Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изменение состава, свойств и численности микроорганизмов черноземов обыкновенных Ставропольской возвышенности при сельскохозяйственном использовании

ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Изменение состава, свойств и численности микроорганизмов черноземов обыкновенных Ставропольской возвышенности при сельскохозяйственном использовании"

На правах рукописи

НИКИФОРОВА Анастасия Михайловна

ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА, СВОЙСТВ И ЧИСЛЕННОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ

ЧЕРНОЗЕМОВ ОБЫКНОВЕННЫХ СТАВРОПОЛЬСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ - ПРИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ

Специальность 03.02.13 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

п ;"'Я т

005539344

Краснодар-2013

005539344

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ставропольский государственный аграрный университет» в 2009-2012 гг.

Научный руководитель - кандидат сельскохозяйственных наук,

доцент

Фаизова Вера Ивановна

Официальные оппоненты: Терпелец Виктор Иванович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой почвоведения ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный

аграрный университет» Пинчук Александра Петровна кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры кадастра и геоинженерии ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный

технологический университет»

Ведущая организация: ФГАОУ ВПО «Южный федеральный

университет», г. Ростов-на-Дону

Защита диссертации состоится «11» декабря 2013 г. в 09.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.038.04 при ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», с авторефератом - на сайтах http: //www. vak.ed.gov.ru и http: //www.kubsau.ru

Автореферат разослан « ^ » 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственныхнаук^^-)

профессор {^Ь^т/ Слюсарев Валерий Никифорович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Чернозёмы обыкновенные Центрального Предкавказья на территории Ставропольского края являются наиболее распространенным подтипом почв, так как они занимают более 1млн. 200 тыс. га территории региона.

По изменению состава, свойств почвы можно судить об изменении почвенного плодородия и направленности почвообразовательного процесса. Из чернозёмных почв, как наиболее плодородных в регионе, выносится наибольшее количество элементов питания и отчуждается вместе с урожаем. Это приводит к необратимым последствиям и снижению уровня плодородия почв (Н.Ф. Коробской, 2002; B.C. Цховребов, 2003; В.П. Власенко, В.И. Терпелец, 2012 и др.). Одним из критериальных показателей состояния почв, а также направленности почвообразовательного процесса является содержание и активность почвенной микрофлоры. Это делает особенно актуальным изучение микробиологических процессов происходящих в изучаемых почвах. Работа выполнена на кафедре почвоведения Ставропольского государственного аграрного университета (СтГАУ) в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по агрогенной деградации почв (номер государственной регистрации 1.1.48)

Цель исследований. Изучить изменение состава, свойств и численности микроорганизмов черноземов обыкновенных при их сельскохозяйственном использовании для разработки рекомендаций по сохранению и воспроизводству их плодородия и повышению продуктивности земельных угодий.

В задачи исследований входило:

1.Установить морфометрические особенности почвенных профилей чернозёмов обыкновенных целины и пашни и установить изменение этих показателей под действием антропогенного фактора.

2. Определить содержание органического вещества в исследуемых почвах и уровень потери в них органического вещества при сельскохозяйственном использовании.

3.Исследовать изменение физико-химических показателей и содержание макро- и микроэлементов питания в чернозёмах обыкновенных и установить их снижение в условиях агроценозов.

4.Определить количество основных физиологических групп микроорганизмов: аммонификаторов, микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, микроскопических грибов, целлюлозоразрушающих микроорганизмов, аэробных и анаэробных азотфиксаторов в сезонной динамике.

5. Рассчитать продуктивность целины и пашни на чернозёмах обыкновенных и вынос элементов питания с урожаем сельскохозяйственных культур.

Научная новизна исследований. Проведены комплексные полевые и лабораторные исследования, включающие изучение морфометрических, физико-химических, агрохимических и микробиологических показателей чернозёмов обыкновенных в био- и агроценозах и установлена общая направленность их деградации при сельскохозяйственном использовании.

Практическая значимость. Сельскозяйственным предприятиям региона будут даны рекомендации по воспроизводству плодородия чернозёмов обыкновенных в соответствии с целевой программой «Сохранение и воспроизводство плодородия почв и земель сельскохозяйственного назначения Ставропольского края на 2012-2014 годы». Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению «Агрономия».

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Длительное антропогенное воздействие приводит к снижению щелочности чернозёмов обыкновенных и понижению уровня залегания карбонатов кальция.

2. В агроценозах за счет постоянного выноса вместе с урожаем происходит существенное снижение макро- и микроэлементов питания и органического вещества в результате его усиленной минерализации.

3. Численность микроорганизмов в почвах целины относительно стабильна в течение сезона, а почвы пашни приобретают более выраженную сезонную динамику показателей при увеличении общего количества микробов на пашне по сравнению с целиной.

Апробация работы. Материалы исследований были доложены на ежегодных научных конференциях Ставропольского государственного аграрного университета (г. Ставрополь, 2010-2012 гг.); IV Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых (г. Краснодар, 2010 г.); Международной научно-практической конференции «Аграрная наука, творчество, рост» (г.Ставрополь, 2012 г.); IV Съезде общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Петрозаводск-Москва, 2012 г.).

Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ общим объемом более 1,6 печатных листов, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, общий объем диссертации 156 страниц, 240 источников литературы, из них 49 иностранных авторов. Работа включает 21 таблицу, 31 рисунок и 14 приложений.

Личный вклад автора. Автором принадлежит 85% выполненной работы. Соискателем под руководством научного руководителя выполнены следующие виды работ: разработана программа и методика исследований; проведены полевые и лабораторные исследования почв; статистически обработан экспериментальный материал; сделаны выводы и предложения производству.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ В АГРОЦЕНОЗАХ СТЕПИ (обзор литературы)

Проведен анализ литературных источников по влиянию антропогенной деятельности на содержание органического вещества и питательных веществ (И.С. Кауричев, 1993; Д.С. Орлов, О.Н. Бирюкова, М.С. Розанов, 1996; А.Н, Есаулко, 2001; Б.М. Когуг, 2004; В.В. Верзилин, 2006; П.А. Аврамеко, 2007; С.Н. Немцев, 2009; С.М. Бесланеев, 2012 и др.); физико-химические свойства почвы (JI.H. Александрова, 1980; Д.С. Орлов, 1974; В.В. Пономарева, Т.А. Плотникова, 1980; B.C. Цховребов, 2003; Б.С. Носко, 2005; С.М. Надежкин, 2008: В.Н. Слюсарев, 2008 и др.), а также микробиологических показателей (O.A. Берестовский, 1984; В.Г. Минеев, 1990; В.Г. Емцев, 1993; К.Ш. Казеев, 2004; A.B. Курсаков, 2004; Л.П. Пятакова, 2008; A.A. Вершинин, 2011, и др.).

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1. Характеристика объекта исследований

Для решения поставленных задач использовали полевой и лабораторный методы исследований.

Полевые исследования проводились в 2009-2012 гг. в СПК колхозе «Московский» Изобильненского района Ставропольского края на чернозёме обыкновенном карбонатном среднемощном малогумусном

тяжелосуглинистом на лёссовидных суглинках и на опытное поле Ставропольского научно-исследовательского института сельского хозяйства (СНИИСХ) Шпаковского района на чернозёме обыкновенном обычном среднемощном малогумусном на лёссовидных суглинках. Объектами исследований являлись целинные участки и пашня.

СПК колхоз «Московский» расположен в северо-восточной части Ставропольской возвышенности в 5 км от г. Новоалександровска и в 80 км от г. Ставрополь. СНИИСХ расположен в центральной части Ставропольской возвышенности на удаленности 5 км к северо-востоку от г. Ставрополя. Информация о погодных условиях предоставлена метеостанциями г. Изобильный и г. Михайловска (аэропорт).

В СПК колхозе «Московский» за год выпадает 450-550 мм осадков, за период активной вегетации 300-350 мм. ГТК 0,9-1,0. Среднемесячная температура января -3,0 -5,0°, минимальная -32°, -34°. Сход снежного покрова отмечается в начале марта, возобновление вегетации — в конце марта - начале апреля. Лето жаркое, со средней месячной температурой июля 22°-24°.

В СНИИСХе среднемноголетняя сумма осадков 623 мм. За вегетационный период выпадает 350 - 370 мм. ГТК=1,1-1,3, сумма активных

температур 2800-3000°С. Средняя месячная температура июля +23,9° С, января -3,7° С.

Основными почвообразующими породами являются карбонатные лессовидные суглинки тяжелосуглинистого гранулометрического состава, содержащие физической глины от 49,4 до 58,5%.

2.2. Методы исследований

На исследуемой территории были выбраны типичные участки — «ключи», на которых были заложены 4 опорных разреза, 4 полуямы и 5 прикопок. Удаленность между целнной и на пашне составляет 100-150 м. Целинный травостой разнообразный, в основном представлен разнотравно-злаковой ассоциацией. Участки пашни в годы исследований засевались озимой пшеницей (сорт Москвич и Таня) и кукурузой на силос (гибрид Флоренция). Почвообразовательный процесс протекает в автоморфных условиях.

Весь комплекс полевых и лабораторных исследований проводился в сезонной динамике по основным фазам вегетации озимой пшеницы и кукурузы на силос. На целинных участках исследования проводились в те же сроки, что и на пашне. Отбор почвенных образцов для исследований производился из зоны ризосферы: на целине в слое 0-8 см, озимой пшеницы 0-20 см и кукурузы на силос 0-30 см. Повторяемость опыта 3-кратная, а для микробиологического анализа 5 —кратная.

