Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биологическая активность и содержание гумуса лугово-болотных почв при внесении минеральных и органических удобрений

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Биологическая активность и содержание гумуса лугово-болотных почв при внесении минеральных и органических удобрений"

'НШСТЕРСТ130 НАУКИ - АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

НРТИТУД1УШКРОБИОЛОГИИ И ВИРУСОЛОГИИ < На правах рукописи

ШЕНОВА НЕСИПКУЛ СУЛТАН БЕКОВ ИЛ

•иологаческая активность и содержание гумуса лугово-бологных почв при »несении минеральных и органических удобрений

03.00.07.-Микробиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Алматы, 1996

Работа выполнена в Институте микробиологии и вирусологии МН РК и Казахском Государственном Аграрном Университете.

НАУЧНЫЕ РУКОВОДИТЕЛИ: доктор биологических наук,

профессор Оадамов А.К., кандидат биологических наук, СНС Абжалелов А.Б.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

академик, доктор биологических на профессор Тулемисова К.А., кандидат биологических наук, доцент Канаев А.Т.

ВЕДУЩЕЕ УЧРЕЖДЕНИЕ:

Институт почвоведения МН-АН РК.

Защита состоится 28 июня 1936 года 14 часов на заседа) специализированного Совета Д 53.24.01. по защите диссертации соискание ученой степени доктора /кандидата/ биологических н; при Институте микробиологии и вирусологии МН-АН РК.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Цистит; микробиологии и вирусологии МН-АН РК по адресу: 480100, г.Ал» ты, ул.Богенбай батыра, 103.

Автореферат разослан " "¿7 " мая 1^96 года.

/

/ Ученый секретарь / специализированного Совета, / доктор биологических наук

Н. А. Аитхож!

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Агротехника возделывания риса, con- • ровождающаяся периодической сменой окислительного режима почвы на восстановительный, в результате затопления, обусловливает значительные потери питательных веществ, снижение уровня плодородия, Поэтому актуальны исследования, вскрывающие механизм этих потерь и открывающие пути стабилизации, а в дальнейшем и повышения плодородия.лугово-болотных почв зоны рисосеяния.

Агрохимические мероприятия, усиливающие контакт почвы с кислородом /разные виды механических обработок/ усиливают процесс минерализации органических веществ почвы. Усиление минерального питания растений за счет внесения источников азота и углерода активизирует деятельность микроорганизмов, использующем р своем питании гумусовые вещества. Внесение в почву органических источников питания /навоза, растительных остатков/ ослабляет скорость микробиологической минерализации гумусовых ве- ; ¡цесгв. В связи с этим, внесение в почву растительных остатков и гидролизного лигнина совместно с минеральными удобрениями с целью сохранения плодородия почвы и повышения эффективности минеральных удобрений представляет определенный интерес.

Совместное внесение минеральных и органических удобрений увеличивает усвояемость растениями питательных веществ из почвы, создает лучшие условия для роста и формирования урожая риса, а органические удобрения, кроме положительного влияния на вышеуказанное, вносят вклад и в увеличение содержания гумуса в почве. Вместе с тем, синергизм этих удобрений активизирует биологические и биохимические процессы в почве, улучшает естественное плодородно, структуру, водно-воздушный баланс почвы, за-вдпцает ее от эрозии.

Цель и задачи исследования. Цель данной диссертационной' работы - определение влияния внесения минеральных удобрений и их сочетании с органическими удобрениями на биологическую активность и содержание гумуса лугово-болотных почв.

В связи с этим перед нами были поставлены следующие задачи:

1. Исследование внесения источников минерального и органического питания растений на течение процессов минерализации ор-

гашгческого вещества и иммсбилиаации азота в почве: выявление доминантных групп микроорганизмов, ответственных за ход данных процессов.

2. Определенна Сиологичеасой активности лугово-болотных почв и динамика элементов плодородия при внесении минеральных удобрений и их сочетаний с растительными остатками.

3. Урожай риса, качество зерна при внесении в лугово-бо-лотную почву минеральных удобрений и их сочетаний с растительными остатками.

Научная новизна.

- Процесс микробиологической минерализации органического вещества в почве ускоряется при внесении минеральных удобрений /двойной суперфосфат, китрофос/ и темпы данного процесса замедляются при внесении в почву органических веществ /лигнин, солома/, Установлена прямая корреляция между коэффициентом минерализации и численность» олиготрофных бактерий.

- Иммобилизация минерального азота усиливается при внесении в почву растительных остатков в сочетании с минеральными удобрениями. Наблюдается корреляция медду темпом иммобилизации азота с развитием гетеротрофных микроорганизмов.

- Внесение в лугово-болотную почву сочетаний минеральных удобрений с гидролизным лигнином и рисовой соломой по сравнения с внесенных одних минеральных удобрений повысило показатели ее биологической активности, содержание гумусовых веществ, легко-гидрслизуемого азота, подвимюго фосфора и урожай зерна риса.

Подоженил рассмотренные в диссертации:

1. Различная роль минеральных м органически источников питания микроорганизмов а проявлении минерализации гумусовых вецеств. и иммобилизации минерального азота: микроорганизма, от-Бетствекгче за эти процессы.

