Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биологическая активность выщелоченного чернозема при систематическом внесении удобрений

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Биологическая активность выщелоченного чернозема при систематическом внесении удобрений"

я

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

На правах рукописи НАУМОВА Галина Петровна

БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ЧЕРНОЗЕМА ПРИ СИСТЕМАТИЧЕСКОМ ВНЕСЕНИИ УДОБРЕНИЙ

Специальность 03.00.07 — Микробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

/" МОСКВА 1990

/

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследователь ском институте удобрений и агроиочвоведения -имен! Д. Н. Прянишникова и «аучно-производственном объедине нии «Нива».

Научный руководитель — доктор биологических науь Е. X. Ремпе.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор С. В. Летунова, кандидат сельскохозяйственные наук Н. В. Евдокимова.

Ведущее предприятие — Всесоюзный «аучно-исследова-тельский институт сельскохозяйственной микробиологии.

1 состоится ......199^ г,

в « - -.асов на заседании специализированного совета К 120.35.06 в Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева по адресу: '127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49. Сектор защиты диссертаций ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

ТСХА.

Автореферат разослан «

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук

Л. В. Мосина

ОНДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЮТЫ

Актуальность темы.. В период интенсивной химизации сельскохозяйственного производства наметилась тенденция применения повышенных и даже высоких доз минеральных удобрений, сносимых раздельно и совместно с органическими. В связи с этим в нашей стране и за рубежом проводятся широкие исследования по изучению влияния различных доз и сочетаний удобрений на урожай, качество продукции сельскохозяйственных культур и агрохимические свойства почвы. В меньшей степени в этих исследованиях уделяется внимания изучению биологической активности почвы, которая является одним из показателей ее плодородия.

С деятельностью почвенных микроорганизмов связаны процессы трансформации вносимых в почву удобрений и, следовательно,условия питания растений в определенной степени зависят от активности и направленности микробиологических процессов. Почвенные микроорганизмы могут оказывать на плодородие почвы не только положительное, но, возмояшо, и негативное влияние, поскольку некоторые из них способны синтезировать и выделять в окруяаипую среду фитотоксические вещества. Следовательно, вопрос эффективного использования возраставших доз удобрений, особенно при их систематическом применении,нельзя изучать в отрыве от биологических процессов, протекаюп^х в почве. При решении этого вопроса необходим комплексный подход. Поэтому, представляется весьма актуальным изучение и обоснование микробиологических основ рационального применения удобрений. В Мордовской АССР эта проблема до настоящего времени не изучалась.

Представленная работа является одним из разделов государственной проблемы 2.51.01.02» - Химизация - "Разработать и внедрить по зонам страны прогрессивные технологии применения

удобрений» мелиорантов и других средств химизации на основе комплексного агрохимического обслуживания сельскохозяйственного производства, обеспечивающего расширенное воспроизводство плодородия поив, нормативную окупаемость средств химизации и охрану окружающей среди" (№ гос.регистрации - 0186,0115686).

Цель и задачи исследований. Целью исследований явилось комплексное изучение влияния систематического внесения возрастающих доз минеральных удобрений, вносимых раздельно и совместно с навозом, на биологическую активность и агрохимические свойства выщелоченного тяжелосуглинистого чернозема, а также на урожайность сельскохозяйственных культур, возделываемых в звене зернопропашного севооборота. В связи с этим были поставлены следующие задачи исследований!

1. Изучить влияние возрастающих доз удобрений на динамику численности основных групп микроорганизмов, участвующих в трансформации азота и органического вещества почвы,

2. Изучить биологическую активность почвы по интенсивности разложения целлюлозы и суммарному накоплению свободных аминокислот при разной степени удобренности почвы под культурами эвена севооборота,

3. Изучить влияние возрастающих доз удобрений на активность гидролитических ферментов.

4. Шявить наличие или отсутствие токсичности почвы в зависимости от уровня ее удобренности.

5. Исследовать динамику накопления подвижных форм азота (аммиачного и нитратного)определить условный баланс азота, фосфора, калия и изменение агрохимических свойств почвы при систематическом внесении удобрений.

6. Изучить влияние подрастающих доз удобрений на урожайность и качество культур звена севооборота и оп; еделить около-

мическую эффективность применения удобрений.

Научная новизна» Впервые б условиях Мордовии изучена биологическая активность выщелоченного тяжелосуглинистого чернозема при систематическом внесении возрастающих доз удобрений.Установлена корреляционная связь азотного режима питания с характером и направленностью микробиологических процессов в почве.