В СПК колхозе «Московский» в годы исследований вносили удобрения в осенний период в среднем 90 кг аммофоса и в весенний в среднем 100-110 кг аммиачной селитры. В СНИИСХе 100 -120 кг аммиачной селитры. Обработка почвы на опытных участках проводилась традиционным методом

- вспашкой на глубину 20-22 см.

Исследования проводились по следующим методикам: определение нитратного азота - ионометрическим методом (ГОСТ 26951-86); определение подвижных форм фосфора - по методу Мачигина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26205-91); содержание обменного калия - по методу Мачигина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26205-91); определение подвижных форм серы

- по методу ЦИНАО (ГОСТ 26490-85); определение подвижного бора -атомно-абсорбционным методом; определение подвижных соединений марганца по методу Крупского и Александровой в модификации ЦИНАО (ГОСТ Р 50685-94); определение подвижных соединений цинка по методу Крупского и Александровой в модификации ЦИНАО (ГОСТ Р 50686-94); определение подвижных соединений меди и кобальта по методу Крупского и Александровой в модификации ЦИНАО (ГОСТ Р50683-94); определение подвижного молибдена- атомно-абсорбционным методом; определение гумуса по И.В. Тюрина в модификации Симакова (ГОСТ 26213-91); определение рН водной суспензии потенциометрическим методом (ГОСТ 26423-85); влажность почвы - термовесовым весовым методом (ГОСТ 5180-

84); измерение температуры почвы проводились метеорологическим термометром testo 905-Т1; определение обменного натрия (ГОСТ26950-86); определение кальция и магния водной вытяжки (ГОСТ 26428-85); определение калия и натрия водной вытяжки (ГОСТ 25427-85); посев микроорганизмов проводился в пятикратной повторное™ из трех-пяти экспериментально выбираемых разведений; количественный учет микроорганизмов различных физиологических групп проводили прямым подсчетом колоний на плотных селективных средах: мясо-пептонный агар (МПА) - для микроорганизмов, использующих органические формы азота; крахмало-аммиачный агар (КАА) - для микроорганизмов, использующих минеральные формы азота; среда Чапека-Докса - для микроскопических грибов; среда Гетчинсона - для аэробных целлюлозоразрушающих микроорганизмов; среда Эшби - для аэробных азотфиксаторов; среда Виноградского - для анаэробных азотфиксаторов; урожайность сельскохозяйственной культуры на пашне - методом прямого комбайнирования; продуктивность целинной растительности - метод наложения рамки. Математическая обработка результатов исследований проведена с использованием дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (2011) НСР0,5 по фактору (А) - сроки, НСР0,5 но фактору (Б) - ключевые участки. Результаты исследований по учету основных физиологических групп микроорганизмов обрабатывались в программе State matlab.

3. ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЁМОВ ОБЫКНОВЕННЫХ

3.1. Влажность и температура почвы в годы исследований

В результате проведенных исследований в чернозёме обыкновенном карбонатном показатели в 2009 году были оптимальными для жизнедеятельности почвенной микрофлоры. Можно отметить, что в фазу 3-4 листа на пашне наблюдалось снижение влажности и температуры почвы, а в послеуборочный период происходит повышение температура до значений выше 30°С. В 2012 году прослеживалась аналогичная ситуация. В 2010 году в фазу весеннего кущения при оптимальной влажности (16%) температура почвы была пониженной (11,5°С). В послеуборочный период, наблюдается обратная закономерность.

В черноземе обыкновенном обычном в 2009 году в весенний период температура почвы была ниже 10°С, при оптимальной влажности. В 2010 году можно выделить фазу всходов, весеннее кущение, молочно-восковую спелость и послеуборочный период на пашне, когда показатели влажности были низкими (в пределах 8-22%), при оптимальной температуре почвы. В 2012 году, как на целине, так и на пашне низкая влажность почвы была во все сроки исследований, за исключением фазы молочно-восковой спелости.

3.2. Морфология почв

Проведенные исследования в чернозёме обыкновенном карбонатном выявили, что мощность гумусового горизонта на целине и на пашне одинаковая. Структура верхнего целинного горизонта - зернистая, а на пашне зернисто-комковатая и комковато-глыбистая. Наблюдается большое количество карбонатного псевдомицелия, переходящего в белоглазку практически на одной и той же глубине на целине и пашне.

Мощность гумусового горизонта чернозёема обыкновенного обычного на целине составила 64 см, на пашне происходит снижение на 2 см. На целине в верхнем горизонте структура комковато-зернистая, а на пашне комковато-порошесто-ореховатая. На целинном участке карбонатный псевдомицелий просматривается с глубины 54 см, а на пашне с 62см. В горизонте ВС естественного биогеоценоза на глубине 82 см обнаружена белоглазка, которая в агроценозе начинается с глубины 88 см. На целине граница вскипания отмечается в горизонте А на глубине 25 см, а на пашне уровень вскипания снижается на 12 см.

3.3. Содержание органического вещества

Содержание органического вещества в чернозёме обыкновенном карбонатном на целинном участке в дернинном горизонте составило 4,67% (рис. 1) а на пашне снизилось на 1,18%. Вниз по профилю происходит уменьшение исследуемого показателя к материнской породе. Необходимо отметить, что в горизонте В и ниже содержание органического вещества на целине выше, чем на пашне при НСР05 (Б) =0,23.

Ал,пи А АВ В Вк ВС С Алл« А АВ Б ВС С

□Целнна «Пашня

Рис. 1 - Содержание органического вещества по профилю целины и пашни А) чернозём обыкновенный карбонатный Б) чернозём обыкновенный обычный

В чернозёме обыкновенном обычном наблюдается такая же тенденция в изменении содержания органического вещества между целиной и пашней,

но при более высоких значениях. На это указывают результаты математической обработки, когда достоверные изменения выявлены только между целиной и пашней НСР05 (Б) = 0,12.

3.4. Физико-химические свойства

На пашне чернозёмов обыкновенных карбонатных и обычных состав обменных оснований изменяется не существенно, что подтверждается результатами математической обработки при НСР05 (Б) = 1,11 и 1,52 соответственно. В верхних горизонтах отмечается снижение содержания обменного калия.

В дернинном горизонте чернозёма карбонатного рН составляет 8,2 единицы (рис.2). На пашне происходит снижение щелочности на 0,2 единицы. Тенденция свойственна для горизонта А и для переходного горизонта АВ. В горизонте В значения кислотно-щелочного потенциала практически одинаковы и составляют 8,3- Ниже иллювиального горизонта наблюдается подщелачивание почвы и породы на пашне по сравнению с целиной на 1,89%.

□ Целнва И Пашня

Рис. 2 - Значение рН по профилю А) чернозём обыкновенный ; карбонатный Б) чернозём обыкновенный обычный

\

На чернозёме обыкновенном обычном картина аналогична чернозёму карбонатному, но при меньших значениях показателей рН. Таким образом, вовлечение целинных угодий в пашню приводит к значительному снижению | кислотно-щелочного потенциала, особенно в верхних горизонтах. На это указывают результаты математической обработки, когда достоверные изменения выявлены только между целиной и пашней при НСР05 (Б) = 0,12 на черноземе карбонатном и 0,15 на черноземе обычном.

3.5. Сезонная динамика содержания макроэлементов

Сезонная динамика содержания нитратного азота в чернозёме обыкновенном карбонатном и обычном не претерпевала значительных изменений, как на целине, так и на пашне в период вегетации кукурузы на

силос и пшеницы, что подтверждается математичкой обработкой (НСР05 (А) = 2,3 и 7,4 соответственно). Можно отметить, что нитратного азота на пашне выше в среднем на 1,2 -1,9 мг/кг, чем на целине, за счет выноса растениями при НСР05 (Б) = 0,7 и 0,29 соответственно.

В чернозёме обыкновенном карбонатном, содержание подвижного фосфора на целине было относительно стабильным и слабо изменялось в течение сезона и колебалось в пределах 15,3-12,4 мг/кг. На пашне картина меняется. От начала к концу вегетации наблюдается снижение исследуемого показателя от 23,5 до 16,9 мг/кг, но на пашне в среднем на 7-8 мг/кг выше, чем на целине. Это связано с постоянным внесением фосфорных удобрений на агроценозах Выявленная тенденция была свойственна для всех исследуемых лет, как в посевах кукурузы, так и пшеницы, что подтверждается результатами математической обработки (НСР05 (Б) = 4,4).

Динамика содержания подвижного фосфора в чернозёме обыкновенном СНИИСХа в целом аналогичны динамике этого элемента в чернозёме обыкновенном СПК колхоза «Московский». Следует отметить лишь только ту разницу, что на пашне содержание подвижного фосфора достоверно превосходит целинные показатели на 7-9 мг/кг при НСР05 (Б) = 3,8.

В результате проведённых исследований определенной закономерности в изменении содержания обменного калия не обнаружено (НСР05 (А) = 51). Можно лишь отметить, что содержание исследуемого элемента питания на целине выше в среднем на 26-34 мг/кг, чем на пашне за весь период исследований, доказано статистической обработкой при НСР05 (Б) = 15. Следовательно, сезонная динамика содержания обменного калия в меньшей степени зависит от фазы развития культуры и в большей степени от влажности исследуемой почвы.

