Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Микробиологические процессы в почве при интенсивной и альтернативной системах земледелия

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Микробиологические процессы в почве при интенсивной и альтернативной системах земледелия"

РГ 8 ОД

АКАДЕЫ1Я НАУК УКРА1НИ 1нститут м1кроб1олопг та в1русолоШ 1м. Д. К. Забодотного

На правах рукопису

ОСТАПЕНЮ Андр1й Дмитрович

Ы1КРОБЮЛОГ1ЧН1 ПРОЦЕСИ В ГРУНТ I ПРИ ПГГЕЖИВН1Й I АЛЬТЕРНАТИВНА СИСТЕМАХ ЗЕМЛЕРОВСТВА

03.00.07. - м!кроб1олог1я

АВТОРЕФЕРАТ дисертац!* на здобучтя вченого ступеня кандидата С1олог1чних наук

Ки1в - 1993

Робота виконана у в1дд1л1 аагально! та грунтово! м1кроб1олог11 1нституту м!кроб1олог11 та в!русолог11 1м. Д. К. Заболотного АН Укра1ни

Пауков! кер!вники

доктор б!олог1чних наук,професор, член-кореспондент АН Укра1ни Андр1юк К I.

доктор с1льськогосподарсьюпс наук, професор,академ!к УААН Сайко ЕФ.

0ф1ц±йн1 опоненти

доктор б!олоПчних наук.дрофесор Гвоздик Р. I.

доктор с1льськогосподарських наук, професор С1рий А. I.

Пров£дна орган!зац1я

1нститут фШологН рослин * генетики АН Укра1ни

Захист в!дбудеться /91694 року о 10 годин! на зас!данн! спещал18овано1 ради Д 016.06.01 при 1нститут1 м1кроб!олог11 та в!русолог11 1м. Д. К Заболотного АН Укра1ни ва адресов: 252143, Шв-143, вул. Заболотного, 154.

3 дисертац1ею можна ознайомитись в С1бл1отец1 1нституту м!кроб1олог« та в1русолог!1 1м. Д. К. Заболотного АН Укра1ни за адресок 252143, Ки1в-Н3, вул. Заболотного, 164.

Автореферат роз!слано

року.

Вчений секретар спец!ал1зовано1 ради кандидат бЮлоМчних наук *Ллр пурцц Л. М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

. АктуальнЮть проблеми. Сучасний етап розвитку суспхльства характеризуется втручанням людини в природн! процеси.шр веде до порушення функц!онування б1огеоценоз!в. Особливо це пом!тно в агроекосистемах. Ведения с1льсьгсого господарства за интенсивною системою показало, що зростання р!вня х!м1зад11 не дае баланого збглыпення урожайност! с±ль-ськогосподарських культур. При цьому значно пог!ршуеться стан навколиш-нього середовшцз 1 як!сть отримано! продукт!.

Альтернативна (б£олог±чна) система землеробства баэуеться на оп-тим1зац11 природнъого кругооб!гу речовин 1 енерг!5:, Шдвищенн! родк>-чост! грунтов, активхзацН життед1яльносг! м!кроорган13м!в. Це дося-гаеться.в першу чергу, за рахунок внесения в грунт органхчяих добрив 1 рослинних рептк1в.

Родюч!сть груит!в, яка забезпечуе отримання урожа!в с!льськогос-подарських культур, у значн1й м!р! залежить в1д 1нтенсивност1 1 нап-рямку м!кробЮлог1чних процес1в..

В л!тератур! е чимало даних про вплив р!зних доз м1нералышх добрив i засобхв х!м1чного захисту рослин на чисельнють грунтово!. Шкрофлори, запаси гумусу та його склад. Проте в б!льшост! цих роб!т в1дсутн! пор1вняльн1 дан!, а також еколог1чна характеристика р!зних систем землеробства. Небагато роб!т, присвяченнх впливу !нтенсивно! 1 альтернативно! систем • землеробства на грунтову м!крофлору, И склад, особливостх функц!онування м!кробного ценозу; немае узагальнених даних щодо специф1кл впливу традиц!йно! та альтернативно! систем землеробства на стан гумусу грунту. Тому вивчення м!крофлори, м!кробних процес!в та гумусного стану грунту при р!зних системах землеробства

е актуальниы.

Мета та задач! дос.Иджень. Ыетою нашо! роботи було пор!вняльне вивчення основннх законом!рностей рог витку м!кроб!олог!чшх процес!в ! трансфэрыац11 гумусу при !итенсивн!й та альтернативна системах землеробства. В зв'язку з поставлено» метою в задач! досл!джень входило: (1) вивчення впливу основннх елемент!в !нтенсивно! та альтернативно! систем землеробства на запаси м1кробно! б!омаси, загальну б!оло- ■ г!чну активнЮть грунту;(2) вивчення чисельност! м1кроор'гшЦзм1в. основннх еколого-троф!чшга ! таксоном!чних груп, IX функц!ональних взаемо-в!дношеш>,в!дносно! ст!йкост! мхкробних угрутоваш>;(3) визначення Батального вм!сту ! як!сного складу гумусу в грунт!;(4) Бивчення оссбли-востей х!м!адого складу ! молекулярно-масових характеристик гум!нових кислот грунту при р!зних агротехнолог!ях.

Наукова новизна: Отриман! нов± дан! црдо специф!ки розвитку м!к-робних утруповань ! гумусного стану темно-с!рого оп!дзоленого грунту при р!зних системах землеробства Епершэ виэначеиа в!дносна ст!йк!сть ! !нтегрован!сть М1кро0них угруповань грунту при р!зних антропогенних впливах.

Одержан! нов! дан! шодо зы!н, як! в!дбуваються в гумус! грунту 1 х1м!чному склад! гум!нових кислот при р!зних системах землеробства, вперше визначен! молекулярн! маси ! молекулярно - масовий розпод!я гуШнових кислот темно-с!рого оп!дзоленого грунту при р!зних агротех-нолог!ях вирошування озимо! пшениц!.

