Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Почвоутомление сероземов Чуйской долины в агроценозе и пути воспроизводства их плодородия

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Почвоутомление сероземов Чуйской долины в агроценозе и пути воспроизводства их плодородия"

На правах рукописи АЛЕХИН Виктор Григорьевич

ПОЧВОУТОМЛЕНИЕ СЕРОЗЕМОВ ЧУЙСКОЙ ДОЛИНЫ В АГРОЦЕНОЗЕ И ПУТИ ВОСПРОИЗВОДСТВА ИХ ПЛОДОРОДИЯ

Специальность: 03.00.27 — почвоведение, 03.00.07 — микробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

МОСКВА 199(1

Работа выполнена в Научно-исследовательском секторе Сургутского государственного университета и в отделе агро-почвовсдения и почвенной микробиологии Киргизского научно-исследовательского института земледелия.

Научный консультант: академик РАСХН, доктор биологических наук, профессор В. И. Кирюшин.

Официальные оппоненты: академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н. П. Панов, доктор биологических иаук, профессор М. М. Умаров, доктор биологических наук, профессор Д. И. Никитин.

Ведущее учреждение — Всероссийский институт сельскохозяйственной микробиологии.

Защита состоится . г к . . . 1996 года

в . (м . . часов на заседании диссертационного совета Д. 120.35.02 при Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва, И-550, Тимирязевская улица, 49. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан

1990 г.

Ученый секретарь диссертационного совета — кандидат сельскохозяйственных наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.На пути создания устойчивых агроценозов стоит проблема почвоутомления,обусловленная нарушением баланса агрономически важных групп почвенного микронаселения и развитием связанных с зтим процессов,определяющих снижение эффективного и потенциального плодородия почвы (Гродзинскик,1979).В связи с.этим является актуальным изучение процессов формирования численности и активности основных аг-роном!!чески важных групп почвенной микрофлоры, родового и видового сос-r.icn слг.ггпдта уу, микрссргапп-мсв и осуществляемых ими процессов при бессменном вогделыванки растений в полевой культуре.Особенно ьажно Поучение Формирования микробоцено&ов под растениями,резко снижающими свою продуктивность в бессменных посевах (люцерна,сахарная свекла) и

ДЛПТСЛ1/ЙСМУ KyjibTHbiipGLaHiuG Ссо НЛОДО^МСНа v.iVyifcy ■

руза,озимая пшеница).

При плодосмене значительную актуальность приобретает проблема ■ взаимоотношений между чередующимися растениями,имеющими различия в химическом составе корневых выделений,корневого и пожнивного опада и, в силу этого,формирующими в ризосфере и окружающей почве различные сообщества почвенных микроорганизмов.В расшифровке этих сложных взаимоотношений,на наш взгляд,заключена проблема предшественников и в значительной степени понимание механизмов самоочишения почв от фитолатоге-псв.фитотсксинов и воспроизводства аффективного плодородия почв в севообороте.

В работе обобщены материалы исследований,выполненных лично автором и под его научным руководством по проблемам 03.03;6.51.01;С.СХ.СЗ.ГКНТ СССР.Экспериментальная часть работы проведена с 1564 по 1965 гг.

Дели и задачи исследований. Целью исследований являлось изучение почвенно-биологических механизмов изменения эффективного и потенциального плодородия почв в агроценозах- растений,отрицательно реагирующих на повторное возделывание и растений,способных к длительному бессменному культивированию,а также при их чередовании в системах плодосмена; влияние на эти процессы различных видов удобрений,приемов основной обработки почв и фитомассы растений различного химического состава.

Практическая цель работы - разработка специализированных севооборотов с короткой ротацией и мероприятий по повышению плодородия орсша-

емых сероземов Киргизии,утомленных длительной свеклокультурой.

Для достижения этих целей решались следующие задачи:

1.Изучение влияния длительных монокультур растений. с различным соотношением С:N вфитомассе на формирование сообщества почвенного микронаселения.Влияние этого сообщества на азотный фонд почвы и некоторые ее биохимические показатели.

2.Изучение закономерностей формирования численности и активности жизнедеятельности агрономически важных групп почвенного микронаселения к влияние их на показатели биохимической активности и азотного фонда почв в различных схемах севооборотов.

3.Исследование влияния различных видов,доз и соотношений удобрений на закономерности формирования микробоценозов под различными растениями в монокультурах,севооборотах'и при внесении в почву фитомассы растений с различным соотношением С:N.

4.Изучение влияния различных способов и систем основной обработки почвы на закономерности функционирования агрономически-важных групп почвенного микронаселения,биохимическую активность и азотный фонд почв.

5.Сравнительное исследование процессов воспроизводства эффективного и потенциального плодородия почв,утраченного под влиянием длительных монокультур кукурузы, озимой пшеницы и сахарной свеклы.

Основные положения.выносимые на защиту.

1.Установлено,что неоднозначная реакция на почвоутомление расте-. ний в полевой фльтуре на орошаемых сероземах связана с формированием

в их ризосфере и окружающей почве специфических сообществ почвенных микроорганизмов в результате использования в качестве постоянного питательного субстрата прижизненных корневых выделений,корневого опада и послеуборочных остатков фитомассы этих 'культур.имеющих различное соотношение С:М.

2.-Установлено,что важнейший принята плодосмена - чередование растений, резко различающихся по отношению С:N в фитомассе,связан с оптимизацией численности микроорганизмов,осуществляющих трансформацию органического вещества и азотного фонда почвы при периодическом поступлении в почву метаболитов и растительных остатков растений различного химического состава.Оптимизация численности микроорганизмов в системе плодосмена достигается за счет регулярного увеличения их количества при запашке в почву и трансформации фитомассы растений с узким соотношением С:М и снижения.численности.при валашке и трансформации фитомас-

сы с широким соотношением С:N.

3.Установлено,что в оптимизированной схеме севооборота поддержание гумусового режима сероземов на бездефицитном уровне происходит в результате закрепления под люцерной,озимой пшеницей и ячменем изСытгл минерального азота, внесенного с удобрениями и образовавшегося ь результате минерализации органического азота почни под сахарной сл.-клой и кукурузой.

4.Различил в противодействии минеральных удобрений процессам почвоутомления определяются особенностями их елияния на микробоце-ноз,сформированный под той или иной культурой.Под бессменными культурами сахарной свеклы и люцерны, минеральные удобрения не предотвратит развитие почвоутомления, т.к.способствовали активизации доминирующ гр>.ш год рли?ч1«»м ряптения.Это снижало кзикурешиво медцу с.ттро^нт'гой уякрсфлорои- и "чщ'гоиыогьнслм, что ^.и-собствовало развитию корневых гнилей. Под бессменными культурами кукурузы и озимой пшеницы минеральные удобрения усиливали развитие микроорганизмов минерализаторов и азотфиксаторов,активность которых под действием культуры была подавлена.В результате нивелировалось отрицательное влияние этих культур на процессы минерализации-синтеза азотистых соединений в почве и увеличивалась численность микробов-антагонистов к фитолатогенным микроорганизмам.

В севообороте в си."' рэгу;г.:ру!с™его воздействия на ночь&шшй мик-робоиеноз чередования растений различного химического состава под действием удобрений усиливается обпая биогенность почвы Сг*й нарушения оптимального соотнесения между агрономически вачными группе«.*: почьси-ной микрофлоры.

5.Разработали приемы оптимизации микробоценоза.гумуссього и з:-с.т-ного режима свеглоутсмленных почв путем возделывания на этих почьач растений с кироким соотношением С:N в фитомассе,пожнивных и оидераль-ных культур,внесения соломы таких культур в сочетании с минеральными удобрениями. '

Научим новизна.

- Предложено обоснование плодосмена с позиций оптимизации микробо-ценозов при чередующемся поступлении в почву растительных остатков с различным соотношением,С:N.в результате чего исключается односторонняя направленность деятельности сообщества почвенных микроорганизмов,улуч-лготся условия гумусообразования.фитосанитарные свойства почвы.

Показано-,что при> длительных монокультурах формируются специфи-

-з-

ческие сообщества олиготрофной микрОфйбрк.Под бессменной сахарной свеклой увеличивалась численность Микроорганизмов осуществляющих мине-рализационные и имыобилизационныё процессы.Наибольших значений она достигала в период максимального угнетения растений.К этому периоду (10-й год монокультуры) содержание гумуса в удобренных вариантах, резко снижавшееся с 1 то 6-й год монокультуры,восстанавливалось до первоначального уровня,за счет ассимиляции углерода Сахаров корнеплодов, разрушаемых фмтоНатогенами и иммобилизации азота внесенных.удобрений.

- В бессменных посевЗх кукурузй уровень численности агрономически важных групп почвенной микрофлоры изменялся незначительно.Не было отмечено доминирования какой-либо группы над остальными.Этим,еидимо,объясняется ее способность выдерживать длительную монокультуру.'

- Под озимой пшеницей по хере увеличения срока бессменного возделывания .снижалась активность микроорганизмов,осуществляющих процессы минерализации. С годами увеличивалась численность азотфиксирующих микроорганизмов. Удобрения, как под кукурузой,так и под озимой пшеницей положительно влияли на эффективное плодородие,содержание гумуса и азотный фонд почвы.

- Разработаны приемы воспроизводства плодородия почв,утраченного в результате ^сЧвоутомлеНйя под монокультурами сахарной' свеклы,кукурузы и озимой пшеницы.

- Впервые показано,что различия в эффективности действий |гй!,о Ш1И иного агроприема на резким азота .содержание гуЫуса й йройукийьйость растений тесно взаимосвязаны с направленность^! влМЯНйЯ йочвенного мик^ рсбоценоза,формируемого под этим растенйеМГ ЕСЛИ агроприем активизирует деятельность агрономически важных групп почвенной микрофлоры,развитие которых сдерживалось при повторном возделывании культуры, то его воздействие устраняет отрицательное "влияние монокультуры. Если под влиянием агроприема усиливаются негативные"тенденции в развитии микробного ценоза,формируемого растением,то эффекта нет или же он отрицателен.

Апробация. Основные положения диссертации излагались в докладах и сообщениях на Всесоюзном съезде почвоведов (Ташкент, 1985 г.). Всесоюзных и региональных совещаниях участников географической сети опытов с удобрениями (Фрунзе, 1973 г., Киев, 1077 г. 'Белгород, 1980 г.). Всесоюзной конференций: Микробиологические процессы трансформации

органического ЕещестБа и гумуса в условиях интенсивного, земледелия (Владимир, 1935 г.)., Методической комиссии ВНИИ с/х микробиологии (Ленинград, 1982 г.), Республиканских семинарах, совещаниях, конференциях, посвященных проблемам воспроизводства плодородия орошаемых сероземов (Фрунзе, 1968, 1970, 1975, 1978, 1982 г.г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 32 статьи в сборниках научных работ, ьо Всесоюзных и Республиканских периодических изданиях.

Внедрение. Научные выводи диссертации послужили теоретической основой рекомендательных изданий:

- Основная обработка почвы .в зерно-пропашном звене севооборо-•гя, Фрънао, 1883 г.; Рекомендации по ссворсеысхьоазши сс20с£срс~сг г Киргизии, Фрунзе, 1334 г.; »Рекомендации по поЪшэшю пледередпя пс-тв Киргизии, Фрунзе, 1984 г.

Объем работы. Содержание работы изложено на 372 стр. машинописного текста, включая 117 таблиц; 54 рисунка,39 таблиц приложения. Список литературы насчитывает 244 наименования на русском и 39 на иностранном языках.

ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

В основу работы 'положены экспериментальные материалы почь^-н но-микробиологических исследований автора в стационарных полевых и микрополевых опытах опытной сети Киргизского НИИ земледелия.В работр использован данные Корневой Н.Г.(1976,1933); Черновой Г.Д.(1925,1923); Пироговой H.H. (1983,1988); Ореховской Е.П. (1967); Мартыноьсй Л.И.(1985);Качибекова У.Б.(1983);Доценко A.C.(1980,1984);Альховской 7.5.(1S77); Кузнецовсй Л.А.(1970); Кузнецова И.В.(1955), Токобаева М.М. .Матяиова В. Д. (1980) ; Всем вьж перечисленным научным работника;.», а также младшему научно-техническому персоналу автер Еыракаег глуОсцу:? признательность за долголетнее сотрудничество.

Исследования охватывали период с 1964 по 1985 год и включают в себя 16 завершенных НИР по различным аспектам проблемы, в которых автор был ответственным исполнителем и научным руководителем.