В чернозёме обыкновенном карбонатном на целине колебания в содержании подвижной серы незначительны и находятся в пределах от 5,1 до 5,9 мг/кг. На пашне содержание серы ниже в среднем на 1,4-1,6 мг/кг, по сравнению с целиной. Данные подтверждаются математической обработкой (НСР05 (Б) = 0,9).

В чернозёме обыкновенном обычном на целинном участке содержание подвижной серы варьировало в пределах от 5,0 до 3,9 мг/кг в течение сезона. Количество этого элемента на целине выше в среднем на 0,9-1,1 мг/кг, чем на пашне при НСР05 (Б) = 0,75.

3.6. Сезонная динамик» содержания микроэлементов

Содержание подвижного бора в чернозёме карбонатном на целинном участке не претерпевало значительных изменений в течение сезона и находилось в пределах от 3,30 мг/кг до 3,32 мг/кг (НСР05 (А) = 1,29). На пашне под кукурузой и пшеницей наблюдается такая же тенденция, но количество этого микроэлемента ниже в среднем на 0,99 мг/кг, чем на целине (НСР05 (Б) = 0,57). Сезонная динамика содержания подвижного бора в

черноземе обычном аналогична чернозему карбонатному при НСР05 (А) -1,24 и НСР05 (Б) = 0,61.

В чернозёме обыкновенном карбонатном и обычном сезонные изменения в динамике подвижного марганца на целине и пашне не выявлена. Это подтверждается математической обработкой НСР05 (А) = 2,57 и 1,56 соответственно. Содержание этого элемента на пашне ниже в среднем на 1,22,4 мг/кг, при значениях НСР05(Б) = 1,35 и 0,81 соответственно.

Содержание подвижной меди в чернозёме карбонатном не значительно изменялось в течение сезона, как на целине, так и на пашне об этом свидетельствует и математическая обработка при НСР05 (А) = 0,85. Можно отметить, что на пахотном участке показатели данного микроэлемента ниже в среднем на 0,05 - 0,06 мг/кг, чем на целине (НСР05 (Б) = 0,45). Аналогичная динамика содержания этого элемента питания прослеживается и в чернозёме обыкновенном обычном при НСР05 (А) = 0,6 и НСР05 (Б) = 0,24.

Сезонная динамика содержания подвижного цинка в изучаемых чернозёмах на целине и пашне слабо выражена. В естественных ценозах чернозема карбонатного этот показатель составил 0,82-0,86 мг/кг, а на пашне в среднем ниже на 0,09-0,11 мг/кг. На пашне чернозёма обычного - ниже в среднем на 0,16-0,21 мг/кг. На это указывают результаты математической обработки при НСР05 (А) = 0,21 и НСР05 (Б) = 0,06.

На чернозёме карбонатном и чернозёме обыкновенном обычном сезонные изменения содержания подвижного кобальта не претерпевали значительных изменений. Так его показатели на целинном участке находятся в пределах от 0,073 до 0,083 мг/кг, а на пашне ниже в среднем на 0,024 -0,026 мг/кг. Это подтверждается статистической обработкой НСР05 (А) = 0,039 и НСР05 (Б) = 0,022.

На целине и пашне чернозёмов карбонатного и обычного сезонная динамика содержания подвижного молибдена достаточно стабильна (НСР05 (А) = 0,021 и 0,019 соответственно) и составляет 0,054-0,062 мг/кг. На пашне количество этого элемента ниже в среднем на 0,009-0,015 мг/кг стабильна (НСР05 (Б) = 0,012 и 0,008 соответственно).

4. ДИНАМИКА ЧИСЛЕННОСТИ ПОЧВЕННОЙ МИКРОФЛОРЫ

4.1. Динамика численности микроорганизмов преобразующих органические и минеральные формы азота

На целине сезонная динамика численности микроорганизмов во все годы исследования слабо выражена (табл. 1). Наименьшее количество аммонификаторов приходилось на весенний период, а наибольшее на летний. На пашне под кукурузой на силос численность микроорганизмов в фазу 3-4 листа была ниже целинных значений и составила 2,2 млн. колоний образующих единиц (КОЕ) на 1 г почвы. В фазу цветения и молочной спелости этот показатель увеличивается до 43,4 и 65,0 млн. КОЕ/1г

соответственно. Разница между максимальными и минимальными значениями составляет 62,8 млн. КОЕ/1 г почвы.

К послеуборочному периоду происходит снижение численности аммонификаторов. Это связано, в первую очередь, с отсутствием культуры.

Таблица 1 - Сезонная динамика численности аммонификаторов в чернозёме обыкновенном карбонатном под кукурузой на силос (млн. КОЕ/1 г)

Год 3-4 листа Цветение Молочная спелость Послеуборочный период

целина пашня целина пашня целина пашня целина пашня

2009 4,8 2,2 23,2 43,4 32,8 65,0 27,4 9,6

2012 8,7 4,8 29,5 51,4 29,6 63,3 24,4 8,6

В посевах озимой пшеницы сезонная динамика аммонификаторов также значительно отличалась от целинного участка (табл. 2). Минимальное количество микроорганизмов преобразующих органические формы азота было в фазу всходов и составило 3,0 млн.КОЕ/1г почвы. В весенний период происходит увеличение численности данной группы микроорганизмов до 10,6 млн. КОЕ/1г. В фазу цветения разница между минимальными и максимальными показателями возросла в 3,1 раза. К послеуборочному периоду происходит снижение количества аммонофикаторов до 2,4 млн. КОЕ/1г почвы.

Проведенные исследования на чернозёме обыкновенном обычном свидетельствуют, что численность аммонификаторов на целине варьировала в пределах от 6,1 до 27,5 млн. КОЕ/1г почвы в течение сезона (табл. 2).

Таблица 2 - Сезонная динамика численности аммонификаторов в чернозёме обыкновенном карбонатном и чернозёме обыкновенном обычном под озимой пшеницей (млн. КОЕ/1 г)

Год Всходы Весеннее кущение Выход в трубку Цветение Молочно-восковая спелость Послеуборо чный период

цели паш цели паш цели Ш1Ш цели паш цели паш цели паш

на ня на ня на ня на ня на ня на ня

СПК колхоз «Московский»

2010 5,1 3,0 5,5 10,6 13,9 12,7 19,6 33,3 7,1 11,8 4,1 2,4

2011 18,7 7,1 9,0 6,6 15,1 12,6 29,5 64,0 24,8 47,9 9,2 7,0

опытное поле СНИИСХ

2009 13,3 6,5 6,1 3,6 10,3 8,6 20,1 52,4 25,2 50,9 27.5 8,5

2010 2,1 1,5 4,1 3,0 16,0 10,4 21,1 50,0 7,2 12,3 13.2 7,4

2011 17,5 6,3 7,4 7,6 13,6 14,2 24,1 59,8 27,2 52,7 11,3 7,8

2012 18,8 7,2 4,5 3,2 7,9 7,6 14,2 23,2 22,3 50,1 25,4 10,4

Наибольшее количество наблюдалось летом и составило 27,5 млн. КОЕ/1г почвы. На пашне ситуация иная. Так в фазу всходов количество аммонификаторов было 6,5 млн. КОЕ/1г почвы. К фазе весеннего кущения их численность снижается на 2,9 млн. КОЕ/1 г почвы, а в фазу цветения увеличивается в 14 раз. В послеуборочный период наблюдается резкое снижение количества аммонификаторов до 8,5 млн. КОЕ/1г почвы. Это лишний раз свидетельствует о большей напряженности протекания микробиологических и физико-химических процессов на пашне по сравнению с целиной.

При исследовании численности микроорганизмов использующих минеральный азот в чернозёме карбонатном на целинном участке выявлено, что в течение сезона как 2009, 2012 года под кукурузой, так и в последующие годы под пшеницей их количество не претерпевало значительных изменений (табл.3). Так в начале исследований их было 3,7 млн. КОЕ/1 г почвы. Когда на пашне была фаза молочной спелости кукурузы, численность микрофлоры на целине увеличилась в 1,7 раза, а к концу вегетации снизилось до 24,6 млн. КОЕ/1 г почвы.

На пашне под кукурузой наименьшее количество микроорганизмов наблюдалось в фазу 3-4 листа и составило 2,2 млн. КОЕ/1 г. К фазе цветения происходит увеличение численности нитрификаторов почти в 22 раза и к фазе молочной спелости достигло максимального значения - 66,4 млн. КОЕ/ г почвы. В послеуборочный период происходит снижение исследуемого показателя до 10,5 млн. КОЕ/1г, то есть на 55,9 млн. КОЕ/1г.

Таблица 3 - Сезонная динамика численности микроорганизмов преобразующих минеральные формы азота в чернозёме обыкновенном карбонатном под кукурузой на силос (млн. КОЕ/1 г)

Год 3-4 листа Цветение Молочная спелость Послеуборочный период

целина пашня целина пашня целина пашня целина пашня

2009 3,7 2,2 20,3 48,7 34,2 66,4 24,6 10,5

2012 7,2 5,2 25,0 55,4 25,7 65,7 22,1 9,7

В 2012 году на целинном и пахотном участке сезонная динамика численности микроорганизмов была аналогична 2009 году.

