Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние доз азотных, фосфорных и калийных удобрений на биологическое состояние дерно-подзолистой супесчаной почвы

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Влияние доз азотных, фосфорных и калийных удобрений на биологическое состояние дерно-подзолистой супесчаной почвы"

\ НЮ Л Ж?

АКАДЕМИЯ АГРАРНЫХ НАУК РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ БЕЛОРУССКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ И АГРОХИМИИ

УДК 631.8:631.445.24:631.461

МОРОЗ ГАЛИНА ВЛАДИМИРОВНА

ВЛИЯНИЕ ДОЗ АЗОТНЫХ, ФОСФОРНЫХ И КАЛИЙНЫХ УДОБРЕНИЙ НА БИОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЫ

Специальность 06.01.03 - агропочвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Минск - 1997

Диссертационная работа выполнена в Белорусском научно-исследовательском институте почвоведения и агрохимии

Научный руководитель: член-корреспондент АНБ, академик ААН РБ

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Смеян Н.И.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук.

профессор Зименко Т.Г.. кандидат сельскохозяйственных наук Черныш ¿.Ф.

Оппонирующая организация: Гродненский государственный сельскохозяйственный институт

Защита состоится ССл&'^бД'

в <0 часов на заседании совета по защите диссертация Д. 05. 02.01

при Белорусском научно-исследовательском институте

почвоведения и агрохимии по адресу:

220108 г. Шнек. ул. Казинца. 62. зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института (г. Минск, ул. Казинца. 62).

Автореферат разослан 4 ^¿^^ 1997 г.

Ученый секретарь совет?, по защите диссертаций, кандидат сельскохозяйственных наук г -С Л. Волкова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур, обеспечения качества растениеводческой продукции и экологической безопасности окружающей среды необходимо дозированное внесение удобрений. Известно, что повышенный уровень подвижных элементов питания может оказывать негативное влияние на биологическое состояние почв, проявляющееся в изменении структуры микробного ценоза, ферментативной активности и других биологических параметров. Следствием этих факторов может £:лъ нарушение биологического равновесия в сторону преимущественной минерализации органического вещества, деградации гумуса к плодородия почв. Поэтому при оценке действия удобрений биологические факторы становятся одними из ведущих.

На современном этапе требуется биологически обоснованное нормирование антропогенных нагрузок на почвы с учетом их экологической буферное™ и самовосстановительной способности. Важнейшим элементом экологически обоснованных систем удобрений должна быть разработка предельно допустимых нагрузок, в первую очередь по основным элементам питания -азоту, фосфору, калив.

В диссертационной работе эта задача решается применительно к авто-морфным дерново-подзолистым супесчаным почвам, подстилаемым моренным суглинком, которые широко распространены на территории Беларуси. В целом по республике их удельный вес в составе пашни достигает 48.5%. Наряду с бурыми лесными почвами, дерново-подзолистые супесчаные отличаются высокой биологической активностью. Для решения вопросов охраны высокоактивных почв и поддержания их биологического равновесия первостепенное значение имеет установление экологически допустимых пределов внесения азота, фосфора и калия.

Связь работы с крупными научными программами. Работа выполнена в лаборатории микробиологии, биохимии и детоксикации почв Белорусского научно-исследовательского института почвоведения и агрохимии в соответствии с планом научно-исследовательских работ по отраслевой научно-технической программе "Плодородие" (51.01 р).

Цель и задачи исследований. Цель исследований - установление допустимой нагрузки по азотным, фосфорным и калийным удобрениям для дерново-подзолистых супесчаных почв. Для этого решали следующие конкретные задачи:

- изучить действие азота органических и минеральных удобрений на биологическое состояние дерново-подзолистой супесчаной почвы;

- установить влияние содержания подвижных форм фосфора и калия на би-

ологическую активность почвы:

- изучить взаимосвязь урожая сельскохозяйственных культур и биологических свойств дерново-подзолистой супесчаной почвы;

- на основании анализа биологического состояния определить экологически допустимые пределы нагрузки на почву по азоту, фосфору и калию.

Научная новизна. Впервые для дерново-подзолистых супесчаных почв Беларуси на основании разносторонней оценки их биологического состояния установлены допустимые пределы применения доз азотных, фосфорных и калийных удобрений, обеспечивающие высокие урожаи, качество растениеводческой продукции и не вызывающие деградации плодородия.

Практическая значимость полученных результатов. Проведенные исследования позволили установить, что для дерново-подзолистых супесчаных почв среднегодовая суммарная нагрузка по азоту органических и минеральных удобрений не должна превышать 200 кг д.в. на гектар севооборотной площади. Целесообразно ограничить внесение фосфорных и калийных удобрений, если содержание подвижных форм фосфора и калия в почве превышает 300 мг/кг. Это обеспечивает стабилизацию продуктивности севооборота. исключает негативное воздействие на биологические свойства почвы, способствует сохранению плодородия.

Экономическая значимость полученных результатов. Установление биологически целесообразных доз азотных, фосфорных и калийных удобрений повышает эффективность их использования. Реально обоснована возможность получения высокой продуктивности севооборота и качества продукции растениеводства при использовании азотных, фосфорных и калийных удобрений на дерново-подзолистых супесчаных почвах с учетом их биологических особенностей.

Защищаемые положения:

1. Для автоморфной дерново-подзолистой супесчаной почвы экологически и экономически обоснованной среднегодовой дозой азота органических и минеральных удобрений является 200 кг д. в. на гектар севооборотной площади.

2. При насыщении дерново-подзолистой супесчаной почвы подыижными формами фосфора и калия свыше 300 мг/кг биологически обосновано ограничение внесения фосфорных и калийных удобрений.

Тичный вклад соискателя. Автор, являясь научным сотрудником лаборатории микробиологии и биохимии почв, на протяжении 1983-1996 гг. непосредственно участвовала в выполнении рабочей программы лаборатории, что явилось основой для написания диссертационной работы. Лично авто-

ром выполнены полевые и лабораторные исследования. В общей сложности личный вклад автора составляет более 80% всего объема работ.

