Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ КАЛЬЦИЙ- И КИСЛОТОСОДЕРЖАЩИХ МЕЛИОРАНТОВ НА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКУЮ И ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ СОЛОНЦОВ ЗАВОЛЖЬЯ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ КАЛЬЦИЙ- И КИСЛОТОСОДЕРЖАЩИХ МЕЛИОРАНТОВ НА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКУЮ И ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ СОЛОНЦОВ ЗАВОЛЖЬЯ"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

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

У

На правах рукописи БАРАНЦЕВА' Галина Михайловна

УДК 631.445.53 :631.6

ВЛИЯНИЕ КАЛЬЦИЙ-И КИСЛОТОСОДЕРЖАЩИХ МЕЛИОРАНТОВ

НА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКУЮ И ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ СОЛОНЦОВ-

ЗАВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.03 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА — 1986

Работа выполнена на кафедре почвоведения Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научный руководитель: академик ВАСХНИЛ, доктор с.-х. наук, профессор Н. П. Панов.

Консультант: кандидат с.-х. наук, доцент Н. А. Гончарова.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Ф. X. Хазиев, доктор биологических наук, профессор В. К. Шйльни-кова.

Ведущее предприятие—Почвенный институт им. В. В. Докучаева.

Защита состоится « .1986 г. в

час на заседании Специализированного совета К.120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49, сектор защиты диссертаций ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « /г9»

1986 г.

Ученый секретарь Специализированного совета — доцент

Н. А. Гончарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. XXVI съезд нашей партии и октябрьский (1984 г.) Пленум ЦК КПСС определили стратегические пути дальнейшего развития всех отраслей народнохозяйственного производства. Ключевой проблемой сельского -хозяйства на современном этапе является неуклонное наращивание производства зерна и кормов. В осуществлении этих задач большое место отводится химизации и мелиорации солонцовых почв, повышению их плодородия.

Одним из.наиболее перспективных и реальных путей улучшения солонцов является, их. химическая мелиорация с помощью кальций- и. кислотосодержащих отходов промышленности. Положительная, роль гипсования и кислования в коренном улучшении солонцов общеизвестна, однако, генетико-геогра-фическая неоднородность данных почв требует научно обоснованного подхода к выбору оптимальных доз мелиорантов и-экспериментальной проверки их в конкретных производственных условиях. Несмотря на многочисленные исследования, выполненные по изучению влияния:гипса (фосфогипса) и серной кислоты на химические, физико-химические и физические свойства солонцовых почв, до настоящего времени остаются открытыми вопросы, связанные с биологическими процессами в этих почвах при их химической мелиорации, в то время как в воспроизводстве и повышении эффективного плодородия почв лежат биохимические механизмы трансформации веществ и энергии, в которых принимают участие разнообразные представители почвенной микрофлоры. Наряду с изучением других свойств, познание интенсивности и направленности микробиологических и ферментативных процессов в солонцовых почвах при их мелиорации будет способствовать всесторонней оценке эффективности мелиоративных приемов, а также более научно обоснованному подходу к выбору оптимальных доз химических мелиорантов.

Цель и задачи исследований. Целью исследований было изучение изменений в микробиологической и ферментативной

ЦЕНТР/ЛЪНАЯ 1

НАУЧНА;* Е 2ЛНОТ&-Л Мосч. салым эхол. акадсми*

им. К. А. Ггмрааоьл ■ -.....

активности солончаковых солонцов Волгоградского Заволжья под влиянием орошения и химической мелиорации.

В задачи исследований входило: 1) изучение численности 'и группового состава микрофлоры, а также интенсивности некоторых ферментативных процессов в целинных почвах солонцового комплекса и орошаемых солонцах Заволжья без их предварительной мелиорации; 2) исследование влияния раз-' личных по природе и дозам химических мелиорантов (гипса, фосфогипса, пирита и серной кислоты) на микробиологические и ферментативные процессы в солонцах, физико-химические свойства и урожайность сельскохозяйственных культур; 3) разработка, рекомендаций по выбору оптимальных доз кальций- и кислотосодержащих мелиорантов для улучшения солончаковых солонцов Заволжья.

Научная новизна. Получены новые данные по активности гидролитических и окислительно-восстановительных ферментов в целинных почвах солонцового комплекса Заволжья, установлены особенности действия гидролаз (инвертаза) и ок-свдаз (каталаза) в остаточно-, средне- и многонатриевых солонцах и показаны основные закономерности в изменении активности указанных ферментов под влиянием химических мелиорантов различной природы. В микробиологических исследованиях почв солонцовых комплексов впервые применен метод посева почвенной суспензии на нитритный агар. В работе приводятся также новые данные по изучению влияния возрастающих доз (половинных, расчетных, удвоенных) кальций-и кислотосодержащих мелиорантов на микрофлору и ферментативную активность солонцовых почв.

