Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ВЛИЯНИЕ МЕЛИОРАЦИИ НА МИКРОФЛОРУ И АЗОТНЫЙ РЕЖИМ ТОРФЯНО-БОЛОТНОЙ ПОЧВЫ НИЗИННОГО ТИПА

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ МЕЛИОРАЦИИ НА МИКРОФЛОРУ И АЗОТНЫЙ РЕЖИМ ТОРФЯНО-БОЛОТНОЙ ПОЧВЫ НИЗИННОГО ТИПА"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

Таисия Васильевна ПУШКАРЕВА

ВЛИЯНИЕ МЕЛИОРАЦИИ НА МИКРОФЛОРУ И АЗОТНЫЙ РЕЖИМ ТОРФЯНО-БОЛОТНОИ ПОЧВЫ НИЗИННОГО ТИПА

(Специальность 03.00.07 — микробиология)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА — 1975

-Г

к- )' !,-

•. г / ¿¿'ОЫ 'У'

/ <

Диссертационная работа выполнена на кафедре микробиологии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научные руководители: академик Е. Н. МИШУСТИН; доктор биологических наук профессор Е. 3. ТЕППЕР.

Официалные оппоненты: доктор биологических наук профессор Д. Г. ЗВЯГИНЦЕВ; кандидат биологических наук А. К. МИНЕНКО.

Ведущее предприятие — Почвенный институт им. В. В. Докучаева.

Автореферат разослан « 29 » демо5/>я 1975 г.

Защита диссертации состоится « 2 »197£"г. в /5~ часов на заседании Совета факультета агрохимии и почвоведения ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА (10-й корпус).

Просим Вас принять личное участие в работе указанного Совета или прислать письменный отзыв по данному автореферату по адресу: 125008, Москва, А-8, Тимирязевская ул., дом 47, корпус 8, Ученый совет ТСХА. Тел. 216-24-92.

Отзывы, заверенные печатью, просьба направлять в двух экземплярах.

Ь ,ый секретарь ТСХА

Ф. А. Девочкин.

■ «ил

- ->Я()>ьО»-

-ВВЕДЕНИЕ

J Сельскохозяйственное использование ' торфяно-болотных

почв связано, с их мелиорацией. При понижении уровня грун-• товых¿вод улучшается аэрация игповьшается температура, что,

•!..- в свою-очередь; "вызывает-; активизацию микробиологических процессов:: В',результате усиливается распад органического ве^ 'i - щества,'накопление минерального азота ; и других элементов U> 'питания-растений, повышающих'эффективное плодородие тор. фяных почв (Аверьянов, 1960, 1968; Аверьянов; Смирнов, 1966; Ивицкий,-1962,'.1963; Лупинович, 1967; Купревич, Щербакова, 1968; Вавуло, 1966, 1972; Зименко, 1972). "" . V !

Однако'многолетняя практика осушения торфяно-болотных почв в СССР и зарубежом показала, что интенсивное исполь-. - зование.этихпочв ведет к значительному.сокращению мощности торфяного слоя, а в отдельных случаях и к полному исчез1 . новению его^в течение 40—50 лет (Филиппенко, 1954; Печку-ров,,1955; Stephens, 1956; Лупинович, Голуб, 1958; Скрыннико-, ва, 1961; Baden, 1963; Скоропанов, 1967; Гавелка, Гакен, 1967; ■•.-.. ~ Зименко, Л972). В процессе:разложения органического вещества богатых азотом торфяно-болотных почв низинного типа освобождается большое количество минерального азота, часть-которого не используется и теряется. Значительные потери минерального азота могут происходить с дренажными водами в Г весенний.и осенний периоды, когда отмечается подъем грунто-

| вых вод: (Лупинович, Куриленко, 1958; Скоропанов, 1961, 1967:,

- • Лупинович, Голуб, Куриленко, 1964; Зименко, 1972); некото-• ' рое количество азота теряется в форме газообразного аммиака (Лупинович и Мееровский, 1966; Скоропанов, Барсуков, 1974) и других форм газообразного азота (NO, N^O, N2), об-\, разующихся в процессе денитрификации • (Avnimelech, 1970;' Тохвер, 1972; Педишюс, 1973). • -

■ . Отдельные исследователи (Скоропанов, 1967, 1974; Лупи-

-нович,,1967; Скоропанов, Брезгунов, 1974) указывают, что наиболее значительные потери азота и органического . вещества ':• происходят в первые годы освоения торфяно-болотных почв

■ низинного типа.- *

1 4fV- »-Г ! ■. • _ ■ V

- Для более рационального использования запасов азота тор-фяно:болотных почв.низинного тина-необходимо регулировать происходящие ■ в них микробиологические процессы; Это достигается путем* изменения температурного . и водного режимов почвы в довольно широких диапазонах (Шабанов/1973;:Ша-. банов, Никольский, Клюева, 1974). *

Задачей наших исследований являлось: 1. Изучение влияния мелиорации на микрофлору и азотный режим торфяно-бо-лотнои почвы В;первые годы осушения. 2. Изучение влияния различных гидротермических режимов на жизнедеятельность отдельных групп микроорганизмов"с целью выявления .оптимального режима, при;котором с минимальными . потерями накапливается достаточное:количество азота для получения вы-соких,урожаев сельскохозяйственных культур. * --

¡. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

■" - т " ^ ; Г " \ '".¡.г'"^ "

Изучение влияния осушительной мелиорации на микрофлору и азотный режим торфяно-болотной почвы ;нами велось в течение 1968—1969 гг. на осушенном и целинном участках совхоза «Глинтешкне» Вильнюсского района Литовской ССР. Осушение'проводилось "при содействии и под контролем-отде---ла осушения Всесоюзного научно-исследовательского института гидротехники й мелиорации.Технические.работы на участие были-закончены в 1966 г. Дрёны закладывались на глубину 130 см.: Весной н; осенью на осушенном участке грунтовые^во-.ды находились . на глубине'>70—80 см, летом опускались до 120—130 см".