В работе изучалось влияние длительных монокультур сахарной свеклы, озимой пшеницы,кукурузы и люцерны,различных схем севооборотов,органических и минеральных удобрений и приемов основной обработки почвы на численность и активность жизнедеятельности олиготрофной микрофлоры осуществляющей процессы трансформации азотного фонда почвы,азотфикси-■ рувших и целлюлозоразрушающих микроорганизмов, биохимической активности и изменение почвенно-агрохимических показателей.

С целью изучения роли фитомассы. различных растений в микробиологических процессах почвоутомления,трансформации гумусового и азотного фонда почвы,биохимической активности почв и продуктивности сахарной свеклы,в течение 3-х лет проводился микрополевой опыт с внесением'в пахотный горизонт фитомассы растений,возделываемых в регионе.Размер микроделянки 70x100 см.Ежегодно почва микроделянки на глубину 30 см вручную извлекалась и тщательно перемешивалась с измельченным растительным материалом изучаемых культур и минеральными удобрениями,Для изоляции от остальной почвы края деляночной ямы армировались полиэтиленовой пленкой и подготовленная почва укладывалась обратно.Проведено 2 серии опытов на почве,где предшественниками были длительные монокультуры сахарной свеклы и озимой пшеницы, в течение 3 лет не получавшие удобрений,и 2 серии - по тем же предшественникам, но ежегодно удобрявшимся минеральными удобрениями и получившими зй 9 лет монокультуры сахарной свеклы ЯвюР540К270.ОЗИМОЙ пшеницы - М540Р540К2?0.

В диссертации приведены подробные схемы и почвенно-агрохими-ческая характеристика всех длительных стационарных опытов, в которых проводились исследования.

Важной методической особенность» работы, отличающей ее от других подобных работ,было использование идеи Аристовской Т.В. (1965) о введении в лабораторную практику разбавленных питательных сред как одного из путей приближения к природные/ условиям существования почвенной микрофлоры. Экспериментальные материалы по параллельным посевам почвенной болтушки на богатые и бедные среды (Алехин, 1983) показали принципиальное различие в динамике численности микроорганизмов, усваивающих органические и минеральные формы азота в зависимости от агротехнических условий возделывания сельскохозяйственных растений. Так, например, известный вывод, полученный при посевах на богатые среды о том, что по мере увеличения срока бессменного возделывания сахарной свеклы численность основных агрономически важных .групп микроорганизмов снижается (Геллер, ДоОротворская, 1966, Геллер, 1968, Халцтова, 1974','

Калмыкова и др., 1936), на бедных средах не получил подтверждения.Наоборот, отмечалось прогрессирующее с годами увеличение их численности. Параллельные посеЕЫ на те же самые,но богатые среды подтверждали данные вышеуказанных авторов.

йсучая Уйкрсорганкгмк,выделяемые на бедных средах,мы впервые установили важчк? закономерности,играющие заметную роль в почве.Была установлена тесная коррелятивная зависимость между увеличением численности олиготрсфов и сних&нием урожайности корнеплодов сахарной свеклы в длительной монокультуре (г - 0,52 ¿0,16 ; 0,87 1 0,20). Решающим аргументом в пользу кзучекил схяигстро&юй микродюры послужило также то, что в силу агроклиматических и почвенных особенностей региона, процессы деструкции свежих растительных остатков и других органических и ^имш кптсЗлсряй осуществляется в осен-

пе опмпо-ралнс-вес'Знлл^"! "триоди. Ро гречн роста и рястении, хо-

тя практически все источники питания для эимогенной микрофлоры использованы, . идут процессы последующей деструкции продуктов ее жизнедеятельности, находящиеся в почве в рассеянном состоянии.

В это время решающее значение имеет ,по определению Заварзи-на/1970,1976/, "микрофлора рассеяния" или олиготрофная микрофлора, под которой Мишустин /1975/ подразумевает функциональную группу микроорганизмов, имеющих систему активного транспорта мономерных соединений внутрь клетки при ниа.-юЛ концентра;?"; з с;груж2сзсй среде.Летально? ;-оучечпе морфологии и циклов развития этой группы микроорганизмов Оылс псовсдено Никитиных (1985).Он так»? показал,что по мере продвижения на !СГ активность хиэн°деятелькости этой группы микроорганизмов увеличивается.

В современны;-; представлениях о ¿ункциэнироь&чии саморегулирующей сз микробной систему почвы слиготрофиые микроорганизмы характеризуются как наиболее стабильная,устойчиво и длительно находящаяся в активном состоянии функциональная группа микроорганизмов,осуществляющая основную часть работы в процессах минерализации-синтеза (Гу-ЗСВ 1*337,1938, Кс"02'/.Н, 1989).

Таким образом,в период планирования и организации данного исследования (1964-1965 г.г.) мы на основании анализа литературных источников и собственных экспериментальных материалов теоретически предсказали перспективность олиготрофов.как наиболее агрономически важной функ-тзгснзльней систему почвенных микроорганизмов. В результате к моменту расшифровки ее-свойств и значения в функционировании микробного сооО-

-У-

щества другими исследователями мы получили материал,характеризующий роль этой группы микроорганизмов в процессах воспроизводства-расходования плодородия почв под влиянием агротехнических систем и приемов.

Одновременно изучалась ежегодная сезонная динамика азотфиксирую-щда (азотобактер на почвенных пластинках по Виноградскому,микроорганизмов учитываемых на безазотистой среде ЗабиЬцеллюлозоразрутзговдх микроорганизмов на ср.Гетчинсона,видовой состав аммонифицирующих бацилл на ША+СА.микромицэтов на подкисленном СА.актиномицетов на КАА.

Посколысу в работе в основном изучалась микрофлора,определяющая трансформацию азотного фонда-почвы,'{•о для характеристики промежуточных и конечных стадий процессов определялась ежегодная сезонная динамита подвижных форм азота (ТО2.НН4).легкоминерализуемый азот' (по Ваксма-ну).валовый азот по Къельдалю,гумус по Тюрину,фракционный состав гумуса по Пономаревой-Плотниковой.

Для характеристики изменений,происходящих е почвенно-биологичес-кой системе,особенно в функциональной группе гидролитиков,которая в основном определяет ферментативный пул почвы (Заварзин,197б,Гу-зев,1987,1988),изучалась ежегодная сезонная динамика амилазной.уреаз-ной,протеазной,каталазной,фосфатазной (по Галстяну,1974) ,целлюлазной (по Кислициной,1971),инвертазной (по Щербаковой) активности почвы.Кроме того,изучалась токсичность почвы,количество фитотоксичных микроорганизмов, а также фитотокснчность штаммов микроорганизмов,выделенных из почвы и ризосфера растений.В качеств? Оиотестов использовались проростки кукурузы,сахарной свеклы и культура хлореллы.

Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась по Доспехову (1968) и Лакину (1980).

Чуйская долина в морфо-генетическом отношении представляет собой межгорную впадину, расположенную между Киргизским хребтом на юге и западной оконечностью Заилийского Ала-Тау с Чу-Илийскими горами на севере с географическими координатами 42°40' - -43°15'с.ш. и 73°15' -75°45 в.д. Коренные породы, слагающие хребты окружающие долину,представлены различными гранитами с большим содержанием плагиоклазов, мик-ропернтов, ортоклазов и микроклинов. Места;® встречаются порфиры и порфириты. Коренные породы прикрыты четвертичными отложенями, в состав которых входят щебнистый элювий, галечниковый и хрящевато-суглинистый пролювий, лессы и аллювиальные наносы.

Северные обыкновенные сероземы расположены в средних и нижних частях предгорного шлейфа с'высотами от 600-650 до 1000-1100 м. Мате-

ринскими породами являются палево-бурые, хрящеватые и крупнопесчанные

суглинки и глины, которые на глубине 20 м переходят в каменисто-галеч-никовые отлокения. В стличие от обыкновенных сероземов,северные обыкновенные срроземы имеют укороченный профиль, отсутствует хорошо выра-

"дырчатый" горивок? к кгч'.бона'пс;ть поверхностного горк-

рддтд.. Количество гуму:г. ьерх;-;;>. гор/еонто:, иолеблетон ь пр'.-де::.^. 1,Ь - Г.. общего азот л 0,1 - 0,13". "ол;:чедтЕ0 СО^-дс 62. Содерт~Л!не ьод.-.орасдворп.'^х содсй до г£>Сиьи 1ГС см не превышает 0,1 X, что ха-оактеризует эти почвы как незасоленые.

1Ь мел^д'чесхога по-еы сд-п:;^ учашкос отнсс.псг. к

да ееугл;;н;;оты«, глу: лсд:-:..,:;: I д да-члстнем горизонте а арид-рат*.. тяжелосуглинистые и глинистые. Объемная масса колеблется в пределах

п

I ли - I .ЯЙ г/им . замс1по ьиисЛъсьо '»^¿¿»¡сш:« дддг.дддгддгд г" дгд дт".

Гумус 1,0 - 1,67 /..содсрлсЛИс оС^/с. 0,С37 гг.чогсгс

фосфора 0,151 - 0,173%, валового калия 2,7 - 3,07., РН- 7,5 - 8,4. Содержание подвижного фосфора 7 - 15, калия - £00- 350 мг/кг почвы.

Район проведения исследований характеризуется континентальным климатом.Самая высокая средняя месячная температура в Чуйской долине в июле - 23-24°С,а самая низкая среднемесячная в январе -6,-7°С.Продолжительность безморозного периода 166-185 дней. Абсолютный максимум температуры воздуха от 30 до 40°С,минимум - -35°С. Среднегодовая температура. аоудуха *10,3°С.За год вгаадает г; среднем с.-.и.'хо 33" мм осад;"" я основнсм ь осенне-зи^не-весенний г.ериод.Хето сухое и .у.^рки^.Отноа;;-влажность рспдухл летом понижается до Ю-Средне-годовал су««.-. яффэкти£!шх температур изменяется от ггОО-4(ХО°С.

5 диссертации дана характеристика пэгсдаух у.у-акй лнтн<--и периода иссле-лэв&шй, которые отличались дсвсльио зна.чителъкь-« ра;«кч.5-раэием,особенно в осенний и весенний периоды,

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Процессы,определяющие почвоутомление'почв в монокультурах.

Единственным эффективным средством борьбы с почвоутомлением является севооборот.Для того,чтобы понять каким;; путями плодосмен устраняет отрицательные последствия почвоутомления,пеаОхсд;шо установить, что происходит с почвой и ее биотой в процессе "утомления" той или иной сельскохозяйственной культурой.Эта задача решалась в длительных монокультурах сгхарией свеклы,люцерны,кукурузы,озимой пшеницы в сравнении с севооборотом.

В исследованиях установлено,что наряду с изменением ежегодной динамики продуктивности растений изменялась и ежегодная сезонная динамика численности агрономически важных групп почвенной микрофлоры.Показано, что эти изменения тлели специфичный характер для каждой изучаемой сельскохозяйственной культуры.Так,сахарная свекла при возделывании без удобрений в течение Ю лет бессменно,снизила урожай корней с 578 ц/га до 93 ц/га.Сахаристость упала с 18,2Х до 12,5%.

Одной из причин снижения ее продуктивности нередко являются корневые гнили.Однако,исследование динамики их развития по годам показало, что в течение практически- всего срока бессменной культуры сохранялся невысокий процент поражения ими корнеплодов.На 4-й год количестёо пораженных корнеплодов по вариантам опыта колебалось в пределах 1,7-3,77.,на 8-й год от 3,2 до 11,1%, на 9гй от 6,5 до 16,6%.На 10-й год отмечена резкая вспышка инфекции,поразившая все корнеплоды.Таким образом,корневые гнили, начинают играть существенную роль в снижении продуктивности сахарной свеклы на заключительном этапе монокультуры и приводят практически к полной утрате эффективного плодородия почвы. Вместе с тем в динамике урожайности наблюдается период,когда продуктивность снижается в довольно существенных размерах без заметного участия корневых гнилей.В наших опытах он был отмечен на 7-8 год монокультуры.

Материалы- по изменению биологической активности почвы и продуктивности сахарной свеклы в монокультуре показали,что активному размножению в почве фитопатогенных микроорганизмов,поражающих корнеплоды сахарной свеклы,предшествует достаточно длительный промежуток времени,в течение которого в почвенном микробоценозе происходят изменения,благоприятствующие активизации их жизнедеятельности.

