх груп зростає від контролю до варіанта із внесенням NPK і гною, однак не досягає рівня незрошуваного контролю. Введення в овочеву сівозміну люцерни помітно активізує мікробний ценоз. У ґрунті контрольного варіанта поля № 1 кількість мікроорганізмів досліджуваних груп була вищою, ніж на відповідному варіанті поля № 2. Однак на варіантах без добрив і з мінеральними добривами чисельність мікрофлори залишається нижчою, ніж у незрошуваному ґрунті під тією ж культурою, і тільки на варіанті, де мінеральні добрива вносилися разом із гноєм, вона досягає рівня богарного варіанта.

Виявлено високу фітотоксичну активність ґрунтових витяжок інтенсивно зрошуваного ґрунту. Інгібування проростання насіння тест-культури на контрольних варіантах склало 44 - 64 %, пригнічення росту коренів 47 - 57 % (рис. 1). Токсичність ґрунту менша на варіантах післядії й дії мінеральних добрив і особливо спільного внесення гною з мінеральними добривами.

1 - поле № 3, інтенсивна овочева сівозміна, контроль без добрив (капуста)

2 - поле № 2, інтенсивна овочева сівозміна, контроль без добрив (цибуля)

3 - поле № 2, інтенсивна овочева сівозміна, NPK (цибуля)

4 - поле № 2, інтенсивна овочева сівозміна, NPK + гній (цибуля)

5 - поле № 1, реконструйована сівозміна, контроль без добрив (ячмінь)

6 - поле № 1, реконструйована сівозміна, NPK (ячмінь)

7 - поле № 1, реконструйована сівозміна, NPK + гній (ячмінь)

Мінімальне значення сумарного біологічного показника (СБП) відзначено на контрольному варіанті без добрив в овочевій сівозміні, максимальне - в богарному ґрунті (табл. 1). Значення показника біологічної деградації (ПБД) на контрольному варіанті поля з овочевою сівозміною відповідає середньому ступеню деградації. Післядія добрив знижує ступінь біодеградації до слабкої. Введення в сівозміну люцерни також знижує ПБД. Найефективніше знижує ступінь деградації спільне внесення мінеральних і органічних добрив. Значення інтегральних біологічних показників ґрунту цього варіанта поля з реконструйованою сівозміною практично не відрізняються від показників ґрунту поля, виведеного зі зрошення.

Таблиця 1 Вплив тривалого зрошення, добрив і структури сівозміни на інтегральні біологічні показники чорнозему типового (польові досліди ІОБ УААН, 1996 р.)

Варіанти досліду	СБП, %	ПБД, %
Поле № 2, інтенсивна овочева сівозміна, зрошення (огірок)	Контроль	56	-43
	NPK	73	-24
	NPK + гній	78	-19
Поле № 1, реконструйована сівозміна, зрошення (люцерна)	Контроль	71	-27
	NPK	69	-29
	NPK + гній	86	-11
Виробничі поля, без зрошення (люцерна)	Вилучено зі зрошення	85	-13
	Богара	97	0

Тривале інтенсивне зрошення чорнозему типового в умовах короткоротаційної овочевої сівозміни призвело до розвитку в ґрунті процесів біологічної деградації - пригнічення мікробного ценозу, зниження чисельності основних груп мікрофлори, нагромадження в ґрунті фітотоксичних речовин.

Установлено також зниження здатності зрошуваного ґрунту до деструкції целюлози, інвертазної активності й темпів гуміфікації рослинних решток люцерни.

Збереження біологічних властивостей зрошуваного чорнозему звичайного в умовах польової сівозміни, що включає багаторічні бобові трави. Урожайні дані КСП «Комунар» за період зрошення характеризуються стабільністю, падіння врожаїв не відзначалося.

Істотних розходжень у чисельності більшості груп мікрофлори зрошуваних і незрошуваних ділянок, інтенсивності перебігу мінералізацийних процесів, поживному режимі й активності інвертази нами не виявлено.

Помірне зрошення прісною водою чорнозему звичайного тривалістю 20 років в умовах 7-пільної польової сівозміни, що включає багаторічні бобові трави (люцерна), не спричинило порушень у мікробоценозі, параметри біологічних показників не відхилилися від рівня незрошуваного аналога.