• До 1969 г.'осушенный участок не засевался и не включался . в севообороты," а затем, в 1969 г. на нем были'посеяны' много-летиие травы. / . . .

Гидротермйческне условия 1968 и 1969 гг. были различны-: ми: вегетационный^период 1968 г. был холодным и влажным," а 1969 г.— сухим И теплым в сравнении со.средними.многолетними данными.-В течение вегетационного -периода почвенные пробы на микробиологические и химические анализы отбирались периодически .'(в апреле, нюне,.июле, сентябре н октябре). В эти же сроки брались пробы дренажных вод из устьев дрен --данного участка.- - ■.. ::

' В почвенных пробах осушенного и целинного участков изучались следующие физиологические группы микроорганизмов:: 1) использующие органические формы азота,.учнтываемыеГна мясо-пептонном Гагаре (МПА); 2) микроорганизмы,": использующие минеральные7 формы азота, учитываемыегна.'крахмат ло-аммиачном агаре (КАА) • 3) -микроорганизмы, учитываемые - на бедной среде'(нитритный агар — НА), часть которых участ-

-вует в разложении гумусовых.веществ, по методу Е. 3. Теп- пер (1969);. 4) нитрифицирующие, на среде Вииоградского; 5) ^денитрифицирующие, и а среде Гильтая; 6) аэробные иел-люлозоразрушающие, по методу О. И. Пушкинской (1954); 7) анаэробные азотфиксаторы по методу В..Т. Емцева (1965); . 8) плотность обрастания комочков почвы азотобактером по методу Вииоградского; . 9) микроскопические грибы на сусло-агаре (СЛ).

Одновременно в почвенных образцах и дренажных водах определялось содержание аммиачного азота (реактивом Нес-слера) и нитратного (с дисульфофеноловой кислотой)/Показатель кислотности измерялся потенциометрически (в почвенных образцах — рН солевой;вытяжки)/ В почвенных образ-■ пах, взятых в 1969 г. после 4 лет действия системы осушения, " определялось содержание!общего азота, гумуса, : зольность и степень разложения торфяника (Справочник по торфу, I960, 1963; Петербургский, 1968). . ; , ' :

.* течение 1972-^-1973 - гг.".в -.лабораторных условиях проводились- исследования по определению оптимальных режимов температуры и влажности для жизнедеятельности микроорганизмов торфяно-болотной почвы. С этой целью в сосудах емкостью 250 мл закладывались комносты, в которых созда-, вались разные режимы влажности и температуры.' Влажность почвы в компостах задавалась от 20 до 80% от полной влагоемкости (П; В.); почвы,;а температура —от 5 до 30°С. Выбор указанного диапазона влажности почвы диктовался тем, что влажность 60—80;%' от полной влагоемкости является оитн-мальной для большинства сельскохозяйственных культур на торфяниках; однако подобные, условия возможны только при дополнительном орошении. В освоенной, неорошаемой торфя-но-болотной почве в корнеобитаемом слое в отдельные периоды влажностЬ падает до 40, а. иногда . (особенно " в верхних слоях) и до 20% от полной влагоемкости. Выбор температур (от 5 до 30°С) объясняетсяследующим: температура осушенной торфяно-болотной почвы в естественных условиях в течение вегетационного периода на глубине 10—20 см колеблется от 10 до 17°С; в слое 0—3 см — в отдельные периоды поднимается до 24°С, а иногда и выше (Клюева, 1974) . / В лабораторных опытах в; компостированной почве изучались те же физиологические группы микроорганизмов с использованием тех же методов микробиологических, и химических анализов, что и в полевых исследованиях. _ .

Кроме того, в лабораторных условиях" при.различных ре-, жимах температуры - и влажности определялись возможные потери азота в виде аммиака ..мйкродиффузионным методом По Конвею (Петербугский, .1968) - изучалась денитрифицирующая способность почвы с применением стабильного изотопа

содержаниУ общего азота.в почве определялось по Кьель-далю-Иодльбауэру, содержание минерального азота (аммиач-. пого и нитратного)-г- дистилляцией со сплавом Деварда. Изотопный анализ содержания азота проводился на ,масс-спект-рометре МИ-1305. -

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ , *

2. ВЛИЯНИЕ ОСУШЕНИЯ НА МИКРОФЛОРУ ТОРФЯНО-БОЛОТНОЙ ПОЧВЫ НИЗИННОГО ТИПА

Результатами полевых исследований установлено, что в осушенной торфяно-болотной почве с изменением водно-воздушных и температурных условий происходит резкое,повышение биологической активности почвы (табл. 1); В мелиорируемой торфяно-болотной почве в слое 0—15 см по;сравнению: с целинной численность микроорганизмов, учитываемых на НА, увеличилась в 6, нитрифицирующих бактерий в (¡'раЪ; аэробных целлюлозоразрушающих почти в 8 раз. В осушенной торфяно-болотной почве отмечено также активное развитие 'азотобактера, который практически отсутствовал в целинной почве. -. .. : ;, " ■ ■

