Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние длительного применения удобрений и севооборота на биологические свойства дерново-подзолистой почвы и урожайность зерновых культур

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние длительного применения удобрений и севооборота на биологические свойства дерново-подзолистой почвы и урожайность зерновых культур"



МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

На правах рукописи АЛИ АБДУЛЛА АЛЬ-ШУРАИ

УДК 631.445.2 : 631.46 : 631.582 : 631.8: 633,1 : 631.559

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ И СЕВООБОРОТА НА

БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

(Специальность 06.01.01—общее земледелие)

Автореферат диссертации'на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА —19М

■г- / ■■

Работа выполнена в 1981 — 1983 гг. на кафедре земледелия и методики опытного дела Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор А. М. Лыков.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор В. К. Шнльникова, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент О. А. Распутин.

Ведущее учреждение — Почвенный институт им, В. В. Докучаева.

Защита дие^ртацни состоится 1984 г. в « /Ф » час. на заседании Специализированного совета К.120,35.07 в Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева по адресу: 127550, г. Москва И-550, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан

. . . . . 1984 г.

Ученый секретарь

Специализированного совета — доктор биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На современном этапе развития земледелия большое значение в повышении его продуктивности принадлежит плодородию почвы. Плодородная почва способствует более эффективному использованию высоких доз удобрений, мпннмадизашш обработки, а также лучше противостоит эрозии, уплотнению, накоплению фнтотокспческих веществ. Поэтому повышение плодородия почвы сопровождается ростом урожайности сельскохозяйственных культур и ее стабильности.

Дальнейшее развитие земледелия настоятельно требует научно-производственной разработки агротехнических, arpo» химических и биологических методов воспроизводства почвенного плодородия. С особой остротой встает вопрос о расширенном воспроизводстве плодородия дерново-подзолистых лочв.

Широкое применение минеральных и органических удобрении, специализированных севооборотов, энергосберегающих технологий обработки почвы, химических средств защиты растеннй от болезней, вредителей и сорняков и других факторов интенсификации приводит к существенному изменению экологической обстановки на поле, что отражается в частности на структуре микробного сообщества почвы н его активности. Изучение путей управления биологическими процессами приобретает актуальное значение в связи с повышением эффективности применяемых средств интенсификации.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось выявление закономерностей изменения биологических свойств интенсивно используемой дерново-подзолистой почвы при длительном применении удобрений, бессменных посевов зерновых культур и севооборота и их влияния на урожайность зерновых культур.

В задачи экспериментальной работы входило:

I. Изучить влияние длительного применения минеральных удобрений, навоза и известкования на количество и состав микрофлоры, ферментативную активность, нитрифицирующую способность, дыхание и фитотокспчность почвы.

lí^ASí.Wi^t

Выявить действие бессменных посевов зерновых культур и севооборота на биологическую активность и фнтотокенч-пость почвы.

3. Выявить роль органического вещества в изменении комплекса биологических свойств почвы.

4. Установить зависимость продукционной способности почвы при длительном применении удобрений и севооборота от ее биологической активности.

Научная новизна работы, 1. Выявлено неравноценное действие длительного применения минеральных удобрении, навоза, известкования и севооборота на комплекс биологических свойств почвы.

. 2. Предложен вариант интегральной оценки биологической активности, отражающий уровень биологических факторов плодородия почвы.

3, Доказана высокая агрономическая ценность органического вещества в биологических процессах .почвы.

Установлено, что бессменные посевы озимой ржи и ячменя обеспечивают благоприятные биологические свойства почвы, но ухудшают ее фитосаннтарное состояние. . Практическая ценность исследований. На основе изучения комплекса биологических свойств дерново-подзолистон почвы под бессменными посевами зерновых культур и при чередовании их в севообороте доказано, что озимая рожь способна поддерживать более высокий уровень биологической активности и соответственно низкий уровень зараженности почвы возбудителями корневых гнилей по сравнению с ячменем. Это положение необходимо учитывать при разработке специализированных зерновых севооборотов интенсивного земледелия и конкретных моделей плодородия почвы.

• Уровень биологической активности почвы и урожайности при бессменной культуре ячменя и в севообороте мало различались, что позволяет возделывать его в повторных посевах.