Вплив зрошення мінералізованими водами на мікробний ценоз чорноземів Степової зони

Зрошення мінералізованими водами зумовлює більш глибокі негативні зміни біологічних властивостей, що не завжди піддаються корекції за допомогою агромеліоративних заходів. Загальний напрям негативних змін мікрофлори - пригнічення мікробоценозу, підвищення оліготрофності, посилення мінералізаційної функції, а в овочевих сівозмінах - мікробний токсикоз. Характер і ступінь змін стану мікробних ценозів чорноземів при зрошенні мінералізованими водами залежить також від тривалості й інтенсивності зрошення, якості зрошувальних вод, сівозміни.

Біологічні показники зрошуваних чорноземів звичайного та південного залежно від інтенсивності зрошення і агромеліоративних заходів, що застосовуються. Зрошення мінералізованою водою чорнозему південного в дрібноділянковому польовому досліді (КСП ім. Калініна) протягом 13 років (за винятком трьох років, коли зрошення велося прісною водою) у помірному режимі не спричинило несприятливого впливу на стан мікрофлори. Біогенність зрошуваного ґрунту вища, ніж аналогічного незрошуваного, але при цьому була вищою оліготрофність мікробного ценозу. Меліоративні заходи (внесення в ґрунт гною, плантаж із внесенням гною й заходи з поліпшення якості зрошувальних вод додаванням крейди, фосфогіпсу) позитивно вплинули на біогенність ґрунту. У чорноземі звичайному, зрошуваному протягом 5 років мінералізованою водою гіршої якості в дрібноділянковому польовому досліді (АФ ім. Горького), подібні агромеліоративні заходи виявилися неефективними.

Урожайні дані інституту землеробства південного регіону УААН свідчать про зниження врожайності культур, вирощуваних на зрошуваному мінералізованою водою чорноземі звичайному в науково-виробничому досліді (КСП ім. Кутузова).

Зрошення мінералізованою водою протягом 12 - 13 років призвело до пригнічення мікробоценозу ґрунту - у середньому чисельність всіх його компонентів у ґрунті зрошуваного контролю була на 35 - 43 % нижчою, ніж у богарній.

Відбулися зміни й функціонального стану мікробного комплексу. Ріст мінералізаційного потенціалу зрошуваного ґрунту супроводжується збільшенням показника оліготрофності. Останнє свідчить про погіршення трофічного режиму в ґрунті. У зрошуваному ґрунті відбулося зниження біологічної активності - целюлозоруйнівної здатності й активності інвертази.

Застосування фосфогіпсу й комплексу меліоративних заходів (фосфогіпс + NPK + гній) підвищує біогенність ґрунту, коригує біологічні показники, наближаючи їх до рівня богарного ґрунту. На варіанті з комплексом агрозаходів знижується напруженість мінералізаційних процесів - показник мінералізації нижче, ніж на зрошуваному контролі.

Значення СБП зрошуваного контрольного варіанта значно нижче, ніж богарного (табл. 2). Зростання СБП на варіантах із застосуванням меліоративних заходів відбиває їхній позитивний вплив на мікрофлору. Найбільш ефективним було використання комплексу заходів. Значення ПБД показують середній ступінь деградаційних змін мікробного ценозу ґрунту зрошуваного контролю, слабкий ступінь біологічної деградації при внесенні фосфогіпсу й відсутність негативних змін при використанні комплексу заходів (ПБД < 10).

Таблиця 2 Оцінка впливу на мікробний ценоз чорнозему звичайного зрошення мінералізованою водою й ефективності застосування агромеліоративних заходів (науково-виробничий дослід, КСП ім. Кутузова)

Варіанти досліду	Інтегральні біологічні показники
	СБП, %	ПБД, %
	1996 р.	1997 р.	середнє	1996 р.	1997 р.	середнє
Богара, контроль	92	84	88	0	0	0
Зрошення, контроль	53	57	55	-42	-35	-39
Зрошення, фосфогіпс	81	90	86	-12	-10	-11
Зрошення, комплекс заходів	92	91	92	-8	0	-4

Інтенсивне зрошення мінералізованою водою чорнозему звичайного протягом 13 років призвело до глибоких негативних змін у структурі й функціонуванні його мікробного ценозу: зниження чисельності мікрофлори на 30 - 40 %, посилення її мінералізаційної функції, зниження біологічної активності. Агромеліоративні заходи дозволяють регулювати процеси ґрунтової біодинаміки, пом'якшувати або повністю усувати деградаційні явища.