Из приведенных средних данных за вегетационный период видно, что наибольшая разница в численности микроорганизмов в мелиорируемом и целинном торфянике наблюдается в верхнем слое 0—15 см.-(табл. 1). Вниз по профилю численность всех групп микроорганизмов снижается. Влияние мел'ио-

. ' . - -- " , .' , ; ;; / Таблица 1

Численность отдельных-групп микроорганизмов в торфяно-болотной почве совхоза «Глинтешкис» Литовской ССР за 1968 г. ' (в тыс. на 1 г абсолютно сухой почвы)

■ . Сапрофитные микроорганизмы учитываемые 0 1 о я а 2

Состояние почвы Слой почвы \ на КАЛ на бедной среде (НА) 2 >> о, к Я о. э а •е-яч-я я £■ о. си Ян. = И о ет- |: Бактерии, разлагающие • - клетчатку -

в см на МПА общее число акти-номи-цеты общее число проак-тино-мице-ты .' -е-я к сх й £ Н-.ХО

Целинная, неосушен-ная 0—15 40—50 70—80 4979 1274 1394 10504 2186 1510 1426 101 91 : 8281 2283 1483 619 80 17 6,7 0,4, * 0,0 3327 1086 .1124 0,8 . 0,2 0.1

Мелиорируемая 0—15 40—50 70—80 10361 3131 1270 .'23253 7602 3785 ■ 4969 304 183 50988 6120 3175 717' , 68 •25 ; 39,6 1.3 - 1,0 1 3967 302 ■ 462 6,1 2.5 0,3

рации в нижних слоях на;микрофлору почвы выражено значительно слабее, чем в верхних. : ' л:.- -,...... *

j В отличие от минеральных почв. в сезонной динамике большинства групп микроорганизмов как в осушенной, так и в целинной торфпно-болотной почве^:макс11мальныи -1 подъем.численности отмечается в летний или раннеосенний"период. Аналогичные закономерности» отмечены в ,работах" Т. Г; Зименко (1966, 1974), Ф. П. Вавуло" (1972)..

Разные гидротермические условия двух лет исследовании : (1968 .и 1969) "наличие подвижных - форм органического ве-■ щестаа-сущестеенным образом сказались на развитии отдель-нь^;груЪп*_микроорганизмов/--Так," условия более- влажного и холодного ;1968г г. способствовали развитию в осушенной поч-' -ве микроорганизмов, учитываемых на бедной среде (НА)..-В условиях более теплого 1969 г. наблюдается резкое увеличение* численности микроорганизмов,; .использующих..органичен скиеУ; формы азота (учитываемых":'на МПА), •/ минеральные формы азота"(учитываемых на КЙА) 7-и целлюлозоразрушаю-

Качественный состав изученных групп , ,микроорганизмов в течение, двух; лет в осушенной почве существенно не изменялся. Аммонифицирующие микроорганизмы были представлены в большинстве бактериями родов Pseudomonas, Bacillus (Вас. cereus, Bac./idösus, Вас. mycoides). В группе, учитываемой на нитритном - агаре, преобладали; микобактерии; в меньшем количестве насчитывались проактиномицеты.н представители се-îiefiCTBa Micromonosporaceae. В группе микроскопических гри-бовт преобладали ,грибы Pénicillium, реже — родов Trichoder-ma, xMucor. - '-■",,' "•; " 'Y."'"v

гАэробные целлюлозоразрушающие микроорганизмы в осушенной почве были представлены в основном бактериями родов; Gytophaga,'.Cellvibrio и грибами рода Trichoderma. :

"Таким образом, осушение торфяно-болотной почвы вызвало резкое повышение численности-всех групп микроорганизмов, участвующих.в превращении азота. , •

3. ВЛИЯНИЕ ОСУШЕНИЯ НА АЗОТНЫЙ РЕЖИМ

ТОРФЯНО-БОЛОТНОЙ почвы низинного ТИПА

■ *;Осушениедорфяно-болотной" почвы способствовало усилению ¡прюцесса"-.'/минерализации.\*органического ^вещества. За . 4 года; разложилось 9% гумуса,' что в пересчете на азот составляет 0,3%;От общего азота (табл. 4); В результате этого в осушенной- почве должно было бы образоваться : . значительно

большее количество минерального азота, чем в целинной, од-

нако, как:видно из таблицы 2, это- не наблюдается. ^Содержание минерального азота в мелиорируемой почве оказалось'.

примерно таким же, а-в некоторых слоях даже меньше, чем в целшшой.:почве.- Разница-была лишь в содержании нитратного азота;" "которын;Преобладал восушенной'почве.« • ••

Следует отметить.-что, в отличие, от минеральных почв, в торфяно-болотной почвешшеральный азот представленв ос-: -новном в-аммиачной форме...Последнее отмечается в работах С.Г. Скоропанова . (1901), Л. В. Рыбалкиной и 1Е. В.* Кононенко (1961)". Это указывает на относительную ; подавленность процесса нитрификации в торфяно-болотиой почве.,

■ Отсутствие разницы в содержании минерального азота ;в целинной почве -по 'сравнению с осушенной, несмотря на рез-

-кое попышениемикробиологическнх процессов в последней, -"можно объяснить лишь большими потерями минерального азота ~ из; осушенной почвы. Это? подтверждается; во-первых, увеличением.содержания' аммиачного азота вниз по профилю;-во-вторых — значительным содержанием минерального азота в'дренажиых водах (табл. 3) и, в:третьих, снижением кислог-.ностичпочвы, особенно в верхнем слое с рН 5,3 (в целинной почве) до 0,3,^которое могло произойти в/торфяно-бологной - почве только за счет образования - значительных .-.'количеств. аммония (табл. 2).