Апробация. Основные положения работы изложены на I съезде почвоведов Беларуси (Гомель. 1995).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 6 статей и 3 тезисов.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 46 таблиц, 11 рисунков и состоит из введения. 5 глав, списка литературы, включающего 236 наименований, в том числе 44 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОБЪЕКТЫ. МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

исследования выполнены в двух многолетних стационарных опытах на территории с-за "Дружба" Узденского района Минской области. Почва опытных участков дерново-подзолистая супесчаная, развивающаяся на супеси рыхлой песчанистой, подстилаемой с глубины 0.4 м средним моренным суглинком.

Изучение биологических свойств почвы в зависимости от доз азота органических и минеральных удобрений проводили в длительном стационарном опыте лаборатории микробиологии, биохимии и детоксикации почв, заложенном в 1981 году.

Перед закладкой полевого опыта почва характеризовалась следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса - 1.4%, рН в КС1-5.8. Нг-17 мг-экв/кг почвы, степень насыщенности основаниями - 67%, содержание подвижного фосфора - 123. подвижного калия - 68 мг/кг почвы.

Опыт двухфакторный, первый фактор - органические удобрения, второй - минеральные (табл. 1). Каждый фактор изучали на.пяти уровнях применения азота: о, 50, 100, 150, 200 кг д.р. на 1 га севооборотной площади. Схема опыта позволяет вычленить действие минеральной, органической, органо-минеральной систем удобрений с эквивалентными количествами питательных веществ.

Исследования начались в 1989 году, завершающем вторую ротацию севооборота. и продолжены в 1992-1993 гг. в третьей ротации севооборота. Органический азот во второй ротации вносили с соломистым навозом, в третьей - с торфяным. Среднегодовая доза навоза, соответствующая К50, составила во второй ротации - 12, в третьей - 11 т/га. Исследования проводили в 4-х польном кормовом севообороте: кукуруза на зеленую мае-

Таблица 1

Схема опыта •

Доза азота органических удобрений, кг/га севооборотной площади Доза азота минеральных удобрений, кг/га севооборотной площади

0 50 100 150 200

0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

50 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5

100 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5

150 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

200 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

су. овес, картофель, ячмень. В 1989 г. возделывали ячмень, в 1992-картофель. в 1993 г.- ячмень. Органические удобрения вносили под пбо-пашные культуры в двойной дозе, что в пересчете на азот соответствовало 100. 200. 300. 400 кг/га. Минеральные удобрения в виде аммиачной селитры, двойного суперфосфата и хлористого калия вносили ежегодно: 6035 от среднегодовой дозы под пропашные и 40% под зерновые культуры. Лозы минерального азота>80 кг/га под зерновые и >120кг/га под пропашные культуры вносили дробно. Органические удобрения вносили осенью под зяблевую вспашку,' минеральные - весной под культивацию. Дозы фосфорных и калийных удобрений определялись количеством фосфора и калия, содержащихся в навозе. В среднем в почву соответствующих вариантов ежегодно вносили NsoPjiKe*. NiooPizKtze. NIS0P63K,«. НгооРщК256. Повторность в опыте четырехкратная, обшая площадь делянки - 45 мг, учетная -32 м2.

изучение влияния доз фосфорных и калийных удобрений на биологические свойства той же почвы проводили в стационарном опыте сектора оптимизации агрохимических свойств почв в 1990-1992 гг. Опыт заложен в 1981 году.

Агрохимические свойства пахотного слоя почвы перед закладкой: содержание гумуса 1.76Ж, рн в KCI 5.85. гидролитическая кислотность -19.3 мг-экв/кг почвы . сумма поглощенных оснований - 43.4 мг-экв/кг. содержание Рг05 . 91. KgO - 115 мг/кг поивы.

Исследования проводили в зерно-пропашном севообороте: ячмень, картофель. вико-овсяная смесь, озимая рожь, рапс яровой. В 1990 г. всзде-лынали яровой рапс, в 1991 - ячмень, в 1992 - картофель.

В опыте искусственно сформировано четыре уровня содержания подвижного фосфора: 100. 200, 300 и 400 мг/кг при близком к оптимальному содержанию Kg 0 и четыре уровня содержания подвижного кгпия. 100. 200,

300 и 400 мг/кг при близком к оптимальному содержанию Рг05.

Схема опыта:

фосфатный фон: Калийный фон:

1- Ngo.jío'Wiío-'bOH 1- Н90.,гоР90-фон

2. фон + Р60 2. фон + Кво

3. фон + Р120 3. фон + К tío-iso

Формы удобрений: аммиачная селитра, двойной суперфосфат, .калий хлористый. Среднегодовые дозы удобрений из расчета на 1 га составляют: N-90 кг; Pj -60 кг; Рп-120 кг; Kj-60 кг; Км-120-180 кг. Навоз вносили по всем вариантам из расчета 60 т/га под картофель. Повторность опыта четырехкратная, общая площадь делянок 45 мг. учетная - 32 мг.

Почвенные образцы отбирали из пахотного горизонта, через месяц после внесения удобрений и после уборки урожая. Инвертазную активность определяли методом Т.А.Щербаковой (1968), уреазную - И.Н.Ромейко. С.М. Малинской (1963). дегидрогеназную активность - по методу А.Ш. Галстяна (1962). фосфатазную активность - по методу А.Ш.Галстяна и Э.А.Арутюнян (1986). полифенолоксидазную активность- методом Л.А.Карягиной, Н.А.Михайловской (1986). Интенсивность почвенного дыхания и потенциальную азотфиксирующую активность определяли газохроматографическими методами Л.А.Карягиной и др. (1981) и М.М.Умарова (1987). Коэффициент гумификации определяли изотопно-индикационным методом совместно с лабораторией трансформации углерода и азота почвенными микроорганизмами РЮШ СХМ в С.-Петербурге. Анализ агрохимических показателей почвы проводили методами, принятым в агрохимической службе. Статистическая-обработка проведена методом дисперсионного анализа.