Процес відновлення біологічних властивостей ірігаційно деградованих чорноземів при вилученні їх зі зрошення. Після припинення зрошення із часом чисельність мікрофлори поступово відновлюється, наближається до незрошуваного аналога. Однак сім років - недостатній період для повного відновлення біологічних властивостей іригаційно деградованого ґрунту. На шостий рік виведення зі зрошення відновлюється чисельність основних еколого-трофічних груп мікробного ценозу, але показники, що відбивають його функціональний стан, не досягають рівня незрошуваного ґрунту - відповідно до показників оліготрофності й мінералізації трофічний режим залишається гіршим, ніж на богарі, а напруженість мінералізаційних процесів більш інтенсивною.

Післядія фосфогіпсу на чисельність мікрофлори проявлялася до 4-го року, на шостий рік виявляється тільки в поліпшенні трофічного режиму й зниженні мінералізацийного потенціалу, чисельність мікрофлори при цьому падає. Післядія комплексу заходів зберігається дещо довше, але на 7-й рік показники чисельності мікрофлори також не відрізняються в кращий бік від вилученого зі зрошення контролю.

Явища біологічної деградації в тривало зрошуваному чорноземі звичайному. Чисельність більшості досліджуваних груп мікроорганізмів в чорноземі звичайному виробничого поля в овочево-кормовій сівозміні (відділення № 1 АФ ім. Горького), що зрошували протягом 15 років мінералізованою водою, на 16 - 37 % нижча, ніж у богарному. Показники оліготрофності й мінералізації вищі, ніж у незрошуваному ґрунті, що свідчить про гірший поживний режим і більш інтенсивне протікання мінералізаційних процесів.

Чисельність мікрофлори в ґрунті поля в овочевій сівозміні (відділення № 2), що зрошували протягом 30 років водою більш несприятливого іригаційного складу, була нижчою, ніж у незрошуваному на 37 - 56 %, показник мінералізації вищим.

Вивчення фітотоксичної активності ґрунтових витяжок з використанням різних тестових культур дозволило виявити явище токсичності тривало зрошуваного ґрунту. Пригнічення росту ростків кукурудзи склало 29 %, коренів томатів - 72 %, коренів капусти - 34 %.

З тривало зрошуваного мінералізованою водою чорнозему звичайного нами виділено сім штамів грибів, що домінують у мікробному ценозі. Була визначена фітотоксична активність їхніх метаболітів шляхом замочування насіння у культуральній рідині. П'ять із досліджуваних штамів заподіяли сильний фітотоксичний вплив на тест-культуру, один штам виявився слабкотоксичним і один - нетоксичним. Отже, шість із семи досліджених культур мали токсичні властивості, причому п'ять виділених штамів практично повністю інгібували проростання насіння.

Таким чином, тривале зрошення чорнозему звичайного мінералізованою водою спричинило біологічну деградацію ґрунту, ступінь якої зростала зі збільшенням терміну зрошення й зі зниженням якості зрошувальної води. Зрошення протягом 15 років поля з овочево-кормовою сівозміною призвело до слабкого ступеня біологічної деградації (ПБД = -17). 30-річне зрошення поля з овочевою сівозміною водою гіршої якості за екологічними критеріями, зумовило біодеградацію середнього ступеня (ПБД = -36) і токсикоз ґрунту, як видно, обумовлений нагромадженням у ґрунті грибних токсинів.

Динаміка процесу біологічної деградації чорнозему звичайного при зрошенні мінералізованою водою. У дрібноділянковому польовому досліді № 1 у дослідному господарстві ДІАПВ ми вели біологічний моніторинг із початку зрошення протягом семи років. Спостереження за динамікою зміни чисельності мікрофлори початково слабосолонцюватого чорнозему звичайного показали розвиток процесів біодеградації в ґрунті з перших років зрошення.

Позитивний вплив післядії гною, внесеного при закладці досліду, на чисельність мікрофлори зберігався протягом двох років, надалі істотних відмінностей від контролю не було.

На плантажованому варіанті із внесенням гною, навпаки, спочатку показники були гірше, ніж на контролі, але із часом чисельність мікрофлори зростала і ступінь деградації знижувався.

