Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ИММОБИЛИЗАЦИЯ АЗОТА В СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ИММОБИЛИЗАЦИЯ АЗОТА В СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ"

fl~2&66¥ ' : ; - -■ ■■!" ■■ . МООШВСКИЙ ОРДША ДШИНА, • ОРДШАСШШЪСКОЙРтОШДИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЭНАМВШ ч ГОСУДАРСТВШНЬЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Н.В. ЛОИОЮСОВА

Факультет Почвоведения

Не правах рухошсж

БЛАГ О Л AT С К И Я Сергей Адексодромч

>.':,1 УДК 631.461

МКРСВИаШГИЧВСКАЯ ШЮБМШЗАЦИЯ АЗОТА. . В С1Р0Й 1ДОЮЙ ПОЧВЕ В ЭАЭИСШОСТИ

от Агрогвсничаэях rawsto©

» • » # • 4

СмокаАнооп 03.00.ОТшцробхоаогж*

АВТОР Б»ВРАТ . дксмртацт m еошекмш* ученой еммн

Е*ИДКД**а вЯОЯОППМЯШХ Kay* '

Но вям - тае*

Работа выполнена в Институте почвоведения к фотосннтева АН СССР в лаборатории "Опытно-полевая станция". - Научные руководители: доктор биологических наук, ;

- У профессор Д.Г.Звягинцев ,-х'. . .

'..'г V • кандидат биологических наук

>>'>'''>> Г •'•: > .... Т.И.Самойлов > 7 ; V " . - Официальные оппоненты: доктор биологических паук 4

■' . '.' .' * С.В.Летунова

- . доктор биологичесхих наук ''

" : ' ' В.Н.Куяеяров - ,

Ведущее учреждение: Институт микробиологии АН СССР

« Запр(та слстоится "^; "ггд74^ ,1Ш ? года в 1530 чае. на заседании специализированного совета К053.05.66 в ИГУ ^ им. М.В.Ломоносова в аудитории ¿^.¿^^¡"■с'1-''^-':;;^ • : С диссертацией можно ознакомиться а библиотеке факультета -почвоведенияV' -С/

Автореферат разослан тс£иТ1е>рл 396? года. : .. Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании специализированного совета К053.05.86 в 1ГУ кн. Ы.В.Лоююсова/ & отзывы на автореферат в 2-х ахземпхярах 1 просим направлять!» адресу: 119699, Москва,'Ленински в горы,, ИГУ, факультет почвоведения. Ученый совет. ' .,'

• Ученый секрет ; • • • .'. специализированно!^"- ¿>¿^/Аь^?^ ' - '"■ 1

Актуальность правдами. Интенсификация земледелия» основанная не применении высоких доз жнеражьншс удобрений может быть'при- -чинов загрязнения окружающей среды. Поэтому в настоящее время необходимо создание научгелс основ управления природные процессаш еагро ценозах, которое невозможно без детального изучения жизней деятельности почвенных жкроорганизмов. Они ответственны за такие важные прсцессы.как азотфцус&цкя и денитрификация, контро-«ирувщие поступление к потери азота из почвой Содержание в почве минеральных форы азота непосредственно доступных растениям» за-внеит от имтеисивности ишобишзацки и минерализации етого элемента, Причём азот микробной шшзиы «вдается наиболее легкошне-рализуемой частьв органического азота в почва и может служить л непосредственным источником питания растений ( Тарвис.1972;; ЬфШЪПДв* , 1>ау14вОП, 1983 ). ■ : -Д- •■* "> -':-■'■'■."■ ;. Г' ■

Развитие и усовершенствование новых биозоолческих методов -определения микробной биомассы » по чье (Кир чинк, Паников,1985) позволило в последнее, время вплотную подойти к количественной V) оценке запасов азота иммоЗилмзозаювго в шкробной биомассе.; Особенно актуальны сейчас полевыв исследования, проводимые в динамике, которые возводя»* рассчитать-поток мот» через микробную биомассу. Такой подход'создает реальнух? возможность -опрсде-сенхя фактического участияпочвеккых микроорганизмов в снабжении " растений азотом в конкретных агрозкологических условиях. ; • ' - , Цеяь Работы . Изучение динамики «апаоов азота микробной -биомассы » серой лесной почве в зависимости о* агротехнических приеюз ( типа севооборота, способа обработки почзы я дозы: : вносима удобрений). -

Зе^&чи.^се^рлрданхя! I) paspado**» метода прямого количественного определения азота микробной биомассы в почв«; 2) биодм-н&шческле наблюдения за биомассой почвенных микроорганизмов . и содержанием в ней азота в годовом агрохимическом опыте; 3) количественная оценка потоков мота через микробную биомассу а различных агрозхологяческхх условиях. .