В.длительных монокультурах за у'счет трансформации попадающих в почву однородных в химическом отношении энергетических материалов, формируется специфичный ценоз,направленный на трансформацию этих соединений. Постепенно, по мере увеличения срока бессменного возделывания возрастает агрессивность микробоценоза по отношении к растениям сахарной сгеклы.Увеличивается количество фитопатогенных и фитотсксических микроорганизмов.Это приводит к постепенному снижению продуктивности сахарной свеклы.Установлена тесная коррелятивная связь-между ежегодным снижением урожайности сахарной свеклы и увеличением численности почвенной микрофлоры (г » 0,92-0,16;Г=0,87^0,20, рис.1).

■ Рис.1.Динамика численности почвенной микрофлоры и про. дуктивности сахарной свеклы при бессменном возделывании.

_усваивающие органические

формы азота — усваивающие минеральные

Форш азота _._ урожай корнеплодов (Кор-нева,19?6)

J h S i * * •> ы

гош Gcccmcbkotu ьоэаелылшш

Численность азотфиксирующих микроорганизмов возрастала в 11,3-14,6 раз.При этом в почве увеличивалось количество фитотоксичес-ких форм актиномицетов с 7,6% в 1-й год до 15, ЗХ на 10 год монокульту-ры.Цреобладали актиномицеты-токсинообразователи серии Griseus,Aureus , Chronogen es, V1 о 1 асeus. К концу опыта резко увеличивалось количество Л.£г1se1us,А.ft1 gTcsccpicus.

Значительные перегруппировки отмечены в составе спорообразующих бактерий.Доминирующее положение к концу опыта занимали токсинообразую-щие бациллы Вас. ldosus.Bac.megaterium.Bac.niesenterlcus.Bac.subtilis.Jte 32 выделенных нами доминирующих в почвенном микробоценозе штаммов бактерий 15 обладали очень высокой фитотоксической активностью,подавляя на 70-90% рост проростков сахарной свеклы; 15 штаммов обладали средней фитотоксической активностью, подавляя на 40-707. интенсивность роста проростков и только 2 штамма проявляли слабую фитотоксическую активность (20-30Х).

Практически все изученные штаммы выделяли в среду биологически-активные вещества,подавляющие рост сахарной свеклы.Культуральная жидкость.подученная путем фильтрации бактериальной суспензии через бактериальные фильтры.у 16 штаммов обладала очень сильным ингибирующим эффектом.У остальных она на 50-60Z ингибировала рост корней.

В 2,0-2,5 раза возрастала активность окислительных процессов,катализируемых ферментом каталазой, и на 30-55Z повышалась активность амилазы. Целлгалозатитическая активность возрастала в 1,3 раза. Уреазная

и фосфатазная активность снижались.

Аналогично сахарной свекле реагирует на бессменное возделывание люцерна.Максимальная ее продуктивность приходится на 3-й год возделывания. В дальнейшем урожайность снижается, растения выпадают из травостоя и заменяются сорняками.Изменение ежегодной динамики численности микроорганизмов,разрушающих . органические, и усваивающих минеральные формы азота,целлюловоразрушающих, азотфиксирующих, олиготрофных, фитоток-сичных и мицелиальных под люцерной происходило аналогично отмеченному под сахарной свеклой.Численность этих физиологических групп почвенной микрофлоры в пахотном горизонте ' и ризосфере лкодэны возрастала в 1,5-2.3 раза.При этом отмечено повышение запасов гумуса,общего и лег-коминерализуемого азота,т.е. потенциальное плодородие почвы увеличивалось .Но мере возрастания срока возделывания люцерны на одном - месте в ее корнесфере отмечено значительное накопление микроскопических грибов иэ родов Aspergillus,PeniciIlium.Самыми активными разрушителями корней оказались P.expansum.P. luteum, P. f unicu-losum, P. splnuiosum, P. decum-bens, P. cyaneum, P. cicloplum.

Адекватно изменению численности почвенного населения возрастала целлюлазная.а также инвертазная активность почвы,которая считается обобщающим биохимическим показателем,характеризующим плодородие почв, т.к. активность этого фермента находится в тесной связи с содержанием гумуса (Гадстян.1953,Чундерова,1971).Фосфатазная активность почвы снижалась . .

Таким образом,неспособность растений сахарной свеклы и люцерны выдерживать длительную монокультуру связана с однотипным их влиянием на сообщества почвенных микроорганизмоз,которые вступают в конкурентные взаимоотношения с растением.

бессменной кукурузой в течение 25-летнего срока исследований, отменно" 2 различающиеся уровня численности микрофлоры осуществляющей трансформации азотного фонда почвы. С.1-го по 13-й годы численность медленно возрастала с.20 до 40 млн в 1 г сухой почвы.С 13-го по 25-й год'наступила стабилизация численности этих микроорганизмов в пределах 40-45 млн в 1 г сухой почвы.Адекватно изменялась и'продуктивность рас-тений.В первый период она медленно снижалась с-0,65 до 0,40 т/га,во 2-й период урожайность, стабилизировалась в пределах 0,45 т/га (рис 2).

Аналогично изменялась и динамика гумуса.С 1-го по 8-й год опыта его содержание снизилось с 1,537. до 1,27%.В последующие-17 лет содержание его в почве стабилизировалось на уровне 1,32-1,35%.

10

10' МАИ ид и

Почьы

— уислсниосто МИК500!>ГАКИЬМ08 аиАимвдих оогАиическщ формы дьотл.

мккморганиьмо» псышанщи* минеральные формы аютд и ьясоко-модсиилйрнме ПОЛИСАХДРД ■

УРОКАМ 5Е6НА ИКУРУЬы'. и/г«

-----УРОЖАЙ СИЛОСНОЙ МАССЫ. У«

1-9

годы

■Рис.2.Динамика численности микрофлоры и продуктивности кукурузы в бессменном посеве 10 10 ьо

и

«

50 го

'Ч'

бессменного еоьдмымш«

Содержание валового азота в пахотном горизонте за весь 25-летний срок исследований было неизменным и находилось в пределах О,109-0,105%.В подпахотном горизонте (25-50 см),отмечено прогрессирующее его снижение с 0,098 до 0,076%.Запасы валового фосфора уменьшились в первые 10 лет с 0,149 до 0,126%.В дальнейшем его содержание в пахотном горизонте стабилизировалось на уровне 0,125-0,127%.Отмечено снижение содержания валового фосфйра из подпахотного горизонта в первые 10 лет на 0,009%,а в последнюю десятилетку на 0,006%.

Постепенная стабилизация содержания питательных элементов в кор-иеобигаемом слое указывает на то,что по мере увеличения длительности возделывания кукурузы без внесения удобрений в почве активизируются процессы,компенсирующие вынос питательных элементов с урожаем.Важную роль в этом играет деятельность азотфиксирующей микрофлоры. В начале опыта численность свободно живущего в почве азотобактера была в 2,5-2,3 раза ниже,чем в конце.Азотфиксирующая способность почвы возросла в 3,5 раза..

• Под бессменной культурой озимой пшеницы ежегодная динамика численности микрофлоры,осуществляющей трансформацию азотного фонда почвы, имела тенденцию к постепенному снижению от 60-80 млн клеток на 1 г сухой почвы в первый год до 20-22 млн на 7-й год опыта. Адекватно уменьшению численности микроорганизмов снижалась и продуктивность растений -с 30-40 ц/га до 12-22 ц/га соответственно (Рис 3).

мм

И4 I г

почаи

. »ммоиифиишчицм к*. МПА

---кммыиоща ииншльные «ромлы «от*

УРОЖАЙ »КНЛ

Рис.3.Динамика численности »микрофлоры и продуктивности озимой пшеницы при бессмен-1» ном возделывании

»0

«/г«

I

годм

2 1 мсекекимч

* »

К концу срока бессменного возделывания озимой пшеницы в 2,0-2,5 раза увеличивалась численность азотфиксирующих микроорганизмов - азотобактера и микроорганизмов растущих на безазотистой среде. Эшби.что указывает на усиление процессов азотфиксации под бессменной озимой пшеницей.

3 первые 4 года опыта было отмечено медленное снижение гумуса- с 1,80 до 1,672.В дальнейшем его содержание в почве стабилизировалось и на Ю-й год монокультуры составило-1,65%.Содержание валового азота снижалось более быстрыми темпами:с 0,1232 - в первый год валовые запасы снизились до 0,0982 на 10-й год от исходного содержания в пахотном горизонте.Потери гумуса составили 7Х,а общего азота 18%.При этом соотношение С:Н в почве изменилось с 8,5 в 1-й год до 10,2 на 10-й год.

Данные микробиологических исследований и изменения запасов гумуса и азота в почве достаточно ясно характеризуют направленность процессов минерализации-синтеза органического вещества почвы.Снижение урожайности озимой пшеницы тесно взаимосвязано с общим уменьшением активности минерализационных процессов.При этом по мере увеличения срока бессменного возделывания озимой пшеницы,активизируются процессы иммобилизации. Они идут на фоне избыточного поступления в почву углеродистых соединений с растительными остатками озимой пшеницы и резкого дефицита азотистых соединений,пополняемых лишь за счет азотфиксации.В результате в почве усиливается конкуренция между растениями и почвенными микроорганизмами за источники доступного растениям азота,а урожай постепенно снижается при достаточно стабильном содержании гумуса в почве. Качественный состав образующегося гумуса существенно меняется.В нем

расширяется отношение С:Н.-

Полученные материалы указывают на тесную зависимость между деятельности почвенной микрофлоры и изменением азотного фонда почяи. Уровень численности и ссотаз действующих в сообществе групп почвенной микрофлоры,зависит от видового состава возделываемых растений.Ь'ахдие растение обладает индивидуальными особенностями биохимического состава фитомассы и корневых выделений,оказывающих влияние на формирование доминантных групп микроорганизмов в ризосфере и почве.

Различия в соотношении доминирующих в микробоценозе агрономически вллгиГч групп микросуганакгоь предопределяют направлс-инс псчве'пп;.:-: про цесс-г. под этими культурами и в конечном, счете продуктивность растений, накопление или расход минеральных и органических форм азота и гу-

УУСЯ

_рйОЧ'еНИЙ п ПРОЦвССаХ УГОМ8&ЮМ И ЬС<СЦа«К»ЬцД>;2Ь«

плодородия в монокультурах. Для понимания механизма создания и разрушения эффективного и потенциального плодородия почвы необходимо выяснить причины обуславливающие активизацию физиологических групп почвенной микрофлоры,осуществляющей процессы минерализации-синтеза, азот-фиксации, трансформации углеродсодермащих соединений и т.д.При этом наиболее важным с практической точки зрения является изучение изменений в сообществах почвенной микрофлоры,сформированных'под влиянием длительного воздействия однотипных химических соединений в монокультурах. В связи с этим была изучена роль фитомассы различных растении в процессах воспроизводства-расходования плодородия утомленных почв.

С этой целью в лсчву.вышезую иг> год длительных монокультур сахарной свеклы и озимой пшеницы (культур,резко отличающихся по устойчивости к бессменному всгделыватк) .вносилась фитсмагоа растений, чаютпяся по химическому составу:сахарной свеклы,люцерны,гороха,кукурузы, ячменя.озимой пшеницы,сосновые опилки,чистая целлюлоза.Контролем служил вариант без внесения растительных остаткоЕ.Как химический "ог>~ доровитель" почвы ислытывался фумигант "Узген" в доге 0,225 г/га.

В качестве тест-культуры в опыте высевалась сахарная свекла.Опыт продолжался 3 года.

Экспериментальные материалы, представленные в табл.1, показывают,что при внесении в почву любых растительных материалов,различающихся по химическому составу фитомассы, происходит повышение потенциального плодородия почв:увеличивается содержание гумуса,особенно на длительно удобряемом фоне,расширяется отношение С:N в почве,повышаются

запасы легкогидролизуемого азота при одновременном снижении уровня минерального азота,что уменьшает его потери в процессах денитрифика-ции.Вместе с тем следует отметить,что существенных различий в изменении азотного фонда почвы в результате внесения фитомассы не отмечено.

В качестве основного критерия,характеризующего изменение эффективного плодородия почвы,использовался урожай и сахаристость корнеплодов. По этим показателям эффективность действия фитомассы растений находилась в прямой зависимости от предшественника и химического состава

Таблица 1.

Влияние фитомассы растений на йзменение показателей азотного фонда почвы./Средние данные за 3 года опыта/.