Практическая ценность работа состоит в том, что в ней дана комплексная сценка длительного систематического применения удобрений в условиях возросшего уровня химизации земледелия. Обоснована нецелесообразность внесения высоких доз минеральных удобрений на выщелоченном тяжелосуглинистом черноземе.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственную проверку и внедрены э базовом хозяйстве "Ялта" НПО "Нива" в 1988 году на площади 165 га»

Производству рекомендованы рациональные дозы внесения удобрений при выращивании кукурузы на силос, озимой ржи и ячменя на черноземных почвах Мордовии,

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на зональной научно-производственной конференции ШИСХ Северо-Востока ин.Н.В.рудницкого "Эффективность внедрения интенсивных технологий в сельскохозяйственном производстве" в г.Ки-рове^ где доклад был отмечен дипломом (1987 г.), на заседаниях ученого совета НПО "Нива" (1985-1989 гг.), апробированы Центром научно-технической информации (Саранск, 1968-1989 гг,)„

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в б печатных работах.

Объем работы. Диссертация изложена на 218 страницах машинописного текста, состоит из введения., пяти глав, выводов,предложений производству, содержит 9 таблиц и 36 рисунков. Список

литературы включает 257 источников, в том числе 22 - иностранных авторов- В приложении 61 таблица.

ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОЩЕНИЯ ИССЩОШИЙ

Экспериментальные' исследования проводились в I985-IS87 гг. в стационарном полевом опыте, заложенном в 1974 году на вытело-ченном тшелосуглшшстом черноземе со следующей агрохимической характеристикой пахотного слоя: содержадае общего азота (по Кь ель да ко) - 0,435; подвижных форм фосфора и калия (по Кирсанову) ~ соответственно 6,6 и 8,5 мг/IOO г почвы; сумма поглощенных оснований - 30 м, - экв./IOO г почвы» степень насыщенности основаниями - 83$; гидролитическая кислотность - 5,1-5,6 м. - экв./ 100 г почвы; рНсол. - 5,2? гуыус по методу ЭДУА (после первой ротации севооборота) - Работа проведена в заключительном

звене второй ротации зернопропашного севооборота с чередованием культур? кукуруза сорта Коллективная-244 - озимая рожь %лпан -ячмень Луч,

о

Общая плоцадъ делянки в опыте - 367,5 ы (7,5 х 49 м),учет-

2 2 ная для кукурузы - 24 м (4 х 6 м), для зерновых - 120 и (4х

30 м), ¿Расположение вариантов систематическое,повторность трехкратная.

В опыте изучалось 5 вариантов; I.Bes удобрений; 2. ЫРК; . 3. -2fíFK; 4. 2НРК-шавоз| 5. 2ЫРК+НРК, эквивалентно навозу. >3а одинарные дозы были приняты при выращивании кукурузы -а"г90р9(У%0 • озимой ржи - ll6QP6QK40 , ячменя - N^P^K-q . Навоз вносили под кукурузу в дозе 40 т/га (дважды за ротации 7-по-дьного севооборота). Минеральные удобрения в фор» аммиачной селитры, простого и двойного гранулированного суперфосфата, хлористого калия вносили ежегодно под основную обработку почны. 0;-

ганическое удобрение - полуперепревший навоз крупного рогатого скота со средним содержанием общего азота 0,Ь5%, фосфора - 0,30, калия - 0,70$. Схема опыта наложена на известкованный фон по 0,5 гидролитической кислотности (5 т/га).

Почг.еннне образцы с пахотного горизонта (слой 0-25 см) отбирали по фазам вегетации возделываемых культур с двух несмежных повторений опыта (средний образец составляли из 10-12 индивидуальных проб).

Микробиологические анализы проводили методом посепа почвенной суспензии определенных разведений на жидкие и плотные питательные среды. Использовали следуйте среды: мясо-пептснный бульон (численность аммонифицирующих бактерий); жидкая среда Гиль-тая п модификации Е.Ф.Березовой (численность денитрифмцирупчих бактерий) | водный агар с нанесением аммонийно-магниевой соли фосфорной кислоты (численность нитрифицируют« бактерий)} агар Гегчинеона с кружками фильтровальной бумаги (численность целлк-лозораэругаающих микроорганизмов - бактерий, грибов, актиномице-тов); агар Чапека-Докса (численность сап}>от[офных грибов). Биологическую активность почвы определяли еяляикационшм методом по интенсивности разложения льняного полотна и суммарно^ накоплению свободных аминокислот (ноттидринположительных продуктов) на льняных полотнах (15 х 25 см). В почвенных образцах определяли активность ф^-ментов - инвертазы (методом Бертрана) и фш'фатазы (по методу А.И.Чундеровой). Токсичность почвы выявляли методом растительного <5иотеста (;>едис) в почвенных водных вытяжках (1:1). Агрохимические анализы почв«, исследования химического состава возделываемых культур проведены по общепринятым стандартным методам, содержание гумуса определяли на автоматическом анализа-то; е углерода фирмы " Не г е. и $ " (ФРГ), модифицированном в Б1УЛ.