2. Влияние минеральных удобрений и кх сочетаний с органическими вецествами растительного промсхаадёння на биологическую агатакость и плодородие лугово-болотных поча.

3. Уро.гли риса в зависимости от внесения е почву минеральных удобрений и их сочетаний с растительной материалам'.! /лигнином, соломой/.

Практическая ценность.

Применение нптрофоса и двойного суперфосфата ь сочетании. <

органическими удобрениями /лигнин, рисовая солома/ усиливает кммобилиаащт азота, тем самым предотвращая его потери в дуго-зо-болотной почве. Синергизм этих удобрений, усиливая процесс • гумификации, увеличивает, а также стабилизирует содержание гумуса в почве. Сочетание минеральных и органических удобрений повышает урожайность и качество зерновки риса.

Апробация работи. Материалы исследований были представлены на научной конференции ведущих ученых Республики по проблеме "Зкшогические проблемы в земледелии Казахстана и пути их улучшения" (Алматы, 1995), на заседании секции "Экология микроорганизмов" ИМ И В МИ-АН РК (Алматы, 1996).

публикации. По материал гид диссертации опубликовано 4 статьи.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 144 страницах машинописного текста, содержит 17 рисунков, 16 таблиц» состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследований, экспериментальнон части, заключения, выводов и списка литературы. Список литературы представлен 234 наименованиями, из которых 184 отечественных и 50 иностранных.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Объект исследования

Объектом исследования является лугово-болотная почва К.зыл-Ординской области. Это а основном почвы, являющиеся луговыми или суглинистыми, однако, в связи с длительным затоплением водой при возделывании культуры риса, спи превращаются в болотную почву, В составе этих лугово-болотных почв содержание карбонатов Оолыге, чем в других почвах, а содержание гумуса в ее пахотном слое не превышает 0.67-0.8Х, рН щелочная в пределах 8-8,5.

В лабораторном опыте испытывались суперфосфат, аммонийная селитра, нитрофос, двойной суперфосфат, в дальнейшем для работы в полевых условиях использовали двойной суперфосфат и нитрофос.

В двойном суперфосфате содержание Р2О5 - 4BZ, в нктрофосе Р205 - Ш, М - 187..

Минеральные удобрения вносили в почву, с расчетом: азот -

%

90 кг/га, а фосфор - 60 кг/га /д.в./. В лабораторном опыте, тщательно очистив почву от растительных остатков и корней, в сухом виде, пропустив ее через сито N 3, положили в пластмассовые ведра. Так как удобрения предназначались для культуры риса, приспособляя лабораторный опыт к естественным условиям, почва в течении трех месяцев была затоплена водой. В качестве дренажа использовали керамзит, повторность - трехкратная. Почвенные образцы для анализа брали после освобождения почвы от воды.

Полевой опыт заложен на делянках в опытном участке Кара-уылтюбе (ряд N'3, участок N1) Кзылординского научно-исследовательского института сельского хозяйства. Постановка полевого опыта осуществлялась по рекомендациям Б.А.Доспехова (1985).

Агрохимическая характеристика почвы опытного участ;са: гумус - 0,78£; общий-азот - 0,0841; общий фосфор -0,184%; подвижный фосфор - 11,1 мг/кг; аммонийный азот - 24,3 мг/кг; нитратный азот - 21,4 мг/кг; легкогидролизуемый азот - 32,2 мг/кг; содержание водорастворимых солей в почве, анионы,X: НСОз- -0,034; СГ - 0,04; 5042" - 0,317; катионы - Са2* - 0,072; Ме2+ -0,28.

Весной в почву вносили органические материалы /лигнин - 10 т/га, рисовая солома - 6 т/га/ и минеральные удобрения /гранулированный двойной суперфосфат - 60 кг/га; нитрофос:азот - 90 кг/га; фосфор - 60 кг/га, д.в./ удобрения. Лигнин был получен иг отвалов Кзылординского целлюлозно-картонного комбината. Удобрения разбрасывали руками равномерным слоем и запахивали его лопатой.

Площадь опытных делянок Зх2-6м2, повторность - трехкратная. 'Посев семян риса производился вручную, норма высева - 250 кг/га, сорт - "Маржан", Урожай риса убирался вручную.

Почвенные образцы для микробиологических и агрохимических анализов брались с пахатного слоя /0-20 см/, три раза /май, ишь, сентябрь/ в период вегетации риса.

Методы исследования

.Подсчет численности микроорганизмов в почве производили методом разведения в твердых и жидких питательных средах, используемых обычно в микробиологических исследованиях, путей

применения таблицы Мак-Креди, Численность микроорганизмов, относящихся к разным физиологическим группам, определяли в следующих элективных питательных средах: анаэробные азотфиксируюпще микроорганизмы /Clostridium pasteurianüm/ - в среде Емцева, де-нитрификаторы - в среде Гильтзя, анаэробные целлюлозоразлагаю-п-ле микроорганизмы - в среде Кувина. Наряду с этим, микроорганизмы, растущие в твердых средах, подсчитывали: аммонификаторы - в мясо-пептонном агаре /ША/, актиномицеты - в крахмало-аммиачном агаре /КАА/, а олиготрофы - в почвенном агаре /ПА/.