Фитомас-са

Предшественники

Озимая пшеница

I Сахарная свекла

Гумус Общий|Соот-|Нит- |Легко | Гумус|Обеда|Соот-| Нит- |Легко I 2 | азот | ноше-1 раты, | гидро-1 7. | азот | ноше-1 раты | гидро-1 I X |ние |мг/кг|лиз.М | | % |ние |мг/кг|диз.М | I |С:N |сухой|мг/кг | I |С:N |сухой|мг/кг | I | |почвы|почвы I I I |почвы|почвы |

О-

_1_

/

контроль 1.61 0.107 8.81 2.06 0.83

1.77 Д.117 8.83 3.2 1.3

Люцерны 1.62 0.111 8.27 2.2 1.3

1.77 0.118 8.7 2.6 1.8

Озимой 1.65 0.104 9.3 1.9 2.5

пшеницы 1.75 0.114 8.86 2.5 2.3

Ячменя 1.70 0.107 9.24 1.8 0.7

.. 1.84 0.115 9.15 1.8 1.5 ./ Кукурузы 1.67 0.111 8.91 1.9 1.8 1.82 0.115 9.54 2.7 1.1 Гороха 1.61 0.107 9:02 2.2 1.4 1:80 0.118 8.62 2.9 2.0 Сахарной 1.63 0.104 9.08 2.1 1.1 свеклы 1.80 0.118 8.83 2.7 2.6 Si 0,02- 0.003- 0.2- 0.20,04 0.004 0.4 0.4 Примечание:Верхняя строка каждого варианта-фон нижняя - длительно удобрявшийся фон.

1.56 1.72 1.65 1.78 1.61 .1.74 1.60 1.83 1.61 1.71 1.62 1.83 1.62 1.75

0.101 8.93 0.108 8.96 0.102 9.43 0.112 9.0 0.111 8.5 0.112 9.8 0.101 9.15 0.113 9.35 0.103 9.32 0.114 8.51 0.106 8.91 0.110 9.10 0.102 9.23 О;111 9.17 0.02- 0.0030.04 0.004

2.8 'з.з 2.6 2.9 2.0

3.0

3.1 2.1 2.1 2.7 2.5 3.0 2.0 2.7 0.20.3

1.2

3.0

2.5 2.0

2.6

1.1 2.0 2.1

2.5

2.6 1.7 2.5 2.4 2.2 0.20.3

без удобрений,

вносимого в почву растительного материала.Так,внесение в .почву фито-

массы сахарной свеклы под сахарную свеклу,возделываемую по фону длительной монокультуры сахарной свеклы,привело к снижению сахаристости и урожая корней. Адекватное внесение фитомассы сахарной свеклы под сахарную свеклу.возделываемую по фону длительной монокультуры озимой пшеницы, резко увеличило урожай корнеплодов при незначительном снижении сахаристости."

Эффективность внесения фитомассы люцерны проявлялась в меньшей степени по фону монокультуры сахарной свеклы,чем по фону монокультуры озимой пшеницы.Действие внесенной в почву фитомассы гороха,кукурузы и ячменя занимало промежуточное положение,а на противоположном полюсе был эффект от влияния фитомассы озимой пшеницы,которая дала наивысшую прибавку.

Таблица 2

Влияние фитомассы различных растений полевой культуры на продуктивность сахарной свеклы,возделываемой после монокультур сахарной свеклы и озимой пшеницы

]_ Показатели продуктивности_._[

1по монокультуре сахарной 1по монокультуре озимой ]_свеклы ■_ I пшеницы_[

Фитомасса 1 урожай корней, ц/га 1 сахаристость 1 % 1урожай корней,ц/га 1 сахаристость-1 7.

Сахарной 107+23 7.0-0.3 310+24 9.4^0.3

свеклы -41 -2.2 +130 -0.4

Люцерны 198±23 9.4-0.3 405+24 10.5-0.3

+50 +0.2 +225 +0.7

Гороха 249±23 10.7-0.3 ?59±24 10.5-0.3

+101 +1.5 +79 -1.0

Кукурузы 153±23 9.3^0.3 252124 9.?-+0.3

+5 +0.1 +72 -0.1

Ячменя ' 183±23 9.7-0.3 267+24 10.8-0.3

+35 +0.5 +107 +1.0

Озимой 259+23 9.7^0.3 275+24 11.1-0.3

пшеницы +111 ■ ■ +0.5 +95 +1.4

Примечание:Во второй строке каждого варианта -разница

с вариантом без внесения фитомассы.

по фону длительной монокультуры сахарной свеклы (табл.2).

Сравнительный анализ изменения численности агрономически важных групп почвенной микрофлоры и урожайности корнеплодов сахарной свеклы показал,что воздействие сообщества,формируемого под влиянием фитомассы растений,наиболее выпукло проявлялось после длительной монокультуры сахарной свеклы.Снижение урожайности под влиянием фитомассы сахарной свеклы происходило на фоне увеличения численности микроорганизмов,осуществляющих трансформацию азотного фонда почвы в 1,2-1,5 раз и резкого (в 1,64 раза) снижения токсических для Cl. vulgaris L. форм.Увеличению урожайности при внесении в- почву фитомассы ячменя и озимой пшеницы соответствовало снижение численности этих групп почвенной микрофлоры в 1,2-1,3 раза.При этом фитотоксичность снижалась менее значительно -в 1,2 раза.Увеличение урожайности при внесении в почву фитомассы люцерна и гороха также сопровождалось снижением численности .какой-либо из физиологических групп почвенной микрофлоры, осуществляющих процессы минерализации-синтеза.При этом количество фитотоксических форм снижалось в пределах,отмеченных при внесении фитомассы люцерны.

Действие фитомассы различных растений,внесенных по фону монокультуры- озимой пшеницы,на продуктивность сахарной, свеклы было менее выражено. Это объясняется снижением эффекта оптимизации микробоценоза т.:;. сахарная свекла возделывалась по лучшему предшественнику..

Потеря производительной способности почвы в результате действия биологических факторов,по мнению Грюммера •(1964).Берестецкого (1978) .Гродзинского (1978).Мкрчинк (1978) и др., в значительной мере определяется деятельностью фитотоксических микроорганизмов и накоплением в почве биологически активных веществ"^оказывающих отрицательное влияние на возделываемые растения.Б; наших исследованиях внесение в почву фитомассы растений полевых культур снижало количество колинов в почве (табл.3). ■'

Снижение токсичности почвы было связано с перегруппировками в почвенном микробоценозе. Так.лод влиянием внесения в почву фитомассы сахарной свеклы довольно устойчиво снижалась численность активных ток-синоооразователей Bac.meeaterium.Bac.cereus,Вас.idosus .При внесении в почву фитомассы люцерны и гороха численность Вас. megat erlum, Вас. mesenterial,Вас. subtills.Bac.idosus возрастала,особенно по мере увеличения кратности внесения фитомассы в почву.С. этим,возможно,связано резкое усиление фитотоксичности.Фитомасса ячменя и озимой пшеницы не оказывали столь заметного стимулирующего воздействия на численность изучаемых

-м-

видов.

Потеря производительной способности почв происходит также из-за снижения антагонизма почвенного микробоценоза по отношению к фитопато-генной микрофлоре и нематодофауне.В результате снижаются урожаи растений, выращиваемых на такой почве.Как было показано выше,важнейшим поч-венно-биологическим фактором,определяющим такое положение в монокультурах, является нарушение микробного баланса в почве,обуслов-

Таблица 3

Влияние фитомассы на токсичность почвы и количество фитотоксических микроорганизмов (Средние за 3 года данные)

1 Предшественники

1 озимая пшеница 1 сахарная сЕекла !

Фитомасса 1 1Фитотоксич- 1 1Фитотоксич- 1

1 УКЕ 1 1 1ные,млн в 1 1 1 г сухой 1 1 почвы 1 УКЕ 1ные,млн в 1 1 1 г сухой 1 1 почвы 1

Сахарной свеклы 11.5 2.8 10.8 2.1

+0.8 -9.5 -1.0 -11.0

Люцерны 10.7 ■ 23.5 10.5 ' 11.4

0 +11.2 -1.3 -1.7

Гороха 9.6 34.7 10.9 8.2

-1. 2 +22.5 -0.7 -1.4

Кукурузы 10.4 14.3 11.1 5.8

-1.8 -7.1 +0.3 -0.8

Озимой пшеницы 10.7 6.5 10.9 9.6

0 -4.3 -0.9 +3.1

Примечание:Во второй строке каждого варианта - разница с вариантом без внесения фитомассы.

ленное воздействием ежегодно попадающей в почву и используемой в процессах питания растении фитомассы определенного химического состава. Внесение фитомассы другого химического состава,приводит к активизации групп микроорганизмов,не имевших условий для развития.При этом активизируются также и представители нематодофауны.

Определения,проведенные в рамках нашего опыта Матяшовым и Токоба-

евым (1980) показали,что все внесенные в почву виды фитомассы в той или иной мере увеличивали численность как сапробиотических нематод,так и фитогельминтов. При этом уровень изменения численности зависел от химического состава фитомассы.Наиболее существенно (в 1,5-4,0 раза)уве-личивалась численность сапробиотических нематод под влиянием фитомассы растений с узким соотношением С:К ( сахарная свекла,горох .люцерна,кукуруза). По мере расширения соотношения С: Я в разлагающейся в почЕе фи-томассе активность размножения сапробионтов уменьшалась.Прибавки их-численности от внесенной в почву фитомассы с широким соотношением С:N были в пределах 1,1-2,1 раза .Такимобразом, наивысшие прибавки численности сапробионтов были тогда, когда в почву, вышедшую из под монокультуры растений с узким соотношением С:N.вносили фитомассу с аналогичным соотношением,наименьшие - при внесении фитомассы с широким соотношением С^.

Численность фитогельминтов, имела тенденцию к снижению по мере сужения и увеличению,по мере расширения соотношения во внесенной в почву фитомассы.При внесении в почву фитомассы сахарной свеклы их число увеличилось в 1,1-1,2 раза, а под влиянием фитомассы озимой пшеницы и ячменя - в 1,4-2,5 раз.

Видовое разнообразие нематодофауны (как сапробиотической.так и фитогельминтов) по мере расширения соотношения С:М во'вносимой в почву фитомассе увеличивалось.Длительно удобрявшийся фон также этому благоприятствовал.

Таким образом,прямой связи между численностью фитогельминтов и урожайностью не было установлено.Прослеживаются опосредованные связи, заключающиеся в активировании сапробиотических нематод га счет увеличения численности почвенной микрофлоры, которая служит источником их питания.Здесь есть прямая зависимость между влиянием химического состава фитомассы на почвенный мй'кробоценоз и нематодофауну.С этим,повидимому,связан эффект активирования фитогельминтов при внесении фитомассы озимой пшеницы,когда при дефиците питания сапробионты снижали численность, а фитогельминты получали преимущества в развитии,

Определение степени пораженности корнеплодов сахарной свеклы корневыми гнилями свидетельствует,что наиболее благоприятные условия для самоочищения почвы от фитопатогенной микрофлоры создаются при внесении фитомассы,резко различающейся по химическому составу от предшественника и возделываемой в данный момент культуры.При внесении" в почву фитомассы озимой пшеницы после длительной монокультуры сахарной свеклы

снижалась пораженность корнеплодов фузариозной и бурой гнилью.Отмечено и снижение порат.еннссти бактериозами,но лишь в первый год внесения.По длительно удобрявшейся почве наблюдался наиболее устойчивый эффект снижения всех видов заболеваний,усиливающейся по мере кратности внесения фитомассы озимок пшеницы и ячменя.Усиление порахенности корнеплодов от внесения под сахарную свеклу фитомассы сахарной свеклы, было наиболее значительным в первый год опыта.

Для того,чтобы в обобщенном Еиде представить влияние фитомассы того или иного химического состава на степень сопряженности (согласованности) протекающих в почве процессов,полученные в микрополевом опыте экспериментальные материалы по всем видам микробиологических,биохимических и агрохимических анализов .были подвергнуты парному корреляционному анализу.Корреляционные стяги были рассчитаны мезду 840 парами сравниваемых между собой показателей.Слабые корреляционные зависимости (г < 0,3) не учитывались.Принимались во внимание лишь средние (г = 0.3-0.7) и сильные (тесные г > 0.7) корреляционные связи.Степень сопряженности изучаемых показателей характеризовалась количеством достоверных корреляций от общего числа сравниваемых показателей,а также соотношением положительных и отрицательных корреляций (табл.4).