, Цздгчку^гсдркд *.- Разработан регкдратацхотшЯ метод определения шкробвдй биомасс» > шчве, 6«дев простой я точный » исполнении по сравнение с «улретвущнш. На его основе ивушка севом-' нал х ежедневная динамика »anaco» азота в шкробноЯ биомассе* впервые произведена оценка потоков азота черев «ивробну» биомассу ддл различных агроценовов на серой леской почве* Показано im« яиие сельскохозяйственной культуры на динамику содержания азота ш шчвеюшх миероорганнэмах. ;

Пражтичу^к^е ^нд^кие, На основания вроделамноВработы в практику фундаментальных а прихладкыхиссдедованка оо микробиологии, агрохимия я б йог ео цело до гид предложен регидрятацкоюшЯ метод определения азота микробной биомассы! хаи наименее трудоемкая, наиболее точный и воспроизводим^*

Материалы исследование , проведенных в комплексном много-фахторном зкелерименте, будут яспольвованы дм разработки динами ческой модели функционирования агроценозов, предназначенной для оптимизации Сельскохозяйственного использования серых лескых

0048*' ' '

¿пробегом, работа, , Результаты исследований бит до имени на УШ конференции молодых ученых факультета почвоведения КГУ (Ыосквя, 1985), S Всесоюзной научной конференшш Тикрооргакшэ-lota сельском хозяйстве* (Моа»а,Л9еб), йа расжз1ренкых

ааседаниях лаборатория Опытно-полевая станция ИШС АН ООСР • \ (Пущине. 1985,1986)»на заседаниях кафедры биологи* почв МГУ у:-(Иосива,1996,1967).- . • ' . . ■ ■■ ^уУу,-

руб^мка1уцт Материалы диссертации изложены в бстатьях. ; рбгом ]забогнт Диссертация состоит из введения, обзора литера-турн, описания методов,:4 глав, заклвчвкия»выводов, содержат : -/У?сгр* машинописного текста,рисунков» II таблиц и список литературы ха 171 наэаания( иа них 107 - варубвжные).

, • , ^НСГЫ И МЕТОДУ ИССЛЕДОВАНИЯ ;

: - Полевые исследования проводили на участке опытно-полевой ¡: -ч станции Института почвоведения и фотосинтеза АН СССР в ранках . коиалаженого полевого зясперинента.аалоленного » 1983 году. Выбраним для наблюдения участи» были ааняты культурам» двух ; контрастных севооборотов - В1 (оаммая пшеница с подсевом многолетних трав) к ВЭ (ячмень). Било испытано три способа механической обработки тчвы; отвальная вспаокаШК поаорсностная обра» ботка оочвк(Д2) и глубокая беаотаальная обработка почвы в соч&- . танин о поверхностным рихлекнем (АЭ). Кшдому типу обработки . у '' < вочвы соответствовало три варианта отггя - (без анесеньх удов ре-ни*(С1)» средняя доаа «моральных удобрений (С2) «. м 60 Р40 КбО х акоокая доаа шнеральных удобрений » сочетании с органическим <С4) - я 120 Р60 К120 ♦ мавоа.Удобреннлвносллиа шсде ашка«- -но* селитры, калийной сохи я двойного суперфосфата. Сменянные обраацы почвы отбирали по основным фааам раавятхя растений из слова почвы 0 - 10 к 10 - ЙО см, •'иросювали^эдрва ото диаметром ■ 3 мм к аналкаяроаали а день отбора ед содерсамм ааота к углерода ккробной бяомасс». .;'уу;.'■ у ."

. '• В солевых;вытяжках из свежей к.высушенной почвы определяли содержание органического углерод» методом бкхроматкого окисле-. .НИЛ (Паникови'др.,1985), содержание общего азота методом Кьель-, дадя с колориметрическим окончанием (Кудеяров, 1972),.содераоние аммонийного'азота я суицу минеральных форм ( НН* + N0^ ) колориметричеышеиндофеноловымреактивом (Кудеяров,1905; 4 Бочкарев,Кудеяров,1982).Изотопный метав азота, определяли на^ спекгрофотометрической установке ЛОГ Г- 5 {ГДР) (Ыетодм определе-' нжя^К » Агрохимии, 76)* . ' '-1''

Интенсивность даосаиии почв измеряли по скорости образования С02. Для этого 50 г почвы поыощ&ли » стеклянную кокиле скую ко лбу объемом 300 мл. Через колбу над* поверхность» почвы непрерывно -пропускали свободный от СО*» и насыщенный влагой воздух. В выхо-'дящем воздушном потоке автоматически регистрировали концентраций СС^ на инфракрасном газоанализаторе "Инфралнт-4" (ГДР), Скорость выделения С02 из шчвы рсссчитывалн, умножая подученную величину на скорость вентиляции, - >-'■.:'■""'"'■ ':.:■■■/

,, Определение углерода и азота микробной биомассы методом ; -регвдратавди захлпчалось в следующем; свежу» к аысуяенну» при 70° в течение сутох почву в количестве 60> встряхивали 30 минут со 100 ил 0,5 11 растворах^о^ к в отфильтрованных вытяжках' определяли содержа»«« органического углерода и азота. Разницу / в содержанки углерода и азота между высушенной и контрольной почвой делили на пересчетный коэффициент К„ - 0,25 иди К.. * 0*3 . соответственно, . . , ; . о. ^

Опредвлекае коливдства азота в микробной биомасс» методом . регадратации-инкубации отличалось тем, что высупеккуя при ТО4/а V течение 24 часов |шмс)^ почвы(50 г) увлажняли да 20*" и иклу-Снровали в течение 7 днвйпараллально с контрольной.