Запропоновано систему б!од!агностичних показник!в для еколог!ч-ио! оц1нки р!зних систем землеробства

Практичне значения роботи. Отриман! матер!али являють собою науко-ву основу альтернативно! системи землероОства ! мають- враховуватись

при розробц! агрох!м!чних та агротехШчних заход1в вирощування с!ль-ськогосподарських культур. Результат« досл!джень 1 рекомендацН були впроваджен! в господарств! " Шп!льнянський " Житомирсько! облает! при Еирощуванн! озимо! пшениц! за альтернативною технолоМею.

АпробаЩя роботи. 0сновн1 результат« досл!джень Сули представлен! на Республ!канськ!й конференцН " М1кроб!олог!я в о!льському господарств!" (Кишинев, червень 1991р.); IV Всесоюзной науков!й конференц!! "Шкроорган1зми в с!льському господарств!" (ПуШно, с!чень 1992); Кон<5еренцН молодих вчених 1МВ АН Укра1ни (Ки!в, 1991), 1(7111) з'!зд! УУО (Одеса,1993 )

Публ!кац!!. Пэ тем! дисертац!! опубл!ковано 7 роб!т.

Структура 1 об'ем роботи. Дисертац!йна робота викладена на 169 стор!иках друкованого тексту ! складаеться а вступу, огляду л!терату-ри, натер!ал!в ! метод!в досл±дження, експериментально! частики, результат!в та 1х оОговорення, висновк!в, списку використано! л!тера-тури та додатку. Дисертац1я мае 22 таблиц! ! 11 рисунк!в. Список л!те-ратури включае 288 роб!т, в тому числ1 113 -!ноземних автор!в.

ЫАТЕР1АЛИ ТА МЕТОДИ Д0СЛ1ДЖЕНБ

Досл!дження проводили в 1989-1992 роках в польовоыу стац!онарно-му досл!Д! Гнституту землеробетва УААН в зон! Правобережного Л!состе-пу на тешю-с1рому оп!дзоленому крупнопиловатому легкосуглинковому грунт! на лесовидному суглинку.

Озима пшениця сорту "Мирон!вська 61" вирощувалась в с!возм!н! Шсля гороху за !нгенеивними ! альтернативними агротехнолог!ями, як! в!др!знялись м1х собою разними системами удобрения грунту та захисту

рослин. Схема досл!ду включала Барiантк з дозами м!неральних добрив, як! эастосовують в !нтенсивн!й систем! землеробства: N120 Р90 K9G,' N120 РИО К180, а тага л вар!ант насичення грунту до 40 1лг/г PgOg í

40 ыг/г KgO - N180 Р600 К1300. • На вархантах альтс-рнативних технологий

в грунт вносили 10 т/га гною (в середньому за ротац!ю) i 5т/га неути-л!зовано! ciJibCbKorocnoflapcbKoi продукц!! (рослинн! з&лишки гороху, солому пшениц!,листя буряку), були також д!лянки з внесениям гною, неу-тил!зовано1 продукт i га N120 РИО К180.

Вирошування озимо! пшениц!,.проводили, як при Шенсивному вико-ристанн! 3aco6iB х!м!чного захисту ролин, так ! без них. 1нтенсивиий х±м!чний захксг рослин включав застосування комплексу препарат!в (фунд&зол,д!ален,тур,дец!с,т1лт), як! вносили по фазам органогенезу озимо! пшениц!.

Контролями були вар!анти, на яких вирощували озиму пшешщю без будь-якнх добрив i щлинкий грунт.

, Грунтов! зраэки Ыдбирали на глибин! орного шару - 5-20 см по фазам вегетацИ пшениц! - кущ!ння, ыолочно-воскова стигл!сть ! повна стиглЮгь. У в!д!браних зразках грунту проводили м!кроб!олог!чи1, аг-рох!м!чн! 1 б!ох!м!чн! анал!зи.

Эагальну м!кробну б!омасу визначали рег!дратац!йним методом ( Благодатський С. А. та !ний, 1987), а к!льк!сть продукованого грунтом дЮксиду вуглецю - на газовому хроматограф "Цвет" .

Чисельн!сть м!кроорган!зм!в окремих еколого-троф!чних i таксоно-м!чних груп визначади методом пос!ву грунтовох суспенз!! на в!дпов!дн! тверд! кивильн! середовища( Звяг!нцев Д. Г. ,1980).

- б -

Статистичну обробку даних чисельност! м!кроорган1зм1в в грунт! ва вс! роки досл!джень проводили за схемою 2-х факторного дисперсного анал!зу за В. А. Доспеховим (1979).

Для оц1нки розмаху коливань чисельност1 м!кроорган!зм!в вирахо-вували коеф1ц!ент флуктуацН ва формулою, запропонованою Р. У!ттекером (1980).

Кореляц!йн! матриц!,як! характеризуюсь парн1 кореляц!! м!ж окре-мими еколого-гроф!чними трупами м!кроорган!зм!в, були побудован1 за Е. Шанкою (1981). Анал!з кореляц!йно! структури м!кробних угруповань проводили за В. П. Терентьевим (1960).

Для досл!дження гумусного стану досл!джуваного грунту вивчали к!льк!сний ! як!сний склад його орган!чно! речовини. Загальний вм!ст орган!чного вуглецю в грунИ визначали за Б. А. Н!к!т!ним (1083) з спектрофотометричним зак!нченням анал!зу по Д. С. Орлову (1985).

Статистичну обробку даних якЮного складу гумусу проводили за методом Б. А. Доспехова (1979) з обчисленням стандартного в!дхилення, коеф!ц!енту вар!ац!1, помилки середньо!.

Вилучення та очищения препарат!в гум!нових кислот проводили за методами Д. С. Орлова та Л. А. Гришшо!(1981), а !х еле мент ни Л склад визначали на анал!затор1 "Карло Ерба".