■ - • - ' • Таблица 2 ■■ Содержание минерального азота и показатель кислотности (рН).- -

..... .. ~ • исследованных почв ^ г!

• Азот в мг на 100 г почвы

. •■ Состояние почвы Слои * почвы, . см , . N—NH« - N—К03 сумма аммиачного и нитратного азота

(Среднее за вегетационный период 1968 г.)

Целинная • , -Мелиорируемая.

Целинная Мелиорируемая

Целинная Мелиорируемая

0—15

■30—50

70-80

31,4 22,0

38,4 .28,041,6 30,4

10,8 15,0

1,8 . 16,0

■1,1 9,6

42,2 37,0

40,2 44,0

45,7 '40,0

5,3 .6,3

5,1 " 5,8

5,5 5,8

- С дренажными водами выносилось в среднем за вегетационный период.4мг/литр минерального азота. ' При этом и в дренажных водах ..минеральный азот был также представлен :

основному:аммиачной ' форме. Весной аммиачного азотам в 1 л дренажной.воды было в 13, осенью в 10, а летом в-2 раза больше, чем нитратного. . , . "

- -Потеря-минеральногоазота в осушенной почве могла про-, изойти, также, за счет; процессов денитрификацин, так как со-;

держание нитратов в ней было значительно больше, чем в целинной почве, и, наконец, при избыточном содержании аммиачного азота часть его могла выделиться в виде газообразного аммиака,- как это было показано И. С.. Лупиновичем, А. С.Ме-еровским (1966), С. Г. Скоропановым: и А. . И. " Барсуковым ..(1974), а также нашими исследованиями..

. . . - "■ - ' Таблица 3

Динамика содержания минерального азота в дренажных водах (мг/л)

Срок отбора проб " ' 1968 г* ■ •■' 1969 г.**

аммиачный азот •■"'■, ■:1 нитратный азот • сумма РН я ? ез . В Е о ¡2 " : ее са нитратный | азот . сумма РН ,

Апрель' : " 3,38 .0,25 :3,63 .6,8 1,58 0,77 2,35 6,8

Июнь 0,77 0,36 1,13 . 6,9 1,20 0,01 1,21 6.9

Июль ' Не опр. - 1,39 0,20 1,59 6,7

Сентябрь : " 2,63 ' 0,66 3,29 6.7: Л,84 0 1,84 Не опр,.

Октябрь 6,86 0,69 7,55 7,0. Не опр.

Среднее за вегета- 6,8

ционный период. . 3,41 0,49 3,90 6,8 1,48 0,24 1,72

* Среднее из 18 анализов.. ** Среднее из 52 анализов.

В 1969 году наблюдалось снижение количества минерального азота в, почве, возможно, 'за счет- снижения подвижных форм органического вещества, использования азота многолетними травами, а также изменения гидротермических условий в почве, что вызвало некоторое"изменение в деятельности отдельных физиологических групп микроорганизмов. , - В результате проведенных мелиоративных приемов за первые 4 года изменилась агрохимическая характеристика тор-фяно-болотной почвы совхоза «Глинтешкис» (табл. 4): увеличилась степень разложения торфяника, в 1,2—2 раза повысилась зольность. Почва стала менее кислой (рН от 5,1 изменился до 6,2). Содержание гумуса снизилось в верхнем слое (0—10 см) на 9, а в нижнем (70—80 см) на 7%. /< При минимальном содержании.азота в гумусе (3%) поте' ри его-составляют соответственно 0,27. и 0,21%. Если учесть, что торфяно-болотные почвы низинного типа в слое 0—20 см содержат минимум 10 т азота (Скрынникова, 1961) , то потери азота по:сравнению с целинной (содержащей 3% общего азота) за первые 4 года мелиорации составят в слое 0—10 см 450 кг/гага в слое 70—80 см,-— 350 кг/га. В среднем за год потери азота соответственно составили 112—87 кг/га. . ,

/ .. .... . ■;,.•„ . ■ Т а б л и ц а;, 4

Агрохимическая характеристика торфяно-болотной почвы • „ -совхоза «Глинтешкис» (1969 г.)

' Почва • ,-

Слои почвы, см Степень разложения, % Зональность, % на абсолютно сухое вещество рН солевой ; Гумус по Тюрину Общий, азот.