Апробация работы. Результаты исследовании доложены на научно-техническом совете кафедры земледелия к методики опытного дела, вошли в курс лекций по научным основалг чередования культур и использованы при составлении системы земледелия для хозяйств Нечерноземной зоны. По результатам исследований опубликована одна статья, которая приводится в конце автореферата.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на Г84 страницах машинописного текста, включает 37 таблиц и 1 рисунок. Она состоит из введения, 7 глав, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы (267 наименований), приложения.

о

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Условия и методика проведения исследований

Исследования выполнены в 1981 —1983 гг. в длительном нолевом опыге ТСХА, заложенном по инициативе Д. Н, Прянишникова в 1912 г. Условии и методика проведения опыта подробно изложены в ряде работ (В. Е. Егоров, 1972; Б. А. Доспехов, 1972 и др.).

Определение биологических показателен плодородия почвы проводили в бессменном пару, бессменных посевах озимой ржи и ячменя и в севообороте. Изучали следующие варианты удобрений: О, МРК, МРК-г-навоз, ЛГРК + навоз+нзвесть. Почвенные образцы отбирали из слоя 0—20 см в фазу кущения, колошения и сразу после уборки зерновых культур. В бессменном пару образцы почвы отбирали в даты наступления соответствующих фаз развития озимой ржи.

Микробиологический анализ почвы проводили на плотных питательных средах методом разведений (Е. 3. Теппер, В. К. Шпльиикова, Г. И. Переверзева, 1979; Д. Г. Звягинцев, 1980). Бактерии, использующие органический азог почвы, учитывали на мясо-пептонном агаре (МПА); потребляющие минеральные формы азота — на крахмало-аммначном агаре <КАА); микроскопические грпбы — на подкисленном сусло-агаре (СЛ).

Активность почвенных ферментов (пнвертазы, каталазы, полифенолокспдазы, нерокспдазы) определяли в 1 г воздуш-ио-сухой почвы, очищенной от растительных остатков и камней, по А. Ш. Галстяну (1978).

Нитрифицирующую способность почвы характеризовали по накоплению нитратного азота за 30-дневный период при влажности 60% от полной влагоемкостн и температуры 27— 28°С. (Кравков. 1975).

Дыхание ночвы определяли на приборе Варбурга (А. М. Лыков, С. Л1. Вьюгин, 1973). Накопление фенольных соединений учитывали в водной вытяжке с помощью реактива Фолина — Дениса и рассчитывали в мг протокатеховой кислоты на 1 кг почвы (Л. Н. Александрова, 1980). Учет по-раженностн растений корневыми гннлямн проводили в фазу кущения и перед уборкой по общепринятой методике.

Агрохимический анализ почвы проводили с использованием следующих методов: общий углерод — по И. В. Тюрину, общий азот — по Кьельдалю, подвижные формы фосфора и калия — по А. Т, Кирсанову, рНсо, —на потенциометре.

Урожай озимой ржи и ячменя учитывали сплошным методом. Результаты опыта обрабатывали методом дисперсионного анализа по Б. А. Доспехову (1979),

Микробиологическая Активность почвы при длительном применении удобрений и севооборота

Численность микрофлоры почвы и се состав обусловлены как экологическими факторами, так и вносимыми удобрениями и характером использовании почвы (табл. 1).

В почве бессменного пара численность микрофлоры была значительно ниже, чем под зерновыми культурами, Наибольшее снижение количества микроорганизмов произошло в почке бессменного пара, длительное время не получавшей удобрении. Это связано с уменьшением содержания органического вещества в парующей почве и изменением его качественного состояния. Последнее выражается в снижении содержания лабильной фракции и усложнении строения молекул гумусовых веществ вследствие гидролиза боковых цепей. Такое органическое вещество становится менее доступным для разложения микроорганизмами {Л. IV!. Лыков, 1982).

Таблица 1

Влияние длительного применения удобрений и севооборота на общую численность микроорганизмов, тыс. в 1 г почвы (числитель) и млн. на 1 г углерода (знаменатель) Средние данные за 1981—1983 гг.