Забруднення зрошуваних ґрунтів важкими металами як фактор, що поглиблює їх біологічну деградацію

У регіонах з підвищеним геохімічним фоном і високою емісією важких металів промисловими підприємствами деградаційні зміни чорноземів, спричинені зрошенням мінералізованими водами, посилюються забрудненням ґрунтів.

Вплив поліелементного забруднення важкими металами і комплексу заходів детоксикації на структуру та функціонування мікробного ценозу зрошуваного мінералізованою водою чорнозему звичайного. Через рік після штучного забруднення спостерігалося значне підвищення чисельності основних еколого-трофічних груп мікроорганізмів у ґрунті забруднених ділянок, за винятком актиноміцетів, кількість яких знизилася вдвічі, і грибів. Згідно з численними літературними даними, актиноміцети найбільш чутливо реагують на забруднення ВМ і можуть використовуватися як його індикатори. Перевищення чисельності мікрофлори над контролем через рік після внесення ВМ і наступні два роки уздгоджується з наявними в літературі даними про те, що при внесенні високих доз ВМ максимальний токсичний ефект відбувається на початку після забруднення, однак через певний час, залежно від доз і складу полютантів і буферних властивостей ґрунтів, чисельність мікроорганізмів різко зростає й перевищує контрольні значення (С.І. Колесніков та ін., 1999, Н.А. Черних та ін., 2001, Н.В. Раськова та ін., 1983, І.Л. Клевенська, 1985). Таке збільшення зв'язують із загибеллю чутливих форм мікроорганізмів і активним розвитком резистентних форм. У наступні роки спостережень чисельність досліджуваних груп мікрофлори поступово знижувалася, і через 4 роки після забруднення максимально наблизилася до незабрудненого контролю. Однак через 6 років після внесення ВМ нами зафіксовано зниження чисельності більшості досліджуваних груп відносно незабрудненого контрольного варіанта на 20 - 40 %. Така динаміка чисельності мікрофлори може бути обумовлена тим, що однократне забруднення ґрунту високими дозами важких металів супроводжувалося в досліді регулярним надходженням невеликих доз свинцю, кадмію й кобальту зі зрошувальною водою.

Ферментативна активність - більш чутливий до забруднення ВМ показник. Забруднення спричинило істотне зниження дегідрогеназної і інвертазної активності відносно контролю, яке із часом підсилювалося (табл. 3).

Таблиця 3 Вплив поліелементного забруднення важкими металами й заходу детоксикації на ферментативну активність чорнозему звичайного (мікроділянковий польовий дослід № 2, дослідне господарство ДІАПВ)

Варіанти досліду	Дегідрогеназа, мг ТФФ* / 100 г за 24 години	Інвертаза, мг глюкози / 1 г за 24 години
	2002 р.	2003 р.	2004 р.	2005 р.	2002 р.	2003 р.	2004 р.	2005 р.
Зрошення, контроль	43,32	47,96	59,70	83,20	6,34	6,52	8,45	5,56
Зрошення, фон ВМ	36,40	36,25	40,90	43,30	5,40	4,31	7,18	2,77
Зрошення, фон ВМ, плантаж торф, шлам	11,70	23,24	23,35	35,40	не виявлено	не виявлено	3,29	4,62
НІР0,05	8,81	8,61	4,68	10,48	0,54	0,27	0,32	0,34

* - трифенілформазан

Комплекс заходів детоксикації (плантаж + торф + залізокальцієвий шлам) не забезпечив, як очікувалося, зниження вмісту рухомих форм ВМ у шарі 0 - 25 см внаслідок виносу в цей шар ВМ із горизонту їхньої акумуляції в результаті плантажу, і не вплинув позитивно на біологічні показники, тому що плантаж, знижуючи вміст гумусу в шарі 0 - 25 см, призводить до зменшення в ньому загальної кількості мікрофлори і біологічної активності.