Для визначення молекулярно - масового розпод!лу гумусових сполук нами був застосованний метод, щр базуеться на ценрифугуьанн! !х в гра-д!ент1 густини розчин!в хлориду натр!ю (Воцелко С. К., 1утинська Г. 0., 1992). Середньовагов! значения молекулярних мае розраховували за Д. С. Орловим (1985). Крив! св!тлопоглинання роэчин!в гумусових кислот визначали на спектрофотометр! "Вестап БИ - 70".

0СН0ВН1 РЕЗУЛЬТАТИ Д0СЛ1ДЖЕНБ

М1КР0ВН1 УГРУГОВАНШ ГРУНТУ ПРИ ВИР0ЩУВАНН1 ОЗИМО! ПШЕНИЦ I ЗА .

ШЕНСИБЮШИ ТА АЛЬТЕРНАТИВНИМИ ТЕХНОЛОГ1ЯМИ

Для еколог1чного обгрунтування' сучасних систем землеробетва дуже важливо досл!дження стану м!крофлори грунту. Обл1к м!кробно! б!омаси застосовуеться для характеристики продуктивном! ргзних б1огеоценоз1в, а також кругооб!гу речовин 1 енергИ в екосистем!.

Проведен! нами дослхдження виявили найб!льш! сумарн! запаси б!омаси м!кроорган!зм!в в грунт! вар1анту з сумЮним внесениям неу-тил1эоЕано! с!льськогосподарсько1 продукц!1 та м!неральних добрив (до 690 мкг С на 1г грунту). Застосування интенсивно! системи землеробетва энижуе вапаси м^кробно! бхоыаси в грунт! пордвняно з альтернативною системою. Неудобрений грунт п!д озимою пшеницею характеризу-вався також нигьким значениям м!кробно! б!омаси ( не б!льше 164 мкг О на 1г грунту).

Попарне пор±вняння вар!ант!в з використанням засоб!в х!м!чного захисту рослин ! без них, показало законом!рн!сть пригн!чуючо! ди пестицид!в на накопичення б!омаси грунтовою м!крофлорою. в б!лыюст! випадкхв !нтенсивний х1м1чний захист також негативно впливав на про-дукування дЮксиду вуглецю грунтом.

Проведен! нами досл1джйння виявили значний вплив р!зних агротех-нолог!й вирощування озимо? пшениц! на чисельн!сть м!кроорган!зм!в • окремих еколого-трофхчних ! таксоном!чних груп (табл.1.). Найб!льш чутлив! до д!1 р!зних вид!в добрив були н!трифхкуючх бактер!!,органо-

Таблица 1.

Чисельнхсть м1кроорган1зм1в окремих еколого-трофхчних х таксоном!чних груп в темно-С1роыу оп!дзолекому грунт!

Вар:анти досл!ду Чисельнхсть м!кроорган!зм!в в 1 г грунту

1актор А Фактор В н!триф!куюч1 бактерН, тис органотрофИ! млн педотрофн! млн ОЛ1ГО- трофнх.мля М1КрОМ!ЦЭ- ти,тис

А1 Ц!лина " ВО" 16,1 8,0 21.2 13.1 36.7

А2 Грунт без добрив ЕО В1 10,4 9,9 6,2 5,6 18,8 16,3 9,4 9.2 33,3 22.8

АЗ Внесения неутил!зованох с!льсь-когосподарсько! продукцх1,гною ЕО В1 11,6 12,1 10.9 10,0 6,9 12,4 8.3 6.4 25,1 30,3

А4 Внесения неутил!зовано! с!льсь-когосподарсько! продукт!. гною та N120 Р110 К180 ВО В1 16,8 ■ 16,1 10.0 9,3 18,8 16,7 8,6 11,0 36,5 38,9

А5 N120 Р90 К90 Ю В1 21,2 17,1 8,9 7,3 16,3 13,5 10,4 9,4 27,6 29,1

Аб N180 Р600 К1300 ВО В1 15.2 15.9 8,2 6,9 20,0 23,1 9.0 8,6 30,7 36,0

'Хоктичне значения критер!я Фхшера иср0 05ДЛЯ фактора А Внутг^шньокласовий коеф!ц!ент кореляЩ! для фактора А г 14,4 2,7 0.5 13,5 .4 0.5 6.7 5,3 0.3 13.5 0,7 0.4 11,0 3,9 0.5

Примйка - * варханти фактора В: - ЕО - без застоеування засоб1в х!м!чного захисту рослин

В1 - 1нтене!шн;!й хш'чнш"! зэхист рослин.

трофи, педотрофи, олхготрофи 1 м!кром!цети: 6,7-7-14,5 при ^ 4,9.

Використання високих доз шнеральних добрив при !нтенсивн!й систем! аемлеробства стимулювало розвиток в грунт! нхтриф!куючих бактерхй (15,2-21,2 тис. на 1 г труту), .а в вар!антах з використанням органхч-них добрив хх кхльк!сть була майке вдв!ч! нижчою .

В!дносно м!кроорганхзм!в, эдатних гхдрол!зувати орган!чн! сполу-ки, гид м!стять азот, то 1х найб!лыва чиселънхсть спостер!галась в грунтах вар!ант±в а застосуванням альтернативно! системи эемлеробства ( 9,3 - 10,9 млн на 1г грунту), що обумовлено збагаченням грунту орган1чшми субстратами. На вар!антах з використанням м!неральних добрив к!льк!сть органотроф!в зменшувалась. Самою низькою чисельн!стю цих м1кроорган!Бм!в ( 5,6-6,2 млн на 1г грунту) характеризувався ва-р!аит вирошуьання озимо! пшениц! на неудобреному грунт!.

Чисельн!сть педотрофиих м!кроорган!зм!в в Щлинному грунт! була найб!лыгою ! залишалась на високому рхвн! також ! при використанн! м!неральних добриЕ; 1х найменша к!льк!сть спостер!галась при внесенн! в грунт орган!чних добрив. Схожа зак.оном!рн!сть простедувалась ! в чисельноот! ол!готроф!в.