*0—Ю 25 12,1 ' 5,1 69,28 3,0

10—25 "■"33 Г • 6.8 ' -5,2

25—50 33: 6,9 ■ 5,3

70—80 21 : 5,4 5,6 77,36 3.0

0—10 37 16,1 6,2 60,37 . 2,73*

10—25 39 19,3 6,0

25—50 39 11,4 5,8-

70—80 * .38 10,2 5,8 69,78 2,79*

* 2 о й-п н,

_ ^ я

Я 2 ■

О. . й л. Н —

нор

О., а :

Целинная (контроль)

Мелиорированная ;

-Й-// .0,21*

♦ Содержание и потеря азота высчитаны по потере гумуса. %

В условиях Литовской ССР сток воды в среднем составляет 2200—2500 м3/га в год, а с дренажными . водами уносится 8—10 кг минерального, азота, при максимальном стоке 5000— 7500 м3 (данные отдела осушения Всесоюзного научно-исследовательского института1 гидротехники и мелиорации)", это составит 20—-25 кг/гаг Остальные потери азота, ?как ужё-отмеча- • лось выше, видимо, связаны с выделением ¡газообразного: аммиака и,молекулярного азота (А\'пипе1есЬ, 1970; Тохвер, 1972) Большие ,потери гумуса и азота за такой* короткий срок (4 года) в значительной мере объясняются отсутствием растительного покрова ,в течение первых 3 лет. Они могут быть тер- • пимы только как необходимые издержки производства, при освоении торфяниковГПарование этих почв и пропашные культуры (Скоропанов* Барсуков,' 1974) будут способствовать активизации микробиологических процессов и уменьшению мощ--ности торфяника. Посев трав, как видно' на участке совхоза «Глинтешкис» Литовской ССР, в значительной мёре .уменьшает содержание" в";почве подвижного азота и сокращает потери его" с дренажными водами.. " X "; "

"4. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ НА ' * МИКРОФЛОРУ ТОРФЯНО-БОЛОТНОЙ ПОЧВЫ ,

Для изучения влияния гидротермнческих режимов на микрофлору была, взята торфяно-болотная почва низинного типа. По ботаническому составу торфяник низинный, древесно-осо-8

ковый, степень разложения 40—50%- Содержание гумуса в нем колебалось от 64 до 67,%', общего азота—3,3—3,4%, рН _ солевой.вытяжки — 5,2—5,5. v ^ - ~

-.*/ -Почву просеивали, тщательно 'перемешивали Г и ксмпости-ровали в стеклянных сосудах емкостью 250 мл в течение 100 дней при определенных .температурных и водных-режим ах. Повторность опытов трехкратная. Через каждые 10 дней проводили микробиологические и химические анализы.

- Результаты лабораторных опытов показали (табл. 5), что микроорганизмы,^использующие' органические формы азота (учитываемые на МПА), минеральные формы азота (на КАЛ) и микроорганизмы, учитываемые на бедной среде (НА), разбиваются в широком диапазоне температурных (от 15 до 30°С) " и водных режимов (от 20 до 80% от.полной влагемкости).

...Численность микроорганизмов, учитываемых на МПА при ¿всех гидротермических условиях-'почвы, была примерно одинаковая. Из спорообразующих форм этой группы чаще встречаются Вас. cereus, Вас. riiegaterium, реже — Вас. mycoides, Вас. subtilis! Отмечено, что при730°С и,влажности 20%' преобладал Вас. megaterium, а при 80,%' П. В. — Вас. cereus.

Микроорганизмы, использующие минеральные формы азота (учитываемые;"на КАЛ),_в 1,5—2 раза превышают численность аммонифицирующих бактерий, что указывает на интенсивный :. процесс -минерализации в торфяно-болотной почве (Мишустин,* 1972); В этой группе преобладали актиномицеты, микобактерии, "микрококки. Численность актиномицетов с повышением температуры в условиях высокой аэрации увеличи--валась. Так же, как и в полевых исследованиях, в качественном составе группы микроорганизмов, учитываемых на бедной среде (НА), преобладали микроорганизмы родов: Mycobacterium,* в: меньшей мере:— Proactinomyces и представители 'семейства Micromonosporaceae. Из мнкобактерий доминирова-1 ли: vM.';jvadosum, М. filiforme, М. mucosum. . Из про-актиномицетов — Proact. corallinus4, Proact. mucosum, Proact. citreiis.

Исследованиями установлено, что для роста численности нитрифицирующих бактерий в торфяно-болотной почве оптимальными-являются условия 25—30°С и влажность 20—60%, для денитрифицнрующнх—влажность 60—80% " температура 10—30°С.

Численность анаэробных азотфиксаторов (Clostridium pas-teurianum). была наибольшая в условиях 30°С и влажности почвы. 40—60% П. В.. Вероятно, в этих условиях образуется большее .количество доступных форм источников углерода.

- .Изучение влияния различных гидротермических условий на аэробные целлюлозоразрушающие микроорганизмы показало,

• . ■ ■,•";-,■.■.-л .'•:■!.■ ■ ; . -■ »»■■"■.-'.-* '-■■:. Таблица 5

о . . ; ; Численность микроорганизмов отдельных физиологических групп >■ ■ ;.•■ .("л

" .М . при различных ГИДрОТСрМИЧССКИХ' условиях В ТОрфЯИО-боЛОТНОЙ почве ' .......'.:,'■,■ ' , !

■ . .у,- .■/. ...................... .-•>■ ■ (средние данные) '::,"■■<!-■;.. ,д 1 ■•;■;■■

' ' » ' ' г ' • 1 • : I " в тыс. на11 г почвы

'' ( * 1 1 Температура 5°, С Температура 15°С ■'< Температура 30°С V

7 Группа'микроорганзмов .*-. Влажность П. В.