б

Статистическая обработка результатов исследований проведена методом дисперсионного и корреляционного анализа (Б.Л.Доспехов, 1985) с использованием персонального компьютера " ЙоЬо-^ГОГ!-1715" (ГДР). Экономическая эффективность устанавливалась по существующим нормам и расценкам с помощью технологических карт по методике ШУА.-ЦИНЛ.0.

Годы проведения исследований характеризовались разнообразием погодных условий. 1385 год по климатическим условиям был типичным для Мордовской АССР (на уровне средних многолетних данных), 1986 год характеризовался пониженным увлажнением при обычной для Мордовии температуре воздуха, 1987 год - повышенным увлажнением при несколько пониженной (на 1,9°С) среднегодовой температуре воздуха.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЬДОВ/ШИП

Влияние систематического внесения возрастающих доз удобрений на биологическую активность выщелоченного чернозема при возделывании культур звена зернопропашного севооборота

Систематическое применение возрастающих доз минеральных удобренийц вносимых как раздельно, так и на (?оне навоза, оказало существенное влияние на динамику численности различных груш почвенных микроорганизмов. Внесение удобрений значительно, по сравнению с неудобренной почвой, увеличило численность всех исследуемых групп почвенных микроорганизмов - аммонифицирующих, нитрифицирующих, денитрифицирующих бактерий, целлюлозо; аз;>ушаю-щих микроорганизмов и сапрот; офных грибов (табл. I). Белее высокий уровень численности микроорганизмов наблюдался п; и пнксеьии потаенных и высоки/ доэ удобрений. Для шмо»т^ици,-уших и цел-лц.аОвс) аэ;ушаюимх а.:ик; оорганиэмиь наиболее 6й1.Гин> тчтк- ■

Таблица I

Влияние возрастающих доз удобрений на численность различных групп почЕенных микроорганизмов при возделываний культур звена севооборота, тыс/г сухой почвы (среднее за вегетации)

Варианты опыта Аммони^цирую-:Нитрифицируто~ :Декитри#иципу-:Целлплозораз- :Саппотройяые грибы !цие бактерии Лцие бактерии ;ощие бактерии :рушаюшие кик- : : : : по организм :

п

ш

п

ш

I П Ш : I п ш : I П Ш

12 20 6 68 31 38 68 93 58

23 43 16 70 33 50 99 121 94

36 55 43 100 37 65 123 180 104

68 124 51 145 43 66 136 201 120

49 83 52 88 45 54 192 266 132

„ 34 10 9 45 28 13

Без удобрений 2750 12700 35400 19 19

ЫРК 6680 24900 59000 25 2?

2 ЫРК 15200 27500 249800 41 60

2 ЫРК + навоз 28000 127700 363700 93 88 2 ЫРК + ЫРК,

эквив,навозу

НСР,

05

15700 72800 120400 77 87 - 10 12

13 21 30 44

51 3

Примечание: I - кукуруза, II - озимая рояь» Ш ~ ячмень. То же в таблицах 2 и 3.

создавались при совместном внесении минеральных удобрений с навозом. Внесение высоких доз одних минеральных удобрений не способствовало дальнейшему росту численности отих групп микроорганизмов, а также создавало благоприятные условия для большего размножения сапротрофных грибов. Последнее было связано с увеличением кислотности почвы при внесении этих доз удобрений.

В целом, несмотря на то, что на удобренных ва^антах под каждой культурой ежегодно отмечался примерно одинаковый рост численности аммонифицирующих бактерий (в 2-10 раз), по сравнению с неудобренной почвой, по абсолютному значению численность этих микроорганизмов увеличивалась к концу звена зернопропашного севооборота на всех изучаемых вариантах, включая неудобренный. Численность нитрифицирующих бактерий уменьшалась к концу звена севооборота на всех вариантах опыта при ежегодном ^осте численности зтой группы почвенных мик}оорганизмов (в 1,5-4,5 раза) по сравнению с неудобренной почеой. Это объясняется условиями возделывания культур в севообороте. При выращивании кукурузы междурядные обработки почвы создавали аэробные условия, способствующие интенсивному протеканию процессов нитрификации. Скопление нитратов в почве, занятой злаковыми культурами (озимая ^окь, ячмень), значительно замедлялось из-за слабого развития процессов нитрификации вследствие уплотнения почвы. В условиях плохой аэрации процессы минерализации протекали слабо и замедлялись на стадии образования аммиака, то есть преобладали процессы аммонификации .