Погодные условия в период вегетации сельскохозяйственных культур существенно различались по годам исследований. Ролее благоприятные условия для роста и развития растений складывались в 1991 и 1993 гг. В 1989. 1990 и 1992 гг. количество выпавших за вегетационный период осадков было ниже средних многолетних. 1989 год был более благоприятным. большая половина осадков выпала в первой половине вегетационного периода. В 1990 году основная часть осадков выпала во второй половине лета, причем этот отрезок времени характеризовался более низкими температурами по сравнению с 1989 годом, и температура была ниже средней многолетней. 1992 год был экстремально засушливым. В 1993 году наблюдалось неравномерное выпадение осадков, в мае 0.7. аз июле - 1.5 месячных нормы.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ВЛИЯНИЕ АЗОТА ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА БИОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЫ

Влияние азота органических и минеральных удобрений на на микробный ценоз и биологические показатели почвы Внесение азота оказывало существенное влияние на микробный ценоз дерново-подзолистой супесчаной почвы. Установлено, что при увеличении дозы азота органических удобрений от 0 до 200 кг/га д.в. численность аммонифицирующих бактерий возрастает в 1.3-1.5 раза, а бактерий, потребляющих подвижные формы азота - в 2-2.5 раза. При повышении доз азота минеральных удобрений го 200 кг/га д.в. происходит структурная перестройка микробного ценоза: отмечено негативное воздействие на его бактериальную часть и повышение удельного веса плесневых грибов в 1.6-3 раза. Это свидетельствует об ухудшении Фитосанитарного состояния почвы, так как многие виды плесневых грибов относятся к группе флтопа-тогенных.' Интенсивное развитие грибной микрофлоры, способной к активной минерализации, гумуса, может приводить к значительным потерям органического вещества.

Показано,- что инвертазная активность дерново-подзолисюй супесчаной почвы при внесении 100 кг/га азота минеральных удобрений и 100 кг/га азота органических удобрений возрастает на 75%. Самый высокий уровень инвертазной активности в опыте отмечен при внесении по 150 кг/га азота минеральных и органических удобрений, что в 2.2 раза превышало контроль. Повышение инвертазной ачтивности указывает на ускорение гидролитического разложения углеводов, свидетельствует об активизации процессов минерализации органических веществ почвы (табл.2).

Наиболее значительное увеличение уреазной активности (на 59% по сравнению с контролем) отмечается при совместном внесении по 100 кг/га д.в. азота органических и минеральных удобрений (суммарная доза 200 кг/га). Уреазная активность тесно взаимосвязана с гумификацией.

Высокий уровень полифенолэксидазной активности, независимо от возделываемых культур и условий вегетации, отмечен в почве при внесении 100 кг/га азота минеральных и 100-150 кг/га органических удобрений. Следовательно, можьо говорить о высокой скорости окислительно-восстановительных процессов, связанных с образованием в почве разнообразных xüHOHOB, исходного материала для построения гугановых кислот.

Интенсивность выделения углекислого газа из почвы и нитрификацион-ная способность объективно отражают скорость биохимической минерализации органического вещества. Экспериментально установлено, что скорость выделения С02 достигает самого высокого уровня при сочетании 150 кг/га д.в. азота органических и 200 кг/га минеральных удобрений- 4 мг на 10 г гочвн/96 час.. что в 3 раза превышает контроль.

Наибольшее увеличение нитрификационной способности отмечается при совместном внесении 150-200 кг/га д.в. азота минеральных и 200 кг/га азота органических удобрений, что свидетельствует об интенсификации разложения азотсодержащих органических веществ почвы до нитратов и нитритов. Эти варианты следует считать экологически неблагоприятными. Превышение доз азота свыше 200 кг/га д. в. вызывает сдвиг в сторону ми-нерализационных потерь органического вещества, нарушение гомеостаза.

Азотфиксирующая активность также считается надежным индикатором биологического состояния почвы. Возрастание активности азотфиксации в почве свидетельствует о развитии микроорганизмов, способных усваивать атмосферный азот и переводить его в цикл продуктивности. Известно, что около 50% азота, накопленного свободноживущими азотфиксаторами, закрепляется в почве в форме гумусовых соединений. Наибольшие показатели азотфиксирующей активности в опыте зафиксированы при внесении 100 кг/га азота минеральных и 100 кг/га органических удобрений - 1.12 мг азота/10 г почвы за 24 час., что на 62% выше контроля.

Влияние азота органических и минеральных удобрений на процессы гумификации в дерново-подзолистой супесчаной почве Проведение модельного опыта по компостированию в почве меченых по МС растительных остатков позволило определить коэффициенты гумификации. представляющие собой меру включения углерода растительных остатков в гумусовые вещества почвы. Наиболее высокие значения коэффициентов гумификации. 13.5-15.9%, отмечаются при внесении 100-150 кг/га д.в. азота минеральных удобрений на фоне 100, 150 и ">00 кг/га д.в. азота органических удобрений. Превышение 100-150 кг/га д.в. азота минеральных удобрений сопровождается снижением прироста коэффициента гумификации до 12.4-9.3%.

Ъ-

ь-

Комплексная оценка влияния азот органических и минеральных удобрений на биологическое состояние дьрново-подзолистой супесчаной почвы

Комплексная оценка биологического состояния почвы дана по всему спектру изученных показателей (табл.2). Интенсивность минерализацнон-ных процессоЕ выражали в относительных величинах по группе показателей. связанных с процессами минерализации органических веществ почвы: активности инвертазы. характеризующей гидролитическое разложение углеводов. скорости эмиссии углекислого газа, как основного результирующего показателя минерализации органических веществ почвы, и нитрификаци-онной способности, характеризующей завершающую стадию разложения органических веществ до нитритов и нитратов. Интенсивность гумификационных процессов оценивали по показателям, в большей степени связанным с трансформацией органических веществ в компоненты гумуса: активности полифенолоксидазы. как показателя превращения органических соединений почвы в компоненты гумуса, уреазы, участвующей в превращениях белков и мочевины, и активности несимбиотической азотфиксации, одним из реальным источников пополнения запасов почвенного азота и гумуса.