Наименьшие значения в 2010 году соответствовали фазе всходов, весеннего кущения и послеуборочному периоду (4,3; 4,7; 3,6 млн. КОЕ/1 г почвы соответственно). Наибольшие показатели приходились на конец мая, когда на пашне было цветение пшеницы, и составляли 18,4 млн. КОЕ/1 г. Разница между минимальными и максимальными значениями - 14,8 млн. КОЕ/1 г. На пашне наименьшее количество нитрификаторов было в фазу всходов и составило 7,3 млн. КОЕ/1 г почвы. В фазу весеннего кущения наблюдается увеличение количества нитрификаторов до 13,5 млн. КОЕ/1г за

счет проведения подкормки азотными удобрениями, а в фазу выхода в трубку снизилось на 4,4 млн. КОЕ/1 г за счет уменьшения влажности почвы. Максимальное количество микроорганизмов наблюдалось в фазу цветения и составило 34,5 млн. КОЕ/1 г почвы. В послеуборочный период происходит резкое снижение в 9,5 раза.

Проведенные исследования в 2011 году подтверждают тенденцию сезонной динамики численности нитрификаторов 2010 года.

В 2009 году на целине на чернозёме обыкновенном обычном динамика численности микроорганизмов была достаточно стабильна (табл. 4). В весенний период показатели были минимальны (5,3 млн.КОЕ/1г). Летом, когда пшеница на сопряженном участке пашни находилась в фазе цветения и молочно-восковой спелости, наблюдалось увеличение численности микроорганизмов до 21,0 млн.КОЕ/1 г и 23,0 млн.КОЕ/1 г почвы соответственно. На пахотном участке динамика более выражена. В фазу всходов численность нитрификаторов составила 20,3 млн.КОЕ/1г, а в фазу выхода в трубку снизилась в 1,6 раза. Максимальные показатели наблюдаются в период цветения и молочно-восковой спелости - 50,6 млн.КОЕ/1г и 53,3 млн.КОЕ/1г соответственно. После уборки численность снижается в 5 раз за счет низкой влажности почвы.

Таблица 4 - Сезонная динамика численности микроорганизмов преобразующих минеральные формы азота в чернозёме обыкновенном карбонатном и чернозёме обыкновенном обычном под озимой пшеницей (млн. КОЕ/1 г)

Год Всходы Весеннее Выход в Цветение Молочно- Послеуборо

кущение трубку восковая чный

спелость период

цели паш цели паш цел паш цели паш цели паш цели паш

иа ня на ня ина ня на ня на ня на ня

СПК колхоз «Московский»

2010 4,3 7,3 4,7 13,5 13,0 9,1 18,4 34,5 6,2 13,0 3,6 1,9

2011 16,4 29,5 7,7 26,4 16,0 25,3 26,5 67,7 22,3 52,8 8,0 8,5

опытное поле СНИИСХ

2009 11,2 20,3 5,3 11,3 9,3 12,3 21,0 50,6 23,0 53,3 23,2 10,4

2010 1,5 4,5 3,2 6,9 14,3 17,9 18,3 52,4 5,9 13,4 12,2 8,1

2011 17,4 22,7 5,4 22,4 13,6 18,6 20,5 61,1 23,6 55,1 10,4 9,2

2012 16,5 25,3 4,3 6,0 8,1 7,9 12,4 22,7 18,9 57,7 22,5 13,2

В 2011 году на целинном участке минимальные показатели соответствовали ранневесеннему и летнему периодам, 5,4 млн.КОЕ/1г и 10,4 млн.КОЕ/1г соответственно. Максимальное количество наблюдалось в период, когда на пашне были отмечены фазы цветения (20,5 млн.КОЕ/1г ) и молочно-восковой спелости (23,6 млн.КОЕ/1г).

На пашне численность микроорганизмов нестабильна. В начале вегетации озимой пшеницы количество микроорганизмов была 22,7 млн.

КОЕ/1г, а в фазу выхода в трубку снизилось на 4,1 млн. КОЕ/1г так как температурные условия не способствовали развитию микроорганизмов данной физиологической группы. В фазу цветения наблюдалось резкое увеличение численности нитрификаторов до 61,1 млн. КОЕ/1г, а к уборке произошло снижение в 6 раз.

В результате математической обработки установлено, что для каждой фазы развития растений количество микроорганизмов на целине и пашне существенно отличается и является статистически значимым. Критерий Стьюдента колеблется от 6,59 в фазу выхода в трубку до 11,6 в фазу осеннего кущения. Температура и влажность почвы в фазу всходов средней степени коррелирует с численностью микроорганизмов при Я2 = 43%. В остальные периоды влияние данных показателей на количество микроорганизмов менее существенна (2-15%).

4.2. Динамика численности микроскопических грибов

В чернозёме обыкновенном карбонатном на целинном участке в начале исследований численность микроскопических грибов составила 48,3 тыс.КОЕ/1г почвы (табл. 5). В конце лета происходит увеличение исследуемого показателя в 9,2 раза и достигает 445 тыс.КОЕ/1г. Сезонная динамика исследуемых микроорганизмов на пашне под кукурузой аналогична целинному участку, за исключением послеуборочного периода, когда количество микромицетов снизилось. Динамика численности микроскопических грибов 2012 года аналогична 2009 году.

Таблица 5 - Сезонная динамика численности микроскопических грибов в чернозёме обыкновенном карбонатном под кукурузой на силос (тыс.КОЕ/1г)

Год 3-4 листа Цветение Молочная спелость Послеуборочный период

целина пашня целина пашня целина пашня целина пашня

2009 48,3 24,0 151,6 246,0 223,3 344,3 445,0 326,0

2012 80,6 33,6 151,6 272,3 214,0 352,3 363,0 323,0

В 2010 году на целине изменение численности микромицетов в течение всего вегетационного периода было слабо выражено, что связано с пониженной влажностью, почвы. Количество микроорганизмов находилась в пределах 68,0 тыс.КОЕ/1г - 127,0 тыс.КОЕ/1 г (табл.б).На пашне под озимой пшеницей в осенний период численность грибов составила 73,6 тыс.КОЕЛг почвы, а к фазе весеннего кущения снизилась на 24,6 тыс.КОЕ/1 г. В фазу цветения за счет интенсивной выделительной деятельности и начала поступления опада произошло резкое увеличение численности микромицетов до 152,0 тыс.КОЕЛг почвы, а после уборки снижается до 83,6 тыс.КОЕ/1 г.

Численность микромицетов в 2009 году на чернозёме обыкновенном обычном на целине варьировала в пределах от 145,0 тыс.КОЕ/1г до 310,3 тыс.КОЕ/1г почвы в течение сезона (табл. 6). На пашне от начала вегетации до выхода в трубку озимой пшеницы отличий в динамике микроорганизмов по сравнению с целиной не наблюдалось и составило 136,3 и 108,7 тыс.КОЕ/1г соответственно. В фазу цветения происходит резкое увеличение численности грибов в ризосфере до 315,3 тыс.КОЕ/1г и незначительное снижение к фазе молочно-восковой спелости. В послеуборочный период численность микроорганизмов увеличивается на 53,0 тыс. КОЕ/ 1г.

Таблица б — Сезонная динамика численности микроскопических грибов в чернозёме обыкновенном карбонатном и чернозёме обыкновенном обычном под озимой пшеницей (тыс.КОЕ/1г)

Год Всходы Весеннее кущение Выход в трубку Цветение Молочно-восковая спелость Послеубороч ный период

цели паш цели паш цели паш цели паш цели паш цели паш

на кя на ня на ня на ня на ня на ня

СПК колхоз «Московский»

2010 68,3 73,6 68,0 49,0 127,0 92,6 105,3 152,0 104,3 108,3 99,4 83,6

2011 190,6 222,3 151,3 170,7 242,3 226,3 227,0 332,6 212,6 332,6 239,3 337,6

опытное поле СНИИСХ

2009 178,3 136,3 145,0 81,0 156,6 108,3 193,0 315,3 223,0 303,3 310,3 356,3

2010 51,0 44,0 19,0 23,6 124,3 146,6 192,3 280,3 87,6 134,0 181,3 172,0

2011 211,0 242,0 181,0 72,3 196,6 134,3 255,6 328,6 265,0 309,0 263,3 186,6

2012 284,6 213,6 92,3 32,3 70,3 66,3 127,6 140,6 278,6 245,6 363,3 307,0

Неравномерные условия увлажнения 2010 года отразились на динамике численности грибов. Так в засушливые осенний и ранневесенний периоды на целине количество микромицетов составило 51,0 тыс.КОЕ/1г и 19,2 тыс.КОЕ/1г соответственно, а к летнему увеличилось до 192,3 тыс.КОЕ/1г. При проведении следующего отбора численность грибов уменьшилась в 2 раза и к концу проведения исследований вновь увеличилась до 181,3 тыс.КОЕЛг почвы. На пашне динамика изменения численности микроскопических грибов соответствовала целинной, но значения в фазу цветения и молочно- восковой спелости были выше в 1,5 раза.

В 2011 году на целине значительных колебаний численности грибной микрофлоры не было. Их количество находилась в пределах 181,0 - 265,0 тыс.КОЕЛг в ранневесенний и летний периоды соответственно. На пашне динамика численности более выражена. В осенний период количество микромицетов составило 242 тыс.КОЕЛг, а в фазу весеннего кущения снизилась на 169,7 тыс.КОЕЛг почвы. Максимальное количество микроскопических грибов в зоне ризосферы наблюдается в фазу цветения озимой пшеницы и составляет 328,6 тыс. КОЕ/1 г почвы. К послеуборочному периоду происходит снижение численности микроорганизмов на 142,0 тыс.КОЕЛг почвы.