Уровень азотного питания растений зависел не только от доз удобрений, но в определенной степени и от интенсивности п, отекания и почве процессов аммонификации, нитрификации и делит, и^ика-ции. Регультати исследований показали, что систематическое ьнсгг-

те удобрений значительно повышало содержанке подвижных фор?/ минерального азота в почве. По сравнении с неудобренной почвой при внесении невысоких доз удобрений содержание аммиачного азота увеличилось при возделывании культур .звена севооборота на 0,63,9 мг/кг, при внесении повышенных доз - на 0,9-5,3 мг/кг и в условиях применения высоких доз удобрений - на 1,5-10,2 мг/кг почвы. В больней степени повышалось содержание нитратного азота. Соответственно возрастающим дозам удобрений увеличение составляло 0,6-5,9, 1,0-14,6 и 1,9-38,9 мг/кг почвы (табл. 2).

Таблица 2

Влияние систематического внесения возрастаниях доз удобрений на содержание подвижных форм минерального азота в выщелоченном черноземе, мг/кг почвы (среднее за вегетацию)

Варианты опыта к- -нн4 • » н-ыо3 :N-HH4+H-N03

т ¡1 И « i П ы е х п а

Без удобрений 19,4 10,1 14,5 37,6 7,0 5,5 57,0 17,1 20,0

HFd 23,3 11,4 15,1 43,5 6,9 6,1 66,8 18,3 21,2

2 HFK 24,7 14,3 15,4 52,2 11,8 6,5 76,9 26,1 21,9

2 NFK-шавоз 29,6 17,3 15,6 60,2 18,5 7,4 89,8 36,3 23,0

2 NPK+NPK, эквив.навозу 26,6 15,5 Г6,0 76,5 18,4 8,4 103,1 33,9 24,4

нсрш 1,0 0,5 0,6 1,7 0,3 0,1

Содержание подвижных форм аммиачного и нитратного азота а почве определялось не только дозалш удобрений, то также численностью соответствующих групп почвенных к-эткроорганиэкор, о чем свидетельствуют коэффициенты линейной корреляции. Динамика аммиачного азо-.та в почве была коррелятивно сзязана с динамикой численности аммонифицирующих бактерий { г « 0,57-0,93). динамика нитратного азота - с динамикой численности нитрифицирующих ( г = 0,03-0,93)

1С

и денитрифицирующих ( г = 0,76-0,91) бактерий. Общее содержание аммиачного и нитратного азота в почве, в среднем за звено севооборота, при систематическом внесении невысоких доз удобрений составляло 35,4 мг/кг, при повышенных - 41,6 мг/кг и высоких дозах - 51,8 мг/кг почвы.

Внесение возрастающих доз удобрений увеличило численность денитрифицирующих бактерий, по сравнению с неудобренной почвой, в среднем за вегетацию кукурузы - в 1,9-5,7, озимой ржи - в 2,2-■ 6„2 и ячменя - в 2,7-8,7 раза. Особенно высока была численность ©тих микроорганизмов при раздельном и совместном внесении с навозом высоких доз минеральных удобрений» В целом, к концу звена севооборота наблюдалось снижение 'численности денитриЗ-ицирущих и нитрифицирующих бактерий, что свидетельствует о тесной связи между процессами нитрификация и деиитрификаций.

Общая численность целлюлозоразрушаащих микроорганизмов (бактерий,грибов,актиномицетов) возросла на удобренных вариантах, по сравнению с неудобренным» при возделывании кукурузы в 1,3-2,1, озимой ржи - в 1,2-2,5 и ячменя - в 1,3-1,7 раза. Органическое вещество, внесенное на варианте 2 ЫРК+навоз» создало наиболее благоприятные условия для роста численности целлюлозоразруиающих микроорганизмов. Более высокая численность этой группы микроорганизмов в год внесения навоза,по сравнении с последующими годами,-была связана с наличием в навозе большего количества более подвижного,посла эапашки его,органического вещества,что обусловило активное размножение и деятельность целяюлозоразругааяячих микроорганизмов.

Активная деятельность целлюлозоразруиающих микроорганизмов способствовала разложению льняного полотна и накоплению свободных аминокислот на полотнах,причем достоверно наибольшего значения достигли эти показатели при совместном внесении минеральных

удобрений с органическими (рис. I).

мг глицина на площадь полотна

П

"1

Ï

4

1 2 3 4 5 Рйс. I. Разложение льняного полотна (А) и накопление свободных аминокислот на полотне (5) (среднее за звено севооборота)„ Варианты опыта: I - Без удобрений? 2 - ЫРК; 3 - 2ЫРК; 4 ~ 2ЫРК+навоз; 5 - 2HPK+HFK, эквивалентно навозу*

Общая численность целлэлозоразрушажщжс шкрооргашзиоз пщ возделывании культур звена севооборота коррелировала с % разложения льняного полотна ( г- = 0,72-0,92) и с интенсивность® накопления свободных аминокислот ( г » 05 76-0,79),

fia протяжении трех лет исследований а сообществе целяюлозо-разруиаю!дих микроорганизмов преобладали актаношцейг (7Î-85/Î) s в меньшем количестве были представлены баэтаряя (9-18%) и грябн (5-12%). В звене севооборота наблюдалась тенденция к увеличении