Бессменно

Удобрения пар рожь ячмень Севооборот

Без удобрений 20;> 882 995 1423

74,Г> 11«,0 127,4 177.У

■ЧРК 464 1272 1325 1713

УН, 7 IX!,5 181,5 244,8

МРК+навоз 718 2047 1863 2092

126,0 157,5 155,2 190,2

МРК+навоз-Ь известь 1610 У15.5 2361 176,2 2899 273,5 2432 233,9

Под зерновыми культурами в варианте бел удобрений поддерживается более высокий уровень микробиологической активности почвы, чем в бессменном пару. Это обусловлено ежегодным поступлением в почву растительных остатков п корневых выделений, которые служат источником питания и энергии для микроорганизмов.

Применение минеральных удобрений сопровождалось повышением численности микроорганизмов в почве бессменного пара и под зерновыми культурами.

Совместное внесение минеральных удобрений и навоза

способствовало дальнейшему росту численности микрофлоры. Однако наибольший эффект от действия этого сочетания удобрений был получен на фоне известкования, особенно в бессменном пару.

Диапазон колебаний численности микрофлоры в почве под озимой рожью в теченне вегетации был меньше, чем под ячменем. Это указывает на тог факт, что культуры одной и той же группы оказывают различное влияние на микробиологическую активность даже в условиях применения минеральных и органических удобрений. Данное обстоятельство необходимо учитывать при разработке специализированных зерновых севооборотов интенсивного земледелия.

Положительное влияние севооборота на количественный состав микроорганизмов проявлялось в вариантах без удобрений и при внесении МРК.

Применение навоза сглаживает положительное действие севооборота на микрофлору почвы, поскольку он устраняет дефицит органического вещества и выравнивает его разнока-чественность.

Количество микроорганизмов в расчете на 1 г почвы находится в положительной связи с содержанием в почве органического вещества. Однако повышение содержания гумуса 2 почве различных вариантов опыта сопровождалось неодинаковым приростом численности микроорганизмов и соотношением их физиологических групп. Это обстоятельство предполагает разнокачественное состояние органического вещества почвы изучаемых вариантов.

Расчет численности микроорганизмов на 1 г углерода почвы показал, что заселенность органического вещества микрофлорой увеличилась по вариантам опыта в следующем порядке; О, НРК, МРК+навоз. МРК-гнавоз+нзвесть. Изменение численности микроорганизмов обусловлено микрофлорой, использующей минеральный азот. Количество микроорганизмов, усваивающих азот органических соединений, в том числе бацилл, мало различалось по вариантам опыта. Содержание грибов в почве бессменного пара в расчете на 1 г углерода гумуса было в 2—5 раз больше, чем под растениями.

Ферментативная активность почвы в йессменных посевах зерновых культур и севообороте при длительном

применении удобрений '

Активность инвертазы. Положительное действие удобрении на активность инвертазы проявлялось только в бессменном пару (табл. 2), Па известкованных делянках, удобренных 1*ЧРК и навозом, она приближалась к уровню активности инвертазы под растениями.

Таблица 2

Активность инвертазы, мг глюкозы за 24 часа (числитель) и каталазы, см3 Ог за I мин. (знаменатель) при длительном применении удобрений и севооборота на 1 г почвы Средние данные за 1931—1983 гг.

Удобрения Бессменный лар Озимая рожь Ячмень

бессменно севооборот бессменно севооборот

Без удобрений . , . . МРК .... 2,63 3.18 2,91 3,54 2.78

0,36 2 72 0,86 3,01 0,62 2,79 0,63 3.28 0,54 2,90

МРК+навоз .... 0,38 2,76 0,72 2,98 0,81 3,22 0,64 3.09 0,53 3.34 0,59 3,19

МРК+ навоз+известь , . 0,43 3,16 0,63 3.73 0,60 3,14 0.64 3,17

0,58 0,88 0,67 0,58 0,61

При бессменном возделывании зерновых культур в вариантах без удобрений н при внесении МРК ннвертазная активность почвы была несколько выше, чем в севообороте. Это связано, по-видимому, со значительным изменением биохимических циклов почвы при применении навоза и извести независимо от характера использования почвы. Кроме того, действие инвертазы обусловлено наличием воды в почве, а влажность последней в вариантах без удобрении и с МРК при бессменном возделывании была выше, чем в севообороте.

Активность каталазы. Каталазная активность парующей почвы была значительно ниже, чем под растениями. Более существенное увеличение активности этого фермента в бессменном пару отмечено только в варианте с совместным внесением минеральных удобрений, навоза и извести, В этом случае повышение активности каталазы может быть вызвано увеличением численности почвенной микрофлоры.