Таким образом, динамика количества микроскопических грибов в отличие от динамики бактерий зависит как от корневых выделений высших растений, так и от условий увлажнения и температуры. Различия в численности между целиной и пашней наиболее существенны во все периоды, что подтверждается коэффициентом Стьюдента равным 3,85-8,66. Влияния температуры и влажности почвы не выявлено, множественный коэффициент корреляции (Я2) составил 0,2-12 %.

4.3. Динамика численности целлюлозоразрушающих микроорганизмов

На целине чернозёма обыкновенного карбонатного в 2009 году от начала к концу исследований количество микроорганизмов равномерно увеличивается от 32,3 тыс.КОЕ/1г до 423,3 тыс.КОЕ/1г почвы соответственно (табл. 7). Это связано с активным поступлением растительного опада в этот период. На пашне динамика численности микроорганизмов аналогична целинному участку, но ниже в 2,5 раза. Такая же закономерность сохраняется и в 2012 году.

Таблица 7 - Сезонная динамика численности целлюлозоразрушающих микроорганизмов в чернозёме обыкновенном карбонатном под кукурузой на силос (тыс.КОЕ/1г)

Год 3-4 листа Цветение Молочная спелость Послеуборочный период

целина пашня целина пашня целина пашня целина пашня

2009 32,3 18,3 225,0 87,3 351,6 338,0 423,3 376,3

2012 61,0 36,3 284,0 136,6 333,0 297,3 426,6 352,0

Осенью 2010 года численность целлюлозоразрушающих микроорганизмов на целине составила 62,0 тыс.КОЕ/1г (табл. 8). В сроки, когда на пашне была фаза весеннего кущения, на целине происходит снижение до 55,7 тыс.КОЕ/1г, а летом увеличение на 36,9 тыс.КОЕ/1. К концу вегетации их численность снижается до 83,6 тыс.КОЕ/1г почвы. На пашне в осенний период наблюдается минимальное количество микроорганизмов - 73,0 тыс.КОЕ/1г, а весной увеличивается в 1,2 раза. После уборки урожая происходит снижение численности микроорганизмов, что связано с низкой влажностью почвы в этот период.

В 2011 году на целине осенью количество микроорганизмов было относительно высоким и составило 373,3 тыс.КОЕ./1г. Это связано с максимальным содержанием в почве запасов питательных веществ, а так же благоприятными условиями увлажнения. Весной исследуемый показатель минимальный - 174,6 тыс.КОЕ/1 г, а максимальное значение отмечено в конце лета и составило 339,7 тыс.КОЕ/1г. На пашне прослеживается

аналогичная динамика, что и на целине, но к фазе цветения происходит увеличение численности микроорганизмов в 1,2 раза.

В черноземе обычном на целинном участке в 2009 году минимальные показатели численности были в ранневесенний период - 52,3 тыс.КОЕ/1г почвы, а максимальные значения в послеуборочный и составили 399,6 тыс.КОЕ/1г почвы (табл. 8). На пашне наблюдаются резкие колебания численности целлюлозоразрушающих микроорганизмов в течение всего вегетационного периода озимой пшеницы. Происходит снижение количества микроорганизмов от 172,3 тыс.КОЕ/1г в осенний и до 56,0 тыс.КОЕ/1г почвы в весенний периоды. В фазу цветения отмечено резкое увеличение численности микроорганизмов в 3,1 раза, которое продолжается до уборки культуры и составляет 488,6 тыс.КОЕ/1г.

Таблица 8 - Сезонная динамика численности целлюлозоразрушающих микроорганизмов в чернозёме обыкновенном карбонатном и чернозёме обыкновенном обычном под озимой пшеницей (тыс.КОЕЛг)

Год Всходы Весеннее кущение Выход в трубку Цветение Молочно-восковая спелость Послеубороч ный период

цели на паш ня цели на паш ня цели на паш ня цели на паш ня цели на паш ня цели на паш ня

СПК колхоз «Московский»

2010 62,0 73,0 55,7 45,3 92,6 65,0 55,6 127,6 83,6 89,0 38,6 30,6

2011 373,3 352,0 174,б 67,6 241,0 181,3 300,3 322,3 337,6 339,6 339,3 325,3

опытное поле СНИИСХ

2009 197,3 172,3 52,3 29,6 73,0 56,0 234,3 275,0 282,0 408,6 399,6 488,3

2010 53,3 33,0 30,3 16,0 164,3 109,0 200,6 172,0 77,6 97,3 203,3 183,3

2011 329,0 294,0 222,6 126, 6 184,0 186,6 262,0 357,0 323,3 398,3 363,3 382,4

2012 328,6 266,0 35,0 26,3 48,6 43,3 107,0 115,3 379,3 283,6 427,3 373,3

Динамика изменения численности целлюлозоразрушающей микрофлоры на целине в 2010 году отражает колебания уровня влажности почвы. К весеннему засушливому периоду, как и к фазе соответствующей молочно-восковой спелости пшеницы количество микроорганизмов снижается до 30,3 тыс.КОЕ/1г и 77,6 тыс.КОЕЛг соответственно. При благоприятных условиях увлажнения в летний период максимальная численность микроорганизмов составила 203,3 тыс.КОЕЛг. На пашне выявленная тенденция сохраняется.

В 2011 году наблюдается подобная динамика и разница между наименьшими и наибольшими значениями не превысила 330,7 тыс.КОЕ/1г почвы. В 2012 году установленная закономерность сохраняется.

Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о существенном увеличении численности целлюлозоразрушающих микроорганизмов в послеуборочный период как на целине, так на пашне. Среднее количество данной группы микроорганизмов на пашне превышает

целину в среднем на 10-20 %. В послеуборочный период количество целлюлозоразрушающих микроорганизмов на целине и пашне одинаково, что подтверждается критерием Стьюдента равным 0,02. В остальные периоды разница существенна критерием Стьюдента составил 5,76-10,59. Влияние температуры и влажности почвы на развитие микрофлоры слабо коррелирует при Я2 =5-47%.

4.4. Динамика численности аэробных и анаэробных азотфнксирующих бактерий

На чернозёме обыкновенном карбонатном в 2009 на целинном участке в течение сезона наблюдается постепенное увеличение численности аэробных азотфиксаторов от 3,0 тыс.КОЕ/1 г до 349 тыс.КОЕ/1 г (табл. 9). На пахотном участке под кукурузой динамика численности изучаемой группы микроорганизмов была аналогична целиной. Увеличение их количества происходит от фазы 3-4 листа к послеуборочному периоду (от 2,0 тыс.КОЕЛ г до 332,0 тыс.КОЕ./1 г). В 2012 году сохраняется выявленная закономерность.

Таблица 9 - Сезонная динамика численности азотфиксаторов в чернозёме обыкновенном карбонатном под кукурузой на силос (тыс.КОЕ/1г)

Год 3-4 листа Цветение Молочная спелость Послеуборочный период

целина пашня целина | пашня целина пашня целина пашня

аэробных азотфиксаторов

2009 3,0 2,0 173,6 130,0 315,0 273,6 349,0 332,0

2012 13,3 10,3 189,6 143,0 | 242,3 267,3 283,6 286,0

анаэробных азотфиксаторов

2009 3,6 2,0 161,3 198,6 173,0 218,6 156,3 171,6

2012 19,3 16,0 123,0 161,6 164,3 206,6 142,3 175,3

На целине в 2010 году численность микроорганизмов не претерпевает значительных изменений. Минимальное количество азотфиксаторов составило 1,9 тыс.КОЕ/1 г, а максимальная - 63,0 тыс.КОЕ/1г. В динамике развития азотобактера на пашне обнаружены некоторые отличия. Наибольшие показатели количества микроорганизмов были в фазу весеннего кущения и цветения, (137,6 тыс.КОЕ/1 г и 81,0 тыс.КОЕЛ г почвы соответственно). После уборки культуры происходит резкое снижение численности в 153 раза, так как этот период был засушливым.

По условиям увлажнения 2011 год был благоприятен для развития микрофлоры. На целине в осенний период количество аэробных азотфиксаторов составило 178,0 тыс.КОЕ/1 г. В сроки когда на пашне была отмечена фаза цветения на целинном участке наблюдалась максимальная их

численность (290,0 тыс.КОЕЛг). В летний период происходит снижение изучаемого показателя в 6 раз. На пашне показатели выше целинных в 1,2 раза.

При изучении динамики анаэробных азотфиксаторов на целинном и пахотном участках в 2009 и 2012 году выявлена, одинаковая закономерность в изменении численности микроорганизмов, что и при изучении Azotobacter chroococcum (табл. 9).

В 2010 году на целине и пашне наблюдалась схожая сезонная динамика развития анаэробных азотфиксаторов (табл. 10). Количественные показатели не превышали 77,3 тыс.КОЕ./l г на целине и 93,0 тыс.КОЕЛ г на пашне в фазу цветения, что значительно ниже аналогичных показателей в 2011 году, когда количество микроорганизмов в осенний период на целине составило 282,3 тыс.КОЕЛ г. В последующие фазы достоверных изменений численности Clostridium не было, за исключением фазы соответствующей послеуборочному периоду на пашне, когда количество азотфиксаторов снизилось в 1,8 раза. На пашне в фазу всходов численность изучаемой группы микроорганизмов составила 181,6 тыс.КОЕ/1 г, а в фазу весеннего кущения произошло увеличение количества на 103,4 тыс.КОЕ/1 г. В послеуборочный период в связи с отсутствием влаги микрофлора активно не развивалась.