доли актиномицетов (от Б2~8б?ь до 86-9ОД при уменьшении доли бактерий (от 10-35% до 4-65?). При систематическом внесении возрастающих доз удобрений численность актиномицетов увеличилась в 1,5-2 раза по сравнению с неудобренной почвой. Наибольшая их численность наблюдалась при внесении повышенных,& также высоких доз минеральных удобрений,вносимых раздельно и совместно с навозом. Однако,преобладание актиномицетов в комплексе целлюлозоразругааю-щих микроорганизмов и рост численности салротрофных грибов,многие - представители которых способны продуцировать фитотоксические вещества,не привело к токсичности выщелоченного чернозема,что объясняется повышенной буферной и адсорбционной способностью почвы, имеющей высокое содержание гумуса.

Биологическую активность почвы определяли также по активности гидролитических ферментов - инвертазы и фосфатазы. С активность» инвертазы связан заключительный этап процесса превращения углеродсодержащего органического вещества почвы,а с активностью фосфатазы - процессы минерализации органического фосфора,содержание которого в черноземной почве составляет выше 70$ обп(их его запасов. При внесении возраставших доз удобрений активность гидролитических ферментов в почве, по сравнению с неудобренным вариантом опыта, повышалась (табл. 3).

Активность инвертазы,по сравнению с неудобренной почвой,была достоверно более высокой в почве под культурами овема севообо рота только при совместном внесении повышенных доз минеральных удобрений с навозом. Активность фосфатазы во все годы исследований была достоверно вышо в почве всех удобренных вариантов. Наибольшая активность фосфатавы также была установлена на органо-минеральном варианте,

Таблица 3

Влияние возрастающих доз удобрений на ферментативную активность почвы при возделывании культур звена севооборота (среднее за вегетацию)

Варианты опыта Инвертаза, мг глюкозы :Фосфатаза, мг Р£>0§ на на I г почвы за 48 ча-:1 г почвы за

сов :43 часов

I П Ш : I П Iii

Без удобрений 29,3 34,6 35,8 25,7 26» I 29,4

HPK 29,7 36,3 37,1 27,4 30„0 31,2

2 NFK 30,1 35,9 37,6 28,5 30,8 31,8

2 NFH-даавоз 31,3 37,2 38,9 28,9 31,2 32,4

2 NPK+NPK, эквив.навозу 50,2 35,1 37,5 28,6 30,5 31,4

1,7 1,9 2,3 I.I 1,7 1.8

Активность ферментов в почве при внесении возрастаюгцих доз удобрений была тесно связана с деятельностью почвенных микроорганизмов. Активность инвертазы и фосфатазы коррелировала с чис-ленностьп аммонифицирующих и целлюлозоразрушаюгшх микроорганизмов, Коэффициенты корреляции между активность© ферментов и численностью йтих групп микроорганизмов были весьма высоки и составляли от 0,77 до 0,93. Увеличение активности ферментов я концу |звена севооборота коррелировало с ростом численности этих групп почвенных микроорганизмов. ■

Влияние систематического применения возрастающих доз удобрений на продуктивность звена вернопропшпного севооборота и агрохимические свойства выщелоченного чернозема

I.'Влияние возрастающих доз удобрений на урожайность куль-туп зьгн;з гевообо! ота. Взаимосвязь показателей биологической

активности почвы с урожаем. Систематическое применение удобрений привело к росту урожая культур звена севооборота (табл. 4).

Таблица 4

Урожай культур звена зернопропаашого севооборота, ц/га

Варианты опыта Кукуруза, зеленая масса Озимая роясь, зерно Ячменьj зерно Средний ежегодный сбор к.ед.,ц/га

Без удобрений 283 23,3 30,1 33,1

UFK 555 34,7 40,7 51,0

Z NFK 420 39,5 42,5 57,7

2 ЫРК+навоз 451 -40,4 40,5 59,3

2 HFK+NFK, эквив.навозу 467 39,5 42,1 60,5

НСРШ „ ц/га 55 1,8 3,6 6,5

Достоверное увеличение урожайности сельскохозяйственных культур отмечалось при внесении возрастающих доз минеральных удобрений до 2 НРК„ Внесение Z bIFK-даавоз и 2 КРК+ЫРК, эквив.навозу не привело к дальнейшему poesy урожайности.