При бессменном выращивании озимой ржи каталазная активность почвы была выше, чем в севообороте. Однако способ выращивания не оказывал существенного влияния на ее активность под ячменем.

Удобрения не влияли на каталазную активность почвы под растениями. Однако в почве бессменных посевов при внесении минеральных удобрении наблюдалось угнетение активности каталазы по сравнению с вариантом без удобрений. Отрицательное действие удобрений на активность каталазы, вероятно, связано с тем, что лгот фермент в простетической группе содержит атом железа, и многие анионы, взаимодействуя с ним, инактивируюг действие фермента. В то же вре-6

мя н почве севооборота при применении минеральных удобрений снижения активности каталазы не наблюдалось. Возможно, это обусловлено различным качественным состоянием органического вещества.

Активность полифенол оке идазы. К середине вегетации зерновых культур полнфенолокендазиая активность почвы уменьшается, а к концу — возрастает (табл. 3). Следовательно, можно предполагать, что к середине вегетации усиливается минерализация и снижается гумификация органического вещества по сравнению с весенним н осенннм периодами.

Таблица 3

Активность полифенол оксид а}ы (числитель) и лерокендазы (знаменатель) почвы при длительном применении удобрений и севооборота, мг лурпургаллкна на 1 г почвы Средние данные за 1981—1983 гг.

Бессменный Озимая рожь Ячмень

Удобрения бес- сево- бес- сево-

пар сменно оборот сменно оборот

Бел удобрений , . . . 0,39 0,58 0,70 0.54 0.59

1,9« 2,29 2,49 2,27 . 2,00

КРК • . • . ■ 0,46 0,61 0,60 0.52 0.69

1,1)3 2,21 2,47 2,13 2,14-

0.51 0.64 0,61 0.61 0,68

2,16 2,10 2,41 2,16 2,39

КРК-Нгавоэ+известь . . 0,58 0.76 0,72 0.63 0.80

2,15 2.14 2,54 2,2Ь * 22

В почве бессменного пара активность полнфенолокендазы была меньше, • чем под растениями. Применение удобрений способствовало ее повышению, особенно на известкованных делянках. Такое изменение активности полнфенолокендазы полностью согласуется с содержанием органического вещества в почве.

Влияние удобрений на активность полнфенолокендазы почвы под растениями было менее заметным, что, вероятно, связано с постоянным притоком органического вещества в виде корневых выделений и растительных остатков, которые служили субстратом и источником ферментов.

Севооборот способствовал повышению полифеиолоксидаз-ной активности почвы под озимой рожью в варианте без удобрений. Внесение навоза элиминировало действие севооборота, что свидетельствует о важной регуляторной роли органического вещества в биохимических процессах, происходящих в почве.

Активность полифенолоксндазы в почве севооборота под ячменем была выше по всем вариантам опыта, чем в бессменных посевах.

Активность пероксндазы. По активности пероксидазы почва удобренных делянок мало отличалась ог неудобренных.

Действие севооборота на пероксндазную активность проявлялось слабо. Некоторое ее увеличение в севообороте под озимой рожью отмечалось в середине и конце вегетации. Вероятно, в это время усиливается минерализация органического вещества.

Соотношение активности полифенолоксндазы н пероксндазы, выраженное в процентах, принято называть коэффициентом гумусонакопленпя. Коэффициент гумусонакоплення в бессменном пару н бессменных посевах озимой ржи и ячменя увеличивался при внесении удобрений. В севообороте такой четкой зависимости не выявлено. По-видимому, в бессменных посевах зерновых культур создаются более благоприятные условия для гумификации органического вещества, чем в севообороте. Это полностью согласуется с содержанием гумуса в почве данных вариантов.

Действие длительного применения удобрений к севооборота на нитрифицирующую способность и дыхание

почвы

Влияние минеральных и органических удобрений проявлялось в повышении нитрифицирующей способности почвы. В бессменном пару она увеличилась более чем в о раз, а под растениями в 1,5—2 раза (табл. 4).

Таблица 4

Действие длительного применения удобрений и севооборота на нитрифицирующую, способность почвы, мг N—N03 на 1 кг почвы

(числитель) и мг N—N0! на ( г углерода (знаменатель) Средние лашше за 1981—19ВЗ гг.