20 60' 80 20 40 60 80 ' 20, 40 60 , ' 80 ' '

Аммонифицирующие ' ' / 13960 9950 12360 28550 24500 20110 24300 - 23700 14100 .16720 19840

Сапрофитние, усваивающие минеральные формы азота (на КАА) 1 ' . •■ ■ • ■ ■ ■ . . ■ ' , 35000 17700 118000 42200 22000 * ' 32800 36800 .ч » : • •• 36230 22000 ■27700 22750

Актиномицеты . , ' ;1 9000 7300 = 7800 11200 . п '9100 9600 9640 21450 ,13360 .12370 . 10360

Сапрофитные, выявляемые на бедной среде (НА) " | 27280 6450 10200 32940 23300 24420 27090 13000 9000 18880; ,14060

Проактиномицеты г- 2730 ,510 , 420. 480 650 640 80 -300 ,"¡300 ' 340 1 490

Целлюлозоразрушающие: аэробы 4170 4760 5550 7700 8290 13830 15520 ' 8265 /13080 9920 : -'17080

Денитрифицирующие , л ; 1310 1600 2220 3200 1290 1 ■. . '1 ■ !3550 4750 1124 694 1740 : 1100

<Гто*зта группа отзывчива■ на .повышение температуры;. паи-; больший роет отмечается;при" 15—30° С и влажности 60—80% • П.' В^Качественный состав представлен миксобактериями, (родов: *Мухососсиэ, Ро1уап8шт,\5огапр1ит), актпномнцетами, микромоноспорами" и грибами-рода•.^.Tficnoderma:IÍ;Phoma. В-отличие от ранее проведенных исследований (Зименко, .1966,-,, 1969, 1972;' Наплекова, -,-1972;; ВавулоГ-• 1972; . ;3агуральская, '1967;:3аг"уральская,~* Сманцер,-1972 и др.), в' нашей работе впервые отмечается широкое участие-микромоноспор в разложении клетчатки"торфяно-болотной почвы.

„..Провёден11е;анализов: каждые-10. дней в течение 100 дней позволило': проследить изменение - численности групп ^микроорганизмов во времени. В развитии изученных групп микроорганизмов наблюдается периодичность, причем с повышением температуры-она более выражена. Математической обработкой- данных показано, что наибольшие подъемы и спады чис ленности имеют существенную разницу. При низкой - темпера' туре ..(5—10°) . численность практически не: изменяется,- что свидетельствует о низкой микробиологической, активности исследованных групп микроорганизмов.-; ' .

Многие исследователи' (Арисговская, 1972, Никитина, Ша-рабарин;П972,1Худяков, 1972) "периодичность в развитии микроорганизмов объясняют накоплением продуктов их метаболизма,*наличием-доступных форм питательных веществ и выеданием микроорганизмов простейшими.

Таким'образом, полученные результаты дали возможность определить оптимальные условия развития для каждой группы микроорганизмов торфяно-болотной почвы низинного типа.

И

5. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВЛАЖНОСТИ НА НАКОПЛЕНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО АЗОТА

V - Данные по накоплению минерального азота при различных режимах температуры и влажности приведены в таблице 6. Они свидетельствуют, что гидротермическис условия оказывают большое влияние на процесс минерализации органического вещества в торфяно-болотной почве низинного типа.

V С повышением температуры от о°С до 30°С содержание минерального" азота в почве также повышается. Влажность существенно влияет на формы минерального азота.... При влажности от'20 до 60% полной влагоемкости накапливается в основном: нитратная форма азота а при 80% от полной влагоемкости—аммиачная.

По данным содержания минерального азота, при различных гидротермических условиях; были построены . графики с

'•'V'"'' д

изолиниями. (табл. 6,---.рис/<1).*При«построени11Гграф11ков,"к|'-'^ ме наших данных по содержанию минерального азота о почве," были использова'ны результаты л" (температура .- 35°С и.влаж-'; ность;-10%-,: 55%)полученные ¿сотрудниками: отдела : микробиологии АН БССР Т.! Р. Знменко, Л." С: Ревинской, Л; ;Т. Алей-чик,-Л.'И.^Фил'ипшановой (1972,1973), которые-- по ¿диной с

* " . ' ' "" ' Таблица О

^ :: .:Содержание минерального азота в торфяно-болотной почве - --..:,.;-:'г при различных режимах-влажности и температуры; - . О- " , / (средние данные за опит) ~ ч'-

"Азот в мг на .100 г абс. сухой по гвы - -

■ Влаж-, НОСТЬ, %' от П.~В. .20%'- 40% ■Г"*-,. ^ 60%' -

Темпера-„ тура С0 2 * • 55 .-- 52 • са 4 "•к. ч а г Н ■ СЗ - О. * . к.. к --■. >1 ГУ ~ - - .: 13 ¡т ■ ■ - 2 - - й - .. та ;. * °з я ..с... и.. я -¿сТ* ■-. 3 —- ■ - 55 ' - /5 ■ V 5г . «о ; к ■ . Й сз ' 3 ■' к1 . • гз ; ом .... ¡я и -"3... - РЗ . ' ¡Л \ „ ■ ¡Я '-рз " - 5 ' Р-.. са .. са. - . ... и . ■' 5 .-.■ СЗ ■ : 55 -. ¡Я . г^. г ' а -

5 . 15 . 25 • - 30 " зо-, 11,8 5.4 4.5 13,1 26,3 46,3 24,9 31.7 50.8 2,9 6,0- 20,7: 4~0 47,0« 3,6 3,1 13,5 12,4 2,5 10,1 18,3 17,0 19,0 32,7 -13,7 21,4" 30,5 31,4 35,2» 3,7 13,4 21,7 4,3 1,3 2,0 "8,0 14,7 26,7