Биомассу микроорганизмов определяли регидратационным методом /Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1986/.

Коэффициент иммобилизации азота определяли по соотношению количества микроорганизмов на средах КАА/ША, а минерализацион-ный /педотрофный/ процесс - по ПА/МПА /Адамова, 1993/.

Активность ферментов полифенолоксидазы /КФ 1.10.3.1/ и пе-роксидазы /КФ 1.11.1.7./ в почве определяли методом, предложенным Л.А.Карягиной и Н.А.Михайловской /1986/. Активность целлюлозы /КФ 3.2.1.4./ определяли методом аппликации /внесение в почву льняной ткани/, активность протеазы /КФ 3.4.4./ - путем наблюдения распада желатинового слоя фотобумаги, внесенной в почву.

Легкогидролизуекый азот определяли методом Корнфильда /Cornfild, I860/, содержание аммонийного азота - на иономере "ЗВ-74" ионселективным электродом, подвияный фосфор - по Мачи-гину, а показатели "дыхания" почвы - методом Т.А.Демкиной /1989/.

Содержание общего гумуса а почве определяли на спектрофотометре "'Ломо", фотоколориметрическим методом. Коэффициент накопления гумуса /К/ подсчитывался по формуле: К =. 3-100

Д

где, 3 - активность полифенолоксидазы, Д - активность перокси-дазы /Чундеропа, 1970/.

Для качественной оценки степени конденсированности гумусовых препаратов и коэффициента цветности применяли отношение величины оптической плотности /Ел/Ев/ /Орлов и др., 1969/.

Гумусовые вещества из почвы- были экстрагированы раствором О,in NaOH. Гумубовые препараты, после диализа в целлофане против дистиллированно;"! воды, были высушены в водяной бане при

температуре не выше 70°С, затем были приготовлены их 0,011 и 0,22 раствори и измерены оптические параметры.

Определение активности общей амилазы и «-амилазы рисовой зерновки, осуществлено методом предложенным М.К.Гильмановым и другими /1981/.л

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ

Накопление биомгюсы микроорганизмов при внесении минеральных и органических удобрений. Влияние минеральных удобрений и их сочетаний с органическими добавками на содержание биомассы микроорганизмов как суммарный показатель общей численности гетеротрофных микроорганизмов показано в рисунке 1. Исследования показали, что внесение минеральных удобрений в сочетаний с органическими создало благоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов в почве. Содержание биомассы микроорганизмов в исходной почве было 0,26 мкг С/г. В ¡юле месяце их содержание в варианте нитрофос + лигнин было 1,92 мкг С/г, с варианте нитрофос + солома - 1,83 мкг С/г, в нитрофосе - 1,23 мкг С/г, а в контрольном варианте этот показатель был всего лииъ 0,4 мкг С/г. Во второй год полевого опыта содержание биомасса микроорганизмов значительно больше, чем в первом году исследования. Если весной его содержание в вариантах, где минеральные удобрения вносились в сочетании с органическими, было б пределах 0,88 мкг С/г и 1,48 мкг С/г, то б вариантах, где вносились только минеральные удобрения, этот показатель был 0,36-0,-52 мкг С/г. Содержание биомассы микроорганизмов б период всей вегетации риса росло в следующем порядке, по вариантам: нитрофос + лигнин > нитрофос + солома > двойной суперфосфат + лигнин > двойной суперфосфат + солома > нитрофос > двойной суперфосфат > контрольный вариант.

Также, внесение минеральных удобрений совместно с растительными остатками способствует бурному размножению анаэробных

* Научные исследования проводились в лаборатории биохимии зерновых культур Института молекулярной биологии и биохимии им. М. Айтхожина МП-АН РК. Автор выраиает искреннюю благодарность к.б.и. А.Хакимданову аа помощь в работе.

йпомассл кнгсрссрга-ПИБИОЗ, 3, 5 »»а- С/г.

3,0 2,5

с, а 1.5 1.0 0.5

Л3_

1934

Б

3 4 5 0 7 ¡БШ»

1. 2 3 4 5 3 7

сентябрь

1355 г.

хО

0

1

12 3 4 5 6 7 идЛ

12 3 4 5 6 7 зззль

1 2 3 4 5 6 7 ' сг;:тяСрь

Р;;с. 1. Изменения ссдерлзниа Сксм^асса кжфосргснигисв почз при внесении минеральны)! и оргашгчеашх удобрений. А-Исходнал почва, 1-контроль, 2-двойной суперфосфат, 3-двойной суперфосфат + лигнин, 4-дьсйнсй суперфосфат + солома. 5- шггрофос, е-нотрофос + 1«.гшш, 7-аитрофос + соло:<а.

азотфиксирующих, цедлшозоразрушащих микроорганизмов и денит-рификаторов, аммонификаторов, актиномицетов.