Суммарную оценку биологической активности почвы проводили по активности инвертазы. уреазы и полифенолоксидазы. Установлено, что повышение уровня внесения азота минеральных удобрений от 50 до 2СЭ кг/га д.в. приводит к значительному усилению темпов минерализации органических веществ и снижению скорости гумификационных процессов в дерново-подзолистой супесчаной почве. Суммарная энергия минерализации возрастала под действием высоких доз азотных удобрений в 1.7-2.5 раза. Максимум гумификации отмечается при внесении по 100 кг/га азота минеральных и органических удобрений. Таким образом, на основании разностороннего анализа биологического состояния можно утверждать, что суммарная доза азота 200 кг/га д.в. является допустимым пределом нагрузки по азоту для дерново-подзолистой супесчаной почвы. Это экологический порог, который не вызывает нарушения почвенного гомеостаза. способствует нормальному функционированию и воспроизводству плодородия почвы. Комплексная оценка биологической активности подтверждает это. Самый высокий ее показатель зафиксирован в вариантах с применением 100 кг/га д.в. азота минерального удобрений (табл.2).

Зависимость продуктивности севооборота от доз и сочетаний азота органических и минеральных удобрений Суммарная доза 200 кг/га севооборотной площади азота минеральных и органических удобрений (при соотношении 1:1) обеспечивает высокую продуктивность зерно-пропашного севооборота, во второй ротации -91.5 ц/га к. ед., в третьей - 47.0 ц/га к. ед. Дальнейшее наращивание доз азота не приводило к значительному повышению продуктивности. Отмечена стабилизация продуктивности в среднем за две ротации при ежегодном использовании на фоне 100-150 кг/га азота органических удобрений свыше 100 кг/га азота минеральных (табл.3).

Таблица 2

Биологическая активность дерново-подзолистой супесчаной почвы и комплексная оценка биологических процессов в зависимости от" доз азота органических и минеральных удобрений

Инвер-таза Уреа-за Полифе-нолокси лаза

мг преЕ на ращ. субстр. ) г почвы

Вариант

Выделение С0г МГ

на 10 г почвы

Азотфик Нитриф Энер- Янер

сация. способ гия гия

мг N,/ на 10 г Н-НО, мине- гуми

мг/кг рали- Фика

за 24 ч почвы зации ции

Компл. оценка

БА

1.1 1.36 5.53 2.00 0.39 0.69 11.4 100 100 100

1.2 1.78 7.01 2.32 0.41 0.76 12.6 121 111 117

113 1.98 7.38 2.49 0.46 0.89 15.2 137 126 122

1.4 2.23 7.86 2.23 0.45 0.80 17.8 153 129 122

1.5 2.44 8.61 1.95 0.45 0.74 19.4 167 105 121

2.1 1.77 6.85 2.36 0.45 0.81 14.5 126 120 не

2.2 2.20 7.87 2.47 0.47 0.87 15.0 155 131 127

2.3 2.41 8.97 2.65 0.55 1.01 16.9 161 145 146

2.4 2.59 8.84 2.58 0.56 0.84 17.9 168 132 139

2,5 3.02 9.38 2.28 0.54 0.79 19.5 187 J22 134

3.1 2.26 7.51 2.54 0.61 о. es 19.5 157 139 139

3.2 2.77 8.22 2.83 0.64 0.97 20.6 176 150 150

3.3 3.11 9.66 3.18 0.67 1.12 20.8 194 166 163

3.4 3.29 9.57 2.80 0.66 0.95 22.4 203 154 157

3,5 3.57 10.06 2.44 0.65 0.88 22.6 214 140 156

4.1 3.08 8.85 2.76 0.60 0.92 19.5 191 142 152

4.2 3.34 10.36 3.05 0.62 0.90 20.9 204 132 159

4.3 3.65 11.43 3.07 0.66 0.93 21.6 220 152 169

4.4 3.85 12.05 2.84 0.63 0.81 22.1 231 139 166

4.5 4.02 11.81 2.52 0 61 0.78 21.5 233 129 158

5.1 3.58 10. 75 2.53 0.62 0.90 20. 1 210 143 159

5.2 3.54 10.91 2.79 0.63 0.82 21.6 223 143 174

5.3 3.64 11.04 2.59 0.60 0.79 22.8 230 135 176

5.4 3.80 11.44 2.37 0.58 0.77 25.6 246 128 170

5.5 3.81 10.72 2.27 0.55 ' 0.71 24.5 238 124 158

НСР05 0.15 0.94 0.11 0.08 С. 20 1.05

Таблица 3

Влияние доз и сочетаний азота органических и минеральных удобрений на продуктивность севооборота, ц/га к.ед. в год

Доза органич.I Доза минерального азота, кг/га д. в. в год

азота, кг/га 1-1-1-1-1-1-1-1-¡-1-

Д.В. В год I О | 50 | 100 I 150 I 200 I О I 50 | 100 I150 | 200

Вторая ротация i ! i - ...... 1 Третья ротация

0 37.7 66.4 76.8 83.8 88.6 1 I 17.7 28.3 35.8 43.2 45. 3

50 56.8 77.6 88.9 86.3 88.8 1 1 25.5 36.2 40.3 44. 0 44. 7

100 65.8 81.6 91.5 92.4 90.2 I 1 30. 1 40.3 47.0 46.2 47. 4

150 71.7 85.8 95.4 92.8 89.2 1 1 35.0 45.2 53.2 51.6 50. 8

200 79.5 88. 0 94. 4 95. 3 87.8 1 i 1 37.3 44.9 52.4 54.8 51. i 3

ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЫ ФОСФОРОМ.

• ЕЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР

Влияние обеспеченности почвы пидвижным фосфором на параметры ее биологической активносш Показано, что с увеличением доз и уровней обеспеченности фосфором происходит изменение скорости выделения С02 из почвы при возделывании рапса, ячменя и картофеля. На II уровне насыщения фосфором (200 мг/кг почвы) скорость выделения С02 составляет 2.72-3.21 мг С02 за 96 час. на 10 г почвы и превышает эмиссию С02 на I уровне (100 мг р.о5/кг почвы; в 1.3-1.5 раза. Это свидетельствует о повышении общей биологической активности почвы и ускорении трансформации органических веществ с образованием С02. На III уровне (300 мг P20s на кг почвы) отмечается ее стабилизация, а на IV уровне (400 мг Р205 на кг почвы)- ее снижение (табл.4).

Азотфиксирувщая активность на II уровне составляет 0.95-1.04 мг N2 за 24 часа на 10 г почвы и в 1.4 раза превышает активность на I уровне. Это свидетельствует об оптимизации условий для роста численности и активности почвенной азотфиксирующей микрофлоры. Начиная с 300 и до '400 мг P20s на хг почвы, отмечается стабилизация, а затем снижение азотфиксирующей активности (табл. 4). Это указывает на угнетение азотфиксирующей микрофлоры и необходимость ограничения доз фосфорных

удобрений (табл. 4).

фосфатазная активность является основным биохимическим индикатором фосфорного режима почв, фосфатазы участвуют в мобилизации органического фосфора, осуществляют гидролиз моноэфиров фосфорной кислоты. Аномально высокая фосфатазная активность или слабое ее проявление отражают кризисные состояния г.эчв в отношении доступного фосфора. Высокая активность фосфатазы свидетельствует о дефиците доступного фосфора в почве, падение фссфатазной активности указывает на то. что растения и микроорганизмы обеспечены фосфором в достаточной степени. Так. актиз-нссть фосфатазы на I уровне насыщения - 1.28-1.54 мг Р205 на 10 г почвы за час. внесение Р60 и ?120 увеличивает фосфатазнув активность под всеми культурами. На II уровне насыщения отмечается оптимум фисфатаз-ной активности, внесение Р60 и Р,го снижает ее на 3-25%. На III уровне при дополнительном внесении Р60 и Р120 отмечается дрпрессия фссфатазной активности, на IV уровне - резкое снижение на 20 - 62% (табл. 4).

Установлено (табл. 4), что инвертазная активность варьирует по уровням насыщения аналогично активности азотфиксации. На II уровне сна составляет 7.8-8.0 мг глюкозы за 4 часа на 10 г почвы и превышает ин-вертгзнуа активность на I уровне в среднем в. 1.2 раза.- на III уровне отмечается ее стабилизация, при дополнительном внесении Р120 ее снижение. на IV уровне - снижение инвертазной активности по всем вариантам опыта, что свидетельствует о депрессии процессов трансформации органического вещества.

Таким образом, при насыщении дерново-подзолистой супесчаной почеы подвижным фосфором свыше 300 мг/кг отмечается депрессия всех изучаемых биологических параметров.

Продуктивность севооборот и обеспеченность почвы фос&.роч Максимальная среднегодовая продуктивность 64.4-70.8 ц/rd к. ед. отмечена при насыщении подвитым фосфором в пределах 200-300 мг/кг почеы Дальнейшее насыщение подвижным фосфором, от 300 до 400 мг/кг почвы приводит к стабилизаци и снижению среднегодовой продуктивноста до 63.8-69.5 и 62.1-64.7 ц/га к. ед.

Сопоставление биологического состояния почвы и урожая сельскохозяйственных культур доказывает, что насыщение подв^дак фосфором от 200 до 300 мг/кг является экологически обоснованным. Дальнейшее насыщение почвы подвижным фосфиром экологически нецелесообразно, так ках при достижэнии содержания Рг05 в диапазоне 300-400 мг/кг почеы и до-

полнительном внесении фосфорных удобрений вначале отмечается стабилизация, а затем депрессия биологических процессов, которая сопровождается снижением продуктивности севоооборота.

Таблица 4

Биологическая активность и урожай культур в зависимости от уровня насыщения дерново-подзолистой супесчаной почвы подзижным фосфором

Уровни Варианты Инвертаз- фосфатаз- Интенс. Азотфикс. Среднегод

насыщения ная актив ная актив выделе- активность выход.

подвижным ность. мг ность. ния С0г мг Иг. ц/га

фосфором опыта глюкозы мг Рг05 мг к. ед.

за 4 ч. за 1 ч. за 96 ч за 24 ч 1986 -

на 10 г почвы 1993 г. г.

I N0 о Р9 о "ФОН 6.5 1.28 1.85 0.59 41.3 уровень ФОН + Р60 7.2 1.54 2.43 0.74 49.4

Фон-*- 7.0 1.45 2.54 0.77 47.4

II и» о Р9 о-Фон 77Б 1753 О! ОЗ 6474 уровень фон + Р60 8.7 1.14 3.21 1.04 70.8

ФОН + Р|;Р 8.0 0.96 2.72 0.95 70.8

III N9о Рэ о "Фон О 1755 5757 Г755 6378 уровень фон + Р60 9.1 0.91 3.23 1.04 71.6

ФОН + Р?, о 7.9 0.72 2.96 0.88 69.5

IV Ко о Р9 о-фон 777 02 ОЗ 0785 6271 уровень фон + Р60 8.0 0.61 3.06 0.82 66.9

_фон ->- Р°го 7.3 0.46 2.85 0.75 64.7

НСР05 0.3 0.18 0.18 0.04 4.0

ВЛИЯНИЕ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ КАЛИЕМ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И УРОЖАЙ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЕ Влияние обеспеченности почвы калием на параметры ее биологической активности

Показано, что с увеличением доз и уровней обеспеченности калием происходит изменение скорости выделения С0г под всеми культурами. На II уровне насыщения калием (200 мг/кг почвы) интенсивность эмиссии С0г составляет 3.09-3.36 мг С02 за 96 часов на 10 г почвы и превышает выделение С02 на I уровне в среднем на 5-15%. На III уровне (300 мг/кг почеы) она сохраняется высокой, что свидетельствует о повышении общей биогенности почвы. Снижение интенсивности продукции углекислого газа кг IV уровне (400 мг подвижного калия на кг почвы) свидетельствует о депрессии ряда биологических процессов (табл.5).