.После этогов оолевыг (0,БЫ х^зо^ ) вытяжках к« почвы определяли --

. содержание минеральные ферм азота. До разнице в количестве минерализовавшегося азота рассчитывали содержание аэота а михроорга-- низмал, используя тот же пересчета^ коэффициент, что ивсря- л ,

моя регкдратационном метод е.;- "'/'Х'^ Ч;Г

Результаты всех определений рассчитывали на абсолютно, су- 'л хув нал веку почвы. Повторкость диализов 3 - 12-кратнзя. Резуль- ^

. 'таге исследований подвергались статистической обработке (дасаер-сконный, корреляционный и регрессионный анализы) на ЗВЫ Ш-ХОХО о пошщью диалоговой системы ■Диана'ЧКокаро» и др.,1965).' " V

V Р£ЗУШ>ТАТиИ СБСТВДЕНИЕ • • ^Ц^-К' .^.'.Ч/ ' V.'' ""

1.1. Разработка регидратациокного метода определения *■.■:..',/. ■ :-■ Г 'л.: ^ мкровдай биомассы'.': : :'' - У ' V ■

Корректная оценка запасов микробной биомассы в почве и содержания в ней аэота потрвбовала прежде всего преодоления ряда - - ' г методических затруднений. С ®*ой целью наш был предложен, новый ; . . метод определениябиомассы микроорганизмов (Бдагодатсшй и др., \ 1987),предусматрнвапций биоцадну® обработку почвы, т.е. основан-, - -

нкй на том же принципе;что я фумигацаоюшй( ЗепИпвоп^Ров1воп," '.. 1976). Одм&хо предлагаемый новый вздход свободен от большей части недостатков. свойствешш! фумотациокному методу, благодаря тоцу, • чтовмчествебиоцидтойс^

умеренно высокой температуре (65 - 70°). В результате талой обра»', ботки почвы в процессе обезвоашьакия нарушается барьер проницаемости тдавхящего большинства шкробпсс клеток вследствие 1 дештурада1Я^пл«ма«т»с1аа мем5рая(Иунблит и др.,1985).° • , .• - ' . ' При тосхедущей реладратаиии происходит »ысвобсждегяе ь окруж&и^уи

среду внутриклеточных компонентов обезвоженных клеток, количество которых может быть затем измерено обычными химическим! методами. Высушивание при температуре не выше 70° не приводит к разрушение мертвого внеклеточного органического вещества(Наниташвили и др., 1975; Хмельницкий и др.,1975). Таким образом, эта обработка является достаточно специфичным селективным средством воздействия именно на живые организма, характеризующиеся в нативном состояния наличием барьера проницаемости.^ :

Ход определения биомассы микроорганизмов предусматривает,ви^ сушивание свежих почвенных образцов, последующее,пригооовлекие -водной или солевой вытяжки из высушенной < почвы, в результате происходит ре гидратация микробных клеток н выход в жидкую фазу внутриклеточных компонентов. Их концентрацию о измеряют в вытяжке из высушенной почвы (С в) и из контрольной необработанной почвы (Ск). Расчет биомассы ^осуществляют по формуле:

где к - пересчетный коэффициент, £изичвскхЯ смысл которого очевиден - »то та часть клеточного вещества, которая переходит в ■. раствор при регидратации.- . : / ■

От того насколько яравиль» выбраю численное значение пере: счетного коэффициента, существенно зависит точность к надежность всего определения. Наш предлагается простой способ нахождения пересчетного ксз$фпдента,твдиндуйлъно для каждого почвенного анализируемого образца. Для втого в почву вносят известное небольшое количество легкоыетаболхэнруемого и неселективного субстрата . (например* глвхозы* ацетата. интермедаатов ЩТС) и прослеживают динамику его разложения да. остаточному содержали» внесенного ве-щесгва (3), образованно СО^ (р) и других продухтовобмека( о).

Прирост углерода биомассы микроорганизмов в ходе инкубации на ' внесенном субстрате определяете« следующим уравнением материал.- . ноте баланса: . - . ,

х + а ♦ ш + ■ р п ^ ' (2) <

где все динатчесхие переменные выражены в одних к тех же едини- : цзх - мкг С/г почвы, и ^ - стимулированное внесенным веществом потребление собственно почвенные органических соедипений(т. ж затравочный вффект ).

, Переходя к конечным ралкостям, и» уравнения (2) можно найти прирост углерода микробной биомассы ах в лпбой момент времени . по уравнение:

йх«30~С 2 дп «-др ) + ^дЪ , - (3)

где ар я даколичества С0£ и других продуктов обмена соответ^ ственш, образованные за время инкубации^» Л,

- В коротких опытах,как правило, величины У пренебрежимо малы по сравнению с £ ,а продукты обмена микроорганизмов т представ» лены водорастворимыми,соединения!«, которые при анализе органических веществ в вытяжках из почвы неотличим от внесенного суб— ■ ■ страта, поэтому:.'.