Расчеты показали,что взаимодействие изучаемых показателей было на уровне средних значений коэффициентов корреляции (Г = 0.3-0.7).Более тесные связи быля исключением.

Сводные данные по изменению уровня коррелятивных связей между изучаемыми в опыте показателями биологической активности и плодородия почвы (табл.4) показывают,что трансформация в почве фитомассч растений усиливает взаимосвязь и взаимозависимость между изучаемыми процессами в почве,деградировавшей из-за длительной монокультуры сахарной свеклы и озимой пшеницы.При возделывании сахарной сЕеклы по фону длительной монокультуры сахарной свеклы наибольшее увеличение сопряженности почвенных процессов отмечалось при внесении фитомассы озимой пшеницы,ячменя и,особенно,фумигации почвы.Отрицательно влияло внесение фитомассы сахарной свеклы,люцерны,гороха.

Возделывание сахарной свеклы по Фону длительной монокультуры озимой пшеницы положительно влияло на количество достоверных коррелятивных связей,увеличивало количество положительных корреляций. Внесение фитомассы других растений также положительно влияло на повышение корреляций между изучаемыми показателями.

Таким образом,почвенный Фон после длительной монокультуры озимой

-¿У-

Таблица 4

Влияние фитомассы различных растений на сопряженность почвенных процессов под сахарной свеклой

I

Предшественник

Фитомасса 1Число 1 Соотно- 1%от обще- 1 Число 1 Соотно- 1% от обще- 1

Досто- шение: го числа 1 досто- шение: 1 го числа 1

верных 1ПОЛОЖ. 1 сравнива- верных 1ПОЛОЖ. 1 сравнива- I

1 корре- Ютриц. • емых по- 1корре- Ютриц. 1емых по- 1

ляций 1 1казателей1лячий 1 1казателей- '1

Контроль,без 39 1.77 37 - 34 ' 1.78 32

фитомассы 22 21 19 . 18 '

Сахарной 38 1.35 36 80 5,33 ' 76

свеклы 28 27 15

Кукурузы 42 2.1 40 . 41 1.46 39

20 19 28 ' 27

Озимой пшеницы 47 2.04 45 60 2.5 57

23 22 24 22

Люцерны 29 1.00 28 50 2.77 48

29 28 19 .18

Гороха -.33 1.13 31 48 2.52 46

£9 28 19 18

Ячменя 43 1.48 41 47 2.04 45

29 28 33 22

Фумигация 64 2.2 61 •--67"' 2.31 64

£9 28 ; 29 28

Примечание^ верхней строке каждого варианта количество прямых корреляционных связей.В знаменателе - обратных.

пшеницы . был наиболее благоприятен для повышения

продуктивности сахарной свеклы.В случае,когда возделываемая в данный момент культура (сахарная свекла) и предшественник (озимая пшеница) резко различались между собой по химическому составу фитомассы,отмечено положительное влияние на количество и тесноту коррелятивных связей фитомассы не только противоположного предшественнику химического состава, но и аналогичного. В этом случае на ход почвенногбиологических процессов существенное влияние оказывает возделываемая в данный момент

культура.

Наиболее наглядно положительный эффект от оптимизации изучаемых процессов в утомленных почвах проявлялся в эмпирических зависимостях между изменением урожайности сахарной свеклы л соотношением С:?! в внесенной в почву фитомассы,имеющих в зависимости от предшественника вид параболы или гиперболы (Лакин,1980).Из рис.4 видно,что по фону почвы , утомленной монокультурой озимой пшеницы,общий уровень продуктивности был на порядок Еыше.чем по монокультуре сахарной свеклы.При этом ¡мелось 2 зоны повышения продуктивности - при внесении растительных остатков с широким ( С:М =100-140) и узки;,. (С:N=16-40) соотнесением углерода к азоту в фитомэссе.При внесении в такую почву фнтомассь: с соотношением от 40 до 100, продуктивность сахарной свеклы была ниже КриЕзя вид ттара^о^ы По *гр<:>,т,т1ес,,т,вентч*ку "".гит^-гь^ой мо^скуль""/— рч сахарной свеклч по мере сужения соотношения c*n во вносимо!* в но1тву фитомассе урожаи закономерно снижался.Кривая имела вид гиперболы.

Рис. 4.Зависимость урожайности сахарной свеклы от. химического состава внесенной в почву фитомассы и предшественников

« г;о но и. УРОШАН

ствмококу-ьтурь; озимой пшеницы

По предшественнику монокультуры

У рожай Соотношение

Результаты опытов по исследована влияния фитомассы растений различного химического состав на почвенный микроооценоз,изменение гумуса и азотного фонда почв,- утомленных длительными бессменными посевами сахарной свеклы и озимой пшеницы, позволили раскрыть основные причины повышения или снижения плодородия таких почв.Предложены пути регулирования и оптимизации сообществ почвенных микроорганизмов,осуществляг^вч процессы воспроизводства эффективного и потенциального' плодородия утомленных почв. •

Лочвенно-биологические процессы в севооборотах. Смена растител

к -

кых ассоциаций от пионерных до климаксных сукцессий, наблюдаемая при экологических стрессах (пожары,эррозия,длительные монокультуры,химическая деградация к т.д.),являет собой природный механизм восстановления утраченного плодородия и является прообразом севооборотов (Райе,1976).

Особенно возрос интерес к роли микроорганизмов в связи с усилившимся антропогенным прессингом на почву,приводящим к техногенной,химической и биологической ее деградации.Стало ясно,что совмещение научно-технического прогресса в земледелии и нормального функционирования почвекно-Оиологической системы в оптимальном режиме воспроизводства- расходования эффективного и потенциального плодородия,возможно л;п2ъ при учете влияния не только растения и агротехнического приема,но и суммарного их воздействия на микробную систему почвы.

В наших исследованиях комплексное влияние чередования различных растений на микробиологические процессы в системе плодосмена изучалось в 8-польном севообороте (ячмень+люцерна,2 года люцерна,озимая пшеница, сахарнач свекла,озимая пшеница,кукуруза,сахарная свекла).Это "базовая" схема севооборота для дачной зоны,дающая наивысший выход продукции за ротацию и позволяющая поддерживать оптимальный уровень плодородия почвы (Корнева,1976).

Оценивая этот плодосмен по соотношению в фитомассе чередующихся растений следует признать,что наилучшие условия для воспроизводства и расходования плодородия почв создаются при чередовании растений с широким и узким соотношением С:?; в фитомассе.При этом уровень развития почвенных микроорганизмов,осуществляющих процессы трансформации азотистых соединений почвы под культурами севооборота,подчиняется закономерностям формирования их е монокультурах этих растений. Как следует из рис. 5, существует четкая завксикооть между химическим составом фитомассы возделываемых растений и численностью этих групп почвенной микрофлоры.Под культурами с узким соотношением С:И численность их повышалась,а под растениями с широким-соотношением С:N - снижалась.Так в системе плодосмена достигалось регулирование определенного для каждой схемы севооборотов уровня численности микроорганизмов,осуществляющих процессы минерализации-синтега.

В целом,соотношение культур в севообороте определяет оптимальное состояние микробоценоза. При изменении порядка чередования изменяется и ежегодная динамика численности агрономически важных групп микроорганизмов.Так,в 7-польной схеме (ячменъ+люцерна,2,5 года люцерна,кукуруза

Рис.5.Изменение численности мик-

на верно,сахарная свекла,озимая пшеница,сахарная свекла) .составленной в основном из растений с узким соотношением С:М в фитомассе.регулятор-ные свойства сбалансированной системы снижались,увеличивалась численность микроорганизмов осуществляющих трансформацию азотного фонда,ухудшались фитосан.;тарнне свойства почвы.В результате,ухе ь 3-й ротации резко снижалась продуктивность сахарной свеклы,кукурузы и люцерны (рис.б).

Ежегодная сезонная динамика гумуса,минерального азота ;ко5.№ф и легко минерализуемых его форм (китрификациокнаа способность почвы по Еаксману) .также характеризует "базовую" схему севооборота как кау.оолее оптимальную.

Существующая практика анализа содержания гумуса в начале и конце ротации севооборота не дает информации о процессах его изменения в течение ротации.Кроме того.как явствует из наших данных,в опт:мизирован-ных схемах севооборотов она вводит в заблуждение исследователей качу-симся постоянством уровня содержания гумуса в начале и конце ротации.

Изменение"динамики гумуса в 2-х ротациях 8-польной "базо-вой"схемы севооборота весной (апрель),летом (июль) и поздней осенью (конец ноября) показали,что в орошаемых сероземах егз содержание существенно изменяется в течение вегетационного и осенье-зимне-раннеЕе-

Рис.6.Изменение численности микроорганизмов в 7-ми польном се-зообороте

- «»лнбающме оиглничесиие формы

• АМЧ1А

---<иьммюциг минеральные формы

аюгпа

соотноиемиг с $ адтомлссе

ч«рц\)юымхся Рдстенич

а

сеннего сезонов в зависимости от возделываемой культуры к предшественника (рис.7).Накопление гумуса продолжалось под люцерной,а также и после ее распадки под озимой паеницей и е осенне-зимний сезон после ее уборки в результате интенсивной иммобилизации минерального азота,выделяющегося в процессах разложения фитомассы люцерны и углеродистых сое-

/ЛГ. ГМОкоШ МЛ Юф С

почьм

| 1 ое?ии?- мшмип период

ШДЮи^ЙНЛ («(РШЦ

ммиам» 1.:<ч>)

01нмм пиеиицА ((С1ЛД - осснь)

СМАРНА» СМЯЛА (йеснА - оси»;

ЬУКуРуЛА

(мсна - о<еиь)

Рис.7. Динамика изменения гумуса и инвертазной активности почвы в севообороте.

диненкй пожнивных и корневых остатков озимой пшеницы..'тиэь .под сахарной свеклой - культурой минерализатором отмечено резкое снижение его сс-

Пссев озимой псонисн после сахарной сгеклы спсссбстегал активизации процессов образования гумуса за счет иммобилизации минерального азота,накопившегося в почве в результате процессов минерализации .»од

сахарной свеклой.В 8акяоч;;?ельнсм - минерализацкояксм звене сеззобоос-тг,содержание гумуса снижается практически до уровня.отмеченного г на-

нес бходимо обратить внимание на суаэс. кование четкой симости между содержанием минерального азота в почЕе и накоплением расходом гvuyr.a,Увеличение содержания гумуса приводит к снижению,а уменьшение - к увеличении минерального асота, чго yjasasser ность функционирования системы минерализации-синтеза в сбалансированных агрофитоценозах.

Наличие в почве легкоминерализуемых форм азота также тесно связано с напряженностью процессов минерализации-синтеза.Чем она Еыше (к концу ротации),тем больше содержится в почве' легкоминерализуемого азота (рис.8).

Наблюдаемая динамика изменения содержания гумуса в севообороте подтверждается характером изменения инвертазной актиглости почвы, которая Т( оно коррелировала с динамикой гумуса (r-0.9UC.C-6).На рис.? ежегодна? сезонная динамика гумуса и инвертазной активности почвы - иден-

тлчны.

Полученные материалы указывают,что помимо люцерны важное значение з оптимизации гумусового баланса в орошаемых сероземах имеют посевы озимой пшеницы.

Ежегодная сезонная динамика валового азота под всеми культурами была практически одинаковой.От весны к осени отмечалась тенденция к снженно.а в осенне-зимне-ранневесенний периоды наблюдалось увеличение содержания валового азота,связанное с осенним внесением минеральных удобрений.

В'исследованиях,проведенных в базовой схеме севооборота,размещенной на почве утомленной длительными монокультурами сахарной свеклы,кукурузы и озимой пшеницы,были получены аналогичные закономерности практически по всем изучаемым показателям изменения численности почвенной микрофлоры,биохимической активности и азотного фонда почв.

Таким образом,при почвенно-биологически обоснованном сочетании сельскохозяйственных культур,отмеченные факторы, отрицательно влияющие на рост и развитие данного растения,положительно воспршшмаются следующей за ним в чередовании культурой.При этом обеспечивается высокая Продуктивность всех участвующих в чередовании растений,а также поддерживается гомеостаз почвенногбиологической системы.