Удобрения

Бессменно

пар

рожь

Севооборот

Бел удобрений . . .

ХРК......

ХРК+навоз .... N РК+навозЧ-известь , 8

1.83 0,65 7.5?) 1.61 10.09 1,77 12,93 1,54

«.62 1,13 ] ».49 1,93 20,00 1,54 20.06 1,56

10,25 1,31 15.97 2,19 17,19 1,43 14.96 1.41

8.18 1,10 13.42 1,91 13,34 1,21 12.26 ттг

\

Применение известкования в варианте совместного внесения минеральных удобрений н навоза не способствовало изменению потенциальной возможности почвы накапливатЕ. минеральный азот.

Действие зерновых культур на нитрифицирующую способность почвы было неодинаковым. Под бессменной озимой рожью на удобренных делянках накопление нитратного азота в почве происходило более интенсивно, чем при бессменном возделывании ячменя.

В среднем за 3 года почва севооборота под озимой рожью и ячменем обладала одинаковой нитрифицирующей способностью. Однако она была меньше, чем в бессменных посевах зерновых культур.

Расчет нитрифицирующей способности на I г углерода почвы показал, что на фоне без извести с увеличением содержания органического вещества повышается способность почвы накапливать нитратный азот. Известкование затормаживает этот процесс. Однако такая закономерность присуща только почве бессменного пара. Под растениями резкое повышение нитрифицирующей способности в расчете на 1 г органического вещества наблюдалось на делянках с применением минеральных удобрений. В вариантах с совместным внесением МРК и навоза, как с известью, так и без извести отмечается снижение нитрифицирующей способности.

В среднем за вегетацию выделение СОг и поглощение Ог почвой бессменного пара повышалось при применении минеральных удобрений и навоза (табл. 5), Наиболее резкое увеличение интенсивности дыхания отмечается в варианте совместного внесения минеральных удобрений, навоза н извести. ч»

Под растениями наиболее существенное повышение продуцирования углекислоты и поглощения кислорода наблюдалось при внесении навоза. Известкование несколько увеличивало поглощение кислорода, что способствовало снижению дыхательного коэффициента.

Следовательно, выделение углекислоты и поглощения кислорода почвой с повышением содержания органического не-шества возрастает, а дыхательный коэффициент приближается к единице. Наименьшие различия между продуцированием СОа и поглощением 02 обнаружены на известкованном фоне.

Дыхание почвы в севообороте было несколько меньшим, чем в бессменных посевах зерновых культур. Это обусловлено не только содержанием в почве органического вещества, по и активностью биохимических процессов н уровнем химического окисления органического вещества.

Для сведения отдельных слагаемых биологической актив-

ности почвы к ее интегральной оценке может служить показатель «уровень биологической активности».

Таблица 5

Интенсивность дыхания почвы (мкл/г час.) при длительном применении удобрений под бессменными культурами и в севообороте. Средине данные за 1981—1983 гг.

Удобрения Показатель Бессменный пар Озимая рожь Ячмень

бессменно севооборот бессменно севооборот

СОг 0.80 1,64 1,(8 1,27 0,72

Без удобрений О* 0,45 1,05 0,87 0,81 0,50

СОг: Ог 1,78 1,56 1,70 1,57 1,43

СОг 0,86 1,84 1,66 1,14 1,06

ХРК О* 0,61 1,21 1,09 0,74 0,73

СОг: Ог 1,41 1,92 1,52 1,54 1,75

СОг 1,40 4,05 2,38 о 24 1,66

ЫРК+навоз оа 0,84 2,24 1,19 £б8 1,05

СОг : Ог 1,67 1,81 2,00 . 1,33 1,58

СОз 2.60 2,82 2,38 2,34 1,85

КРК+навоз+ О, 1,85 2.47 1,70 2,21 1,48

+известь СОг : Ог 1,40 1,14 1,40 1,06 1,25

За единицу биологической активности принято плодородие почвы неудобренного бессменного пара. Уровень биологической активности для изучаемых вариантов почв получен как средняя величина соотношения численности микроорганизмов, активности ферментов, нитрифицирующей способности и дыхания между опытными и контрольным вариантами.

Расчеты по определению уровня биологической активности почвы представлены в таблице в, из которой следует, что биологическая активность почвы под растениями в варианте без удобрений была в 2,5 раза выше, чем в бессменном пару.