Вплив на мікрофлору зрошуваного чорнозему звичайного забруднення свинцем та кадмієм і ефективність заходів детоксикації. Внесення свинцю й кадмію в дозах, які в 50 разів перевищують фоновий вміст рухомих форм цих металів, не спричинило односпрямованої зміни чисельності мікрофлори чорнозему звичайного. Зміни відбулися в структурі мікробних ценозів (співвідношенні чисельності окремих груп), що відбилося на показниках оліготрофності й мінералізації. Показники оліготрофності в забрудненому ґрунті були більш високими, ніж у ґрунті без внесення ВМ. Через три роки на забруднених варіантах показник оліготрофності був вищий в 2 рази. Такий ріст показника оліготрофності свідчить про погіршення трофічного режиму в забрудненому ґрунті із часом. Мінералізаційний потенціал ґрунту забруднених ділянок перші два роки після забруднення був нижчим, однак через три роки після внесення металів цей показник істотно зріс порівняно з ділянками без внесення ВМ. На фоні підвищення показника оліготрофності таке посилення мінералізаційних процесів є небезпечною тенденцією, що створює загрозу прискореного розкладання органічної речовини ґрунту.

Відзначено істотне зниження ферментативної активності забрудненого ґрунту через рік після внесення ВМ. Післядія гною достовірно підвищує ферментативну активність ґрунту як на ділянках без штучного забруднення, так і на фоні внесення ВМ, проте при забрудненні ефективність даного меліоративного заходу знижується - ступінь його позитивного впливу на ферментативну активність менший. Зниження дегідрогеназної активності спостерігалося протягом двох років після забруднення, а інвертазної і через три роки.

Отже, забруднення ВМ підсилює біодеградацию зрошуваного мінералізованою водою чорнозему звичайного, знижуючи його ферментативну активність.

Із заходів детоксикації ефективним за позитивним впливом на біологічні показники був варіант із внесенням гною, на плантажованому варіанті із внесенням гною досліджувані показники були нижчими, ніж на контролі (з причини, зазначеної вище).

Система біологічних показників для оцінки стану зрошуваних ґрунтів

Розроблено, апробовано й запропоновано систему біологічних показників для оцінки змін біологічних властивостей чорноземів у зрошувальних меліораціях. На підставі власних і літературних даних визначено критерії вибору біологічних показників, показано відповідність їм показників, використаних у даній роботі. Показано тісноту кореляційних зв'язків мікробіологічних показників з урожайністю сільськогосподарських культур, хімічними й фізико-хімічними властивостями.

Критерії вибору біологічних показників. Використані нами в роботі біологічні показники було відібрано відповідно до таких критеріїв: чутливість до антропогенного фактора, інформативність, екологічна важливість показника, тіснота кореляції з іншими ґрунтовими показниками й урожайністю.

Зв'язок біологічних показників з урожайністю, фізико-хімічними і хімічними властивостями ґрунтів. Проведений нами кореляційний аналіз по кожному з об'єктів досліджень дозволив виявити характер взаємозв'язку між біологічними показниками, урожайністю й деякими хімічними й фізико-хімічними показниками, визначити тісноту цих зв'язків. Виявлено залежність урожаїв від ряду біологічних показників, і залежність цих показників від інших властивостей ґрунтів.

Оцінка стану зрошуваних ґрунтів за допомогою комплексу біологічних показників. При оцінці ступеня біологічної деградації як її критерії слід використовувати не абсолютні значення показників, а їхні зміни відносно контролю - відхилення від показників еталонного, умовно непорушеного ґрунту.

Оцінку ступеня біологічної деградації варто проводити згідно розробленої нами з урахуванням узагальнення літературних і власних експериментальних даних шкали (табл. 4).

Таблиця 4 Оцінка рівня деградації ґрунту за біологічними показниками

Ступінь деградації ґрунту	Відхилення біологічних показників від еталону в несприятливий бік
0 - недеградовані ґрунти	< 10 %
1 - слабка	10 - 25 %
2 - середня	26 - 50 %
3 - сильна	51 - 75 %
4 - дуже сильна (екстремальна)	>75 %

Наведені інтервали значень біологічних показників потребують подальшого уточнення шляхом перевірки в різних ґрунтово-кліматичних і агроекологічних умовах. Кількісні межі змін конкретних біологічних показників треба зіставляти з іншими ґрунтовими показниками й урожайними даними.

Неодмінною умовою оцінки змін біологічних властивостей ґрунту під впливом зрошення й агромеліоративних заходів є одночасний відбір зразків усіх досліджуваних варіантів, включно з незрошуваним контролем.