Влияние удобрений на численность олиготрофных микроорганизмов. По результатам полевого опыта видно, что наибольшая численность олиготрофных бактерий наблюдается в контроле и на участках с внесением одних минеральных удобрений /двойного суперфосфата и нитрофоса/. В вариантах с внесением растительного материала количество олиготрофных бактерий значительно ниже /Табл. 1/. Самое меньшее их количество - 850 тыс. кл/г наблюдалось в июле в варианте нитрофос + лигнин, в почве с внесением нитрофос + солома око достигало 900 тыс., в варианте двойной суперфосфат + лигнин - 1,26 млн., там где двойной суперфосфат + солома - до 1,47 млн. кл/г почвы. Эти показатели ниже, чем в контрольном варианте, соответственно в 2,4; 2,2 и 1,6; 1,3 раза. Когда минеральные удобрения вносились в сочетании с растительными остатками, последние, разлагаясь, тормозили рост олиготрофных микроорганизмов. В этом смысле очень эффективно воздействие удобрения нитрофос, так как оно способствовало быстрому разложению внесенных в почву органических удобрений и, таким образом, увеличению содержания органического вещества в почве. Осенью продолжается уменьшение численности олиготрофов в вариантах, где минеральные удобрения вносились в сочетаний с органическими /добрекиями. В вариантах с минеральными удобрениями их число напротив» увеличивается, а двойном суперфосфате - до 1,95 млк.» в нитрофосе - до 1,63 млн., а б контрольном варианте - 2,56 млн. кл/г сухой почвы.

- и -

Минерализационно-иммоОилнзационные коэффициенты при внесении в почву удобрений. Несмотря на косвенный характер определения темпов минерализации органического вещества почвы и иммобилизации минерального азота, состоящий в' определении соотношения числа микроорганизмов, растущих на почвенном агаре к растущем на MIIA /коэффициент минерализации/ и количество микроорганизмов, потребляющих минеральный азот /КАЛ/ к аммонификаторов на МПА /коэффициент иммобилизации азота/, все же эти показатели отрзжают суть происходящих в почве процессов.

Таблица 1.

Изменение численности олиготрофных микроорганизмов при внесении в почву минеральных удобрений.

1 ■ 1 ............ I I Численность 1 1 ■ i 1 бактерии в 1г. сухой почвы,| млн. |

1 г | Варианты опыта I 1994 г i 1 1995 г. |

1 1 | I мая 1 1 > ( » i i |юш> |сентябрь I май ¡ ¡ 1 i i i ишь 1 I сентябрь! 1 ¡

1 ¡контроль 2,88 2,03 2,56 3,53 3,29 3,47 |

¡Двойной суперфосфат - 1,83 1,95 3,46 2,55 2,83 |

¡Двойной суперфосфат

!+ лигнин 1,26 0,83 2,27 1,88 0,79 |

¡Двойной суперфосфат

|+ солома 1,47 0,95 2,19 1,95 0,84 |

(Нитрофос 1,56 1,63 3,38 2,16 2,45 |

¡Нитрофос + лигнин 0,85 0,47 1,87 0,18 0.14 ¡

¡Нитрофос + солома 0,9 0,65 1,96 0,75 0,51 ¡ I

Минерализация органического вещества почвы идет интенсивно по вариантам с внесением минеральных удобрений и контролю. Этот показатель в опытах 1994 г. был равен для контроля 3,93, двойного суперфосфата 2,43, нитрофоса 1,58 /Рис.2/. С внесением в почву растительных остатков темпы-минерализации собственно органического вещества почвы резко снижаются. При внесении двойного суперфосфата с лигнином коэффициент минерализации равнялся - 0,75, с соломой - 0,9, с нигрофосом - 0,51.

Коэффи- 4,0 циент минерализации

2.01,51,0

0,5

о

□

3,93

Коэффи- 6,0-циент »■мобилизации

5,0

4,а

3,02,0 1.0

1994г.

1 2 3 4 5 6 7

1994г.

1 .2 3 4 5 6 7

та 3,54

•Л***

1995г.

п

1 2 3 4 5 6

1995г.

1 2 3 4 5 6 7

Рис. 2. Влияние минеральных удобрений на коэффициенты минерализации и иммобилизации азота (сентябрь). 1-контроль, 2-двойной суперфосфат, 3-двойной суперфосфат + лигнин, 4-двои-ной суперфосфат + солома, 5-китрофос, 6-нитрофос + лигнин, 7-нитрофос + солома.

Во второй год исследования минерализационный процесс в вариантах, где вносились органические удобрения, во всей вегетации риса очень низок. Особенно низок он в варианте, с внесением нитрофоса п сочетании с лигнином: весной - 0,31, летом - 0,04, а осенью - 0,02. Если сравнить влияние лигнина и солсми по этому показателю, то видим, что влияние первого ниже в 1,3-6 раз. Показатель минерализации азота растет в следующем порядке: контрольный вариант > двойной суперфосфат > нитрофос > двойной суперфосфат + солома > двойной суперфосфат + лигнин > нитрофос + солома > нитрофос + лигнин.