■ 'Л а* » а0 - ( 8 ♦ др) ' • (3»)

Ко»ф}мц*ект пересчета к наЗсодят как частное от деления:

^ . ^Р-У^Ч-УО (4),

гд» - с^ _прнрост содержания углерод* растворима органических веществ в высушенной почве ш сравнению со свеяеЯ(контрольной), « подстрочна» индексы он и означают принадлежность соответственно исходному и проинаубироваиному вочвенным образцам, ' й% - прирост углерода шкробноВ биомасса. рассчитакюгЗ по (3*)* ;■' Результаты определения к представлены па рее. IКозффдэюкт

пересчета , рассчитанный по формуле (4), в среднем оказался равным 0,25. На рис I В приведены кривые динамики биомассы микроорганизмов, рассчитанные по'уравнение материального баланса (3), исходя из опрделений pus , а также экспериментальные точки, полученные с использованием регидратааюнного метода и численного аначенняк » 0,25. В серийных анализах нет необходимости определять величину к в каждом из индивидуальных образцов, достаточно~ использовать, один раз найденное значение. '

1.2. Калибровка регидратационного метода определения

азота микробной биомассы .Наш было предложено определять азот в микробной биомассе > регидратационним методом, включащим более корректный способ расчета искомой ведочины по давдым,'подученным с использованием изотопа . Такая методика при условия знания точного значения Ц, дает возможность произвести прямую количественную оценку запасов азота, иммобилизованного в микробной биомассе. Количество азотсодержащих внутриклеточных компонентов макет бить измерено любым достаточно чувствительным аналитическим методом по приросту концентрации обдего азота в солевой вытяжке из высушенной почвы по сравнение с таковой-из свежей, невысушенноВ почвы. Альтернативный путъ,анадогичныйтому\что используется а фумиг&циокком методе, эахлючается в инкубации регндратированной почвы при оптимальных условиях температуры и влажности.При етом й -содержащие клеточные компоненты подвергается минерализации, избыточное количество минерального еаота( главным образом ин£ ) в обработанной почве по сравнение с контролем и служит мерой азота микробной биомассы. '■."■"

э-

Г Л0Ч8Ы ■

. 0. I 2 3 4 б 6. 7- В. 9 . ГО ; • 14

. ■■'■ î'.r V-,.,;. --д-.^ % у ■...:--!.' ; -г ~ ■-■■■■ri ■ i.'J сутжж ■

- РисЛ Зксмряметадыою дюоою,кстлъвуемиддя калибровки . w регидратадаокного метода: данашка образования С02(А), содержание;

оргимческях веществ в солевой вытяхке(Б), «биомасса шкроорга- ' нкамовЧв) mue внесения в серув дескую почву млжозы. Количество вношшЯ глю«оаы(мг С/г почта): X -0 (контроль),2 - 5, 3 - 10, Л ^Кривые 2 и 3 ка рис. I В рассчитывают по ураенеюго материального б а- -'шоа(Э) - ''г 7-*'"""■■"

■ Азот микробной биомассо *-Н рассчитывают по формуле: . ■ " х-н - с[к]в- р:])/кд . (I*).

где [н} в к [к] - содержа!«в н в солевкк вытяжках соответственно из высуаекной и контрольной почв. При использовании инкубационного окончания в регидратациокном методе вод[к}в к понимают количество минерализованного за срок инкубации азота в высушенном и контрольном почвенные образцах соответственно.

Коэффициент пересчета ^ находят в инкубационной эксперименте с внесением в анализируемую почву небольших количеств глюкозы и Са(но^)2 взятых в таком соотношении, чтобы С:Н не превыпало 10:1 • Внесенные вещества быстро потребляются микроорганизмами, в результате количество падает к некоторому моменту « , времени . Запасы в составе новообразованной

биомассы микроорганизмов оценивают по разности:

С«*]* . • ■ -

У Почву в момент подвергает высушивания и определяет;количество - , перешедшего в солевую вытяжку . Величину

(доля солюбнлизируицихся ^-компонентов клеток, вирастаицих на внесенном а почву субстрате) находят по формула: ч

При определении балансовым методом расчет ведется по формуле: ]'■■':: '■ '■■ '■■■■: ■;. Л '■. ■*■..: ■:'..■■'./• . . :

В данном случае - содержание ааота в солевых вытя*^'

хах из неходкой почвы соответственно до и после внсусиванкя.

11 йг ~ анаяогичныв показатели для почвы после инкубации с глюкозой в течение. 1-7 дней.

На рисунке 2 представлена динамка иммобилизации азота в лабораторном опыте по определенно ^ . Потребление нитратного азота при его внесении совместно с глюкозой происходит очень быстро) достигая максимума на второй день,^ затем наступает минерализация азота. В табл. 1 приведены даннш по динамике ^н , получении© в ходе проведения инкубационного эксперимента с внесением в почву глюкозы и СаСНО^)2 и Расчет величины • Среднее значение впервувнедед» эксперимента для исследу-

емой почвы оказалось равным 0,29.

1 Таблица I

Динашка , извлекаемого солевой вытяжкой из почвы до а теле высушивания '

Время • : • ' •• * " ' . ! ' мер - атом к /г гочвы

инкубации (сутки) V : Количество иммобилизованного ■.15 Н ■ -■. ■■■•■■■ч' Мо-М* Количество ^н до высушивания в вытяжле , после т-регидрата- ьгЗ пи» я инку- а бацни

6,49 ! 3,31 .V..;;. ■■■ ■ 4,29 0,35

.."."■' 2 7,66V -ч';- 2,27 4,78 0,33

7 6,12 3,80 б.И . 0,38

■ l

ft&mjt ■■■>;;

Дтавшкж пбдюоаш форм азота ; а азота шкробно» биомассы в тчае - после. ввесенюО

-у',"- - .'к''- ;,■:: • , Г JDX09II I Са(МО})2 , ' ^ /;.