Азотфиксирующая активность на II уровне составляет 0.99-1.10 мг Нг

за 24 часа на 10 г почвы и превышает активность на I уровне в среднем в 1.2-1.3 раза, что говорит об увеличении численности и активности почвенной азотфиксирующей микрофлоры. Начиная с 300 до 400 мг/кг почвы. отмечается стабилизация, а затем снижение азотфиксирующей активности на 27-33%, что указывает на подавление азотфиксирующей микрофлоры почв.

Таблица 5

Биологическая активность и урожай культур в зависимости от обеспеченности калием дерново-подзолистой супесчаной почвы

Уровни насыщения К20. мг/кг почвы Варианты опыта Дегидрогеназная активн.. мг ТФФ за 24ч. Инвертазная активн.. мг глюко зы за 4ч Интенсив, выделен. со, мг СО^ за 96 часов Азотфихс. активн., мг Щ за 24 часа Среднегод. выход. ц/га к. ед. 1986-1993 г. г.

на 10 г почвы

I N9 о Рэ о - Ф°Н 1.8 7.3 2.70 0.76 51.6

уровень фон + Кво 2.0 7.9 3.01 0.85 53.1

фон + К, 2.5 8.3 3. 20_0.92 55. 9

II N9 о Р9 о -фон 2.6 8. 0 ОЗ ОЗ 7171

уровень фон + Кб о 2.7 9.3 3.29 1.04 ' 68.4

ФоИ_+ К, ,„ 2.6 8.3 3.36 1.10' 72.6

III й9 о ?9 о -фон $71 3!ё2 ГТ25373 уровень фон + К$0 3.0 9.5 3.39 1.08 65.6

бОН_+ К,,п 2.7 8.7 3.33 1.04 65.3

IV Й90Р90-фонО 7Т5~ 02ОЗ5072 уровень фон + К«« 2.4 7.5 3.19 0.79 62.6

бон ♦ К ... 2.1 6.7 3.10 0.70 6|.6

НСР05 571 074 Р43 07135 э70

Установлено, что с увеличением доз ка-шйных удобрений и уровней

обеспеченности почвы подвижным калием происходит изменение дегидроге-назной и инвертазной активности. Оптимальные показатели интенсивности биологических процессов, ответственных за поддержание и сохранен;:э почвенного плодородия, отмечены при насыщении калием до 200-300 мг/кг. Так. на II уровне дегидрогеназная активность составляет 2.2-2.3 мг ТФФ за 24 часа на 10 г почвы и превышают дегидрогеназную активность на I уровне в среднем в 1.5 раза, что свидетельствует об интенсификации дегидрирования органических веществ. На III уровне отмечается ее стабилизация. а на IV - снижение, что свидетельствует о создании в почве условий, неблагоприятных для жизнедеятельности микроорганизмов.

Показано, что инвертазная активность варьировала по уровням насыщения аналогично активности азотфиксаши. На II уровне ■ она составляет 8.0-9.3 мг глюкозы за 4 часа на 10 г почвы и превышает инрертазную ак-

тивность на I уровне на 6-1855, на III уровне она сохраняется высокой, на IV - снижение, что указывает на депрессию процессов трансформации органического вещества (табл. 5).

Продуктивность севооборота и обеспеченность почвы калием Максимальная среднегодовая продуктивность 68.4-72.6 ц/га к.ед. отмечается при насыщении подвижным калием в пределах от 200 до 300 мг/кг почвы. Дальнейшее насыщение почвы калием от 300 до 400 мг/кг и допол-•нительное внесение калийных удобрений приводит к стабилизации и снижению среднегодовой продуктивности до 64.3-65.8 и 60.2-62.6 ц/га к.ед.

сопоставление биологических показателей и урожая сельскохозяйственных культур показало, что насыщение подвижным калием от 200 до 300 мг/кг является оптимальным, экологически обоснованным. При этом отмечаются оптимальные показатели интенсивности биологических процессов и высокий уровень среднегодовой продуктивности. Дальнейшее насыщение почвы калием свыше 300 мг/кг - экологически нецелесообразно, так как при этом наблюдается депрессия биологических процессов: замедляется процесс азотфиксации, падает активность дегидрогеназы и инвертазы.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ

Применение 100 кг/га д.в. азота органических удобрений на фоне 100 ■•/га азота минеральных удобрений обеспечивает энергоотдачу 3.40 еди-s*. Применение 150 кг/га д.в. азота органических удобрений на фоне j кг минеральных приводит к снижению энергоотдачи до 3.16 единицы.

насыщении подвижным фосфором в диапазоне 200-300 мг/кг почвы с до-лнительным внесением Р60 энергоотдача составила 4.80-4.15 единицы, .сыщение подвижным фосфором до 400 мг/кг почвы снижает энергоотдачу : 3.2б.-При насыщении подвижным калием в диапазоне 200-300 мг/кг поч-гь с дополнительным внесением Ке0 энергоотдача составила 4.34-3.12 "Синицы, насыщение подвижным калием до 400 мг/кг почвы снижает энерго-;тдачу до 2.13.

ВЫВОДЫ

1. Исследования показали, что внесение азота минеральных и органических удобрений приводит к изменению биологической активности авто-морфной дерново-подзолистой супесчаной почвы, развивающейся на рыхлых песчанистых супесях, подстилаемых с глубины 0.5 м мореной. Происходят изменения в количественном и качественном составе микробного ценоза

почвы, изменяется направленность и скорость биохимических процессов. Применение возрастающих доз азота органических удобрений от О до 200 кг/га д.в.увеличивает численность аммонифицирующих бактерий в 1.3-1.5 раза, бактерий, потребляющих подвижные формы азота - в 2-2.5 раза, активность полифенолоксидазы возрастает в 1.6 раза, азотфиксирующая и уреазная активность - в 1.3 раза.. При повышении доз азота минеральных удобрений до 200 кг/га д.в. отмечено негативное воздействие на бактериальную часть микробного ценоза почвы и повышение удельного веса плесневых грибов в 1.6-3 раза, интенсивность выделения углекислого газа возрастает в 1.8 раза, активность инвертазы - в 1.6 раза, нитрифи-кационная способность почвы - в 1.7 раза.