Коэффициент иммобилизации минерального азота, отражающий процесс закрепления азота в составе органического вещества почвы имеет несколько иные количественные показатели по вариантам опыта, чем коэффицент минерализации. Иммобилизация азота имеет высоте показатели при обогащении почвы растительными остат!?ами и слабо выражен в контроле и в почве с внесением одних минеральных удобрений /Рис. 2/. В опыте 1994 года /показатель сентября/ при удобрении почвы двойным суперфосфатом с лигнином коэффицент иммобилизации азота равнялся 4,57, это же удобрение с соломой показая 3,61, а вариант нитрофос + лигнин - 5,17, нитрофос + солома - 4,97. Коэффициент иммобилизации азота в контроле составлял - 0,95, по двойному суперфосфату - 3,67, по нит-рофосу - 4,39.

Мы сопоставили данные коэффицентов минерализации и иммобилизации азота за сентябрь месяц двух лет 1994-1995 годов /рис. '¿/, Как видно, наблюдается противоположная направленность процессов минерализации и иммобилизации азота /углерода/ в вариантах с внесением одних минеральных удобрений /двойной суперфосфат, нитрофос/ и в вариантах с добавлением к этим удобрениям органических материалов /лигнин и солома/. При внесении в почву минеральных удобрений /и в контроле/ минерализация органического вещества идет очень интенсивно, в то время как внесение в почву лигнина и соломы резко снижает темпы минерализации органического вещества. По иммобилизации наблюдается обратная картина. В контроле и на участках с внесением одних минеральных удобрений иммобилизация азота небольшая, она зачетно возрастает с внесением в почву органических материалов, служащих углеводным питанием для гетеротрофных микроорганизмов.

Показатели коэффициентов минерализации и иммобилизации азота коррелируют с численностью отдельных групп микроорганизмов, обитающих в почве, и приходим к выводу о наличии четкой корреляции между темпами минерализации и численностью олигот-рофных бактерий /табл. 1/, между иммобилизацией и числом гетеротрофных микроорганизмов /рис. 1/. Причем группу гетеротрофов представляют практически все микроорганизмы, растущие за счет органического вещества растительного и животного происхождения,

Влияние удобрений на ферментативную активность почвы.

В качестве показателя биохимической характеристики почв использовали активность окислительно - восстановительных энзимов - полифенолоксидазы и пероксндазы. В опыте наибольшая активность полифенолоксидазы проявляется в вариантах, где органические и минеральные удобрения внесены совместно /табл. 2/,

На наа взгляд, высокая степень активности полифенолоксидазы в период вегетации риса обуславливает их активное участие в процесса)! трансформации органического вещества, так как происходит обогащение почвенного гумуса углеродными и азотсодержащими соединениями, синтезированными микроорганизмами.

Внесение азотко-фосфорных удобрений также способствует изменению активности пероксндазы. Следует отметить, что активность этого фермента в течение полевого опыта снижается. Так, в исходных почвенных образцах уровень активности был высоким -3,69 мг/г, в июле и сентябре во Бсех вариантах он резко падает. Летом в почвах, удобренных нитрофосом, совместно с лигнином и соломой, активность пероксндазы была самой низкой - 2,19 мг/г и 2,42 мг/г почвы. К осени уровень активности пс-роксидазы, выше в указанных вариантах» еще больке снижается, что обусловлено обо-гащенкостыо почвы энергетическим материалом для гетеротрофных микроорганизмов, а также повышением гумнфикационных процессов в относительно анаэробных условиях. Активность фермента перокси-даэь: неизменно выше в контроле, где выае степень окисления ароматических веществ. Высокая активность пероксндазы в вариантах, где а почву внесены минеральные удобрения без органик;;, способствовала интенсификации минерализации почвенных органических веществ,» в итоге - снижения коэффициента накопления гумуса.

Таблица 2.

Активность оксидоредуктазы при внесении минеральных и органических удобрений, мг БХ n 1 г. почвы за 30 минут.

-;-1-1

¡ 1994 Г. | 1995 г. |

Варианты опыта ¡-1-1-¡-1-1-1

Iмш") Iиюль Iсентябрь|май | июль |сентябрь! 11! tit 1

J_1_I_I_I_L

¡Контроль 1,35 1,38 1.42 1.49 1,67 1,89

| 3,69 3,55 3,45 4,00 3,19 3,12

IДвойной суперфосфат - 1,60 1,74 1.56 1.78 1,95

3,36 3,18 3.55 3,02 2,98

(Двойной суперфосфат

!+ лигнин 1,75 1,98 2,19 2,65 2,83

2,45 2,34 3,08 2,96 2,59

|Двойной суперфосфат

|+ солома 1,6? 1,36 2.Ü7 2,12 2,48

2,46 2,37 3,14 2,91 2,64

I Нитрофос 1,65 1,82 1,83 1,91 2,16

2,64 2,40 3,21 2,89 2,77

|Нитрофос + лигнин 2,00 2,15 2,65 3.26 3,39

2,19 2,05 2,97 2,00 2,48

|Нитрофос + солома 1,83 2.02 2,44 2,71 2.98

2,42 2,35 3,01 2,79 2,52

Примечание: числитель - полифенолоксидаза, знаменатель - перок-спдаза.