Применение минеральных удобрений способствовало повышению уровня биологической активности почвы в бессменном пару в 1,6 раза, а под растениями в 1,2—1,4 раза.

Максимальные показатели биологической активности отмечены при совместном применении минеральных и органических удобрении и извести. Однако эффективность известкования зависела от биологических особенностей изучаемой культуры и способа ее возделывания.

Биологическая активность почвы в бессменных посевах озимой ржн при внесении удобрений была выше, чем в посевах бессменного ячменя. Следовательно, эффективность ми-10

неральных удобрений и навоза в поддержании более высокого уровня биологической активности почвы была больше иод озимой рожью, а известкования, наоборот, под ячменем.

Таблица 6

Влияние длительного применения бессменных культур, севооборота н удобрений на уровень биологической активности почвы. Средине данные за 1981—1883 гг.

Удобрения Бессменный пар Озимая рожь Ячмень

бессменно севооборот бессменно севооборот

Без удобрений .... 1,0 2.4 2.5 2.4 2,5

NPK....... 1,6 3,4 3,0 3.0 3,3

NPK+навоз..... 1 о 4,6 3,4 3.7 3.7

NPK-t-навоз+известь . , 3,6 4.8 3,8 4,2 3,8

Уровень биологической активности почвы на делянках без удобрений и с применением NPK в бессменных посевах и в севообороте был приблизительно равным. В вариантах с применением навоза преимущество было за бессменными посевами. Объясняется это различным содержанием органического вещества в почве.

Обеспеченность контрольного уровня биологической активности органическим веществом по всем изучаемым пари-антам находилась в пределах 0,28—0,32% углерода почвы;

Фитотоксичность почвы под зерновыми культурами в бессменных посевах и севообороте при длительном применении удобрений

Пораженность растении ячменя корневыми гнили ми была значительно выше, чем озимой ржи. Это объясняется тем, что растения озимой ржи к периоду интенсивного развития фитопатогенных грибов бывают более окрепшими и физиологически более старыми, чем растения ячменя.

Ячмень оставляет после себя высокую зараженность почвы возбудителями корневых гнилей. Так, распространенность болезни перед уборкой ячменя в бессменных посевах составила 69— 90%.

Развитие и распространенность болезни у растении, выращиваемых в севообороте, были значительно ниже, чем в бессменных посевах. Следовательно, в почве бессменной культуры создаются лучшие условия для накоплении грибов н активизации их патогенных форм, чем в севообороте.

Эффективность севооборота в сниженни пораженностн palt

стений корневыми гнил я ми зависела также от вносимых удобрений. Минеральные удобрения в севообороте снижали развитие болезни в фазу кущения озимой ржи почти в 2 раза. Однако к концу вегетации развитие болезни в вариантах без удобрения и с МРК было одинаковым.

Навоз оказывал значительное влияние на снижение поражения корневыми гнилями озимой ржи и ячменя, особенно при бессменном возделывании.

Благоприятное влияние удобрений на устойчивость растений к поражению корневыми гнилямн обусловлено лучшим ростом растений на удобренных делянках; Кроме того, повышалась численность полезной микрофлоры, сдерживающей развитие фитопатогенных микроорганизмов.

Одной из причин снижения продукционной способности почвы в специализированном земледелин'является накопление физиологически активных веществ, оказывающих ннги-бирующее действие на рост растений. Среди этих веществ важная роль в фитотокснчиости почвы принадлежит феноль-ным соединениям, которые образуются как в результате минерализации органического вещества, так н при его гумификации.

В среднем за вегетацию содержание фенольных соединений в почве на удобренных делянках увеличивалось по сравнению с контрольным вариантом. Наибольшее их количество отмечено при совместном внесении минеральных удобрений, навоза н извести. Это свидетельствует о том, что с повышением общего количества органического вещества в почве увеличивается и содержание водорастворимых фенольных соединений.

Бессменное возделывание озимой ржи и ячменя способствовало большему накоплению в почве фенольных соединении, чем в севообороте. Так, в бессменном посеве озимой ржи содержание водорастворимых фенольных соединений в варианте без удобрений составило 2,03, а в севообороте 1,67 мг/кг почвы; при внесении минеральных удобрении соответственно 3,35 и 2,31; МРК-гнавоз — 4,18 и '3,25; ^К+на-воз + известь— 4,67 и 3,74. Подобные различия обнаружены в накоплении фенольных соединений в почве под ячменем.