Таблица 10 - Сезонная динамика численности азотфиксаторов в чернозёме обыкновенном карбонатном под озимой пшеницей (тыс.КОЕ/1 г)

Год Всходы Весеннее кущение Выход в трубку Цветение Молочно-восковая спелость Послеубор очный период

цели на паш ня цели на паш ня цели на паш ня цели на паш ня цели на паш ня цел ина паш ня

аэробных азотфиксаторов

2010 7,6 14,0 18,0 137,6 44,6 65,6 63,0 81,0 17,3 9,3 1,9 0.9

2011 178,0 191,3 178,6 262,3 90,6 295,6 290,0 368,0 245,6 304,8 53.6 48,3

анаэробных азотфиксаторов

2010 10,6 15,0 35,0 77,0 48,3 76,3 77,3 93,0 8,0 28,0 2,2 1,4

2011 ¡282,3 181,6 255,0 285,0 251,6 285,6 279,3 297,0 282,7 205,3 150,0 33,0

На чернозёме обыкновенном обычном в 2009 году на целине численность аэробных азотфиксаторов закономерно увеличивалась в течение сезона (табл. 11). Минимальные показатели количества микроорганизмов приходились на ранневесенний период и составили 15,0 тыс.КОЕ/1 г. Максимальные значения наблюдались в летний и увеличились 17 раз. Наименьшее значение количества азотобактера на пашне отмечалось в фазу весеннего кущения - 71,6 тыс.КОЕ/1 г и выхода в трубку - 82,0 тыс.КОЕ/1 г почвы. В фазу цветения наблюдается резкое увеличение численности аэробных азотфиксаторов. Выявленная тенденция сохраняется до цветения,

когда количество микроорганизмов составило 292,3 тыс.КОЕ/1 г почвы. В отсутствии культуры происходит их снижение.

В 2010 году на целинном участке выявленная закономерность сохраняется. В начале лета наблюдается снижение численности в 6 раз. В послеуборочный период в результате поступления влаги в почву изучаемый показатель увеличивается до 123,0 тыс.КОЕ/1 г. В это время на целине продолжается вегетация естественного травостоя. На пашне динамика численности азотобактера аналогична целинной, с той лишь разницей, что в послеуборочный период при отсутствии культуры увеличения количества микроорганизмов не происходит.

Таблица 11 - Сезонная динамика численности азотфиксаторов в чернозёме обыкновенном обычном под озимой пшеницей (тыс.КОЕ/1 г)

Год Всходы Весеннее кущение Выход в трубку Цветение Молочно-восковая спелость Послеуборо чный период

цели на паш ня цели на паш ня цели на паш ня цели на паш ня цели на паш ня цели на паш ня

аэробных азотфиксато ров

2009 108,3 175,6 15.0 71,6 50,6 82,0 162,6 193,3 182,6 192,3 256,3 270,3

2010 2,1 9,6 2,5 11,0 81,0 161,6 175,3 224,3 57,2 37,6 123,0 35,6

2011 151,6 224,6 31,6 184,3 75,6 254,6 166,3 269,3 167,6 >63,6 143,3 154,3

2012 145,3 289,0 3,0 10,0 3,3 2,4 56,6 39,3 162,6 189,6 187,0 171,1

анаэробных азотфиксаторов

2009 128,3 123,3 18,3 54,0 66,3 119,3 162,3 206,6 146,6 515,3 145,0 206,0

2010 2,5 7,6 5,6 9,0 142,6 180,0 174,3 211,3 9,3 6,0 67,3 46,3

2011 162,6 258 45,6 154,3 156,3 167,0 202,3 215,3 185,3 176,3 134,6 153,0

2012 200,0 179,6 3,1 7,6 2,9 2,5 39,0 31,6 192,3 >31,6 192,3 169,0

В 2011 и 2012 годах, как на целине, так и на пашне прослеживалась одинаковая тенденция в развитии микроорганизмов.

На целинном участке чернозёма обыкновенного обычного в 2009 году происходит увеличение количества Clostridium от 18,3 тыс.КОЕ/1г -162,3 тыс.КОЕ/lr. Летом исследуемый показатель стабилизируется на уровне 145,0 тыс.КОЕ/1 г. На пашне от начала вегетации до фазы цветения динамика численности азотфиксатора аналогична целине с последующим увеличением количества микроорганизмов к молочно-восковой спелости до 315,3 тыс.КОЕ/lr.

В 2010 году на целине наименьшее количество азотфиксатора было отмечено в осенний и ранневесенний периоды и составило 2,5 тыс.КОЕ/1 г и 5,6 тыс.КОЕ/lr соответственно. Наибольшее количество микроорганизмов было в фазу соответствующую цветению пшеницы (174,3 тыс.КОЕ/lr). На пашне численность микроорганизмов выше в 1,2 раза.

Во все периоды исследований различия в количестве азотфиксаторов на целине и пашне статистически значимы, что подтверждается критерием

Стьюдента 0,45-5,47. Влияние температуры и влажности не одинаково и Я2 изменяется в диапазоне от 0,3% в фазу выхода в трубку до 205% после уборки.

5. ПРОДУКТИВНОСТЬ БИОЦЕНОЗОВ И АГРОЦЕНОЗОВ

В результате проведенных исследований как на чернозёмах обыкновенных карбонатных, так и на чернозёмах обыкновенных обычных резко возрастает биомасса сельскохозяйственных культур. Если сравнить величину урожайности в кормовых единицах, то она в 8,7 раз превосходит показатель целины на чернозёме карбонатном и в 7,7 раз на чернозёме обычном. Это свидетельствует о значительном выносе питательных веществ. На чернозёме карбонатном в среднем с урожаем выносится 32,8кг/т азота, 13,3 кг/т фосфора, 26,7 кг/т калия и на чернозёме обычном (35,2 кг/, 14,6 кг/т, 29,3 кг/т соответственно). По этой причине происходит закономерное обеднение почв агроценозов элементами минерального питания.

ВЫВОДЫ

1. В результате сельскохозяйственного использования чернозёмов происходит значительное изменение морфологических признаков, выраженных в ухудшении структуры, увеличении плотности и особенно в пахотном горизонте, снижении пористости и уровня залегания белоглазки. На черноземе обыкновенном обычном наблюдается снижение уровня карбонатов кальция на пашне по сравнению с целиной на 12 см.

2. В пахотном горизонте исследуемых почв происходит снижение суммы обменных оснований: в чернозёме карбонатном на 1,97 мг-экв/100 г, а в чернозёме обычном на 2,63 мг-экв/100 г по сравнению с дернинным горизонтом целины. Снижается доля обменного калия на чернозёме карбонатном с 4,7 %, на целине до 2,8% на пашне, а на чернозёме обычном с 2,57% до 1,71% соответственно.

3. В чернозёме карбонатном в дернинном горизонте целины происходит снижение щелочности, рН уменьшается с 8,2 ед. до 8,0 ед. на пашне. На черноземе обычном с 7,5 ед. до 6,9 ед. соответственно.

4. По сравнению с целиной происходит снижение содержания органического вещества на 1,18 % на черноземе карбонатном и на 1,91 % на чернозёме обыкновенном обычном.

5. Сезонная динамика содержания нитратного азота на целине не выражена как в чернозёме карбонатном, так и в чернозёме обычном. На пашне наблюдается снижение данного показателя от начала к концу вегетации.

6. Слабо выражена и сезонная динамика количества подвижного фосфора, а его содержание на чернозёме карбонатном на пашне выше, чем на целине в среднем на 7-8 мг/кг почвы, а в чернозёме обычном на 7-9 мг/кг.

7. Количество обменного калия выше на целине, чем на пашне, а сезонная динамика его содержания в обоих ключевых участках в меньшей степени зависит от фазы развития культуры и в большей степени от влажности исследуемой почвы. На пашне происходит снижение содержания подвижной серы в течение сезона в среднем до 3,9 мг/кг или на 1,2 мг/кг по сравнению с целиной,

8. Не выявлена сезонная динамика в содержании подвижных форм микроэлементов, но их количество на целине выше по сравнению с пашней (В на 28-30 %, Мп на 20-24 %,Ъп на 5-12 %, Си на 15-28 %, Мо на 5-18 %, Со на 5-19 %). Наиболее выражены эти изменения на чернозёме карбонатном.

9. Для сезонной динамики аммонификаторов характерно увеличение их количества от начала вегетации к фазе цветения или молочно-восковой спелости изучаемых культур и снижение в послеуборочный период. На целине динамика этих показателей слабо выражена, а на пашне разница между минимальными и максимальными показателями составила 30,3-62,8 млн.КОЕ/1г на черноземе карбонатном и 46,9 -53,5 млн.КОЕЛг на черноземе обычном. Благодаря тесному метабиозу динамика количества нитрификаторов в большинстве случаев соответствует динамике аммонификаторов, что показывает на напряженность почвообразовательного процесса в агроненозах.

10. Сезонная динамика микромицетов характеризуется увеличением их численности от начала вегетации к концу проведения исследований, как на целине, так и на пашне. Их количество на пашне выше, чем на целине в среднем на 18,0-59,8 тыс.КОЕ/1г на черноземе карбонатном и на 10,1-36,3 тыс.КОЕ/1г черноземе обычном.