Bpew КолгюствоКоячеетво atora в со да во* вытяие» мсг - атомах я /г почвы . юву- мобхда-; . бшп ; мваяяого

«онтрожьна* гочва

^oforaatetnaa почва

до пкушааки шел» внсушмюм , до высутававм после шсушмки ;

-■<: У^ ' ■ т -. EU; ; И? : ЧЧ1

(qrtn) ГМЧвВ , : , ■,'■■ ; + . . .:. ■ v -V.h > w

1 '

0,07 0,29 0,36 -1,22 0,22 1,44 0,02. 9,91 9,93 4,51 0,66 5,17

V I 6,3 0,06 . - 1,28 0,32 1,61 • 0,50 3,11 ,3,61 4,45 1,70 6,15 0,36 0,23 •

2 7,6 0,09 - л - . 1,36 0,45. 1,81 0,34 2,03 -2.37. 3,89 1,72 5,61 0,33 0,29

3 6,6; 0,09 0,Э9 0,48 1,43 0,56 1,98 0,40.2,84 3,31 3,03 2,72 . 5,75 0,22 0,21 7 6,1 0,11 0,50. 0,61 1,21. 0,82 2,04 0,42 3i« .<'3,&4 "3,64. 3,67 7,31 0,35 0,39

"v :v- :

Изменение параметров, входящих в уравнение (7) в динамике и расчет Хц : представлены в таблице 2.Среднее значение к^ окаэа-'

лось равным 0,28, что очень близко х полученному при расчете с ио-

' -

пользованием метки '"я и говорит о правомерности балансового способа расчета и о возможности определения в кратком лабораторном эксперименте бе» использования метода меченых атомов, что основательно упрощает анализ* Подученные данные свидетельствуют о вкср-кой эффективности высушивания почвы при 70°, При такой обработке извлекается около 30 % шкробного азота, причем отмечается очень высокая ее селективность: величина коэффициента вкстрагируемости колеблется от 4,22 до 6,45(табд.З). По атому показателю о регидра-тадноннкм методом сравним лишь метод фушгацииншхубадак ( ¿ита, Раи1, 1964).

..■■■■ Таблица 3

Определение коэффициента экстрагируемо«* я '..■■'. ' ; для выселенной пр| 70е, почвы ■ "

Коэффициент экстрагируемости -

1 0,98 2,54 9,93 109,3 4,25

2 2,61 3,24 9,93 108,3 0,45 ,7 2,31 3,47 9,93 109,8 7,36

День Количество Общее содержание

опыта екстрагируемого - азота в шчве

азота (мкг-атом/г.п.) мкг-атом/г почвы

1.3. Влияние агроэкологическях условия на динамику -углерода к аэота мскробпой биомассы в серой десной почве С помощью регидратациокного метода определения запасов углерода^ и азота микробной биомассы была прослежена динамика «тих показателей в полевом опыте ка серой лесной почве. Результаты исследований приведены на рисунках 3 - 5. Во всех вариантах опыта количество углерода михройноЯ биомассы в почве изменялось во времени, достоверно различаясь для каждого срока отбораобраз-цов, В период вегетафси растений - о начала июня Но начало августа происходило ее закокомерное увеличение для слоя почвы О - 10 см в среднем дли всех вариантов опыта с £02 до 853 кг С/га в севообороте BI и с 315 -до 849 кг, С/га в севообороте ВЗ, Взаимосвязь между аапасаш углерода шкробюй биомассы и зеленой $мто-массой растений описывалась линейной зависимость» (рис.4) о коэффициентом корреляции г* 0(69. Формально кулевой фитомассе соответствовало ненулевое ¿качение микробной биомассы - SSO кг С/га, которое может быть приписано нериэосферной части микробного сообщества почвы.-

Запасы микробного азота в слое почвы О - 10, см изменялись а зависимости от срока определении и варианта опыта в пределах .'-г от 39 до 197 кг/га. В среднем еа сезон » пахотном горизонте (О - 20 см) содержалось от 1-49 до 182 кг/га азота для разных . вариантов ка севообороте В1 к от 165 до £00 кг N /га для севооборота ВЗ, что составляет б - 10 %'■ от общего содержанияазота i почве. Запасы азота в шкробной биокассе достоверно изменялись во времени. Причем резкое увеличение содержания микробного азота наблюдалось в начальный период роста растений после внесения : удобрений(рис.З), Дся севооборота BI стмечавтся.дв* достоверных подъема - 8 сентября 1984 г. и 4 иикя 1985 г.", которые, '

урожай, ц/га

фитомасса, ц/га

20 40 . 60 80 ТОО 120 фитомасса.ц/га

Рис.4 Взаимосвязь между урожаем растений и запасами микробной

биомассы: А - урожай а ерш* - среднесезонные величиям содержаниямикробного азота в почв«, В — фятомасса даеияцы - содержи« в микробного азота (ж - я), В — фмтомасеа поехжцы — содержание углерода микроорганизмов (х - С).