Накопление в почве легкоподвижных фенольных соединений может оказывать ннгибнрующее действие на рост растений. Такой ингнбирующий эффект сильнее выражен в бессменных посевах зерновых культур, чем в севообороте. Кроме того, большее содержание водорастворимых фенольных соединений отражает более высокий уровень трансформационных процессов органического вещества в почве и является показателем качественного состояния гумуса.

Урожайность и экономическая эффективность возделывания озимой ржи и ячменя в бессменных посевах и севообороте

При бессменном возделывании продуктивность озимой ржи без применения удобрений поддерживалась на уровне 9,5 ц/га (табл. 7). Внесение минеральных удобрений способствовало росту урожайности в 2,3 раза. Дополнительное внесение навоза на фоне МРК увеличивало урожайность ржи на 2,2 ц/га. Известкование в варианте совместного внесения минеральных и органических удобрений не оказывало существенного влияния на урожайность ржи.

Таблица 7

Урожайность озимой ржи и ячмени, ц/га. Средние данные за 1974—19Й.Ч гг.

Удобрения Озимая рожь Ячмень

бессменно се В(К>борот бессменно Севооборот

Без удобрений .... ХРК....... ХРК+иапоз..... ^К+навоз+известь , . НСР^ .... 9,5 22,3 24,5 22 9 29.5 31.4 35.6 31,3 5,87 7,8 27,7 31,3 30,9 8.; 9,5 23.3 31.9 35.5 14

Продуктивность ржи при возделывании в севообороте на неудобренных делянках была в ,4 раза выше, чем в бессменных посевах. При применении минеральных удобрений различия в урожайности между двумя способами выращивания ржи сократились до 9,5 ц/га.

Эффективность внесения навоза в севообороте была выше, чем в бессменных посевах. Так, в севообороте урожайность ржи от навоза увеличилась на 6,3 и/га, а при бессменном возделывании только на 1,7 ц/га.

Урожайность ячменя в севообороте мало отличалась от бессменных посевов. Это свидетельствует о том, что ячмень можно возделывать в повторных посевах без существенного снижения урожайности.

Известкование почвы более благоприятно сказывалось на росте продуктивности растений ячменя, чем озимой ржи.

Урожайность озимой ржи и ячменя находилась в положительной связи с биологической активностью почвы. Однако эта связь была значима в пределах каждого способа возделывания. При сравнении урожайности культур и биологической активности почвы в бессменных посевах н севообороте подобная зависимость несколько нарушается, что указывает

ИЛ другие факторы, ограничивающие урожай, Одной из причин этого является фитосанитарное состояние посевов, в частности, поражение растений корневыми гнилями и накопление токсических веществ, содержание последних при бессменном возделывании озимой ржи было значительно выше, чем в севообороте.

Наиболее экономически целесообразным является возделывание озимой ржи в севообороте прн внесении минеральных удобрений нлн совместном их применении с навозом.

Применение .минеральных удобрений и навоза при возделывании ячменя в повторных посевах экономически выгодно,

В ыводы

1. В результате комплекса микробиологических и биохимических исследований, проведенных в длительном опыте ТСХЛ, установлено, что длительное применение удобрений и известкования, бессменных посевов и севооборота оказывало неодинаковое воздействие на компоненты биологического потенциала, являющегося одним из ведущих факторов плодородия дер]юво-подзолистой интенсивно используемой почвы.

2. Длительное применение удобрений обусловило увеличение обшей численности микроорганизмов (бактерий и ак-тнномицетов) в почве в 2,2—8,7 раза, а грибов, наоборот, за-.четное снижение.

Наибольшее количество микроорганизмов в почве обнаружено прн совместном внесении минеральных удобрений, навоза н извести.

Среди почвенных микроорганизмов преобладали группы, использующие минеральные формы азота. Их численность подвергалась большим колебаниям по вариантам опыта, чем микрофлоры, растущей на МПА,

3. Ферментативная активность почвы мало изменялась по вариантам опыта. Более высокий уровень активности ферментов отмечен в варианте с совместным внесением минеральных удобрений, навоза н извести.

Под растениями ферментативная активность почвы была в 1,3—1,6 раза выше, чем в пару.