11. Численность целлюлозоразрушающих микроорганизмов увеличивается в послеуборочный период, как на целине, так и на пашне. Среднее количество данной группы микроорганизмов на пашне превышает целину в среднем на 15-20% на чернозёме карбонатном и 5-10% на черноземе обычном.

12. Продуктивность пашни на чернозёме карбонатном, составляет 52,5 кормовых единиц и в 8,7 раза превосходит целину, а на обычном 44,0 кормовых единиц и в 7,8 раза соответственно.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Сельскозяйственным предприятиям региона даны рекомендации по воспроизводству плодородия чернозёмов обыкновенных и повышению продуктивности земельных угодий в соответствии с целевой программой «Сохранение и воспроизводство плодородия почв и земель сельскохозяйственного назначения Ставропольского края на 2012-2014 годы».

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК:

1. Цховребов, B.C. Эволюция и деградация чернозёмов Центрального Предкавказья / B.C. Цховребов, В.И. Фаизова, Д.В. Калугин, A.A. Новиков, А.М. Никифорова // Вестник АПК Ставрополья.- 2012.- №3. - С.123-125.

2. Фаизова, В.И. Сезонная динамика численности микроорганизмов в черноземе обыкновенном целины и пашни / В.И. Фаизова, A.M. Никифорова, Л.Ю. Чистоглядова О.А Оганесова // Вестник АПК Ставрополья. -№1(9). - 2013. - С.115-118.

3. Оганесова, O.A. Состояние подвижных и валовых форм серы в основных типах почв Ставропольского края / O.A. Оганесова, В.И. Фаизова, А.М. Никифорова, Д.В.Калугин // Электронный научный журнал «Современные проблемы науки и образования». - №4. - 2013. - Режим доступа: http: // science-education/ru.

Статьи в других изданиях:

4. Никифорова, А.М. Сезонная динамика численности аммонификаторов в СПК «Московское» Изобильненского района / A.M. Никифорова, В.И. Фаизова, В.Я. Лысенко // Современные ресурсосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Северо-Кавказском федеральном округе материалы 76-й научно-практичной конференции. Ставрополь. - 2012. - С.151-152.

5. Никифорова, A.M., Фаизова В.И. Изменение численности нитрификаторов в сезонной динамике на черноземе обыкновенном в условиях СПК колхоза «Московский» Изобильненского района / A.M. Никифорова, В.И. Фаизова // Материалы докладов VI съезда Общества почвоведов им.В.В. Докучаева. Всероссийская с международным участием научная конференция «Почвы России: современное состояние, перспективы изучения и использования. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2012. - С.389-340.

6. Никифорова, A.M., Фаизова, В.И. Содержание элементов питания почв целины и пашни чернозема обыкновенного в СПК «Московский» Изобильненского района / A.M. Никифорова, В.И. Фаизова // Аграрная наука, творчество, рост: сборник научных трудов по материалам международно-практической конференции. Ставрополь. - 2013. - С.158-159.

7. Фаизова, В.И., Никифорова, А.М. Формирование микробных ценозов целины и пашни на черноземе обыкновенном Ставропольского плато / В.И. Фаизова, A.M. Никифорова // Аграрная наука, творчество, рост: сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции. Ставрополь. - 2013. - С.245-248.

Подписано в печать 07.11. 2013 г. Бумага офсетная Печ. л. 1 Тираж 100 экз.

Формат 60x84 1/16 Офсетная печать Заказ № 744'

Отпечатано в типографии Кубанском ГАУ 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата сельскохозяйственных наук, Никифорова, Анастасия Михайловна, Краснодар

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА, СВОЙСТВ И ЧИСЛЕННОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ ЧЕРНОЗЕМОВ ОБЫКНОВЕННЫХ СТАВРОПОЛЬСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ ПРИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ

04201451941

НИКИФОРОВА Анастасия Михайловна

Специальность 03.02.13 - почвоведение

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель -

кандидат сельскохозяйственных наук,

доцент В.И. ФАИЗОВА

г. Краснодар - 2013 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ В АГРОЦЕНОЗАХ СТЕПИ 8 (обзор литературы)

1.1. Изменение органического вещества и элементов питания 8

1.2. Изменение физико-химических свойств 14 •

1.3. Изменение микробиологического состава 16

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 33

2.1. Характеристика объекта исследований 33

2.2. Методы исследований 40

3. ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЕМОВ

43

ОБЫКНОВЕННЫХ

3.1. Влажность и температура почвы в годы исследований 43

3.2. Морфология почв 45

3.3. Содержание органического вещества 51

3.4. Физико-химические свойства 54

3.5. Сезонная динамика содержания макроэлементов 59

3.6. Сезонная динамика содержания микроэлементов 66

4. ДИНАМИКА ЧИСЛЕННОСТИ ПОЧВЕННОЙ ^ МИКРОФЛОРЫ

4.1. Динамика численности микроорганизмов преобразующих

76

органические и минеральные формы азота

4.2. Динамика численности микроскопических грибов 88

4.3. Динамика численности целлюлозоразрушающих ^ микроорганизмов

4.4. Динамика численности аэробных и анаэробных ^ азотфиксирующих бактерий

5. ПРОДУКТИВНОСТЬ БИОЦЕНОЗОВ И АГРОЦЕНОЗОВ 109

ВЫВОДЫ 111

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 113

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 114

ПРИЛОЖЕНИЯ 138

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Чернозёмы обыкновенные Центрального Предкавказья на территории Ставропольского края являются наиболее распространенным подтипом почв, так как они занимают более 1млн. 200 тыс. га территории региона.

По изменению состава, свойств почвы можно судить об изменении почвенного плодородия и направленности почвообразовательного процесса. Из чернозёмных почв, как наиболее плодородных в регионе, выносится наибольшее количество элементов питания и отчуждается вместе с урожаем. Это приводит к необратимым последствиям и снижению уровня плодородия почв (Н.Ф. Коробской, 2002; B.C. Цховребов, 2003; В.П. Власенко, В.И. Терпелец, 2012 и др.). Одним из критериальных показателей состояния почв, а также направленности почвообразовательного процесса является содержание и активность почвенной микрофлоры. Это делает особенно актуальным изучение микробиологических процессов происходящих в изучаемых почвах. Работа выполнена на кафедре почвоведения Ставропольского государственного аграрного университета (СтГАУ) в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по агрогенной деградации почв (номер государственной регистрации 1.1.48)

Цель исследований. Изучить изменение состава, свойств и численности микроорганизмов черноземов обыкновенных при их сельскохозяйственном использовании для разработки рекомендаций по сохранению и воспроизводству их плодородия и повышению продуктивности земельных угодий.

В задачи исследований входило:

1.Установить морфометрические особенности почвенных профилей чернозёмов обыкновенных целины и пашни и установить изменение этих показателей под действием антропогенного фактора.

2. Определить содержание органического вещества в исследуемых почвах и возможные его потери при сельскохозяйственном использовании. 3 .Исследовать изменение физико-химических показателей и содержание макро- и микроэлементов питания в чернозёмах обыкновенных и установить их снижение в условиях агроценозов.

4. Определить количество основных физиологических групп микроорганизмов: аммонификаторов, микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, микроскопических грибов, целлюлозоразрушающих микроорганизмов, аэробных и анаэробных азотфиксаторов в сезонной динамике.

5. Рассчитать продуктивность целины и пашни на чернозёмах обыкновенных и вынос элементов питания с урожаем сельскохозяйственных культур.

Научная новизна исследований. Впервые выполнены комплексные полевые и лабораторные исследования, включающие изучение морфометрических, физико-химических, агрохимических и микробиологических показателей чернозёмов обыкновенных в био- и агроценозах и установлена общая направленность их деградации при сельскохозяйственном использовании.

Практическая значимость. Сельскозяйственным предприятиям региона будут даны рекомендации по воспроизводству плодородия чернозёмов обыкновенных в соответствии с целевой программой «Сохранение и воспроизводство плодородия почв и земель сельскохозяйственного назначения Ставропольского края на 2012-2014 годы». Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению «Агрономия».

Основные положения диссертации, выносимые на защиту. 1. Длительное антропогенное воздействие приводит к снижению щелочности чернозёмов обыкновенных и понижению уровня залегания карбонатов кальция.

2. В агроценозах за счет постоянного выноса вместе с урожаем происходит существенное снижение макро- и микроэлементов питания и органического вещества в результате его усиленной минерализации.

3. Численность микроорганизмов в почвах целины относительно стабильна в течение сезона, а почвы пашни приобретают более выраженную сезонную динамику показателей при увеличении общего количества микробов на пашне по сравнению с целиной.

Апробация работы. Материалы исследований были доложены на ежегодных научных конференциях Ставропольского государственного аграрного университета (г. Ставрополь, 2010-2012 гг.); IV Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых (г. Краснодар, 2010 г.); Международной научно-практической конференции «Аграрная наука, творчество, рост» (г.Ставрополь, 2012 г.); IV Съезде общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Петрозаводск-Москва, 2012 г.).

Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ общим объемом более 1,6 печатных листов, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, общий объем диссертации 156 страниц, 240 источников литературы, из них 49 иностранных авторов. Работа включает 21 таблицу, 31 рисунок и 14 приложений.

Личный вклад автора. Автором принадлежит 85% выполненной работы. Соискателем под руководством научного руководителя выполнены следующие виды работ: разработана программа и методика исследований; проведены полевые и лабораторные исследования почв; статистически обработан экспериментальный материал; сделаны выводы и предложения производству.