Динамика содержания гумусовых веществ п зависимости от внесения удобрений. С химической точки зрения гумус почвы является слоднол системой нерастворима л воде, трудно разрупакщкх-ся, высокомолекулярных, содержащих азот цшаических и гетероциклических органических соединений /Туев„ 1889/. Несмотря иа это, его содеркзшм в почве с какдым годом уменьшается. Почсяу? Этому есть две причины. Первая - эрозия почвы, кийки слспа\;м механический или техногенный путь. Вторая - биологическая. Это - превосходство минерализации гумуса над гумификацией попавших

в цочву органических остатков. На это влияют . многие факторы, среди которых один из самых'главных факторов - внесение в почву только минеральных удобрений и недостаточное применение растительных остатков в качестве удобрения.

Из данных рисунка 3 мы видим, что в первый год полевого опыта коэффициент накопления гумуса несколько повысился по сравнению с начальным положением. В середине вегетации риса этот показатель в вариантах, где минеральные удобрения вносились вместе с органическими удобрениями, вырос с 29,ОХ до 52,57. по сравнению с контрольным вариантом. А в вариантах, где минеральные удобрения вносились отдельно, коэффициент накопления гумуса составил: в двойном суперфосфате - 47,61; в нитрофосе -62,5Х. В кодадз периода вегетации риса процесс накопления гумуса в почвз продолжился. Особенно в варианте нитрофос + лигнин образованна гумуса в почве достигло 1042 и значительно уселоти-хось по сравнен;» с другими вариантами. В основном коэффициент накопления гумуса в варианта*, где минеральные удобрения вкосились в сочетании с лигнином, был вышэ, чем в вариантах с соломой, и преимущество гумусообразоватедького потенциала лигнина было очевидно.

Во второй год исследования, в мае накопление гумуса в поч- " ве несколько уменьшилось по сравнен!® с осенью прошюго года. Это показывает, что внесенные в простом году в почву органические удобрения разложились, и гумифицировакные летом и осенью лабильные органкчзсккг соединения ранней весной минерализовались. Причину этого ш видим в том, что в Кзылордивсксм регионе весна приходит рано и начиная со второй половины марта сшагю теплеет и оживляется жизнедеятельность ассоциации азтокгоннш:

Коэффициент! 40

накопления

гуиуса,

; 1£0

1С0 30 60

40

1394 г.

1935 г.

п

л

п

А 123456? 1234567 1234567 1234567 1234567 1ЕШ, сентябрь май шшь сентябрь

Ряс. 3. Ваияние шшерадьшд удобрений на козффицент накопления гумуса. А-Исходная почва, 1-контроль, 2-двойной суперфосфат, 3-двошюй суперфосфат + лигнин, 4-двсйной суперфосфат + содома, 5-ни?рофос, 6-нитрофос < лщ-виа. 7-литрофог + солома.

микроорганизмов, которые разрушают новообразованное органическое вещество почвы, минерализуя их. Таким образом, этот процесс продолжается до затопления почвы водой. А в анаэробной среде жизнедеятельность аэробных микроорганизмов - грибов, актиноми-цетов и других автохтонных популяции замедляется, начинает расти численность анаэробных бактерий, в большинстве своем зимо-генной микрофлоры: азотфиксаторов, целлюлозоразрушающих, денит-рификаторов, увеличивается активность почвы. Эти микроорганизмы, разрушая богатые углеродом, ароматическими, фенольными соединениями органические вещества в почве - лигнин и солому, открывает путь к процессу гумификации. В лугово-болотных почвах процессы минерализации - гумификации, заменяя друг друга, иногда проходя в одно и то ко время, всегда проходят тагам образом. Конечно, эти процессы в зависимости от качества и количества органических остатков в почве, усиливаются или замедляются.

Мы определили слияние внесенных в почву органических удобрений на средней показатель ссдердялкя общего гумуса /рис.4/.

Если средний показатель содержания общего гумуса в почве, где липши и солома вносились в сочетании с минеральными удобрениями, через весть месяцев составил соответственно 1,57. и 1,65£, то б вариантах, где минеральные удобрения вносились отдельно, этот показатель заметно отставая - 0,857. и в контроле -0.69Г.

Из полученный в полевом опыте данных, видим, что з вариантах, удобренных органическими остатками, увеличилось содержание общего гумуса в почве и было создано условие его стабилизации. А как известно, стабилизация гумусовых веществ в почве способствует улучшению плодородия почвы и получению большого урокая. О этой точки зрения возможности органического удобрения - лигнина несколько выше, чем внесение рисовой соломы.

Урскай культуры риса при внесении минеральных удобрений и органических остатков. Из анализа данных приведенных в таблице 3, вытекает, что в первый год полевого опыта влияние лигнина на рост урожая культуры рнса было большим по сравнению с другими вариантами. То. есть, если урожайность риса в вариантах нитрофос + лигнин бьша 51,27 ц'га, в варианте двойной суперфосфат + лигнин она составляла 40,66 ц/га, в следующий год по вариантам с лигнином были таже получен выский урожай по сравнению с контро-

лем. Было бы более корректным сравнивать урожай с вариантом с внесением растительного материала с таковым с участков с внесением одних минеральных удобрений. Лигнин в соответствии с ранее полученными данными о благоприятным влиянии на показатель биологической активности и плодородия почв обусловил прибавку зерна риса 3-1 ц/га по сравнению с одним минеральным удобрениями. Солома не дало прибавки урожая над внесением одних минеральных удобрений, возможно тому причиной сильная иммобилизация мино-

2,5

с, и

1,0

1, о.