Особо следует подчеркнуть,что в раэнокачественности и специфичности влияния различных растений на сообщества почвенных микроорганизмов и процессы ими осуществляемые, заключен природный механизм сохранения плодородия почв.Объединяя растения, различно,в том числе и противоположно влияющие на-почвенно-микробиологические процессы,севооборот представляет собой саморегулирующуюся почвенно-биологическую систему, в которой оптимальные условия среды обитания всех чередующихся растений достигаются периодическим изменением химического состава энергетических материалов, поступающих в почву с фитомассой и используемых в процессах 'жизнедеятельности почвенного микробоценоза.

Роль удобрений в процессах почвоутомления и воспроизводства плодородия утомленных почв.При внесении минеральных удобрений ,в почву часть их используется растениями в процессах питания,другая часть потребляется почвенной микрофлорой и в результате сложных биохимических превращений, закрепляется в органическом веществе почвы.

Материалы по влиянию удобрений на ежегодную динамику урожайности озимой пшеницы,кукурузы и сахарной свеклы в монокультуре показывают, что существуют резкие различия роли удобрений в их противодействии

процессам почвоутомления.Ежегодные умеренные дозы минеральных удобрений поддерживали урожай озимой пшеницы на высоком уровне в течение 9 лет бессменного возделывания.На 1-й и 9-й год он составил соответственно 51,9 и 53,4 ц/га при 4.6,4 и 31,9 ц/га в контроле.При оптимальных дозах удобрений урожайность кукурузы также поддерживалась практически на одном уровне в течение 20 лет (79,6 в 1-й и 74,5 на _20-й год при внесении в почву Ni2oPi8oKgo;81.1 и 87.8 соответственно,при внесении Ni2oPi8oK9ü+30 т/га навоза).Особо отметим,что в удобренных вариантах происходила не только стабилизация содержания гумуса и валового азота,но и возрастание до уроЕня существенно превышающего контрольный вариант.Так,если в контроле в течение 20-летнего периода монокуль т\~ы кукурузы содержание гумуса и валового азота было в пределах i.27-i. и 0,107-0,1057.,.то' при внесении NigoPiSoKgo- 1.47-1,49% и 0,115-0,1192,а ИбоРбоХзо+ЗО т/га навоза -1,53-1.54?; и 0,130-0,IS", соответственно, т. е. возрастало на 12-16% и 17-20% соответственно по гумусу и 7-13% и 21-24% по валовому азоту.

Важным фактором,определившим стабилизацию урожайности в монокультуре кукурузы явилось повышение численности микроорганизмов минерализаторов и иммобилизаторов,соотношение между которыми колебалось в пределах 0,8-1,2.Это определило значительное увеличение (в 1,7-2,3 раз) содержания нитратного азота в почве.Уровень легкогидролизуемых его форм за зсе время олкда изменялся незначительно и только к концу опыта его содержание в почве возрастало в 1,5-2,4 раза соответствендо.При этом под влиянием удобрений численность азотобактера пахотном гораеоное и ризосфере возрастала в 1,5-2,1 раза,а в подпахотном горизонте - в 1,3 раза.Внесение минеральных удобрений способствовало поддержания стабильного уровня гумуса в почве,который через £5 лет монокультура был ниже исходного лишь на 0,11%,а в варианте совместного внесения с навозом отличался от исходного на 0,05%.Содержание же валового азота, в удобренных вариантах в пег'ом случае превышало исходное на 0,003%,а во втором'-- на 0.02х.-

Таким образом,способность кукурузы к длительному бессменному культивированию связана со стабильностью микрсбоценоза.что сг,реде.:::-т сбалансированность процессов минерализации и иммобилизации при оптимальных системах удобрений и активации азотфиксирующей микрофлоры.

Под озимой пшеницей минеральные удобрения (Neo РбО Кзо ежегодно) способствовали увеличению численности микроорганизме?.осуществляющих лрон,:.сы минерализации.При этом содержание минерального азота в почве

увеличивалось в 1,7,а лзгкогидролизуемого в 1,2 раза при существенном снижении расхода гумуса и валового азота.

Под сахарной сгеклой ни одна из испытанных систем удобрений не смогла предотвратить полной потери урожая уже на 10-й год бессменного возделывания.Даже при внесении полной минеральной системы удобрений ( .\'120?1еоКэо) урожай снизился с 695 ц/га в первый год до 101 ц/га на 10 год монокультуры.Не оказало положительного елияния и совместное внесение полного минерального удобрения с ваЕозом (Я12оР18оКдо+30 т/га навоз) -снижение состазило с 771 до 95 ц/га соответственно.

Наблюдения за динамикой содержания гумуса при монокультуре сахар-коп свеклы в течение 10 лет показали, что в контрольном варианте без внесения удобрений содержание гумуса последовательно снижалось с 1.62 б 1-й год до 1,36% на 5-й и 1,2% на 10-й год. При внесении в почву полной дозы минеральных удобрений уровень гумуса в течение 10 лет был практически стабилен - 1.58;1.6;1.54% соответственно.При внесении минеральных удобрений с наЕозсм он увеличивался до- 1.59;1.83;1.67% соответственно. Ежегодная динамика изменения валового азота соответствовала отмеченной выае динамике гумуса.В кон-роле его содержание последовательно снижалось 0.103,0.098,0.090% соответственно в 1,5 и 10 годи.С варианте минеральной системы было стабильно -0.091,0.097,0.098% соответственно. При внесении навоза содержание валового азота увеличиваюсь к концу опыта до 0.093,0.104,0.119% соответственно.При этом,в удобренных вариантах,содержание минерального азота возрастало в среднем за 10 лет в 1.2-1.6 раза,а легкогпдролизуемого в 2.2-3.6 раза,т.е. резко увеличивалось как накопление,так и подвижность органического вещества почвы. (Корнева, 1976).

Полученные материалы показывают,что удобрения не являются универсальным средством, снижающим отрицательные последствия почвоутомления для всех изучаемых растений.Причины различного воздействия удобрений на процессы почвоутомления связаны с взаимовлиянием почвенного микро-Соценоза формируемого растением и действием на него внесенных удобрений.В общем виде влияние различных видов,доз и систем удобрений на изучаемые агрономически Еажные группы почЕенной микрофлоры выражается з увеличении численности.Размеры увеличения зависят от количества,качества и соотношения питательных элементов во вносимых в почву удобрениях л колеблются в пределах 15-45%.В редких случаях отмечено увеличение численности на порядок.

Поскольку удобрения действуют на почвенную микрофлору,в основном

однотипно,а действие растений неоднозначно,то положит эльный'эффект от действия удобрений достигается тогда,когда удобрения стимулируют активность агрономически Еа-кных групп микроорганизмов,а, следовательно,и процессов,которые в силу особенностей возделываемой культуры были подавлены. Отрицательный эффект связан с активизацией,как в случае с сахарной свеклой,отрицательных сторон микробоценоза,формируемого. растением. С этими особенностями взаимодействия внесенных удобрений и почвенного микронаселения тесно связаны как фитосачитарные проблемы,так и проблемы питания растений и воспроизводства плодородия почвы.

При возделывании сельскохозяйственных растений в условиях плодосмена, когда отрицательные факторы бессменной культуры нивелируются благодаря чередованию растений,удобрения выступают в основном как фактор активизации агрономичесгси важных групп микрофлоры, осуществляемых ими процессов и возврата в почву питательных элементов,выкесецкцх с урсха ем.

Экспериментальные материалы по Есем изучаемым параметрам,характеризующим изменение плодородия,полученные в схемах 7-польного свекловичного (33% сахарной свеклы),8-польных свекловичных (25 и 332 сахарной свеклы),зернопропашного и зерно-травопольных севооборотов показали, что внесение как одних минеральных удобрений,так и совместно с навозом, увеличивало не только численность микроорганизмов,осуществляющих минсралигацию-синтеэ органических адотсолержакпх соединений,ко у. поло-:с:телм:о сказывалось па чисденнссгл т-ллк«1о?.ссагруха:сд:й атстс:: с.-;: Р'.хией микрсдлсрк.

Различия в действии внесенных почву ".■:--

":-,г- пг.ра-етры почвенного микрсбсценозл.ь целом,изменялись тельно.

Годерязнй'Э гумуса и г}:-.левого азота стабилизировалось «-1 -леем» 1,85-1, 3*,С,111-0,118м. При о том в псчвеДь слое 0-10 с.м; усоои::::_о :;:-вышалось содержание. нитратов( в 1,2-2,2 раза),легкогидролизуемого азо-

Такнм образом,з^С'--ктпвнссть удобрений в коаокультурстх ь значительной мере определяется совместимостью действия удобрений на сообщество почвенной микрофлоры, сформировавшееся под той :¡ли ,иной сельскохозяйственной культурой.Под совместимостью мы понимай« способность той

или система удобрений устранять негативное влияние культуры на

-зг-

почвенный микробоценоз. Например,действие удобрений на жизнедеятельность сообществ почвенных микроорганизмов под озимой пшеницей совместимо,т.к. активизирует процессы минерализации,которые тормозятся в силу физиолого-биохимических свойств-;и агротехнических особенностей возделывания этого растения,под сахарной свеклой - несовместимо, т.к. ми-нерализационная направленность почвенного микробоценоза активируется внесенными удобрениями. При этом активируются и фитопатогенные микроорганизмы.

В севооборотах ' отрицательные стороны фактора совместимости удобрений и культуры нивелируются чередованием растений,положительные же моменты'проявляются наиболее сильно.При этом удобрения активируют процессы минерализации-синтеза, не изменяя динамики микробиологических процессов, определяемой влиянием возделываемого растения.

Влияние приемов основной обработки почеы на почвенно-микробиоло-гические процессы в севооборотах.

Исследования по сравнительному изучению влияния различных систем основной обработки почвы на численность агрономически важных групп микробоценоза,биохимическую активность,изменение гумусового режима, азотного фонда почв и продуктивность культур проводились в базовой схеме 8-польного севооборота.Изучались системы основной обработки почвы с применением двухъярусной вспашки,отвальной вспашки с почвоуглублением и сочетание безотвальной вспашки с отвальной. В качестве контроля применялась система вспашки плугом с предплужником.

Наивысшая продуктивность севооборота была в варианте системы отвальной вспашки с почвоуглублением (0-30+10см) .Особенно возрастала урожайность после почвоуглубляющих обработок (люцерна,кукуруза).Прибавки урожая составили соответственно 66 ц/га сухой массы люцерны и 10 ц/га зерна кукурузы.В последействии глубокие обработки также обеспечили существенные прибавки урожая.Положительно Елияла на продуктивность культур и система с применением двухъярусных вспашек.Урожай сухой массы люцерны увеличился на 37 ц/га,озимой пшеницы на 1,7,кукурузы на 7.7 ц/га. Система безотвальных обработок отрицательно влияла в основном на урожай сахарной свеклы.Снижение урожая составило от 14 до 17 ц/га.

Общая Сиогенкость почвы и численность изучаемых агрономически важных групп почвенной микрофлоры в корнеобитаемом слое почвы,в среднем за ротацию севооборота, практически была одинаковой по всем изучаемым вариантам.Изменения в сторону увеличения активности микробиологи-

ческих и биохимических процессов отмечались в ежегодной сезонной динамике тех слоев,в которые запахивались корневые и пожнивные растительные остатки.При почвоуглублении увеличивалась биогенность подпахотного слоя,при двухъярусной обработке - горизонтов в которые перемещался верхний слой почвы.При этом разница в численности между слоями почвы колебалась в пределах 15-27%.В этих слоях отмечены наиболее интенсивно идущие процессы минерализации-синтеза гумуса с которыми тесно взаимосвязано изменение минера»ных и легкоминерализуемых форм азота (рис.8.3, 10).Как правило,расход гумуса,сопровождался увеличением минерального азота и его легкоминерализуемых Форм и наоборот.При этом изменения азотного фонда,отмеченные под чередующимися растениями,зависели от влияния возделываемой в данный момент культуры и особенностей разлагающейся в почве фитомассы предшественника.Так,под озимой пшеницей.идущей по пласту трав, существенное накопление гумуса отмечено при резком увеличении количества минеральных и легкоминерализуемых форм азота. Псд 2-й озимой пшеницей,идущей после сахарной свеклы,накопление гумуса сопроовождалось резким снижением содержания минерального и легкомине-лизуемых форм азота.