: - те - '

вероятно, соответствуй* иммобилизации азота удобрения, вносима весной и осенью.

Соотношение С;Л" в шкробной биомассе,' рассчитанное по полученным данным, варьировало в пределах от 2,4 до 11,6, причем миницум пркходялсл на первую половицу июня и соответствовал максимуму иммобилизованных удобрений, а аатем происходило постепенно« уменьшение содержания азота в шкробной биомассе вплоть до начала августа, когда были скошены пжетйа к ячмень.

Если динамика углерода юпробной биомассы ие различалась для оевооборото* В1 я ВЗ, «о ш отношения мкробного азота, напротив, •аметна существенная разкжца(ркс,Б).

N ,кг/п, 100' •

90 ■ " 80. -70 -60 •

50 I ---—--■--~——1----

май ивяь иель - август

масяц

Рис. 6 Сезоижал динамика аапасов микроби«го азета в печве севоебобета 81 <1) и ВЗ (2).

В севообороте ВКоаямая пшеница) отмечается параллельное увеличение sanaco» н » жхробной биомасса к надземной фм то массе < г ■ 0»08). В севообороте ВЗ(ячмень) после крутого возрастания аалаоов микробного азота в начале вегетации (17 июня 1905г.) происходило юс резкое снижение. Такое различие возникает, ю всей видимости, иэ-еа того, что в севообороте BI предшественником пшеницы в 1964 году была вико-овеянал смесь, которая оставила после : себя значительные запасы доступного азота. Дополнительное поступление в почву ааота обеспечивалось также весенним подсевом клевера под озимую пшеницу. Тесная коррелятивная связь обнаружена между урожаем зерна оаимой пшеницы • севообороте BZ и средним «а сезон содержанием азота в шхробной биомассе а слое почвы 0-10 сантиметров, с * 0,66(рис.4). '

Снесение органических и минеральных удобрений приводило к статистически аначямому повьвекио аапасов микробного ааота а по- ' чве. Однако «тот эффект был непродолжительным: * течение вегетационного сезона(или «а осенне-аимнхй период в случае озимой пшеницы) разница между контрольной я удобренными дехякхяш исчеэа-да(рИС.Э).

Варианты опыта с различиям обработка*« почвы не различались' резко ш запасам азота я микробной биомассе* Различия между обработками почвы обнаружены в характере распределения по глубине запасов С щ » декроорганнамах. Бели для вслапки (AI) запасы микробного углерода к азота распределены рално мерно в сю* О - 20 см, то при поверхностной обработке почвы набеадаетс* »а-^ метпые различия между саэяш почт О - I0- и 10-20 см. Тая, углерода микробной биомассы содержите« больвев необрабатываемой слое -10 - 20 си. а югхробкка ааот, наоборот, интенсивнее 'ахжумулжрувтея в верхнем ело* почйм 0 - 20 см.

г . Влажность, температура воздуха к температура почвы не жор- V : релировали с биомассой почвенных микроорганивиов и содержанием -в ней азота(рнс.З). Видимо, гидротермичесяие факторы бмли бливки

■ ж оптимальным дм роет« мпсрооргатамов в 196& г. Влажность и : -температура оо4вн в ИЕне-чшле варьировал* в пределах от 13 до , 2056' и от 11,4 до 17° соответственно* Лишь' в сентябре наблюдалось /иссувенжепочвыЧб- 8% ), что привело в севообороте В1 к умень-

~ ; Цмп» запасов 1«кробной биомассы год клевером. .

: Кояичеетвенюеопредеденаевотоха азота через

мскробнуп биомассу в иолевых условиях ■.. -

В таблице 4 приведены даяние по выносу азота с урожаем я [ поступление его в почву в виде удобрений дм различных вариантов . ■'/.''':-V опыта. Для исследуемой з ко системы в большинстве сдучаев баланс L по азоту был положительным, т,в. с урожае« 'отчуждалось больше . / азота.ч^вдасжлосъсулобренияш^^.^"^^^- -г

- При дозе внесения азотных удобреняй SO кг/га следует ожидать что определенные для изучаемой почвы показатели азотного баланса (Кудеяров.1965) в абсолютном выражении составят соответственно 32 - 38{вкличекще в растен*я)^13 - 44(вхожденив в состав орга-\ иического вещества почвы) к 18 - 36(потери) кг и /га: Таким об разом, «ось йеммогим болев четверти урожая растений формируется . ' ^ за счет азота удобрений, остальная часть приходится на долю "природных* запасов »того еле мента, или, что более вероятно, на! -долв биодагяческогч) авота, фикафованного диазотро^июа« микро- , оргаиизктв. Больжая часть новообразованного "потаенного азота* представлена внутриклеточными соединенияш шкроорганхзшв, пра-^'чей Mtnaai мк^тто ааом есть волга весьма динамичная в к связи е параллельным протеканием процессов роста и. гибели отдель-

■ иых'шцуляций*-;";;:.-.1- ; ""'.■:.■,

Таблица 4

Некоторые слагаемые баланса азота в агроценоэе на серой десной * ■ -.V почве >."".;-'". ".■■'■'„■■.