\ 1 1 1 !

& I _____'Г"——— 1 ■■

1 1 1 1 ! 1 1 1 .... \ , . т

О

1Д

• целинная

почва месяцы

Рис. 4. Динамика содержания гумуса в почве при внесении минеральных удобрений й органических остатков. 1-коктраяьр 2-минералькые удобрения, 3-минеральше удобреиия+солсма, ия-нералькые удобрения + лигнин

ралыюго азота в присутствии богатого целлюлозой материала. При исследовании качества зерна,риса, установлено, что общая и -а\шлазная активность зерновки, полученной при удобрении почвы нитрофосом в сочетании с лигнином была выше, по сравнению с другими вариантами полевого опыта.

Таблица 3.

Влияние минеральных и органических удобрений на биологический урожай культуры риса.

1 .............. 1 .............. первый год 1 второй год |

1 иоследовния исследования |

1 | Варианты |дополнительный 1 1 |дополнительный!

{ опыта 1 ц/га I урожаи ц/га| урожай

1 1 1 ! и/га 1 1 2 < г 1 | ц/га 1 X 1 1

1 ¡Контроль 34,06 - 41,43 - - |

|Двойной суперфосфат 25,73 2,67 7,80 42,22 0,79 1,9 |

IДвойной суперфосфат

|+ лигнин 40,65 6,60 19,30 43,07 1,04 3,9 |

(Двойной суперфосфат

! 1- содома 35,03 1,77 5,40 42.54 1,11 2,60|

|Питрофос 40, СО 13,94 40,90 49,23 7,80 18,80|

|Нитрофос + лигнин 51,27 17,20 50,50 53,77 12,3-1 29,701

|ШпТ'Офэс + солома 46,93 12,37 37,70 50,81 9,38 22,60)

!КСРо. 65 1,27 0,55 1

Таким образом, вкосеаис в дугою-Оолотнуи почву минерачь-ких и органических удобрений увеличивает биологическую активность ¡3 содержание подвихних минеральных элементов почвы, к.ого-рыо ешшют ка биологическую урожайность культуры риса.

Б N В О Л Н

1. Внесение минеральных удобрений /двойной суперфосфат, нитрофос/ одних и в сочетаний с органическими материалами /лигнин, рисовая солома/ в лугово-болотную почву под культурой риса оказывает разное воздействие на ход микробиологических процессов и биологическую активность.

2. Обогащение почвы органическим веществом лигнина и солс-мы способствует бурному размножению гетеротрофных микроорганизмов, которые учитывались по численности азотфиксирукяцих и цел-люлозоразрушзщих анаэробов, денитрифицирую®« и аммонифицирую-н;,их бактерий, актинсмицетов ¡5 нарастанию общей биомассы, в то время как по вариантам с одними минеральными удобрениями и в контроле их число било намного ниже.

3. В вариантах с внесением минеральных удобрений /разно в контроле/ заметно возрастает численность олиготрофних бактерий, в то время как при внесении лигнина и соломы их количество в несколько раз ниже.

4. Минерализация органического вещества была сильнее выражена при удобрении почвы деойным суперфосфатом, нитрофоссм и в контроле без внесения органических добавок; процесс коррелировал с высокой численностью олиготрофних бактерий. При внесении лигнина и соломы заметно снизились темпы минерализации органического вещества почвы. Коэффициент минерализации в :контроле и с внесением только минеральных удобрений равнялся 3,54-4,06, а при внесении органических веществ - 0,02-1,53.

5. Органические удобрения /лигнин, солома/ стимулировали процесс биологической иммобилизации минерального азота, наблюдалось прямая корреляция между коэффициентом иммобилизации азота и нарастанием численности гетеротрофных микроорганизмов, ь контроле, а также при внесении одних минеральных удобрений, темпы иммобилизации минерального азота почвы Сада ниже, чем при обогащении почвы органическим веществом растительного происхождения. При внесении удобрений с лигнином и солской коэффициент иммобилизации был в пределах 3,61-5,85, а в контроле и с одними минеральными удобрениями - 1,14-3,74.

6. Обогащение почвы органически* веществом лигнина и рисовой соломы повышает показатели биологически активности опреде-

ляемых по показателям активности ферментов /оксидоредуктазы, целлюлазы, протеазы/ и дыхания почвы.

7. При исследовании трансформации азота почвы содержание легкопщролизуемого азота в почве, при внесении нитрофоса с соломой и лигнином, достигло 82,6-88,2 мг/кг и по сравнению с контролем Еыросло в 2,36-2,52 раза. Содержание подвижного фосфора в почве, при внесении двойного суперфосфата с лигнином выросло, в сравнении с контрольным вариантом в 2,4 раза, а при удобрений нитрофосом этот показатель был выше в 2,1 раза.