ЙгК »••■« «ютч с 1-ж «теи««

гтп рчцпачиимком ьсраыкд

\ру. мшш1 кмикл ря "»"л0л,„лы"п'им

С Ю.Ю»ПЧЬит1»1М Л«"«™«

Рис.10.Влияние различных систем основной обработки почвы в севообороте на динамику нитратного азота в почве

которой образовывались использование и закрепление хся в результате минерализа-микробоценоза под сахарной свеклой и

Различия в процессах трансформации азотистых соединений связаны.с влиянием предшественников.В первом случае - это трансформация богатых азотом пожнивных остатков пласта люцерны при значительные количества азота.Во втором в почве минеральных форм азота,образовавшихся в результате минерализа-ционкой активности почвенного перевод их в органические формы в процессе трансформации богатой углеродом фитомассы озимой пшеницы.

Под сахарной свеклой в' результате минерализационной активности "енсза резко увеличивалось содержание минерального азота.а содержание гумуса и легкоминерализуемых форм азота снижалось.Отмечена тесная коррелятивная связь ежегодной сезонной динамики гумуса и инвертазнои активности почвы (гО.30-0.80 в различных вариантах).Наибольшая корреля-дая отмечена в системе отвальных вспашек с почвоуглублением (горизонты А1-г--0.53±0.38;А2-г=0,72±0,34).При введении плоскорезных обработок теснота корреляционных связей снижалась (а1-г-0,52*0,4;А2-г=0,56±0,4).

Определение изменения группового состава гумуса под влиянием раз-„ систем основной обработки почвы в базовой схеме севооборота гроврдечные в конце ротации под сахарной свеклой подтвердили вывод

о гисокой подвижности гуминовых соединений в орошаемы-' сероземах под культурами минерализаторами в севообороте при кктеяскзянх обработках почвы.

Таким образом, в опыта." установлено.что интенсивные обработки ак-

зтого улучшается питательный рсдны иозд дв«ж культур,::з;а;а.-тс: ирод,'ктиеность . Обработки без оборота пласта, с:п:.га-н активность микробиологических процессов минерализации-синтеза,отрицательно -:а урл.ча- расте:;;гй т ^у-окой требовательностью к уело-л.::,: а

эффективных способов регулирования г::н>::.ст;: :ране top-' ;:::и п: и: ..:::<: с-,, у,,диаря1тъных веществ,особенно в системе плодосмена.

Восстановление производительной cnnci-ono^-n угсм.т"";'"" «. Оропаемач пакня используется с очень высокой степенью интенсивности возделывания ценных технических культур,что ведет к потере ее плодородия.Эта проблема обостряется при Еедении земледелия в мелких фермерских и крестьянских хозяйствах.

Основываясь на обобщении роли каждого из элементов агротехники в изменении направленности почвенно-биологических процессов,определяющих о«» ««и расход элементов почвенного плодородия,была поставлена

сьсплы и кукурузы,нг. п' ■ : а' пн ' -п,7 .

панной' зоны минеральной системы удобрений и на фоне,не гюлучдолсм ц

вариантах,независимо от почвенного фона, вносили^ ■ ; .

ния согласно существующим рекомендациям.

В качестве контроля изучалось звено,базовой схеуы севооборота: яч-мень+лшерна," года люцерна,сзкчал п-сница.сахэрчяя свекла.Для сравнения с монокультурой Сил введен второй контроль - монокультура сахарной

свеклы.

Посевы озимой пшеницы использовались б качестве основного средства оптимизирующего микробиологические процессы в свеклоутомленной почве в сочетании с псжнивныуи посевами ячменя на зеленый корм и сиде-рат.ззлазкой соломы озимой пшеницы,внесением навоза.

Анализ ежегодной сезонной динамики изменения численности микроорганизмов, усваивающих органические и минеральные формы азота,под влиянием различных агротехнических систем выявил,что определяющее влияние ка изменение характера численности оказывали возделываемые растения и применяемые агротехнические приемы.Предшественники не оказывали существенного влияния на изменение характера динамических кривых,определяя в то же время уровень численности микроорганизмов под той или иной возделываемой культурой.

В общем Еиде развитие почвенной микрофлоры подчинялось закономерностям, отмеченным при обсуждении влияния монокультур,севооборота,фитомассы различных растений.При возделывании культуры с широким соотношением. С: К' и внесении растительных материалов такого-же состава в почву, утомленную длительным возделыванием сахарной свеклы,отмечено уменьшение численности минерализаторов и иммобилизаторсв в 1.5 раза по сравнению с монокультурой и доведения ее до значений,зафиксированных в контроле под люцерной 3 года жизни.На длительно удобрявшемся фоне регулирующее влияние соломы,сидератов и возделываемой культуры еще более выражено.

Реакция микроорганизмов,трансформирующих органические и минеральные формы азота, на изучаемые агромер'оприятия по фону длительной монокультуры озимой пшеницы,была адекватной закономерностям,выявленным при изучении плодосмена и внесении фитомассы в микрополевом опыте.В первый период опыта до возделывания культуры с узким соотношением (сахарной свеклы) они снижали 1« численность до минимума по сравнению с другими фонами.После возделывания сахарной свеклы численность микроорганизмов, в последействии под 2-й озимой пшеницей,резко возрастала.В этом ярко проявился эффект плодосмена.

Изменение численности азотобактера,целлюлозоразрушгющих и споро-образующих микроорганизмов было слабо связано с влиянием возделываемой культура.Численность в значительной мере определялась почвенным фонем, внесением е почву растительных остатков,органических и минеральных удобрений.Особенно положительно влияла на общий уровень их численности степень окультуренности почвы. По длительно удобрявшемуся почвенному

доку зарастала ? г,?-1.^ раз.

ловыми особенностями,порядке.-.; чор^/'а а.а;а о с.аа/.:" :-: а *-

.. * — ~<упгуг!>0ЩП1 "СЗЗОЗОИ" СХ^КЫ

(по монокультуре лд-.л'/.Ц" ; ,- 7:/: у~-' - о " с :

■ • - ■■ • ."кгаеокы.содержание

сравнялось,а ПО фону монокультуры соХаупО« .•:.. . :

тли ^^—..д конце 2-го года жизни дацерны. На 3-й

Д Д-ДД~ ттпикг^ пии ДО

стягиваем с резко отрицательной реакцией двисрд:; да -.. ...

дасде бессменной сахарной свеклы.накоплением фн?ото.-сс::чс-ск::х ункроср-г&чиьмсв,фятопа?огенных грибов к снижением ее ;;роду::?;:Еасс?д.

щгд-синтеза проходили по фонам монокультуры озимой ппэндпы и к>, куру-гы.Мишд.шьная активность их была зафиксирована по фону длительной монокультуры сахарной свеклы.Причем по фону монокультуры озимой л'декнци

.'^кгняа и :,:споо ^'■^^'а^лаадии, а до

ня под сахарную свеклу до ..^итолддо д. уде .■а:: ■ д;ч • - • -

■»г, иач-ппяряиш тимуса в течение вегетации,т. е. внесение органических

ленности деятельности почвенного микробоценоза с минерализационьид м иммобилизааионную.По длительно удобрявпемуся фону эта закономерность отмечена под 2-й сахарной свеклой.

Ло 2-м "оадоровнтечы'ом" своп-? (едкекратныч псн:с;( озктоЯ пкягак с з'лавкой содома,сидерацией,внесением навоза и пюииеныхк пссезамк

ячменя на зеленый корм),процессы накопления гумуса на неудобренном фоне интенсивно проходили в следующий за ним зимне-ранневесенний период. На удобренном фоне,процесс гумусообразования усиливался под сахарной свеклой.

Наибольшей способностью к минерализации обладали гумусовые вещества, образующиеся по Фону монокультуры кукурузы,особенно в вариантах сидерации (до 0.47. за 2 года) .Гумус,образующийся по фону монокультуры озимой пшеницы обладал меньшей способностью к минерализации,а его уровень в течение Есего опыта был самый высокий.Самый низкий уровень гумусировачности почвы был по фону монокультуры сахарной свеклы.К концу опыта (через 5 лет) содержание гумуса по изучаемым фонам практически выравнивается.

Ежегодная сезонная динамика нитратного,легкоминерализуемого азота и инвертазной активности почеы принципиально не отличается от закономерностей, отмеченных в севооборотах.Имеются лишь некоторые особенности, связанные с активацией разложения свежего органического материала сидератов и пожнивных остатков после уборки ячменя на зеленый корм.После их запашки,в почве резко увеличивается количество нитратов и легкогидролизуемого азота. В этом плане выделяется фон монокультуры кукурузы,что лишний раз подтверждает вывод о высокой мобильности почвенного органического вещества формирующегося по фону длительной монокультуры кукурузы.

Динамические кривые инвертазной активности,полностью подтверждают вывод о связи уровня гумуса с предшествующей культурой.Максимальная инвертазная активность отмечена по фону монокультуры озимой пшеницы, минимальная по фрну монокультуры сахарной свеклы.Фон монокультуры кукурузы за некоторыми исключениями занимал промежуточное положение.

Изменения в почвенко-микробиологическом ценозе и стабилизация гумусового режима почвы под влиянием испытанных в опыте агробиологических приемов сопровождались улучшением фитосанитарных свойств почвы.В 2,1-5,2 раза увеличилась антибиотическая и в 10-15 раз миколитическая активность почеы. Снижалась поракенность корнеплодов сахарной, свеклы корневыми гнилями.даже по сравнению с их проявлением в варианте "базовой" схемы севооборота (6.5% и 11.4% соответственно).По сравнению с вариантом длительной монокультуры сахарной свеклы,пораженность корнеплодов снизилась в 3.5 раз.Урожайность корнеплодов сахарной свеклы была на уровне,полученном в севооборотном ЗЕене.а по сравнению с монокультурой сахарной свекла,урожай увеличился в 2,8 раз.На 2,8-6,1% возраста-

да сахаристость корнеплодов.

Таким образом,испытание системы агротехнических мероприятий,осно-выв&вдейса на выявленных в ходе данного исследования закономерностях ксклзало принципиальную возможность и пути создания, агробиологической

шаемых северных обыкновенных сероземов.

ВЫБОЛЬ*.

1 .''сготовлено, что в ризосфере и дочво под растениями полевой

; - ; ■■ г -л ' ,':.уч ' . ,[■ /; , ;с.чсмг'чсоки в?.жных

групп почвенной микрс^лсры,определяющие ф/лосанита;ну?: об-танс:-:-:у и «".пгтия почвенного плодородия. Наиболее активно селекционирую;^;^ свойства ».о к ничосш,___у .^."^""^^.ченмо. проявляются в

длительных монокультурах,под ъл'Мп.-.с.;. ::ст~?нх рдт-л^чдл;—« рггг:""!« почвенного микробоценоза приводит к снижению потенциального и эффективного плодородия почвы.Усиливается фитотоксическая активность,численность и вредоносность фитопатогенных организмов.

2.Монокультура сахарной свеклы резко сужает разнообразие видов микробоценоза,при этом увеличивая численность доминантных групп оли-готрофных микроорганизмов,усиливающих процессы минерализации. На порядок увеличивается количество микромицетов. В результате снижения чис-■ ■. ■■ ..; активное";; микробов-антаг'.-'нистот. преимущество в развитии

чесхн чамых групп почвенной микрофлоры,активизируются лроц'.о.к скрепления минерального азота в органическую форму,увеличнва-тс.-: кол:: чество микромицетов выделяющих в псчьу ситотоксичные соединения,что ухудает, условия питания растений и способствует снядошз урскля.

4:Свойство кукурузы выдерживать длительную монокультуру без существенного снижения продуктивности связано со способностью почвенного мчкробспенсза,формирующегося под ней, к сбалансированному течению процессов минерализации-синтееа органических аэотсод^рхаиих •г.с-х'ига-гн::;: при условии достаточного поступления в почву минеральных "удобрений,а также прогрессирующими годами, увеличением численности и активности лизнепеятельности азотфнксатсроя. ' ....

Установлено.что основным фактором,определяющим воздействие рас-

те:-:;:;": на почвенную микрофлору и отбор доминирующих видов .являются различия з химическом составе их прижизненных корневых выделений,корневого спада и фитомассы,поступающей в почву с пожнивными остатками,Восстановление нарушенного монокультурами биологического равновесия в почве, как правило,достигалось внесением в почву фитомассы растений резко различающихся по химическому составу с предшественником

5.Установлено,что чередование в севообороте растений с широким и узким соотношением С:Н б фитомассе.способствует оптимизации микробоце-ноза.В результате,в такой схеме достигается регулирование оптимального соотношения агрономически важных групп почвенной микрофлоры определяющих процессы питания растений,биохимические,фитотоксические и фитоса-китарные свойства почвы.