Щодо 8асоб!в х!м!чного захисгу рослин, то в умовах нашого експе-рименту цей фактор не мав статистично достов!рного впливу на чисель-Н!сть ус!х досл!джуваних груп м1кроорган!зм!в: 1^0,02-^62, при ^ 19,3.

В!домо, що динам!ка чиселыгает! грунтових м!кроорган!зм!в харак-теризуеться флуктуац!ями, щр обумовлен1 сезонними, добовими, або виладковими эм!нами фактор!в зовн!шнього середовища.

Для б1льшост! досл!джуваних нами груп м!кроорган!зм!в спостер!га-йась вм!на ампл!туди коливань к!лькост! м1кроорган!зм!в в залехност!

- 9 -

в1д агротехнолог!й вирощування озимо1 пшениц!.

Нами б/ли розрахован! коеф!ц!енти флуктуац!! чисельност! м!кро-орган!зм!в вивчених еколого-троф!чних 1 таксоном!чних труп за вс! роки доол1джень по основним фазам росту озимо! пшениц!. Для узагальнення цих даних ми використали !нтегральний показник - д!апазон коливання чисельност! м!кробних угруповань в Щлому.

Граф!чно ампл!туду коливань можна зобразити д!аграмою (Рис.1.), в як!й висота стовбця дор!внюс значению коеф!ц!ента флуктуац!! (СР), а амл!туди коливань чисельност! ус!х досл!джуваних груп м!кроорган!з-ы!в дагаь уяву про д!апазон флуктуац!! м!кробного ценозу в цхЛ01лу. Чим менша площа д!апазону(Здк), тим б!лыла в1дносна ст!йк!сть ! стаб!ль-

н!сть м!кробних угруповань.

Як видно а роарахованих нами даних, невеликими ампл!тудами коливань 2?,16) характеризувались м!кробн! угруповання-ц!лини ! ва-

р!ант!в вирощування озимо! пшениц! за альтернативною агротехнолог!ею

(3„,,-24,27-28,50). В !нтенсивному землеробств!,а особливо при засто-дк

суванн1 засоб1в х!м!чного аахисту рослин, д!апазон флуктуац!! м!кро-орган!зм!в розширюеться. щр св!дчить про зниження в1дносно! ст!йкост! м!кробного ценозу в агроекосистем!.

Активн!сть ! спрямован!сть и!кроб1олог!чних процес!в в грунт! -залежить як в!д чисельност! м!кроорган!ам!в р!зних троф1чних груп, так ! в!д специф!ки функЩоналышх зв'язк!в кхж ними.

На основ1 розрахованих коеф!ц!ент1в кореляц!! м:ж показниками чисельност1 м!кроорган1зм1в р1зних еколого-троф!чних груп нами були побудован! кореляц!йн! плеяди (Рис. 2.). Для м!кробних угруповань Щ-линного грунту характерна м!цна п'ятичленна плеяда типу "с1ть-з!рка", кожний з!! компонент!в пов'язаний з 1ншими за допомогою чотирьох

•IO-

СГ-

2

I

О

CF

О С

о -2

CF

г

о -2

Без застосугання xiMiMnoro захисту росли и

1231567,

Застосугання fитеисивяого

х1м1чного захисту рослии

- —

- 1

■п I 2 3 U 5 6 7

LY /// Т7? /У' i v4

- У Щ щ /Л

- \ Г 1 Ш

* Щ V 1 щ % S//iyy У/ У//// Ул

* ' i 1 Ш й

Рис.1. Диапазон коливання чисельностг м1крооргашзм1в: I- целина; IX- грунт без добрив; III- внесения неутил1зогако! С1льсккогоспод»р-сько1 продукц;I, thod; IV- внесения неутилгзовако! ci льсисогосподар-«Я!0л!.пЮК1111' гнос Nlao ?Н0 KT50;V-WI20 Р90 К90; .VI-»ieo F6Q0 KI300. 1-Стреп.том1цети; 2-м1крошцети; 3-педотрофи; 4-гтмат пуйнугчг ыткрооргаш зми; 5-0Л1 готрофи; 6-евтрофи, зда.тш ттил! зтвати оргашчнии азот; 7-евтрофи, здатн! уишзувати шиеральния азот.

- 11 -

зв' язк!в, що обумсвлюе б!льшу кЛцнхсть плеяди.

Рис.2. Кореляц!йн1 плеяди зв'язк!в м!кроорган1зм!в рхзних еколо-го-троф!чних груп: 1-ц1лина; П-грукт без добрив; III-внесения неутил!во-вано! схльськогосподарсько! продуктх,гною; 1У-внесення неугнл!зовано! с!лЬськогосподарсъко! продукцН,гною та М120Р110К180; V -К120Р110К180; 71- N180Р600К1300.1-ихкроорган 13М11,що утилгзують м1нералышй азот;2-целюловоруйнуючх; 3-н!триф!куюч1 бактерИ; 4-педотрофи; 5-гуматрозкладаю-ч!;6-ол!гокарботрофи; 7-ол! гоазотрофи.

Така ж п'ятичленна плеяда, але меншо! м!цност! ( з двома нере-ал!зованими молишвими зв'язками) була виявлена в м1кробних угрупо-ваннях грунту при вирошуванн! озимо! пшениц! за альтернативною техно-лог!ею з внесениям рослиних залшШв, гною та мхнеральних добрив.

Указан! вище п'ятичленн! плеяди були побудован! на основ! зв'яз-к!в м!ж м!кроорган!змами зимогенного , автохтонного, евтрофного та ол!готрофного блок!в.

Для м!кробних угруповань неудобреного грунту, а такол вар!ант!в э вастосуванням !нтенсивних агротехнолог!й вирошування озимо! пшениц!