4. Нитрифицирующая способность почвы, продуцирование углекислоты и поглощение кислорода возрастали по вариантам опыта в следующей последовательности: О, >ГРК, МРК + навоз, МРК+навоз + нзвесть.

Наиболее четкая зависимость между данными показателями биологической активности и удобрениями проявлялась в бессменном пару.

Под растениями наибольшее повышение ннтрифццирую-14

щей способности почвы (в 1,5—4 раза) отмечалось при внесении минеральных удобрений, а дыхания (в 1,6—2,4 раза) — при применении навоза.

5. Накопление в почве водорастворимых фенольных соединений увеличивалось в бессменном пару и под растениями главным образом в зависимости от применения удобрений.

В бессменных посевах содержание фенольных соединений было выше, чем в севообороте.

Содержание в почве водорастворимой фракции фенольных соединений, с одной стороны, может служить показателем фи то токсичности почвы, с другой — качественного состояния гумуса.

6. Пораженность растении корневыми гннлнмн снижалась при применении удобрений, причем роль навоза в улучшении фнтосаиитарного состояния почвы и посева была больше, чем минеральных удобрений.

7. Положительное действие севооборота на биологические процессы в почве проявлялось в вариантах без применения удобрений н с применением NPK. Эффект севооборота подтверждается большей численностью микроорганизмов, повышенной активностью фермента иероксндазы, снижением в накоплении подвижных фенольных соединений и поражении растений корневыми гпплямн.

8. Действие озимой ржи и ячменя на биологические показатели плодородия почвы было различным. Возделывание озимой ржи обеспечивает более высокий биологический потенциал почвы, чем выращивание яровой зерновой культуры. Наиболее четко ато проявляется по данным активности ката-лазы, нитрифицирующей способности, дыханию почвы.

9. Высокая агрономическая ценность органического вещества почвы подтверждается повышением уровня абсолютных значений всех изучаемых компонентов биологической активности. Однако в расчете на единицу углерода с увеличением содержания гумуса в почве ферментативная активность уменьшается.

10. Для сведения отдельных компонентов биологической активности почпы к ее интегральной оценке может служить показатель «уровень биологической активности», представляющий собой величину отношения изучаемой почвы к контрольному варианту.

За интегральную единицу биологической активности принята суммарная биологическая активность почвы неудобренного бессменного пара.

П. Уровень биологической активности почвы при длительном применении удобрений находился в бессменном пару в пределах 1,6—3.6; бессменных посевах озимой ржи — 2,4— 4,8; ячменя — 2,4—4,2; севообороте — 2,5—3,8.

12. Продукционная способность почвы с повышением уровня биологической активности увеличивалась в пределах каждого способа возделывания сельскохозяйственных культур. Однако полного соответствия между уровнем биологической активности и урожайностью озимой ржи и ячменя не наблюдалось. Это свидетельствует о том, что росту урожайности зерновых культур препятствуют другие факторы, не связанные с биологической активностью.

Наибольшая урожайность озимой ржи и ячменя получена в севообороте при совместном применении минеральных удобрений и навоза. Известкование было более эффективным для ячменя, чем для озимой ржи.

13. Экономическая оценка доказывает целесообразность возделывания озимой ржи и ячменя в севообороте на фоне совместного применения минеральных удобрений и навоза.

При вырашиванни озимой ржи в этом варианте чистый доход составил 425 руб., уровень рентабельности 182%, а ячменя соответственно 253 руб. н 94,7%.

Рекомендации производству

Проведенные исследования позволяют не только качественно, но и количественно оценить роль зерновых культур (озимой ржи и ярового ячменя), систематического применения удобрений и известкования в изменении биологических свойств интенсивно используемой дерново-подзолистой почвы.

Для разработки конкретных моделей плодородия рекомендуется интегральный показатель биологической активности почвы.

Полученные результаты могут быть использованы также при планировании научных исследований по данной проблематике и в учебных курсах.

По материалам диссертации опубликованы следующие

работы:

1. Лыков А. М„ Емцев В. Т., Сафонов А. Ф„ Аль-Шу-рай А. А. Действие длительного применения удобрений и севооборота на биологическую активность почвы при возделывании зерновых культур. — Известия' ТСХЛ, 1984, вып. I, с. 75—82.

Объем I п. л.

Заказ 1450.

Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К, Л, Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44

Бесплатно