Установлена корреляционная зависимость между урожаем культур звена севообороте и показателями биологической активности почвы (табл. 5)„

Выявлены высокие и достоверные коэффициенты корреляции,характеризующее связь урожая культур с численностью аммонифицирую-щих,нитрифициру»пих,цедлюлозоразрушающих микроорганизмов к сап-рогрофных грибов. Отмечена тесная связь урожая зеленой массы кукурузы и зерна озимой, ржи с интенсивность» накопления свободрщх аминокислот на льняном полотне и процентом его разложения. Урезан всех культур звена севооборота коррелировали с ферментативной активностью почвы. В целом, показатели биологической активности выщелоченного тяжелосуглинистого чернозема достаточно точ-

о отражали состояние плодородия почвы.

Таблица 5

Взаимосвязь показателей биологической активности почвы с урожаем культур звена севооборота (коэффициенты линейной корреляции)

УРОЖАЙ

жтивности почвы кукуруза, зеленая масса озимая рожь, зерно ячмень, зерно

Микроорганизмы

и/монийикаторн 0,60 0,62 0,45

¡итрификаторн 0,62" 0,82Я 0,61"

[еллюлозоразрушаюгцие мкроорганизмь; 0,41 « К 0,62 ее 0,74 Р?

¡алротрофные грибы 0,82 Биологические 0,77 процессы 0,71

!акопление свободных ииинокислот и 0,97 п 0,91 0,10

'азложение полотна Я 0,98 Ферментативная 0,89* активность 0,50

¡нвертаза 0,54 о,бои 0,85"

йсфатаза 0,98й 0,97" 0,91*

Примечание; " - корреляционная связь достоверна на 5$-ном

уровне значимости (вероятность - 55$)„ 2. Влияние возрастаю™* доз удобрений' на качество урожая ■ельскохозяйственных культур. Несение возрастающих доз удобре-мй увеличило содержание общего азота в зеленой массе кукурузу на 0,35-0,495?), в зерне (на 0,47-0,67%) и соломе (на О,14-О044# зимой ржи, зерне (на 0,36-0,94?) и соломе (на 0,09-0,23%) ячменя.

Содержание Р2О5 повысилось в зеленой массе кукурузы (на »,05-0,30%),в зерне (на 0,04-0,18$ и соломе (на 0,05-0,1355) ози-юй ржи,з»;не (на 0,03-0,®$) ячменя, В соломе ячменя существен-

цые различия по содержанию PgOg между вариантами опыта не установлены«

Содержание KgO возросло в. зеленой массе кукурузы (на 0,10-0,5655),в зерне (на 0,14-0,17%) и соломе (на 0,33-0,97%) озимой ржне зерне (на 0,01$ и соломе (на 0,49-1,24$) ячменя.

В зеленой массе куку;тузы увеличилось содержание легкогаст-воримых углеводов (на 0,8-6,5?) и каротина (на 21,9-41,0 ыг/кг), снизилось содержание клетчатки (на 1,6-2,35?). Лучшему качеству зеленой массы кукурузы способствовало совместное внесение минеральных и органических удобрений. При уборке кукурузы в фазу колочно-восковой спелости зерна концентрация нитратов в зеленой массе была ниже предельно допустимой концентрации.

Шесение возраставших доз удобрений свыше 2 HPK привело к достоверному снижению содержания крахмала в зерне озимой ржи (на 3,8-4,3$) и ячменя (на 2,6-4,4$. Удобрения способствовала: увеличению массы 1000 семян озимой ржи (на 1,9-3,7 г) и ячменя (на 3,6-6,7 г). На вариантах 2 HPK и 2 NFK+навоз было получено зерно озимой ржи и ячменя с наибольшей массой 1000 семян. Концентрация нитратов в зерне озимой ржи и ячменя на всех вариантах опыта была ниже ПДК„ Существенных различий по этому показателю между вариантами опыта не установлено.

3. Баланс азота, фосфора и калия в эвене аернопропаиыого севооборота при систематическом внесении удобрений» Применение возрастим?« доз удобрений увеличило в 1,5-2,2 раза хозяйственный вынос азота, фосфора и кк'лия с единицы площади, повышая его

*

в основном за счет роста урожайности культур. На неудобренном варианте баланс характеризовался большим дефицитом азота.фосфора я калия,чем,видимо,и объясняется низкая продуктивность звена севооборота на данном варианте. Применение удобрений в невысоки дозах не обеспечило баланс с>з дефицита азота и кали я,баланс фо<

фора был положительным. С меньшим дефицитом баланс азота и калия был в условиях применения повышенных доз удобрений: возврат азота здесь составил 30&, калия - 55^,возврат фосфора превышал вынос.его в 3,6 раза. Несение высоких доз ЫРК в составе органо-мине}альной системы удобрений обеспечило положительный баланс азота (117%), фосфора (399%) и баланс калия, близкий к бездефицитному (96%). Сходные результаты были получены при внесении этих доз удобрений в составе 2 ЫРК+ЫРК, эквив.наЕОэу: здесь установлен положительный.баланс по азоту (116$), фосфору (350%) и калию (103?).