8. На накопление в лугово-болотной почве общего гумуса и на его стабилизацию, огромное влияние оказывают органические удобрения /солома, лигнин/, богатые природными ароматическими соединениями и имеющее широкое отношение С:К. Коэффициент цветности /Е4/Е6/ гумусовых препаратов почв, где минеральные удобрения вносили в сочетании с органическими, выше, чем в других вариантах.

9. Максимальная урожайность культуры риса достигла в варианте нитрофос + лигнин - 63,77 ц/га, а в варианте нитрофос + солома - 50,81 ц/га, и в варианте, где нитрофос внесен отдельно - 49,23 ц/га, урожайность Быросла по сравнении с контролем соответственно на 29,7; 22,6; и 18,8%. При исследовании качества зерновок риса, разница активности общей амилазы зерновки, полученной при удобрении почва нитрофосом и контролем достигла 31G единиц, а с двойным суперфосфатом - 104. Таким образом, качество зерновки риса тесно связано с биологической активностью почвы и с его гумификацией.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Абяалелов А.Б., Даченова Н.С., Саданов А.К., Менлибаев A.M. Биохямическал активность почв при внесении новосинтезирс-вашщх минаральных удобрений // Поиск, сер. естественных наук. -1995. -N 3. -С.34-38.

2. Абкалелов А.Б., Илялетдинов A.M., Саданов А.К., Жуыабе-коб Е., -Дамелова Н.С. Влияние различных норм азотных удобрении на процессы гумусообразования // Таги же, -С.38-41.

3. Демепова Н.С., Абжалелов А.Б., Мешибаев A.M., Саданов А. К. Кос суперфосфат пек 'нктрофостыц тогшрак.тын биология лык, белсендШг! мен Kypia enlMiHe ecepl // Жарш, -1S95. -N 6. -С.

- ¿.О -

24-31.

4. Деменова H.C. Нацадан синтездед1п альшгад азот-фосфорлы тьщайткыштарды топыракка бергендег1 микроорганизидерд i к ассоцн-яцияси // Поиск, сер. естественных наук. -1996. -N.2. -Б. 42-44.

Двменова Нес1пкул Султанбеккызы

Шалгьшдч - батпакти топыраь;ты минеральды жене органикалык тынайткыгатармен оцдегенде оныц бпологиялыц белсенд1л1г! лене KßpampiKTiu мелшерь

Биология пмымдарыныч кандидаты 03.00.07.-микробиология.

Кур! а ег!лген алцаптыц шалгынды - батпацты топырагына ми-нералды тицайтккптарды (кос суперфосфат, нитрофос) .тске дэне органикалыч заттармен (лигнин, сабан) коса ещцргенде ондагы. микробиологиплык процестерд1ц луру!не, биодогияль'Ч белсенд!лек-ке ертурл1 есер етеД1.

Оргапикалык тидайткыштар (лигнин, сабан) топкрачтакы миие-ралды азоттыц иммобилизациялануын дене биологиялык процест1 кандандырып, азоттыц иммобилизациялкк, коэффициент!мен гетерот-рофты мнкроорганнзмдер сгныныц арасында т1кглей байлан^'с бар екенп1 байнатты. Тыпнрак КУРамыныц лигнин мен сабашшц органн-калык чосылыстарымен молаш, ферменттерд1ц (оксидоредуктазалар-дыч, целлплазаныц, протеазаныц) белсенд1л!ктер!мен ;~лне топы-рак.тып тыныс алуымен анычталатын биологиллы^ Селсенд1л1ктсрд1 ч керсетк!штер!н жогарылатты.

Шалгынды - батпачты топырацтыч жалпы ippaaipiKneH ¡••ррлалу-ина кене оныц топыра^та тура^тануына табиги ароматикалы;; 'косы-лыстарга бай дэне C:N ара кдтынасы кеч органикалин тыцайткып-тардьщ (лигнин, сабан) ecepi мол екеи!и ангарды,.

DAMENOVA liESIPKUL SULTANBEKOVNA f

Biological activity and content of humus of ir.eadom-swaT.py soil while carrying mineral and organic fertilizers in.

Candidate of biological sciences

03.00.07.-microbiology

Carrying mineral fertilizers /double superphosphate, nitrophoa/ alone and in contoination with organic materials /lignine, rice strsï// in meadow-swanky soil under rice culture influenças differently upon the couse of microbiological processas end biological activity. Organic fertilizers /lignine, straw/ stimulated the process o biological insobillsatlom of mineral nitrogen, a straight correlation bstween coefficient of Immobilization of nitrogen and growth of number of heterotrophic microorganisms could be watched.

Enriciinsnt of soil by organic substance of lignine and stras' raises indices of biological activity of oxidoreductasa, cellul&se, proteasa end "respiration" of soil determined according to iddices of activity. Lignine and stray/ rich with natural arcaattc combinations and having wide ratla S:H have a great influence upon accumulation of cawon humus in meadow -.si/crapy soil end upon Its stabilisaiionn.