Для виявлення змін мікробних ценозів ґрунту під впливом зрошення, як тривалого фактора, відбирати зразки для мікробіологічних аналізів треба в періоди, коли зрошуваний і незрошуваний ґрунти перебувають у рівних умовах зволоження (мають близькі значення вологості).

Дисперсійний аналіз отриманих нами даних показав істотність і достовірність впливу досліджуваних факторів на біологічні показники, а кореляційний підтвердив тісноту й визначив характер їхнього зв'язку з іншими ґрунтовими показниками.

Висновки

У дисертаційній роботі показано зміни стану мікробних ценозів чорноземів України при зрошенні, дана оцінка характеру й ступеня трансформації біологічних властивостей. Результати роботи розширюють інформацію про суть сучасних процесів у зрошуваних чорноземах, можуть бути основою наукового обґрунтування заходів із запобігання деградаційним процесам і підвищення родючості зрошуваних чорноземів.

1. Зрошення виводить ґрунтову екосистему чорноземів з рівноважного стану й обумовлює формування мікробних ценозів з новими параметрами. Зміни обсягу, структури й функціонування угруповань ґрунтових мікроорганізмів відбуваються відповідно до змін умов їхнього існування - гідротермічних умов, хімічних, фізико-хімічних і агрофізичних властивостей ґрунтів. Напрям і ступінь змін залежить від сполучення ряду факторів у конкретних умовах: тривалості й інтенсивності зрошення, якості зрошувальних вод, структури сівозміни, вихідних властивостей ґрунтів, кліматичних умов, системи добрив і застосовуваних агромеліоративних заходів.

2. При зрошенні прісними водами біологічні властивості чорноземів можуть зберігатися непорушеними або трансформуватися в напрямку біологічної деградації. Спрямованість і глибина змін мікрофлори й мікробіологічних процесів залежить від інтенсивності зрошення і, значною мірою, від структури сівозміни.

3. Інтенсивне зрошення прісною водою чорнозему типового тривалістю 30 років в умовах короткоротаційної овочевої сівозміни призвело до зниження чисельності мікроорганізмів основних еколого-трофічних груп, видового різноманіття грибів, потенційної здатності до розкладання целюлози, інвертазної активності, темпів гуміфікації, посилення мінералізаційних процесів, розвитку токсикозу ґрунту. Мінеральні й органічні добрива дещо активізують мікрофлору, але рівня богари показники не досягають. Реконструкція сівозміни до 8-пільної із введенням посівів багаторічних бобових трав пом'якшує негативні зміни, особливо за сумісного внесення мінеральних і органічних добрив - у цьому випадку параметри мікробного ценозу виходять на рівень незрошуваного контролю й за деякими показниками навіть перевершують його.

4. Помірне зрошення прісною водою чорнозему звичайного тривалістю 20 років в умовах 7-пільної польової сівозміни, що включає багаторічні бобові трави (люцерна) не спричиняє істотних порушень мікробоценозу, параметри біологічних показників не відхиляються від рівня незрошуваного аналога.

5. Характер і ступінь змін стану мікробних ценозів чорноземів при зрошенні мінералізованими водами залежить також від тривалості й інтенсивності зрошення, якості зрошувальних вод, сівозміни. Зрошення мінералізованими водами зумовлює більш глибокі негативні зміни біологічних властивостей, що не завжди піддаються корекції за допомогою агромеліоративних заходів. Загальний напрям негативних змін мікрофлори - пригнічення мікробоценозу, підвищення оліготрофності, посилення мінералізаційної функції, а в овочевих сівозмінах - мікробний токсикоз.

6. Зрошення мінералізованими водами чорнозему південного протягом 13 років (за винятком трьох років, коли зрошення вели прісною водою) у помірному режимі не спричинило несприятливого впливу на стан мікрофлори. Біогенність зрошуваного ґрунту вища, ніж аналогічного незрошуваного, але при цьому вища оліготрофність мікробного ценозу. Зрошення чорнозему звичайного в подібній сівозміні водою з того ж джерела протягом такого ж періоду, але в більш інтенсивному режимі, призвело до глибоких негативних змін у структурі й функціонуванні його мікробного ценозу, корінної його перебудови - пригнічення мікрофлори, зниження чисельності її основних груп на 30 - 40 %, посилення її мінералізаційної функції. Агромеліоративні заходи дозволяють регулювати процеси ґрунтової біодинаміки, частково або повністю усувати явища біологічної деградації.