2. Среднегодовая суммарная доза азота органических и минеральным удобрений 200 кг д.в. (при соотношении минеральных и органических фору 1:1) на 1 га севооборотной площади является экологически обоснованней, обеспечивает максимальную интенсивность гумификационных процессов, высокий азотфиксирующий и биохимический потенциал почвы. Превышение лез:, азота 200 кг/га д. в. вызывает нарушение биологического равновесия почвы в сторону преимущественной минерализации органического вещества (увенчивается скорость выделения углекислого газа, китрификационная способность, инвертазная активность, отмечается депрессия азотфикса-ции, уреазной и полифенолоксидазной активности).

3. Среднегодовое внесение 200 кг/га д. в. азота минеральных и органических удобрений обеспечивает стабилизацию продуктивности зерно-пропашного севооборота - до 91.5 ц/га к. ед. Дальнейшее увеличение доз азота не ведет к существенному росту продуктивности севооборота.

4. Анализ биологического состояния дерново-подзолистой супесчаной почвы позволил установить оптимальный диапазон ее насыщения подвижна фосфором от 200 до 300 мг/кг, при котором в 1.3 - 1.5 раза уоеличива-ется интенсивность выделения С0г и азотфиксирующая активность, отмечается оптимальный уровень фосфатазной активности и обеспечивается высокий уровень среднегодовой продуктивности - 64.4-70.8 ц/га к.ед.

5. Установлено, что насыщение почвы подвижным фосфором свыше 300 мг/кг и применение фосфорных удобрений на этом фоне экологически нецелесообразно. так как при этом отмечается вначале стабилизация, а затем депрессия биологических процессов: замедляется процесс азотфихсации, падает фосфатазная и инвертазная активность. Отмечается снижение среднегодовой продуктивности севооборота на 9-10%.

6. На основании широкого набора биологических тестов установлен оп-

тимальный диапазон насыщения дерново-подзолистой супесчаной почвы подвижным калием - от 200 до 300 мг/кг. При этом отмечаются оптимальные показатели интенсивности выделения углекислого газа, инвертазной. де-гидрогеназной и потенциальной азотфиксирующей активности. Среднегодовая продуктивность составляет 65.8-68.4 ц/га к. ед.

7. Насыщение дерново-подзолистой супесчаной почвы подвижным калием свыше 300 мг/кг и дополнительное внесение калийных удобрений экологически нецелесообразно, так как при этом отмечается стабилизация, а затем депрессия биологических процессов: замедляв-'-я процесс азотфчкса-ции. падает активность дегидрогеназы и инвертазы. Отмечается снижение среднегодовой продуктивности севооборота на 9%.

8. Применение 100 кг/га д. в. азота минеральных удобрений. 100 кг/га органических, при насыщении почвенного поглощающего комплекса дерново-подзолистой супесчаной почвы подвижными фосфором и калием до 200-300 мг/кг энергетически оправдано. Дополнительное увеличение доз азота до 150 кг/га и насыщение почвы подвижными фосфором и калием до 400 мг/кг приводит к снижению энергоотдачи с 4.80 до 2.13 единиц.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Из экономических и экологических соображений ежегодная нагрузка на дерново-подзолистую супесчаную почву не должна превышать 200 кг д. в. азота на 1 га севооборотной площади за счет органических и минеральных удобрений.

2. При высоком содержании подвижных форм фосфора и калия на урозне 300 мг/кг почвы следует ограничить внесение фосфорных и калийных удобрений до очередного тура агрохимических исследований.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Карягина Л.А., Михайловская H.A., Мороз Г.В. Изменение полифе-нолоксидазной и пероксидазной активности дерново-подзолистых почв под влиянием удобрений // Сб. Микроорганизмы в сельском хозяйстве. Тезисы докладов III Всесоюзн. научн. конф. -М.. 1986. -С.146.

2. Влияние удобрений на урожайность овощных культур в севообороте и биологическую активность дерново-пэдзолистой почвы //Л.А. Карягина

П.Я. Пивень, М.И. Гришкевич. H.A. Михайловская. Г.В. Мороз //Агрохимия." 1987.-N 2.-С. 49-52.

3. Карягана Л.А.. Михайловская Н. А., Мороз Г.В. Влияние различных форм азотных удобрений на биологическую активность почвы и накопление гумуса при гумификации солокы // Сб. Почвоведение и агрохимия. - Минск: Ураджай, 1987,- Вып. 23.-С. 113-116.

4. Влияние удобрений на продуктивность севооборота и биологическую активность дерново-подзолистых эродированных ' почв // Л.А.Карягана. 0.В. Чистик. H.A. Михайловская. Г.В. Мороз // Сб. Почвоведение и агрохимия.- Минск: Ураджай. 1989,- Вып. 25.-С. 60-63.

5. Влияние различных способов обработки дерново-подзолистой суглинистой почвы на урожайность с.-х. культур и биологическую активность// Н.Г. Бачило. H.A. Михайловская,. Н.И. Асаенок // Сб. Пути повышения урожайности с.-х. культур,- Минск: Ураджай. 1990.- Вып.21.-С. 131-137.

6. Путятин D.В.. Михайловская Н.А.. Мороз Г.В. Влияние возрастающих доз доломитовой муки на биологическую активность супесчаной почвы // Сб. Почвоведение и агрохимия, - Минск: Ураджай. 1994.- Вып. 30.-с. 50.

7. Мороз Г.В. Изменение плодородия дерново-подзолистой супесчаной почвы при возрастающей нагрузке по азоту // Почвы, их эволюция, охрана и повышение производительной способности в современных социально-экономических условиях. Материалы I съезда Белорусскоги общества почвоведов.- Минск-Гомель, 1995.-С.209.