були характера трьохчленн! плеяди зв'язклв типу "трикутник". Ц! пле-яди менш (Лцн!, осШльки колний !х компонент вв'язаний э 1ншими лише двома ав'явками, роэрив одного а них мохе привести до ровпаду вс!е! плеяди. В вар!ант! грунту без внесения добрив плеяду складали кореля-цПШ зв'язки м!ж Н1триф!куючими бактер!ями 1 ол!готрофами, а при ви-користанн! М1неральних добрив - м1ж педотрофамн, целюлозоруйнуючими 1 гуматроакладаючими м!кроорган!змами. Формування таких плеяд св1дчить про посилення рол! ол!готрофних м!кроорган!зм!в в неудобреному грунт! 1 актив!зац!ю траноформацН грунтово1 орган!чно! речовини при !нтен-. сивних агротехнолопях.

Для характеристики структур« кореляц!йних зв'язк!в важливим е не т!льки склад плеяд, але й !х ст!йк!сть при переход! на б!льш висок! р!вн! кореляц!!, що характеризуемся коефШенгом гомогенност! (Е).. Чим вище цей показик - тим б!льще !нтегрований м!кробний ценоз.

Так, для м!кробних угруиовань Щлинного грунту характерно було формування кореляцшшх плеяд при високих значениях коеф!ц!енту гомогенност! (Е-О,4). Ц1 плеяди були с?!йк! в широкому д!апааон! р1вня кореляц!! в!д г>0,1 до г>0,6. Це дае Шдставу гоЕорити про високий р1-вень 1нтегрованост1 м!кробного ценозу. При вирошуванн! озимо! пшениц! на неудобреному грунт! формування ст!йких зв'язк!в спостер!галось при низькому р!вн! гомогенност! (Е-0,1), щр було обушвлено малою к!льк!стю член!в, як! формували цю плеяду ! вказуе на низький р!вень 1нтегрованост! м!кробних угруповань. В грунтах вар1аит1в в альтерна-тивними агротехнолоПями формування стойких кореляЩйних плеяд в!дбу-ваеться при б!льш високих значениях коеф!ц!енту гомогенност!, н!ж при ЮТенсивних. Це.св!дчить про зростання р!вня !нтегрованост! м!кробно-го ценозу в альтернативному землеробств!.

Таким чином, з наведених даних видно, що Лнтенсивна система зем-леробства веде до зниження бЮпродуктивност! м!кробного ценозу, його ст!йкост! 1 !нтегрованост!. Альтернативна система землеробства здатна стаб!л!зувати м!кроб!олог!чн! процеси в грунт!.

СТАН ГУМУСУ ТЕМНО-С1РОГО ОШДЗОЛЕНОГО ГРУНТУ ПРИ Р13КИХ СИСТЕМАХ ЗЕМЛЕРОБСТВА

Досл!дники в±дм1чають, що !нтенсиф!кац!я с1льського господарства негативно впливае на стан гумусу грунт!в , а максимальна рециркуляЩя рослинного матер!алу та орган!чн! добрива при альтернативному зеыле-робств! здатн! стаб!л!зувати грунтов! процеси. Проте стан гумусу ! особливост! трансформац!1 гумусових сполук в агроценоз! ые мало досл!джен!. Тому наступним етапом нашо1 роботи було вивчення впливу р!зних систем землеробства на стан гумусу грунту.

Вм!ст орган!чного вуглецю на ц!линному вар!ант! темно-с!рого оп!дзоленого грунту дор!внював 1,17 ± 0,045 Т., а гумусу - 2,017.. При вирощуванн! озимо! пшениц! без внесения добрив к!льк!сть орган!чного вуглецю ! гумусу зменшувалась в!дпов!дно до 1,07+0,029 ! 1,84%. Внесения м!неральних добрив в вар!антах з !нтенсивною системою землеробства дещр п!двиш,ило вм!ст орган!чного вуглецю (1,13±0,035 ! 1,10±0,031Х) 1 запаси гумусу (1,95 1 1.90Х). Найб!льи високий вм!ст гумусу -2,10% (оргаШчний вуглець-1,22 ± 0,0367.) ! нав!ть тенденщю до його Бростання пор1вняно з контролями виявлено в грунт! вар!анту сумюного внесения гною, неутил!зовано! с!льськогосподарсько1 про-дукц!! та N120 Р110 К180.

■ У груповому склад! гумусу також в!дбувалиаь зм!ни . Застосуван-

ня !нтенсивних технолог 1й привело до вростання долí лаб!льних груп гумусу - фульвокислот i зникення к!лькостх С1лыл стаб!льних сполук -гум1нових кислот. Наприклад, при внесеннх Шд озиму пшеницю високих доз м!нералышх добрив N180 Р600 К1300 в!дносна к!льк!сть гум!'нових кислот становила 26,4X в!д загального вуглецю, в той час як. в ц1лин-ному грунт! вона дор!внювала 28,2%, а к1льк!сть фульвокислот, в!дпо-в1дно, дор!внювала 21,8Х 1 14,5X.

Звуження сп!вв!дношення гумднових i фульвокислот на цих вариантах до 1,2, проти 1,9 у ц!лин! також св!дчить про перевагу напрямку процесхв фульватизац!!, фэрмуванкя б!льш рухомого гумусу.

Внесения орган!чяих добрив, неутил!зовано! с!льськогосп<?дарсько1 продукцН стимулювало процеси гум!ф!каци, про що св!дчить вб!льшення к1лькост! гум!нових кислот та !х дол! в1д загального вуглецю до 30,8 i 31,1%; при цьому в1дмхчено зменшення дол! фульвокислот до 16,7 i 18,0% вхд С загального.

В вар!антах з альтернативною системою землеробства спостер!гаеть-ся формування б!льш стаб!льного гумусу, про що свхдчить не т!льки зроотання дол! гуШнових кислот, а-також. розширення сп!вв!дношення Сгк : Сфк до 1,7-1;8; За цим показником грунти вар!ант1в альтернативно! системи наближуються до ц!лини.