Вариант Опыта ■поступает с удобрениями хг/га , отчуждается : с урожаем : - кг/га - - избыток . ' азотного' баланса 4 кг/га ■ запасы"" ' -' микробного . азота ъ почве ; * кг/га .

С1В1 .■::■■■■ 0 47,8 . 47,0 149,4 •

С4В1 120 113,9 • - бл ;

С1ВЗ о-/:;-' ': 40,3 ! 46,3 184.7

С4ВЭ "■.■;■■■ ■• . ео . 126,0 46,0; 188,3

. 1 ■ ' Таблица & ■...'-

Расчет интенсивности потока азота через микробную биомассу

Вариант по сумме

опыта

рнык

по удельной скорости роста

- приростов кг. /га ва сезон У?* ■■■■; ■ -ч 1.,-. сутки ■ кг/ггГ Р^-кг/га . за сезон ' :

В1С1 111,4 0,020 106 Л 149,4 316 ■ ■' '■. \

0,074 : 106 , 149,4. 1172 ,

Р1С4 159,5 - 0.020 106 176,6 374

0,074- 106 ' 176,6 Г , • 1385 , ч ■ ■ '

ВЗС1 \',Л' 0,020 67-;":' 184,7 '247 " V. Ч ' -

<■'.'-■■. ' 0,071 С7 184,7 916 '

ВЗС4 - 0,020 67 ; лоз.з ."'7246 -

: 0,074 07 .103,3 909

. -

-Т..;.,. - 22 - ' . ■ У -Т.'''' -."У^У

■ Чтобы оценить потенциальное количество трамсфоршроамаюго : ■

мот» шкроорганнаиов проиввадем приблизительный расчет времени : / : у- оборотаткробиой биомассы. Для «того воспользуемся двумя под- '

ходам« - I)рассчитаем сушу-аначмма грироото» и падений ааота. -микробной биомассы ва весьоеаон{ достоверность приростов и паде- ■■ ' Л ни* определимой величины находили о поыоцьп дисперсионного ана- , лмаа)> 2) вычисхиы ср«дк1л0 величину удельной скорости ростажкро-; оргакиамов в* почве по интенсивности их дыхания и средним »а-\ ~ пасам углерода:.. . . ■ / ■..'.',

. ,•» ватемпоток «мп черев шкробкыа кдеткиаа вегетационный

период : ■■" '"■■■'■'■':■ '-''УУ^

: : Результаты расчетов Ри двумя способаш -'сведены в таблицу, У Б .Интеемвность поток*» черв» микроорганизмы, рассчитанная вто-■'..;. рыы способом, овазаласьв 2 - Зрала Не вмвывает оожения,

что последний расчет является более правильным, так как малове-— роятно, что в период между двумя отбора*« образцов почвы (2 ие- . •' I V Дели) происходят только минерализация жяж только «иммобилизация

V К я абоолвтный пркроот содержания шгробного мота равен , Г; его количеству определямому первым способом.' Большая дикамгмоеть У/Л '' • ; вапаоов микробного' азота очень хорошо прослажизавтся при изуче- ~ / мси ежедневной динамики микробной биомассы.; - ,

Однако каким бы путем*« не пользовались при расчетах, у

/ важно подчеркнуть другое: даже по минимальным оценкам оборачиваемость азота микроорганизмов в почве достаточно велика* чтобы Г-' " * в несколько рае перекрыть размеры поступления «того елемента С,.'-■'".' :'-. высей е растения. . .'"* V■•■.■;-.:

- 23 -. ВЫВОДЫ

X. Разработан метод высушиванил-p«гидратации длл определения мота микробной биомассы в почве, основанный на явлении солюбяли-«ации азотсодержащих компонентов шкрооргакиамоа в результате высушивания почвы» Метод быстрее, проще в исполнении и более то» . чен в сравнении* о другими применяемым! методами, позволяет полу» чать не условные . а абсолютные величины мкробной биомассы. Калибровку метода(нахождение пересчетного козффифекта' ) целесообразно проводить для каждого исследуемого типа пбчвы в краткой лабораторном ехспер«мекте о внесением в почву глюсоан я источника азота*

2* Запасы шкроб но К -биомассы в серой лесной почв« а аависи-'мости от уровня »несения удобрений, способа обработка почв» к.. сельскохозяйственной культуры варьирует в пределах от 370 до " 2040 кг С/га * от 50 до 200 кг и/га. В состав микробных клетох входит в среднем углерода и 73Ё мота органического веществ» почвы. Запасы мота мккроорганизков в верхнем ХО-саитЯметровом слое почвы сравнимы о количеством азота вносимш «кегодмо о удобрениям* Установлено наличие тесной коррелятивное связи между * биомассой микроорганизмов я надэеимй фитомассой( г - 0,68).