■Г" ■■ - ; 1 ; ^ ■ - - - •

нами: методике и на'тех:же;тЬрфах исследовали, деятельность микрофлоры,торфяно-болотных почв при различньдх условиях температуры и влажности., * На графике по-оси.абсцисс отложены значения-влажности в % от полной влагоемкостн, а.по" оси ординат, ^-значения, температур.. Каждой/точкесоответствует показатель- (сред-, "ний за опыт) содержания азота в почве (в'мг/ЮО.г.аб. с. п.), а каждая изолиния характеризует степень изменения содержа-1:ия форм'азота при различных условиях температуры и влажности. В условиях с -достаточной -аэрацией , и.температурой' 15—30° С'>вследствие -окисления аммиачного азота, . до „'N03 сколько-нибудь- значительного накопления • аммиачного,азота не-происходит-(рис; Л-А);-При ■ влажности 40—60%*; полной влагоемкостн ¡наблюдается прямая зависимость (рис. 1-Б):. «с каждым'повышением температуры на :10° С, начи11ая, с;г10° С, количество нитратного азота увеличивается на Ю.мг на*100 г абсолютно сухой почвы. ". ' -

-Трафик' (рис: 1 -В)'характеризует зависимость ,^общего со-, ; держания .-'минеральногоазота-.в ;>.-торфяно;бол отной л. почве-, от • разных условий: температурыЛ1:влажности. ;.-Минимальное ко-

лнчество минерального азота накапливается в условиях 5° С. и 80%ьот.полной влагоемкости.

-Проведенные исследования по определению возможных потерь азота в виде газообразного аммиака при различных гидротермических условиях показали (табл. 7), что наибольшие потери отмечаются при температуре 5°С и влажности 60—80% иолной'влагоемкости, где процесс нитрификации подавлен и

ч ^ ;.^ ■ Таблица 7

Интенсивность выделения аммиака торфяно-болотной почвой при различных условиях температуры и влажности

Влажность, ;0/п от П. В.

20 40 60 80

• -Температура . -

Мг на 100 г абс. сухой почвы

5 0,39 0,39 0,51 0,67

10 0,11 0,13 0,28 0,33

30 0,14 0,06 0,18 0,12

Потери азота в виде аммиака в пахотном слое в пересчете на - кг/га за 30 дней

5' 4-, 2,8 2,8 3,6 4,8

Ю' ■ 0,8 1,0 2,0 о о

30 0,9 0,05 1,3 О',8

составляют от 3,6 до 4,8 кг/га в течение 30 дней. В пересчете на вегетационный период это будет соответствовать примерно величинам (17—26 кг/га), полученным в полевых исследованиях И. С. Лупиновичем и Л. С. Мееровским (1966) и С. Г. Скоронановым и Л. И. Барсуковым (1974) (до 20 кг/га).

.Изучение потерь азота в торфяно-болотной почве в процессе денитрификации с использованием 15ЛТ показало (табл. 8), что максимальные потери наблюдаются при влажности 80% П.,В. и температуре 30° С, и составляют 88,4,%', а при температуре 15° теряется 72,2%. В остальных режимах потери составляют 36—54%'от внесенного нитратного азота.

Таким, образом, на основании лабораторных исследований можно заключить, что при регулировании водного и теплового режимов мелиоративными приемами можно создать режим с определенным накоплением азота.для данного вида растений, который приведет к значительной экономии минеральных удобрений . и к рациональному использованию торфяной залежи. • 4

. _ , . ■ : ■ .. Таблица 8 Потери азота из Са(15ЫОз)2 при компостировании в различных .условиях

. . ~ ..... температуры и влажности '

■■■'■ ' - - г ■ - ' (за СО дней)

Варианты , опыта : Внесено .азота в м г/сосуд -а ....... Je £ 5.1. ■ О, 2 U о 4L о . . о к £7 . ■ о щ а.- та - м .- О ' ' ■■ Осталось азота, мг/сосуд Потери ,0N : ■■ту ИЗ-. Са(15КОз)2

в том числе 15N: У U £ ° о-У. о ¿Г а а в том числе . 15N- мг

5° 20 .40 60 80 _ ' . 24 » 21 7,1 1200 1224 1142,3 1164,2 1152,9 1035,6 - 3,88 Л 4,31 " 3,46 3,21 3,22 - 2,79 3,64 -3,89 45,4 39,3 ; 51,3 54,8

15° 20 40 60 -80 " » » . »■ _ » 7,1 , 1200 ■ - 1224 1032,5 % 1192,1. 1096,0 1158,2 3,51 3,93. 3,51 ': 1,97 3,59 -3,17 3,59 :5,13 50,6 44,6 " 50,5 72,2

: 30° 20 -40 80 21 » . 7,1 1200 : 1224 1158,2 1184,0 1019,8 : 4,51 4,26 ~;0,82 . 2,59 2,81 6,28 . 36,5 '39,9 . 88,4

' ^ "Выводы.-

• Изучение микрофлоры и азотного режима мелиорированной торфяно-болотноп почвы низинного типа до ввода ее в сельскохозяйственное производство и исследование в "лабораторных условиях оптимального гидротермического режима по-, зволило сделать следующие выводы. -