Характер i напрямок процесу трансформац!! гумусу в грунт! можна частково охарактеризувати за даними елементного складу гум!нових кислот. В проведених нами досл!дженнях (Табл.2) найб!льша в!дносна к!ль-к1сть атом!в вуглецю - 39,39% виявлена в гум!нових кислотах,як! були внд1лен! а грунту при !нтенсивн!й систем! землеробства. В BapiaHTi альтернативних агротехнолог!й спостер!гаеться зменшення карбон!зац!! молекул гумИювих кислот, доля атом!в вуглецю в них була найменшою !

Таблица 2.

Елементний склад гумхнових кислот темно-с1рого опхдзоленого грунту

I Вар1анти досл!ду Атомн! процент« АТОМНх спхЕв1дношення Ступень окисле- Ступень алхфа-

I 1 вуглець С водень Н азот N кисень 0 Н: С N¡0 0:0 Н0СТ1 ТИЧНОСТ1

Щлина 37,10 34,37 3,12 26,93 0,92 0,09 0,73 0,53 34,99

Грунт без добрив 36,80 30,19 2,14 30,86 0,82 0,06 0,84 0,86 30,85

Внесения неутилхзованох схльсь-когосподарсько х продукцх х,гною 35,49 30,71 2,03 31,78 0,86 0,06 0,90 0,93 32,93

Внесения неутилхзованох схльсь-когосподарськох продукцхх,гною та N120 Р110 К180 35,15 31,57 2,06 31,23 0,90 0,06 0,89 0,88 33,83

N120 Р110 К180 39,39 30,55 2,29 27,80 0,78 0,06 0,71 0,64 29,52

N180 Р600 К1300 35,68 30,52 2,29 31,51 0,85 0.06 0,88 0,91 32,36

становила 35,16-35.49 атХ.

¡Црдо выносного вм!сту атом!в азоту, го найб1льш збагаченими цим едементом були гум!нов! кислоти ц!линногб грунту - 3,12 атХ. При вне-сенн± м!иеральних добрив доля атом!в азоту становила 2,29 атХ. Серед орних вар!ант!в це був найб1льш виоокий вм!ст азоту р гум!нових кислотах. При внесенн! орган!чних добрив ! поб!чно! с!льськогос'подарсь-ко! продукт ! в Гноений вм!ст атом!в азоту в гум!нових кислотах становив 2,03-2,06 атХ.

У гум!нових кислот ц!лини виявлено самий високий вм!ст атомхв водню 1 самий низький - кисню. ЗбагачеШсть гум!нових кислот цими елеиентами в вар1антах орного грунту зм!нювалась незначно.

Дан1 еле мент но г о анал!ву дашь можливЮть охарактеризувати будо-ву гумусових сполук, зокреш за такими вдастивостями, як ал!фатичн!сть 1 ступ!нь окисленост!. Найб!льш розвиненою алхфатичною частиною характеризуются гум!нов! кислоти ц!линного грунту, де К С 1 ступ!нь ал!фатичност! були найвищиыи. Внесения орган!чних добавок в грунт також сприяло збагаченню гумИювих кислот ал!фатичними компонентами, щр п1дтвердкуеться аб!льшенням сп!вв!дношення КО! ступ!ня ал!фатич-ност! та окисленос!, пор!вияно з неудобреним вардантом. В той же час сиостер!гаеться авуження си1вв!дношення Н: С при систематичному вико-ристанн! ыхнеральних добрив, вр може бути показником зростання дол! конденсованих ароматичних ядерямх структур.

1нформац!ю про напрямок ! сп!вв!дношення процес!в деструкцн 1 новоутворення або оновлення !снуючих "гумусових сполук можна отримати на основ! ыолекулярно-маеових характеристик ! оптичних влас-тивостей гум!нових кислот. Ос но в ними характерними ознаками актив1зац!1' процес!в "омолоджеиня" гум!нових кислот е зб!льшення !х молекуляр-

них мае та аменшення оптично! щ!льиост! !х роэчин!в, що пов'язано з зб1льшенням дол! алхфатичних компонент в аслад! молекули.

Проведен! нами доел!дження показали, що в молекулярно-масовому розподШ гум1нових кислот цшшного грунту переважали фракцН з мо-лекулярними масами 40 тис. 1 високомолекулярн! фракц!! з масами 70 тис. ! 110 тис. Високий в!дносний вм!ст мали надмолекулярн! асоц!ац!1 гумусових кислот з масами 500 тис. 1 б!льше (Табл. 3).

В агроценоз! на дхлянках, де не було внесено добрив, зб!лыяувався в!дносний вм!ст низькомолекулярних фракЩй э масами 15 тис. ( в1д 10,6 до 18,2£) 1 20 тис. (в±д 5,7 до 10,27.), при цьому зменшувалась доля середньо-1 високоыолекулярних фракц!й з масами 40 тис. 1 70тис.

Внасл!док цих зм!н середньовагова молекулярна маса гум!нових кислот в грунт! без добрив була нижчою, н!ж в длинному на 25000.

Застосування !нтенсивно! технолог!! вирощування озимо! пшениц! негативно впливало на молекулярно-масов! характеристики гум!нових кислот: спостер!галось аначне зменшення !х молекулярних мае, В найб!льш1й м±р! ц! зм!ни виявлялись при використанн! високих доз м1неральних добрив, де середньовагова молекулярна маса гум!нових кислот була в 1,7 рази нижчою, н!ж у Длинному грунт!. При цьому доля низькомолекулярних фракц!й зб!льшилась в 1,6-2,8 рази, а високомоле-кулярних, навпаки, зменшилась в 1,8-2 рази. На д!лянках з застосуван-ням альтернативного землеробства молекулярн1 маси гумхноёих кислот були вищ!, н!л з !нтенсивною, проте не досягали значеиь Длинного грунту.