Автор выражает глубокую благодарность кандидату сельскохозяйственных наук, доценту Фаизовой В.И. за осуществление

руководства диссертационной работы, заведующему кафедрой почвоведения, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Цховребову B.C.

Во время выполнения работы автору оказывали помощь сотрудники кафедры почвоведения, которым автор выражает особую благодарность.

Автор выражает так же благодарность ректору, профессору Трухачеву В.И. и декану агрономического факультета, профессору Есаулко А.Н. за помощь в публикациях и проведении исследований.

1. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ В АГРОЦЕНОЗАХ СТЕПИ (обзор литературы)

1.1. Изменение содержания органического вещества и элементов питания

Сельскохозяйственное производство нуждается в проведении мониторинга почвенного плодородия, контроля за содержанием гумуса и его преобразованием в результате антропогенного воздействия. Сохранение и накопление гумуса в условиях возрастающей антропогенной нагрузки становится одной из актуальных задач. Водный, воздушный и тепловой режимы почвы во многом зависят от содержания гумуса (A.M. Лыков, 1982).

Общие закономерности изменения гумуса черноземов после распашки широко описаны в литературе (В.И. Кирюшин, В.И. Ганжара, И.С. Кауричев, 1993; Б.М. Когут, 2004; Д.С. Орлов, О.Н. Бирюкова, М.С. Розанов; 1996).

М.М. Ильясов, И.А. Дегтярева, А.Х. Яппаров (2006) утверждают, что антропогенное воздействие оказывает значительное влияние на гумусовое состояние, а так же на химические и биологические свойства почвы.

Содержание гумуса в почвах Ставропольского края свидетельствует о том, что с 1963-2006 гг. происходит неуклонное снижение органического вещества (А.Н. Есаулко, А.И. Подколзин, С.С. Сигида, 2007).

Т.Н. Антонова (2007) провела исследования гумусового состояния черноземов обыкновенных Ставропольского края. Мониторинг гумусового баланса показал, что за прошедший почти 20-летний период времени гумусовое состояние обыкновенных черноземов заметно ухудшилось.

Уровень плодородия почв определяется и качественным составом гумуса. Как отмечает М.С. Сиухина (2007) на целине в составе гумуса преобладают гуминовые кислоты, что является основной чертой черноземного типа почвообразования. В процессе длительного сельскохозяйственного использования состав органического вещества

изменяется и отношение Сгк:Сфк, а именно оно уменьшается с 2,4 до 1,7. По мнению автора, многолетняя распашка чернозема приводит к существенному изменению его гумусового состояния с потерей из пахотного слоя 1,5% гумуса.

В исследованиях В.И. Фаизовой (2003) установлено, что распашка солонцеватых черноземов приводит к снижению содержания гумуса в верхнем горизонте на 0,7 %.

С.И. Баршадская с соавторами (2011) провела исследования в опытной станции Краснодарского НИИСХ на черноземе обыкновенном. Пришли к выводу, что длительное применение минеральных и органических удобрений способствует сохранению гумуса на уровне исходного содержания и позволяет добиться его воспроизводства.

Вовлечение чернозема обыкновенного в пашню сопровождается активным разложением органических веществ, потери которых за столетний период достигают 30% в пахотном слое и 25% в полуметровой толще (М.М. Кузелев и другие, 2007).

В.В. Верзилин (2006) провел исследования, в которых показано, что интенсивная обработка почвы, постоянный дефицит минеральных и органических удобрений, приводят к снижению органического вещества и, прежде всего, его лабильной части. Установлено, что ежегодные потери органического вещества в агроценозе ЦЧЗ составляет 0,5-0,8 т/га или 0,30,8% от его запасов. В результате происходит ухудшение агрофизических, физико-химических, биологических свойств черноземов и снижение их продуктивности.

В числе главных причин отрицательного баланса гумуса в почве Белгородской области - усиленная минерализация органических компонентов вследствие интенсивной обработки и применения минеральных и органических удобрений. Так исследованиями C.B. Лукина с соавторами (2009) установлено, что на черноземах выщелоченных в Ровеньском районе на 1 гектар в среднем было внесено по 1 т органических удобрений, в то

время как для достижения бездефицитного баланса гумуса нужно вносить 6-8 т.

Как показали исследования, H.A. Чуян, Г.М. Брескина и Р.Ф. Еремина (2009) для увеличения негумифицированного органического вещества необходимо применять в качестве органического удобрения солому злаковых в сочетании с внесением удобрений со средней дозой (NPK)ço и пониженной дозой извести (50 кг/т).

Микробная биомасса является существенным компонентом органического вещества почвы (П.А. Костычев, 1951). Такие составляющие плодородия почвы как количественный и качественный состав гумуса, ее структурность, содержание в ней подвижных форм элементов питания растений в основном зависят от деятельности микроорганизмов (Д.Г. Звягинцев, 1987).

Особенности дегумификации почвы объясняются специфическим характером микробиологических процессов. Здесь на повышенном, высоком и очень высоком уровнях плодородия имеет место высокая интенсификация минерализационных процессов, обусловленная микробиологической активностью почвы (C.B. Чешенко и др. 2004).

Микробный пул является важным компонентом органического вещества почвы и поставщиком основных питательных элементов. Почвенные организмы участвуют в трансформации соединений элементов питания и играют важную роль в эффективном плодородии почв. Сложный комплекс антропогенных и природных факторов, среди которых ведущая роль принадлежит деятельности микроорганизмов, формирует плодородие почв (E.H. Мишустин, 1956; И.П. Бабьева, 1983; Д.С. Орлов, 1990).

В результате проведенных исследований Г.П. Глазуновой, Н.П. Масютенко (2005) было выявлено, что содержание в почве микробной биомассы в степи Центрально-Черноземного заповедника выше на 14%, чем на пастбище. По их мнению, на активные фракции органического вещества почвы в первую очередь оказывают влияние различные антропогенные

воздействия. Наиболее активно, чем гумусовые вещества, реагирует на смену окружающих условий почвенная микрофлора, которая является определяющим компонентом активной фракции органического вещества черноземных почв, то есть играет важную роль в питании растений и почвенном плодородии. Любые изменения в системе земледелия или землепользовании приводят к количественным и качественным изменениям в составе почвенного органического вещества (В.О. Лопес де Гереню и другие).

В исследованиях С.Н. Немцева и других (2009) установлено, что значительные потери гумуса происходят не только от недостаточного поступления в почву органического вещества, но и от чрезмерной интенсивности обработки, резко усиливающей его минерализацию.

Способность органического вещества регулировать физико-химические свойства почвы определяет его роль в оптимизации условий произрастания растений и развития микроорганизмов. При этом органическое вещество, непосредственно влияет на продуктивность агроценозов, принимая участие в формировании благоприятного для растений структурного состояния, водного и теплового режимов почвы (О.Д. Сидоренко, 2005; Д.С. Орлов, 1995; М^сМгег, 2006).

И.Н. Донских с соавторами (2011) изучил применение различных удобрений на групповой и фракционный состав гумуса выщелоченного чернозема на опытной станции Воронежского ГАУ. Установили, что при длительном применении различных систем удобрений и мелиоранта происходит высокий процесс дегидратации и декарбоксилирования.

Баланс углерода в почве определяется соотношением между количеством поступившего в нее органического материала и интенсивностью его разложения (Т. А. Девятова, 2009).

Увеличение количества растительных остатков, поступающих в почву, и улучшение гидротермического режима интенсифицирует гумификацию, в

результате чего возрастает содержание и запасы гумуса (М.М. Кузелев и другие, 2007).

А.Х. Куликова с соавторами (2010) считает, что наиболее благоприятными для гумификации и закрепления в почве образующихся гумусовых веществ, является условия увлажнения с нехваткой влаги, следовательно интенсивная деятельность микроорганизмов сменяется их депрессией и фиксацией в почве образовавшихся гумусовых веществ.

Применение органо-минеральных удобрений на черноземе выщелоченном способствуют стабилизации содержания гумуса и усилению биогенности почвы (Т.А. Девятова, 2006).

Количество элементов питания в почве зависит от многих факторов: видов произрастания сельскохозяйственной культуры и сроков ее развития, хода микробиологических процессов, свойств почв.

С.М. Бесланеев и другие (2012) изучив последствия антропогенного воздействия на почвы Предгорной зоны Кабардино-Балкарской Республики, выявили, что содержание гумуса в характеризуемом регионе очень низкое. Мониторинг агрохимических показателей по обеспеченности почв фосфором сильно снизился. Проведенный анализ изменения калийного состояния почв показал, что с применением калийных удобрений почвы из группы со средней обеспеченностью калием перешли в группу хорошей и очень хорошей обеспеченности этим элементом.

Таким образом, одним из основных компонентов почвы является органическое вещество, которое участвует в физико-химических, физических и биологических процессах формирующих ее плодородие. Запасы и содержание органического вещества значительно снижаются при вовлечение почвы в сельскохозяйственное производство.

В результате сокращения применения органических и минеральных удобрений, происходит снижение обеспеченности черноземных почв основными элементами питания (В.В. Медведев, 2002; A.M. Жабин и др.

2004; C.B. Лукин, П.А. Аврамеко, 2007; О. А. Бирюкова и др., 2000; В.В. Агеев, А.Н. Есаулко, 2001).

Г.Е. Гришиным (2000) установлено, что распашка черноземов приводит к снижению запасов валовых форм фосфора. Так в верхнем (30см) с