7.Наиболее благоприятные условия для накопления в почве органического вещества создаются под культурами сплошного сева- люцерной и,при внесении минеральных удобрений озимой пшеницей и ячменем.При чередовании этих культур с растениями, имеющими преимущественно минерали-зацконную направленность деятельности микробоценоза (сахарная свекла, кукуруза), достигается оптимизация гумусового режима в почЕе,когда расход гумуса под растениями с минераяизационной активностью микробоценоза, компенсируется новообразованием его под растениями с кммобили-гационньмк свойствами микробоценоза.

3.Минеральные удобрения активизируют численность агрономически важных групп почвенной микрофлоры и процессов, ими осуществляемых.Под бессменными культурами кукурузы и . озимой пшеницы удобрения снижали почвоутомление,нивелируя отрицательные стороны развития сообщества почвенной микрофлоры.Под бессменной сахарной свеклой действие их было негативным т.к. увеличивало численность доминирующих групп микробоценоза, что усиливало его отрицательное воздействие на растения.В севообороте, действие удобрений проявлялось в активизации процессов ыинера-дизации-синтеза органических азотистых соединений почвы и улучшения за счет этого питания растений.

9.Приемы основной обработки, так же как и удобрения,повышали численность агрономически важных групп почвенной микрофлоры.Особенно активны в этом отношении приемы углубления пахотного горизонта и двухъярусная вспашка.При этом отмечался активный расход гумуса под сахарной свеклой и кукурузой. Обработка орошаемых сероземов без оборота пласта плоскорезом КПГ~250,по сравнению с отвальными обработками,снижала численность агрономически важных групп почвенной микрофлоры,интенсивность

расхода гумуса и продуктивность культур севооборота.

10. Разработана система агротехнических керслряятай по воспроизводству плодородия утраченного под длительными монокультурами сзхзраой

ж, снижала поражекность корнеплодов сахарной св-:-:слк корнемл:-,; гн;:лл-мл на 6,5-11,4%.обеспечила урожайность сахарной свекла на уровне полученном в ."базовой" схеме севооборота, а по сравнен;:» с монокультур«.: увеличила его в 2,8 раз. Сахарист сеть ксркеплсдоз увеличивалась на 2,3-6,17..

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РлБОТЫ В НИР.

На ссиоьс г вч^ррукмрнтйльйЫл

разработана,утверждена на Ученом Совете Киргизского НЖ земледелия л включена в темплан института на 1991-1395 г. программа НИР:"Изучить микробиологические процессы и обосновать биологические способы воспроизводства плодородия почв при производстве экологически чистой продукции растениеводства".Исследования по этой программе проводятся с 1991 года в стационарном полевом опыте.В рамках этого опыта проводились исследования по программе "Иктербиоазот" с Всероссйским НИИ с/х микро-

;г.!Д,ьирах&ншй з соотнесении углерода к '¿¡.олу.Ссс^-пн" :,тр:гс> гл'т аринцип следует соблюдать при проектировании коротких схем : ггг.щнчгнныу. по территории Фермерских и крестьянских хозяйствах.

".в тратлельнмх и свекловичных севооборота-'. посоы. оооко-

шачение как экологически важное звено стабилизации гумусового режима точв,сохранения от потерь азота,накопленного травами и внесенного с ?лск5рен¥вдми,а также как Фитосанитарные культуры для с-лхарной свеклы и жщерни,

Рекомендована разработанная опытной сеть» института земледелия

схема плодосмена: ячмень+люцерна, 2 года люцерна,озимая пшеница,сахарная свекла,озимая пшеница,сахарная свекла,как базовая почвозащитная,наиболее эффективно оптимизирующая почЕенно-биологические процессы воспроизводства- расходования плодородия.

4.Для устранения отрицательных последствий насыщения свеклокулъ-турой орошаемой пашни, рекомендовано применять разработанную агробиологическую систему воспроизводства плодородия почв,заключающуюся в массированном внесении в свеклоутомленную почву фитомассы с широкий соотношением С:N. пожнивных посевов и сидерации таких растений.

5.Факторы интенсификации сельскохозяйственного производства (удобрения,приемы основной обработки почвы) не устраняют,а иногда даже усиливают проявление почвоутомления под сахарной свеклой.Поэтому,необходимо полностью устранить из сельскохозяйственной практики ее повторные посевы.

Повторное Еозделывание озимой пшеницы и кукурузы возможно лишь при применении оптимальных систем удобрений и защиты растений от вредителей и болезной.

СТОЖОК 0СН03НЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1.Алехин В.Г. Влияние удобрений цй. активность минерализаторов почвенного органического вещества //СО.тр.молодых ученых КиргНИИ земледелия .-Фрунзе,1963,вып.1. -С.41-45.

2.Алехин В.Г..Тимофеев В.А. Микронаселение сероземов при бессменном Еозделывании сельскохозяйственных культур //Тр.КиргНИИЗ.-Фрун-зе,1969,вып.8.-С.22-30.

3.Алехин В.Г..Тимофеев В.А. Биохимические и микробиологические процессы в сероземах обыкновенных при различном возделывании сельскохозяйственных культур //Сб.тр. молодых ученых КиргНИИ земледелия . -Фрунзе,1970,ВЫП.3.-С.85-91.

4.Алехин В.Г. Характер микронаселения сероземов в различных условиях культивирования растений //Тр.КиргНИИ земледелия.-Фрунзе, 1974,ЕЫП.7.С.192-196.

5.Алехин В.Г. Микронаселение обыкновенных сероземов в различных условиях культивирования растений //Тез.докл.рег.совещ.по итогам работы географич.сети опытов с удобр. республик Ср.Азии и Казахстана. -Фрунзе,1973.С.164-166.

6.Алехин В.Г..Тимофеев В.А. Изменение численности почвенных бак-•

терий в зависимости от влияния возделываемой культуры и предшественника/Лез .докл.научи.произв.конф. молодых ученых. -Фрунзе,1975.-С.88-89.

7.Алехин В.Г. .Альховская Т.Ф..Матяшов В.Д. О биологических факторах свеклоутомления почв Чуйской долины Киргизской ССР//Седьское хозяйство Киргизии. -1978.-М 2.С.24-25.

З.Алехин В.Г.- Микробиологические процессы под бессменной сахарной свеклой при внесении в почву почвоулучиающих добавок и перемеиении почвенных горизонтов //КиргНТИ.Инф.листок N 130. -Фрунзе,1580.-б с.

9.Алехин В.Г. .Алехина Л.В. Почвенно-микробиологические ¡факторы изменения плодородия сероземов Киргизии под влиянием длительного применения удобрений//Теэ.докл.Всес.совещания /"ути повышения продуктивности земледелия и почвенного плодородия и задачи географической сети опытов с удобрениями в 11 пятилетке.-Москва, 1930.-С. 11-1.

Ю.Алехин В.Г.,Алехина Л.В. Роль минеральных удобрений в почзен-но-биологических процессах трансформации азота при различных, способах возделывания сельскохозяйственных культур на . сероземах Кирги-зии//Тр.КиргНИИ земледелия.-Фрунзе,1981.вып.18.-С.167-174.

11.Алехин В.Г.,Альховская Т.Ф..Корнева Н.Г. Стратегия борьбы за урожай.Почвоутомление - основная причина снижения производства сахарной свеклы //Сельское хозяйство Киргизии.-1982,N 7.-С.21-23.

12.Алехин В.Г. 'Численность олиготрофных бактерий под сахарной свеклой в севообороте и при бессменном выращивании //Тр.ВНИК с/х мик-

.робиологии.-Ленинград,1983,вып.53.-С.41-46.

13.Алехин В.Г..Болокбаев Ы.Б..Мартынова Л.И..Аманова М.А. Основная обработка почвы в зернопропаином звене севооборота.-Орун-36,1983.-19 с.

14.Алехин В.Г..Шайыков К.Ш..Корнева Н.Г. .Охрименко Н.П. и др.Рекомендации по совершенствованию севооборотов в Киргизии.-Фрунзе, 1984. 85 с.

15.Алехин В.Г..Шайыков К.Ш.,Корнева Н.Г.,Корнев Н.Д.,Кожеков Л.К. .и др. Рекомендации по повышению плодородия почв Киргизии.-Фрунзе, 1984.-112 с.

16.Алехин В.Г..Алехина Л.В. Регулирование численности почвенной . микрофлоры в свекловичных севооборотах на орошаемых сероземах Кирг.сс?

//Тез.докл.7 делег.съезда ВОП.-Ташкент,1985.-С.144.

17.Алехин В.Г. Регулирование микробиологической активности и содержания органического вещества в орсааемых сероземах Киргизии //Тр.&ЖИ с/х микробиологии.-Ленинград, 1986,вып.5В. -С.73-83.

13.Алехин В.Г.,Алехина Л.В..Охрименко Н.П. Основа повышения плодородия полуобеспеченной богары Чуйской долины //Тр. КирНИИ земледелия .-Фрунзе,1985,ЕЫП.22.-С.29-40.

19.Алехин В.Г..Алехина Л.В..Аманова М.А. Оптимизация почвенно-би-ологкческих процессов и эффективного плодородия сероземов при интен-' сивном земледелии//Тр.Кирг.НИИ земледелия. -Фрунзе,1986,вып.23.-С. 61-72.

"О.Алехин В.Г.,Корнева Н.Г..Богатырева Г.Д. .Пирогова Н.Н. и др. Справочник по применению удобрений //Кыргызстан:Фрунзе,1987.120 с.

21.Алехин В.Г.,Алехина Л.В. Поле приказам не подчиняется //Сельское хозяйство Киргизии.-1938.-К 10.С.18-22.

22.Алехин В.Г..Алехина Л.В..Охрименко Н.П. Изменение плодородия богарных светлых сероземов под влиянием длительного применения удобрений //Тр.КиргНИИ земледелия.Фрунзе,1987.еып.24.-С.43-49.

"З.Алехин В.Г.,Корнев Н.Д..Богатырева Г.Д. и др.Система земледелия колхоза "Победа" Лекинпольского района //Кыргызстан-.Фрунзе, 1983.-48 с.

24.Алехин В.Г.Дорокулова А..Журавлева Л.П. Изменение агрофизических свойств и минералогического состава почв земледельческих зон Киргизии при длительном применении удобрений.//Тр.КиргНИИ земледелия .Фрунзе,1388,ВЫП.25.-С.33-42.

25.Алехин В.Г.,Алехина Л.В..Охрименко Н.П. Изменение плодородия орошаемых и богарных почв в различных схемах севооборотов при длительном применении удобрений//Тр.КиргНИИ земледелия.Фрунзе,1988, вып. 25.-С.43-49.

26.Алехин В.Г.,Алехина Л.В..Аманова М.А. Синтез и минерализация гумуса под культурами севооборотов в орошаемом сероземе//Тр. КиргНИИ з емл ед елия.Фрун зе,1990,вып.27.-С.101-108.

■ 27. Алехин В.Г. .Воронова Р.П. .Султанбаева Г.Изменение качественного состава гумуса при различных системах обработки орошаемых сероземов //Тр.КиргНИИ земледелия.Фрунзе,1990;вып.27. -С.72-83.

28.Алехин В.Г..Алехина Л.В. Регулирование микробиологических процессов е севооборотах //Вестник сельскохозяйственной науки.М.-1990. -11-С.56-62.

29.Алехин В.Г.»Алехина Л.В..Сатаева В. Влияние различных систем основной обработки почвы в севообороте на процессы трансформации азота //Тр.КиргНИИ земледелия.Фрунзе,1991,вып.28.-С.196-212. ~

30. Алехин В. Г., Алехина Л. В., Дгойшеиалиева Ж. Агробиологические способы воспроизводства плодородия почв после длительных монокультур//Тр. КиргНИИ земледелия. Фру изо, 1991, выи. 28. — С. 213—229.

31. Алехин В. Г., Алехина Л. В. Роль удобрении в регулировании почвснно-биологических процессов воспроизводства плодородия почв в агроценозах//"1 р. КиргНИИ земледелия. Фрунзе, 1993, вып. 30, — С. 12—27.

32. Алехин В. Г., Алехина Л. В. Растения — регуляторы микробиологических процессов воспроизводства плодородия почв//Тр. Сургутского государственного университета. Сургут, 1995, вып. 1, —С. 184—203.

Тираж 100

3;;к;и ¡291

(hl;-,см 2>U п. л.

Типография издательства МСХА им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44