Для визначення специф!ки будови молекул на основ! !х .оптичних властивостей нами були побудован! крив1 св!тлопоглинання розчин!в гу-м!нових кислот (Рис.3.). Найб!льш близькими по оптичн!й щ!льност! !

Таблица 3.

Молекулярно-ыаеов! характеристики гум£нових кислот те мио- с i poro сшдзолекого грунту

Молекулярш шеи фракций, тис. Серэдньовагов! ыолекулярнх мае и

Бар1анти дослхду 13,7 15 20 40 I i 70 110 500

В1дноский bmíct фракЩй (?. в!д загально! маси)

Цхлина 8,5 10,5 5.7 18.5 18.3 17.9 20,6 150000

Грунт без добрив 7,6 18,2 10,2 12,4 16,3 19,0 16,3 125000

Внесения неутилхзовано! с!льсь-когосподарськох продукт i, гною 7,9 13,0 10,4 19.0 19,0 13,9 16,7 124747

Внесения неутил±зоБанох схльеь-когосподарсько! продукт i, гною та N120 Р110 К180 6.5 6,6 10,4 17,7 22,2 23,5 13,1 115360

N120 Р110 К180 7,7 7.9 7.8 32,5 13,5 17,6 13,0 110000

N180 Р600 К1300 14,0 20,1 15,9 21,2 9,8 8.0 11,0 87304

с!рого оп1дзоленого грунт/: 1-ц1лина; 11-грунт без добрив; Ш-вие-сення неутилгвовано! сАльськогосподареько! про дукцН, гною; 1У-вне-сення неутил!80вано! сШськогосподарсько! продукцН, гною та N120 Р110 К180; V -N120 Р110 К180; VI- N180 Р600 К1300.

крутизн! пад±ння були спектри поглинання розчинав гум!нових кислот ц1лини (I) та грунту без внесения добрив (II). Шр1вняно з ниш, на варАантах э використанням 1нтенсивних технолопй (V. VI) оптична щ1льн1сть розчин±в гумАнових кислот була значно вищою.

Зб1лыпення 1нтенсивност1 св1тлопоглинання вказувало на зростання ступАня конденсованост! гум!нових кислот внасл*док вАдщвпления ал!фа-тичних компонент1в 1 п1двищення дол! ядерних ароматичних структур. Так! процеси в1дбуваються при "стархнШ" гум!нових кислот. В найб1ль-ш!й м1р! вони були поы!тн1 при використанн! високих доз мАнеральних добрив.

На вар!антах з застосуванням альтернативних технолог!й (III, IV) !нтенсивн1сть свхтлопоглинання розчиШв гум!нових кислот була ниж-чою, Hl» в ycix !нших досл!джуваних грунтах. Це вказуе на збагачення молекул гумхнових кислот алтфатичними компонентами.

Анал!зуючи наведен! нами дан! щодо гумусного стану грунту можна сказати, цо використання високих доз м!неральних добрив знижуе запаси гумусу,провокуе процес "стар!ння" гум!нових кислот, i ix ххмхчну iHepTHicrb. При альтернативнному землеробств! в!дбуваегься актив!эа-ц!я новоутворення гум!нових кислот.

В наших досл!дженнях простежуеться т!сний зв'зок Mix м!кроб1оло-г!чними процесами i станом гумусу грунту. Так, високо!нтегрований i стабхльний ыхкробний ценоз, в альтернативному землеробств! сприяе формуванню i накопиченню в грунт! активного гумусу. I навпаки, norip-шення стану мхкрофлори грунту при застосуванн! хнтенсивних агротехно-лоПй негативно впливае на якхсн! характеристики гумусу.

Ш:кробхолог!чн! процеси в грунтх.його гумусний стан, а також мхнеральнх та орган!чн! добрива забезпечують отримання урожаю с!льсь-когосподарських культур. Дан! урожайност! озимо! пшениц! св!дчать про позитивний вплив технолог!й альтернативного землеробства на загальний вих!д б!олог!чно! маси. Так, середн!й урожай озимо! пшеницх при !нтенсивн!й технологи вирошування з використанням N120 Р110 К180 склав 56,2 ц/га зерна. Збхльиення дози и!неральних добрив в грунт! до N120 Р600 К1300 привело лише до незначного зростання врожайност1 (69,2 ц/га). Вирошування озимо! пшениц! за альтернативними агротехко-лог!ями дозволило отримати майже 68,0 ц/ra зерна.

Заключнкм етапом наше! роботи була оЩнка р!зних технология ви-рощування озимо! пшениц! за допомогою системи б!од!агностичних показ-ник!в.Ми вважаемо, що найб!льш важливими показншеами для еколог!чно! оц!нки сучаених систем землеробства е так!: загальна б!омаса грунтових м!кроорган!зм!в, !нтегрован!сть ! стхйкхсть мхкробних угруповань, вм!ст гумусу, ступ!нь його гум!ф!кац!! 1 ал!фатичност1, молекулярна маса гум!ноаих кислот ± урожай с!льськогосподарсько! продукц!!.

Оцхнку значень цих показник!в проводили з використанням непара-метричних методхв, вокрома, рангового способу статистичнох обробкп даних, при якоыу показникам виборки,ь!дпов!дно величиях оанаки, давали ранг в!д 1 до п. Кайвишлй ранг мади варканти з пайб-иьи високями значениями ¡юказиик!в. Дал! гйдраховували суму рангхв ! вкзначали за-'галытй рейпнг то! чи !нео! агротехнолог!!.

Саму низьку оц!нку одержали • варханти,. де эастосовувадась !н-тенсивпа система землеробства. Сума ранг!в у них дор!внювала 16 х 19. При альтернативой систем! землеробства значно зростае сума ранг!в -до 37 ! п!дв1щуетьс:; И рейт!нг. Внесения орган!чних добрив ! рос-динних рештк!в в альтернативному вемяеробств! майже вдв!ч! покращуе показники еколопчно! оц!нки.