4. Изменение агрохимических свойств выщелоченного чернозема при внесении возрастающих доз удобрений в звене зернопропаш-ного севооборота. Результаты агрохимических исследований почвы (табл. б), проведенных в начале и в конце звена севооборота,показали, что удобрения способствовали достоверному увеличению содержания подвижных форм фосфога и'калия на всех вариантах опыта за счет положительного баланса РдО^ и баланса ^О , близкого к бездефицитному. Содержание общего азота достоверно не изменилось. ¡1а всех вариантах опыта увеличилась гидролитическая кислотность. Удобрения способствовали минерализации гумуса в почве. На варианте с максимальными в опыте дозами минеральных удобрений (2 ЗМРК+КРК, эквив.навозу) ь звене севооборота установлено достоверное снижение содержания гумуса и подкисление почвенной среды. Большие потери гумуса яри внесении высоких доз минеральных удобрений можно объяснить повышением миграционной способности гуматов кальция, преобладавг;их в выщелоченных черноземах Мордовии, из пахотного горизонта в более глубокие слои лоч-">и, что подтгй[ кдается литературными данными»

Таблица б

Изменение агрохимических свойств выщелоченного тяжелосуглинистого чернозема при внесении возрастающих доз удобрений в звене севооборота

Варианты опыта N общий, $ ■ Подвижные формы ;Гидролити- ГН А01 ! Гумус , %

% ! } мг/100 г | • « мг/100 г ческая кислотность :мг-экв./Ю0 г • * « с

I П { I П : I П : I П I П : I П

Без удобрений 0,55 0,55 б,б 5,7 7,9 7,0 6,8 7,1 5,2 5,3 10,8 10,7

ЫРК 0,50 0,52 9,2 12,5 8,0 13,8 6,9 7,3 5,1 5,2 10,5 10,4

2 ЫН1 0,53 0,54 14,4 16,б 11,1 16,0 7,6 8,2 5,0 5,0 10,2 10,0

2 ЫРК+навоз 0,54 0,53 18,8 22,0 11,6 20,0 7,1 8,3 5,1 5,1 10,5 10,4

2 ЫШ+ЫРК, эквив.навозу 0,54 0,52 19,5 22,7 12,9 23,1 7,8 9,8 4,9 4,8 9,8 9,5

НСРОЙ различия несущественны 0,2 0,6 0,8 0,1 0,1 0,1 0,3 0,4 0,7 0,9

Примечание: I - начало звена севооборота, П - конец звена севооборота.

Экономическая эф^ктивность систематического применения удобрений в звене зернопропашного севооборота

Затраты,связанные с применением минеральных и органических добрений,на всех вариантах опыта полностью окупались стоимость» рибавки урожая и обеспечивали получение чистого дохода с I га 26-176 руб. в год при уровне рентабельности 129-304$, Рентабе-ьность и окупаемость I кг удобрений продукцией были зышв при несении умеренных доз (до 2ЫРК) ,по сравнение с высокими,в 2 ра-а.

ВЫВОДЫ

1. Длительное систематическое внесение возраставших доз ми-аралъных удобрений,раздельно и совместно с навозом,оказало по-эжительное влияние на биологическую активность выдалоченкого чп~ глосуглинистогс чернозема. Наиболее высокая биологическая актив-зсть почвы обеспечивалась при совместном внесении минеральных узбрений с наЕозом. Внесение высоких доз минеральных удобрений 1раничивало дальнейший рост численности агрономически полезных тупп почвенных 1ликроорганизмов - аммонифицирующих и целлилозо-^зрушаю!цих, а также способствовало росту численности салротрсф-сс грибов. Увеличение численности грибов было связано с ловьше-!ем кислотности почвы при внесении высоких доз удобрений.

2. Возрастание численности грибов и акткномяцетов з зьпцело-(нном черноземе не привело к токсичности почвы, связанной с •одуцированием этими группами микроорганизма фитстохсичесязк шесть, что объясняется адсорбционными к буферными свойствами сокогумусного чернозема.

3. Наиболее благоприятшй ¡«мн азотного питания культур она м г:-!(-т'Г,п;'Л!Ного севооборота складцьался при совместном еке-

сении минеральных удобрений с навозом. Содержание подвижных форк аммиачного и нитратного азота в почве определялось не только дозами удобрений, но и численностью соответствующих групп почвенных микроорганизмов; аммони^ицигуюпта, нитрифицирующих и денитрифицирующих бактерий. Динамика содержания аммиачного азота в почве коррелировала с динамикой численности аммонифицирующих бактерий ( Г = 0,57-0,93), динамика содержания нитратного азота с динамикой численности нитрифицирующих ( г = 0,83-0,90) и денитрифицирующих ( f = 0,76-0,91) бактерий.