7. Установлено поступове відновлення чисельності й структури мікробного ценозу чорнозему звичайного, порушених внаслідок зрошення мінералізованою водою, після припинення зрошення. Динаміка цього процесу така: у перші роки після виведення зі зрошення триває посилення процесу біодеградації, потім із часом стан мікробного угруповання поступово вертається до вихідного (наближається до незрошуваного аналога). Однак сім років - недостатній період для повного відновлення біологічних властивостей іригаційно деградованого ґрунту. На шостий рік виведення зі зрошення відновлюється чисельність основних еколого-трофічних груп мікробного ценозу, але показники, що відбивають його функціональний стан, не досягають рівня незрошуваного ґрунту - за показниками оліготрофності й мінералізації трофічний режим залишається гіршим, ніж на богарі, а напруженість мінералізаційних процесів більш інтенсивною.

8. Позитивний вплив післядії меліоративних заходів на мікробіологічний стан виведеного зі зрошення ґрунту нетривалий, збереження позитивних тенденцій помітне тільки в перші роки після припинення зрошення. Післядія фосфогіпсу на чисельність мікрофлори на четвертий рік уже не проявлялася, на шостий рік виявляється тільки в поліпшенні трофічного режиму й зниженні мінералізаційного потенціалу, чисельність мікрофлори при цьому падає. Післядія комплексу заходів зберігається дещо довше, але на шостий рік показники чисельності мікрофлори також не відрізняються в кращий бік від вилученого зі зрошення контролю. У ґрунті контрольного варіанта, де не застосовувалася хімічна меліорація, чисельність мікрофлори відновлювалася швидше.

9. Меліоративні заходи, спрямовані на запобігання й усунення деградаційних процесів у зрошуваних чорноземах (внесення в ґрунт гною, плантаж із внесенням гною й заходи з поліпшення якості зрошувальних вод додаванням крейди, фосфогіпсу), не однаково ефективні в різних конкретних умовах. Так, позитивний вплив зазначених заходів зафіксовано на зрошуваному протягом 13 років чорноземі південному, а на чорноземі звичайному, зрошуваному 5 років мінералізованими водами гіршої якості, такі заходи виявилися неефективними.

10. Тривале зрошення чорнозему звичайного мінералізованою водою зумовило біологічну деградацію ґрунту, ступінь якої зростав зі збільшенням строку зрошення й зі зниженням якості зрошувальної води. Зрошення протягом 15 років в овочево-кормовій сівозміні призвело до зниження чисельності основних груп мікрофлори на 16 - 37 %. 30-річне зрошення в овочевій сівозміні водою гіршої якості за екологічними критеріями спричинило більш глибокі зміни мікрофлори - зниження чисельності склало 17 - 56 %, ґрунт набув фітотоксичних властивостей.

11. Спостереження за динамікою зміни чисельності мікрофлори початково слабосолонцюватого чорнозему звичайного в дрібноділянковому польовому досліді протягом семи років з початку зрошення мінералізованою водою показали розвиток процесів біодеградації в ґрунті з перших років зрошення.

12. Поліелементне забруднення зрошуваного чорнозему звичайного дозами важких металів, перевищуючими фоновий вміст рухомих форм ВМ в 100 і більше разів, суттєво вплинуло на його мікробний ценоз. Через рік і наступні два роки після внесення забруднювачів спостерігався ефект стимуляції чисельності мікрофлори, що поступово слабшав, а через шість років - пригнічення мікрофлори, що виявилося в зниженні чисельності всіх груп мікроорганізмів на 20 - 40 %. Така динаміка чисельності мікрофлори може бути обумовлена тим, що одноразове забруднення ґрунту високими дозами важких металів супроводжувалося в досліді щорічним привнесенням невеликих доз свинцю, кадмію й кобальту зі зрошувальною водою. Проявом негативного впливу забруднення на функціонування мікробоценозу було зниження ферментативної активності ґрунту. Активність дегідрогенази знизилася за 6 років спостережень на 16 - 48 %, інвертази на 15 - 50 %, причому із часом інгібування активністі ферментів підсилювалося. Комплекс агромеліоративних заходів не вплинув позитивно на чисельність мікрофлори й біологічну активність ґрунту, вищим тут був і ступінь забруднення.

...