, 3* Количество азота V клетках микроорганизмов сильно варья-рует в течение вегетацноитго сезона, достигая магскцума в первые фазы развития растений (П,Б$) и шннмума (3!t ) а фаву полного созревания. Соотношение С: в в клетках мккрооргаинвмов ттри ~ »том изменяется от 3 до 12. Внесение шмеральных м органических удобрений увеличивает количество мхробйого азота на 20 - 40 кг/га т.е. до 1/3 минеральных удобрения включается в состав, нпсробкнх клеток. '-г ■ '■..'.'■■'

• 4. Запасы микробного ааота в севооборот« с бобовыш и многолетним травам более стабильны и возрастает в течение вегетационного сеаона, тогда как;в севообороте бее трав с высокой долей - <■•" пролаинш культур сезонная зднамиа втой величины имеет той характер - резкое увеличения после предпосевного внесения удобрений, а затем постепенное снижение к концу, вегетационного сезона.

Действие разных способов механической обработки почвы ска- ~ аывается главным образом на профильном распределений »неровной , биомассы: на варианте с поверхностной обработкой почвы микробтй : ^ азот интенсивнее;аккумулируется в верхнем (О -10"см) горизонте : почвы, тогда как для вариантов со' вспашкой к глубоким безотвальным рыхлением почвы микроорганизмы распределены равноменно по '; Всецу пахотному, гориаонту. • .' •

5. Время генерации почвенных микроорганизмов, рассчитанное 1 на основе ежедневных полевик наблвдениЙ со славило в среднем 10 суток, г.тэ соответствует 10 - 12 генерациям микроорганизмов'за Часовой. Максимально возможные величины потока в через микробную биомасс}, рассчитанные с учетом удельной скорости роста мкроор-гакизмов я среднесезонных валасов азота в микроб них клетках составляют от 246 до 1385 кг N /га за севом, изменяясь в зависимости от варианта опыта. Нижний предел потока н, определенна на основе измерения еженедельных колебаний количества мкробной биомассы равен 85 - 160 кг п/гл'.'

- Материалы диссертации опубликован^ в работах: У

I* Влагод&тский С.А. Динамика микробной биомассы и иммобилизация азота в различных агроценозах //, Микроорганизмы всель-ском хозяйстве. Теа. докл. Ш Всесоюзной научной конференции. -М:19Э6.-С.94-Ю. . ' : !

2. ЕлагодатокиЯ С.А..Бяагодатокая Е.В.,Горбенко A.D. .Паников Н.С, Ре гадратшиояный метод определения биомассы микроорганизмов в почве // Почвоведение,- 1987,- * 4.-0.64 - 73. - ч

.' ■■'■.■; З.Еаяикой Н.С., Горбенко A.C. .ЕлагодатскиЯ С.А. .Благодат-; екая Е.В. Способ определения биомассы микроорганизмов в почве// ' Положительное решашв .от 2Х апреля 1987 года на заяаду' : № 4039849/31 - 13 (042171). V : • :

4. Самойлов Т.И.'.БлагодатсгаЗ С.А. Динамика зепасов микроб-■ -* »ого азота в серой лесной почве о различим» свдьохбхоэяВотван- . -, .- ныы использованием // Колоде коное изучение биопродуятхвноотя • лгроценозов.- Путано:1987.-С. ■-.':■ ■ . ■■ .-'-■

Г: 5. Елагодатский С.А„.Ларионова A.A. Ежедневная динамика -азота я углерода иикробяоП биомассы в серой лесной почве // . Вестник МГУ, сер. 17 - почвоведезде.-Х987, * Э,- С. .

v Подписано в печать 23.Об.1987р. Л.77750 Заказ 514 Тираж 100 , Типография Всесоюзного бюро пропаганды кквожокуостаз

Валовой химический состав почв я раотелвй определяли рентге-нофлуоресцентныи методой, обдай авот по Къельдалг, граиулометря-■ ческдй состав почв, гyuyo, обменные основания, рН,гидролитическую кислотность, подвижные формы азота, фосфора, калил и др. -ставдартнымиг методами, Подвижные фориы микроэлементов в почве определены в 1,0 к ацэтатно-амиокиВной вытяжке на агоМно-адсорЗциои-ном спектрометре, формы соединений железа - в вытяжке Vepa Джексона а Таима. Препараты для рентгеносъемки на установке ДЮН-2,0 готовили седиментацией частиц на покровном.стекле. Получены рентге-нофрактограммы с ориентированных препаратов. Соотношение основных минеральных фаз определяли по площади рефлексов по Баскайе. Определение содержания белка в зерне выполнено по Бернитейну, фракционный анинокяслотвый состав белка определен на аминокислотном ана-. лязаторе НД-1200 Е, .

Автор глубоко благодарен коллективу РовенсхоЯ опытной отанода я Почвенного института км .В,В.Докучаева ва содействие в проведения исследований, ...

3. Агрогенеткческая характеристика почв агатного хозяйствq •

Почвенный покров хозяйства я прилегаетеВ территории яиеет сложный характер я предотеален всеми основными типами пота севе- ' ро-запада *УССР: дерноао-яадзолкстнм*, серыми леспыии, червоаевиы-' их я гуиусо-карбонатными пдчваик. Наибольшая площадь занята темно-серыми лесными почвами, на-которых резнещеа опнтешй севооборот*. На всех типах почв были в ал ожени полнопрофильные опорные разрезы, в которых проведено яаученке морфологического я михроморфологического строения, механического, минералогического, валового химического состава, содержания форм железе и др* Материалы но 4 тжпаи ' почв приведена в диссертации.

Темно-серые лесные почвы. сформированные яа шлеватом суглня-