4. Обший уровень биологической активности почвы, определяемый по величине синтеза свободных аминокислот, проценту разложения льняного полотна и активности гидролитических Ферментов, быз наиболее высоким при внесении повышенной дозы минеральных удобрений, раздельно и совместно с навозом.

5. Систематическое внесение возрастающих доз удобрений оказало положительное влияние на некоторые агрохимические свойства почвы» Установлено увеличение содержания подвижных форм фосфора и калия, минеральных форм азота в выщелоченном черноземе за звено севооборота. Однако, внесение высоких доз минеральных удобрений негативно влияло на кислотность почвы и гумусное состояние: повышалась кислотность почвы,усиливалась минерализация гумуса.

6„ Систематическое применение удобрений обеспечило рост урожайности культур звена аернопропашного севооборота. Достоверное увеличение урожайности сельскохозяйственных культур с хорошим качеством получено при внесении возрастающих доз удобрений до 2 HPK. Дальнейшее погашение доз удобрений не способствовало увеличению урожайности по сравнению с урожаями культур выраженных при внесении дтойюй дозы минеральных удоб;ений.

7. Установлена гысокар и достоверная корреляционная связь между урожейиостью культу, , ке.-укглньпривс в агенс еексо^ог-ота,

I основными показателями биологической активности почвы - чис-геиностыо аммонифицирующих,нитрифгщи^а^,целлюлозоразрушаюс1Их ®крооргаиизмов,а также интенсивностью накопления в почве свободных аминокислот,разложением льняного полотна и активностью ерментов.

8, Расчет экономической эффективности показал, что рента-ельность и окупаемость I кг удобрений продукцией были выше при несении умеренных доз по сравнению с высокими в 2 раза.

9. Внесение высоких доз минеральных удобрений является не-ациональным, тая как они не повышают урожайность возделываемых ультур, ухудшают некоторые биологические и агрохимические свой-тва выщелоченного тяжелосуглинистого чернозема,а также не спо-обствуют улучшению качества сельскохозяйственной продукции.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1, При возделывании кукурузы для получения урожая зеленой асеы 420-450 ц/га с хорошим качеством продукции применять мине-альные удобрения в дозе ^ 180^180^120 отдельно или на фоне

О т/га навоза. В целях оптимизации содержания нитратов а зеле-? ой массе кукурузы уборку ее на силос в условиях Мордовской АССР елесообпазно проводить в фазу молочно-восковой спелости зерна.

2. Для получения урожая зерна озимой ржи 35-40 ц/га приме-ять минеральные удобрения в дозе ^120^120%0

, а также в соче—

ании с фоном последействия 40 т/га навоза,

3, Для получения урожая зерна ячменя 40-45 ц/га применять чнеральные удобрения в дозе Н^Рд^К^о , а также в сочетании фоном последействия 40 т/га навоза.

4. Использование рекомендуемых доз позволяет оптимизировать жазатели биологической активности почвы, а следовательно, и ее нательный режим, что я конечном счете, обусловливает получение

высоких урожаев сельскохозяйственных культур с хорошим качество их продукции.

По тема диссертации опубликованы следующие работы:

1. Ашаева Г.П. Биологическая активность почвы в условиях и генсивной химизации сельского хозяйства //Повышение эффективное химизации в интенсивном земледелии /Груды НИИСХ Северо-Востока. - Киров, 1568. - С. 70-72.

2. Наумова Г.П., Бессонова М.Н. Влияние возрастающих доз удобрений на микрофлору выщелоченного чернозема в звене зернопр! пашного севооборота /Днформ. листок № 70-88. - Саранск:Мордов. ЦНТИ, 1988„ - 4 с.

3. Ремпе Е.Х., Наумова Г.П., Бессонова М.Н, Влияние возрастает* доз удобрений на биологическую активность почвы, урожай 1 качество культур в звене зернопропаиного севооборота //Информ, листок Х> 191-88. - Саранск:Мордоз.ЦНТИ, 1988. - 4 с.

4. Ремпе Е.Х., Кузнецова Л.Б., Мишунина Ы.П., Рагимов Р.У., Ашаева Г.П., Карапетян Л.П. Негативное влияние высоких доз минеральных удобрений на биологическую активность почв, содержание

в ккх и в возделываемых культурах нитратов //Экологические проблемы накопления нитратов в окру хаи щей среде:Тез,докл,Всесоюз. конф. - %щино9 1989. - С. 74»

5. Ремпе Е.Х., Наумова Г.П. Изменения биологической активности и агрохимических свойств выщелоченного чернозема при систематическом внесении удобрений в условиях Мордовской АССР //Агрохимия, - Х939. - » 12. - С. 52-59.

6. Наумова Г.П. Экономическая эффективность применения удоб рений в звене зернопропашиого севооборота //Информ,листок

» 82-89. - Саранск:Мордов.ЦНТИ, 1989. - 3 с.