Таким чином, проведен! досл!дшшя показали, що використання ви-согах доз м!неральяих добрив в !нтенсивнсму землеробетв! порушуе ет!й-к!сть ! структуру функцхональних зв' яак!в в м!кробному ценоз! темно -с!рого оп!дзоленого грунту, призводить до зростаиня втрат гумусу г по-г!ршенню його ф!зико-ххм!чних влаотивостей, щоэнайшю вэдобрамення в жюьк!й еколог!чн1й оц!нц! ц!е! системи землеробства за .нашими тестами.

Альтернативне землеробство, елементами якого е внесения орга-

н1чних добрив, неутил!зовано! с!льськогосподарсько! продукцн, 1 зокрема,в комплекс! з невисокими дозами м!неральних добрив, здатно нормал!зувати м!кроб!олог!чн! процеси в грунт!, п!двищити його родю-ч!сть.

На основ! вивчення чисельност! ! функцЮнально! структура ы!кробних угруповань, к!лькост! ! якост! гумусу, а також його б!ох!-м!чно! будови, наш була показана перевага альтернативно! системи вемлеробства, И здатност! нормал!зувати негагивн! процеси в грунт! ! наблизити функц!онування агроекосистеми до природно! системи.

виановки

1. Встановлено, що альтернативне зеилеробство сприяе п!двищенню загальних запас!в м!кробно! б!омаси ! актив!зац!! життед!яльност! м!кроорган!вм!в пор!вняно 8 !нтенсивним землеробством. Внесения в грунт орган!чних субстрат!в (гною, неутшИеовано! с!льськогосподарсь-ко! продукц!1) п!двищуе чисельн!сть органотрофних м!кроорган!зм1в, а використання м!неральних добрив -н!триф!куючих ! педотрофних бактер!й.

2. На гЦдстав! даних про сезонну динамику чисельност! м!кроорга-н!вм!в окремих еколого - троф!чних ! т,аксоном!чних груп розрахован! коеф!ц!енти флукац!й, д!апазони коливань 1 ступ!нь в!дносно! ст!йкост! м!кробних угруповань при р!зних антропогенних впливах. Показано, шр систематичне використання м!неральних добрив ! засоб!в х!м!чного за-хисту рослин знидують в!дносну ст!йк!сть ьакробних ценоа1в.

3. Заорювання в грунт неутил!зованих рослинних залишк!в разом а оптимальними дозами м!неральних добрив сприяе п!двищенню !нтегрованос-т! м!кробних угруповань ! формуванню б!дьш м!цно! структури !х кореля-

Ц1ЙНИХ зв'язк!в.

4. Показано, що при застосуванн! альтернативних агротехнолог!й вирошування озимо! пыениЩ загальний вм!ст гумусу а темно - с!рому оШдзоленому грунт! п!двищуеться на 14 % пор!вияно з вар!антами !нтенсивних агротехнолоПй. При цьому в групозому склад! гумусу зрос-тае к1льк1сть гум!нових кислот-! п!двишуеться ступ!нь гум!ф!кацН орган!чко! речовини.

5. Заетосування альтернативного землеробства ам!нюс еп!вв!дно-шення основних х!м!чних елемент!в в гум!нових кислотах,- при цьому по-ншкуеться ароматичнЮть молекули ! п!двищуеться доля !х ал!фатичних компонент!в.

6. Еетановлено, кр при альтернативних агротехнолог!ях акт;;а1аус,гь-ся процес "оновлення" гумшових кислот, про щз св!дчить аб!льшення молекулярних мае та зменшення оптично! Щльност! 1х розчин!в, ш,о характерно для■новоутворених молекул з розвинутсю ал!фатичною частиною.

7. 11а постав! проведених досл!дкень дана еколог!чна оц!нка р!зним системам землеробства з використанням рейт!нгового тесту б!о-д!агностичних показник!в. Найб!льш високу рейт!нгову оц!нку мае альтернативна система землеробства

СПИСОК РОБ1Т, ЩО 0ПУБЛ1 КОВАНО ПО ТЕШ ДИСЕРТАЦИ

1. Остапенко А. Д. Влияние элементов интенсивного и альтернативного земледелия на микробные сообщества почвы // Микробиология в сельском хозяйства:Тез. докл. II Респ. конф.(Кишинев, июнь 1991г.).-Кишинев,1991.-С. 32.

2. Путинская Г. А., Иванова К. И., Остапенко А. Л. Микробиологичес-

кие аспекты использования растительных остатков в биологической системе земледелия // Микроорганизмы в сельском хозяйстве: Тез. докл. IV Всез. науч. конф. (Пущино, январь 1992 г.). -Пувдно,1992. - с. 76.

3. Кутинская Г. А., Остапенко А. Д., Андреюк Е. И. Микробные сообщества почвы при выращивании озимой пшеницы по интенсивной и альтернативной технологиям // Микробиол. жури.-1993.-55, N1. - С. 3-8.

4.Путинская Г.А., Остапенко А.Д., Андреюк Е.И. Устойчивость микробных сообществ почвы под озимой пшеницей при разных агротехнологиях ее выращивания //Микробиол. журн. -1993. -55, N2. - С. 3-7.

5. Путинская Г. А. , Остапенко А.'Д., Андреюк Е. И. Структура корреляционных плеяд как показатель особеннотей микробных сообществ темно-серой лесной почвы // Микробиол. гнурн.-1993. -55, N2. - С. 7-12.

6. Андреюк Е. И., Путинская Г. А., Воцелко С. К., Остапенко А. Д. Уо-- лекудярно-массовые характеристики и оптические свойства гуминовых кислот почвы при интенсивных и альтернативных технологиях выращивания озимой пшеницы //Доклады Академии наук Украины.-1993.-N6. - С. 147-151.

7. Остапенко А.Д, Особенности функционирования микробных сообществ при разных системах земледелия //Микробиол. журн. -1994. - N2. -(в печати).