8. Михайловская Н.А.. Мороз Г. В. Влияние возрастающей обеспеченности дерново-подзолистой супесчаной почвы подвижными формами фосфора и калия на биологические показатели плодородия //Почвы, их эволюция, охрана и повышение производительной способности в современных социально-экономических условиях. Материалы I съезда Белорусского общества почвоведов. - Минск- Гомзль, 1995. -С. 206.

9. Мороз Г.В. Изменение биологического состояния дерново-подзолистых супесчаных почв при внесении возрастающих доз азотных удобрений .' НТИ и рынок. -Минск: 1997. -N3. -С.11-13.

РЕЗЕМЕ. Мороз Галина Владимировна ВЛИЯНИЕ ДОЗ АЗОТНЫХ. ФОСФОРНИХ И ШИЙЯЫХ УДОБРЕНИЙ НА БИОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЫ

Ключевые слова: дерниво-подзолистая супесчаная почва ферментативная активность, интенсивность выделения углекислого газз. пзтенспльная азотфиксирующая активность, коэффициент гумификации.

Исследования проведены г длительных многофакторкых стационарных опытах БелЯИИПА. Целью исследований являлось установление допустимой

нагрузки на дерново-подзолистые супесчаные почвы по азотным, фосфорным и калийным удобрениям на основании анализа их биологического состояния.

Впервые для дерново-подзолистых супесчаных почв Беларуси на основании разносторонней оценки их биологического состояния проведено нормирование доз азотных, фосфорных, калийных удобрений и установлены их допустимые пределы, обеспечивающие высокие урожаи, качество растениеводческой продукции, не вызывающие деградацию плодородия.

Проведенные исследования позволили установить ежегодную суммарную нагрузку на дерново-подзолистые супесчаные почвы по азоту органических и минеральных удобрений, которая не должна превышать 200 кг д. в. на гектар севооборотной площади. Выявлена необходимость ограничения внесения фосфорных и калийных удобрений, если содержание подвижных форм фосфора и калия в почве достигает 300 мг/кг. Это обеспечивает стабилизацию продуктивности севооборота, исключает негативное воздействие на биологические свойства почвы, способствует сохранению и воспроизводству почвенного плодородия.

РЭЗЮМЕ. Мароз Гал1на Уладз1м1рауна УПЛЫУ ДОЗ АЗОТНЫХ. ФОСФАРНЫХ I КАЛ1ЙНЫХ УГНАЕННЯУ НА Б1ЯЛАГ1ЧНЫ СТАН ДЗЯРНОВА-ПАДЗОЛ1СТАЙ СУПЯСЧАНАЙ ГЛЕБЫ

Клвчавыя словы: дзярнова-падзолЮтая супясчаная глеба, ферментацый-ная актыунасць, 1нтэнс1унасць вьщзялення вугляк1слага газу, патэнцый-ная аэотф1ксуючая актыунасць, каэфЩыент гум1ф!кацы1.

Даследаванн1 праведзены у працяглых мнагатфактарных стацыянарных вопытах БЕЛ НД1ГА. Мэтай даследаванняу было устанауленне дапушчальнай нагрузк1 на дзярнова-падзол1стыя глебы па азотным, фосфарным 1 каленым угнаенням на падставе анал1за 1х б1ялаг1чнага стану.

Упершыню для дзярнова-падзол1стых супясчаных глеб Беларус1 на асно-ве разнабаковай ацэнк! 1х б1ялаг1чнага стану празедзена нармаванне доз азотных, фосфаркых 1 кал1ных угнаенняу 1 вызначаны 1х дапущальныя ме-жы. забяспечызаючыя высок1я ураджа1, якасць расл1наводчай прадукцы1. не выкл1каючыя дэградацы1 глебавай урадл1васц1.

Праведзеныя даследаванн1 дазволШ вызначыць штогадоваю сумарную нагрузку на дзярнова-падзолЮтыя супясчаныя глебы па азоту арган1чных 1 м1неральных угнаенняу, якая не пав1нна перавышгць 200 кг д. р. на гектар севазваротной плошчы. Абаснована неабходнасць абмежавання уня-сення фосфарных 1 кал1йных угнаенняу, кал! утрыманне рухомых форм фос-

фара 1 кал1я у глебе дасягае 300 мг/кг. Гэта забяспечзае стабшзашо прадукцыйнасц1 севазвароту, выключав негатыуныя уздзеянн1 на б1ялаг1ч-ныя уласц1васц1 глебы. садзейн1чае захаванню 1 узнауленню урадл1васш глебы.

SUMMARY. Moroz Gallna V. • INFLUENCE OF THE NITROGEN, PHOSPHORUS AND POTASSIUM FERTILIZER DOSES ON THE BIOLOGICAL STATUS OF THE SOD-PODZOLIC LOAMY SANDS Key words: sod-podzollc sand soils, enzymatic activity, rate of the carbon dioxide emission, potential N2-flxatlon ability, guml-flcatlon coefficients. Investigations have been conducted in long-term multlfactor stationary experiments of the Byelarusslan Research Institute for Soli Scl-ense and Agrochemistry. The aim of the Investigations was to establish permissible loadings on the sod-podzollc loamy sands with the nitrogen. phosphorus and potassium fertilizers on the basis of their biological status analysis.

For the first time for the sod-podzollc loamy sands of Eelarus was made the limitation of nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers doses on the basis of a varied evaluation of their biological properties and the permissible levels, assuring high yields, high quality of plant production and not cause soil fertility degradation, have been established.

It was founded, that the annual total pressing on the sod-podzollc loamy sands with organic and mineral fertilizers, nitrogen should not exceed 200 kg per hectcr of cultivated area. The necessity of phosphorus and potassium fertilizer limitation has been revealed. If the content of mobile forms of phosphorus and potassium In soil Is at a levr-i of 300 mg/kg. This provides stabilization Of agricultural productivity and eliminates negative influence on soil's biological properties, benefits soil fertility conservation and reproduction.