Ферментативная активность чернозема обыкновенного на различных элементах ландшафта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ферментативная активность чернозема обыкновенного на различных элементах ландшафта

Турусов В.И.

Аннотация. В статье представлены результаты изучения ферментативной активности чернозема обыкновенного на различных элементах ландшафта: плато, склоны северной и южной экспозиций. В результате исследований установлено, что в почвенно-климатических условиях юго-востока ЦЧЗ с недостаточным увлажнением наибольшая наибольшая уреазная активность была в почве водораздельного плато, а наибольшая фосфатазная активность в почве, расположенной на склоне северной экспозиции. Почва южного склона занимала промежуточное положение по активности уреазы и фосфатазы.

Ключевые слова: элементы ландшафта, склон северной экспозиции, плато, склон южной экспозиции, ферментативная активность почвы, уреаза, фосфатаза.

Актуальность. Одним из условий эффективного внедрения адаптивно-ландшафтных систем земледелия и адаптивных агротехнологий является учет природно-климатических и ландшафтных условий территории землепользования [1, 2].

Одним из факторов, оказывающим влияние на перераспределение природных ресурсов в агроландшафте, является рельеф. Он определяет интенсивность и неоднородность режимов светового, теплового, увлажнения и, в конечном итоге, условия формирования почвенного плодородия. Плато и склоны северной и южной экспозиций по световому, тепловому режимам и режиму увлажнения существенно отличаются.

Северный и южный склоны в одной и той же местности различаются по величине радиационного баланса на 8-16%, по температуре воздуха летом - на 1-3⁰, по количеству атмосферных осадков - на 15-20% [3].

В разрезе элементов ландшафта более высокую плотность пахотного горизонта имеют почвы южного склона. Величина плотности сложения на 15,7% выше, чем на водоразделе, и на 8,6-10,2% больше, чем почвы северного склона. Соответственно и пористость почвы, в почвах водораздела общая порозность была на 6,7% выше, чем на южном склоне и на 3,2-2,9% выше, чем на северном склоне [4].

В различных агроэкологических условиях, соответственно, формируется и различный урожай выращиваемых сельскохозяйственных культур, что определяет и различное поступление растительных остатков в почву. Все эти факторы оказывают комплексное влияние на микробный пул и плодородие почвы [5].

Если изменение водно-физических условий на различных элементах ландшафта в научной литературе встречается довольно часто, то изменение биологических и, особенно, микробиологической и ферментативной активности намного реже.

Биологическая активность почвы имеет важное значение в формировании плодородия, а ее показатели являются достаточно объективными индикаторами, так как живые организмы и их метаболиты являются наиболее чуткими показателями по сравнению с данными физических и химических показателей почвы [6].

Ферментативная активность почвы является более устойчивым показателем по сравнению с численностью микроорганизмов и выделением почвой углекислого газа, и многие исследователи предлагают использовать ферментативную активность для оценки плодородия почвы [7, 8, 9].

С целью установления изменения плодородия почвы под воздействием микроклимата в рельефе, нами было изучено изменение ферментативной активности почвы на различных элементах рельефа: плато, склоны южной и северной экспозиций.

Материал и методика исследований. Объектом исследований был чернозем обыкновенный, среднемощный, суглинистый, среднегумусный. Исследования проводились в 2014-2015 годах. На территории поля со сложным рельефом площадью 30 га, был выделен участок менее 1 га на котором удачно располагались и были выделены три элемента рельефа: плакорная часть поля, часть поля с уклоном 5⁰ южной экспозиции и часть поля с уклоном 5⁰ северной экспозиции. Исследовали верхний 0-20 см пахотный слой, наиболее подверженный изменениям погодно-климатических условий и антропогенному воздействию. Особое значение в формировании плодородия почвы имеют ферменты микроорганизмов, участвующие в биохимическом цикле элементов питания. Из них наиболее важны ферменты, входящие в азотный и углеродный циклы, именно они позволяют характеризовать способность минерализовать органическое вещество, а так же устойчивость сообществ и экосистем.

Ферментативная активность исследуемой почвы оценивалась по следующим ферментам: активности гидролитического фермента уреазы колориметрическим, активности гидролитического фермента фосфатазы (Галстян, 1974).