1. Мелиорация торфяно-болотных- почв: низинного , типа резко повышает численность различных групп микроорганизмов, участвующих в мобилизациичи:''иммобилизаций - .азота. Особенно резко возрастает численность целлюлозоразрушаю-щих," нитрифицирующих и микроорганизмов, учитываемых:на бедной ереде. В мелиорируемой почве отмечается развитие азотобактера, который в целинной почве практически.отсутствовал. В отличие от ^минеральных почв, наибольшая численность микроорганизмов наблюдается обычно летом или в начале осени. •

2. Интенсивное развитие микробиологических процессов за первые четыре' года- освоения сказалось на агрохимических показателях торфяно-болотной 'почвы: -увеличилась - степень

разложения торфяника (с. 21—33 до 37—39%), зольность (с 5,4—12,1"до 10—19,3%), снизилась кислотность (рН 5,1 —

5,6 до 5,8—6,2) « уменьшилось содержание гумуса почвы. А1и-. неральный азот торфяно-болотной почвы, представлен в основ-, иом-аммиачной формой, за счет'которой снижается .кислотность осушенной почвы.-;

- З.г* Резкая активизация микробиологических процессов приводит к-чрезмерной минерализации,органического вещества и образованию • избыточного"'„:количёства ¿.минерального * азота; происходящие вследствие этого;.; ежегодные потери минерального азота в,корнеобитаембм* слое;осушенной торфяно-болотной П0чвьг;с0ставили.в^среднем 87—112 кг/га. Потери -с дре-нажнымшводамиТсоставили до 10—25.кг/га. Остальные потери: происходили в виде газообразного аммиака (Луиинович, Мееровский,;1966) и влроцёссе денитрификации.

4.'Быстрый ввод осушенных массивов в сельскохозяйственное'производство и использование их под многолетние травы значительно сократит потери азота и будет способствовать сохранению 'потенциального плодородия торфяной-болотной почвы низинного типа. ■ •-?'.„? -г : . -

б:"Лабораторными исследованиями установлено, что микроорганизмы, использующие органические формы азота/минеральные формы' азота - и ^ микроорганизмы, /учитываемые на ,бедной среде (НА) * в торфяно-болотной почве развиваются. в широком диапазоне температур - (от 15 до 30°С) и влажности"1 (от 20 до 80% от" полной влагоемкости). Нитрифицирующие микроорганизмы; наиболее активно "размножаются-в диапазоне температур 25—30°С и при влажности 60% от полной влагоемкости; оптимальной влажностыодля * денитрификаторов является-60—80% от полной влагоемкости почвы.- ^

6.' При низких температурах (5—10°С) и влажности 60— 80%: нрлной;влагоемкости в разложении клетчатки активное участие^принимают грибы; (родов ТпсИо(1егта, РЬота) и мик-собактерии (Мухососсиэ) . В условиях повышенной температуры преобладают актиномицеты и микромоноспоры. Впервые, •выявлено широкое участие микромоноспор в разложении клетчатки торфяно-болотной почвы низинного типа.. V • 7. С повышением температуры от;5 до 30°С в почве увеличивается содержание минерального/азога. При увеличении влажности почвы от 20 до 80,%• от. полной влагоемкости микробиологические . процессы замедляются и содержание . минерального азота падает. : . ■ . " -

8. Наибольшие потери газообразного аммиака наблюдаются в условиях" низкой температуры (5°С) и влажности 60—80%; от полной влагоемкости почвы; в этих условиях потери могут составить до 3,6—4,8 кг/га в месяц. .

Изучение денитрифицирующей способности торфяно-бо-•лотной^почвы с использованием показало, что.сГповышёни-ем температуры от 15 до : ЗО'С и влажности до 80% полной

' * - " " 1"'..: Г ' 15 ■

.^влагоемкости интенсивность . денитрификации • возрастает.'За • два месяца потери азота" составили 72—88% от внесенного нитратного азота. ч ' ''

. 9. Данные лабораторных ¿исследований жизнедеятельности микрофлоры торфяно-болотной почвы в различных условиях .температуры и . влажности ' показывают возможность регулирования в 11ей интенсивности микробиологических процессов. Температура 15°.и влажность.60—80% полной влагоемко-сти является оптимальным , гидротермическим режимом," при котором с минимальными, потерями накапливается достаточное количество азота для получения высоких урожаев сельско-' ^ хозяйственных культур.-'^"■'Ч:'':.'„.■■•.-.■;; ,

. :1 Список работ, опубликованных.по теме диссертации -.

л1. Влияние температуры и влажности на микрофлору торфяно-болотной почвы,-Доклады ТСХЛ. вып. 169, 1971 .(в соавторстве с Е. З.-Теппер). , = -

2. Влияние мелиоративных приемов на микрофлору :и азотный режим торфяно-болотной ¡почвы. . В сб.: Экология и физико-биохимические" основы микробиологического ' превращения азота. 1972. (в соавторстве - с Е. 3. Теппер). ; - т .--••- -.»--. . .

• 3. Минерализация органического вещества при освоении-торфяно-болотной почвы. Почвоведение №,12, 1974 ;(в соавторстве с Е. Н.: Мишусти-ным, Е. З/Теппер, Л. Ф. Головановой).-

Заказ. 1907.,

I Тираж 150

Объем 1-п. л.

Типография-Московской с.-х. академии им. К. Л. Тимирязева . ' - : 125008. Москва А-8, Тимирязевская ул.. 4-1 . ' "