Различный уровень влажностнотеплового режима различных элементов ландшафта вызывает изменения видового состава и метаболической активности микрофлоры.

Уреаза относится к гидролитическим ферментам, с действием этого фермента связаны процессы гидролиза и превращения в доступную форму азота мочевины. Многие исследователи считают, что активность ферментов азотного обмена является важным диагностическим показателем активности процессов мобилизации азота в почве, а уровень уреазной активности является одним из условий формирования оптимального азотного режима почвы [6, 7, 8, 9].

Исследования показали, что наибольшая уреазная активность чернозема обыкновенного была в почве, расположенной на водораздельном плато и составляла 23,6 мг /на 100 г почвы воздушно сухой почвы (рисунок).

Рисунок - Активность почвенных ферментов на различных элементах ландшафта 2014-2015 гг.

 ферментативный активность чернозем ландшафт

Исследованиями установлено, что склоновые смытые почвы, подверженные эрозионным процессам, имели меньшую уреазную активность.

Минимальная активность уреазы отмечалась в почве склона северной экспозиции - 11,8 мг /на 100 г почвы воздушно сухой почвы, почти в два раза меньше, чем на склоне южной экспозиции. Уреазная активность почвы на склоне южной экспозиции была несколько ниже - на 7,6%, чем почвы расположенной на плато.

Обеспеченность почвы доступным фосфором обусловлено активностью фермента фосфатазы, участвующей в биохимических процессах минерализации фосфорорганических соединений, находящихся в почве.

Проведенными исследованиями установлено, что фосфатазная активность почвы, расположенной на различных элементах ландшафта, имела зависимость обратную, чем активность уреазы. Наибольшую фосфатазную активность имела почва склона северной экспозиции - 80 мг/100 г воздушно-сухой почвы. На водоразделе фосфатазная активность почвы была минимальной и составляла 55 мг/100 г почвы. Почва склона южной экспозиции занимала промежуточное положение по активности фосфаты, между почвой плато и склона северной экспозиции.

Таким образом, различные экологические условия, складывающиеся на различных элементах ландшафта, определяют условия развития биологических - ферментативных процессов, участвующих в формировании плодородия почвы. Наибольшая уреазная активность была в почве водораздельного плато, а наибольшая фосфатазная активность в почве, расположенной на склоне северной экспозиции.

Список литературы

1. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий. Методическое руководство / Под редакцией академиков РАСХН В.И. Кирюшина и А.Л. Иванова. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. 784 с.

2. Зволинский В.П., Хомяков Д.М. Земледелие и динамика агроландшафтов. М.: Изд-во МГУ, 1999. - 160 с.

3. Лопырев М.И. Основы агроландшафтоведения. - Воронеж: ВГАУ, 1995. - С. 40.

4. Медведев И.Ф., Верин А.Ю., Молчанов И.О. Показатели некоторых агрофизических свойств чернозема южного в агроландшафте. / И.Ф. Медведев, А.Ю. Верин, И.О. Молчанов // Адаптивно-ландшафтные системы земледелия - основа оптимизации агроландшафтов. Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 14-16 сентября 2016 года. Курск 2016. - С. 186-190.

5. Турусов В.И., Гармашов В.М., Гармашова Л.В. Структура микробного ценоза агрогенных почв и естественных экосистем // Плодородие. - 2011. - № 1. - С. 34-35.

6. Гельцер Ю.Г. Показатели биологической активности в почвенных исследованиях // Почвоведение. - 1990. - № 9. - С. 47-60.

7. Галстян А.Ш. Унификация методов определения активности ферментов почв / А.Ш. Галстян // Почвоведение. - 1978. - № 2. - С. 107-114.

8. Хазиев Ф.Х. Ферментативная активность почв: метод. пособие /Ф.Х. Хазиев. - Москва: наука, 1976. - 180 с.

9. Щербаков А.П. Характеристика биологической активности черноземов Центрально-Черноземной зоны / А.П. Щербаков, Н.Я. Кутовая, Т.А. Девятова // Агроэкологические принципы земледелия. - Москва: Колос, 1993. - С. 197-219.

Размещено на Allbest.ru