Практическая 'значимость работы. Выявлена возможность биологической индикации изменений, происходящих в солонцах под влиянием орошения и химической мелиорации. Показано, что повышение плодородия солончаковых солонцов Волгоградского Заволжья может быть достигнуто путем применения кальций- и кислотосодержащих мелиорантов. Разработаны рекомендации по гипсованию и кислованию указанных солонцов: Установлена целесообразность применения в данных условиях невысоких доз гипса и серной кислоты (6—9 т/га) с обязательным последующим внесением органических и минеральных удобрений.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены на II конференции молодых ученых в Институте почвоведения и фотосинтеза АН СССР, г. Пущино, 1984 г.; конфе-• ренции молодых ученых в ТСХА, г. Москва, 1984 г.; Всесоюзном совещании по мелиорации солонцов, г. Ставрополь, 1984 г.; научно-методическом и координационном Совете по мелиорации солонцов в Почвенном институте им. В. В. Докучаева, г.

Москва, 1985 г. и Всероссийском Ш!Й орошаемого земледб* лия, г. Волгоград, 1985 г.

Публикация работы. По материалам диссертационной работы опубликовано две статьи.

Объем работы. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 34 таблицы, 19 рисунков. Список использованной литературы включает 363 источника, в том числе 26 — иностранных.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ

Исследования проводились в северо-западной части При« каспийской низменности. Климат данной территории засушливый и континентальный. Среднегодовое количество осадков составляет 270—300 мм. Рельеф равнинный, с хорошо выраженным микрорельефом. Естественная .растительность характеризуется неоднородностью, обусловленной комплексностью почвенного покрова. Объектами исследований были почвы 3-компонентного целинного солонцового комплекса Заволжья: солончаковые солонцы, зональные светло-каштановые ■ солон-цевато-солончаковатые почвы, лугово-каштановые (темноцветные) почвы микрозападин, а.также орошаемые и мелиорированные остаточно-, средне- и многонатриевые солонцы в условиях полевых и модельных опытов.

Каштановые лугово-степные мелкие солончаковые солонцы занимают около 50% площади комплексов. Они сформированы на желто-бурых карбонатных суглинках, Характеризуются высокой карбонатностью.и засоленностью подсолонцово-го горизонта. Тип засоления нейтральный хлоридио-сульфат-ный. По механическому составу исследуемые солонцы — тяжелосуглинистые крупнопылевато-иловатые. По содержанию обменного натрия в иллювиальном горизонте — средненатриевые (25—30%). Орошаемые в течение 10 лет дождеванием солонцы— остаточнонатриевые и содержат до 10% натрия в ППК. Содержание гумуса и некоторые физико-химические свойства изучаемых почв приводятся в таблице 2.

Полевые опыты по химической мелиорации остаточно- и средненатриевых солонцов в неорошаемых и орошаемых условиях проводились на территории землепользования совхоза «Красный Октябрь» Палласовского района Волгоградской области. Постановка модельных опытов по мелиорации средне-и многонатриевых солонцов (содержащих 40—50% обменного натрия в ППК) осуществлена на кафедре почвоведения ТСХЛ. Схемы опытов предусматривают применение гипса, фосфогипса, пирита и серной кислоты в полных, половинных и удвоенных дозах. Полные дозы мелиорантов рассчитаны исходя из содержания натрия в ППК. При мелиорации остаточ-

нонатриевых солонцов — по порогу коагуляции высокодисперсной фракции почзи, при мелиорации средне- и многонатриевых солонцов — по обменному натрию. Организация полевых опытов осуществлялась на основе рекомендаций, разработанных Почвенным институтом им. В. В. Докучаева. Размер делянок 10X20 м2, размер учетных площадок 5x5 м2, повторность вариантов 5-кратная. Заделка мелиорантов в почву производилась плугом без предплужника на глубину 30 см. Учет урожая проводился по методу пробных площадок (по 1 м2) в 10—15-кратной повторности с каждой делянки опыта. Модельные опыты закладывались в колонках диаметром 65 мм с пористым дном, свободно пропускающим избыток оросительной воды. В период компостирования мелиорантов с почвой поддерживалась оптимальная влажность (75% от ППВ) и имитировалось орошение нормой воды 750 м3/га. Срок компостирования от 3 до 10 месяцев, повторность вариантов 3-кратная.

Микробиологическая и ферментативная активность почв целинного солонцового комплекса и орошаемых солонцов Заволжья изучалась в сезонной динамике по генетическим горизонтам почвенного профиля. С целью изучения пространственного варьирования активности ферментов из гумусовых горизонтов целинных солонцов, зональных светло-каштановых, темноцветных почв микрозападин, пахотного горизонта орошаемых и горизонта Bi целинных солонцов были отобраны индивидуальные образцы в 10—20-кратной повторности.

В исследуемых образцах целинных почв, а также полевых 1Г модельных опытов проводились следующие анализы: активность ß-фруктофуранозидазы (инвертазы) КФ 3.2.1.26 и ката-лазы КФ 1.11.1.6 — по унифицированным методикам Галстя-на Л. Ш. (1978); содержание гумуса — экспресс-анализатором на углерод АН-7529; состав поглощенных оснований — по методу Пфеффера; плотный остаток водной вытяжки — гравиметрически; обменный натрий в уксусно-аммонийной вытяжке; pH в водной суспензии (1:5)—потенциометрически; pNa в пасте (1:1)—потенциометрически с использованием ионсе-лективного электрода марки ЭСЛ-51Г-04. В микробиологических исследованиях использованы методы посева почвенной суспензии на плотные питательные среды: мясопептонный агар (МПЛ), крахмало-аммиачный агар (КАЛ), нитритный агар (НА) и среду Чапека-Докса. Учитывались общая численность и групповой состав микрофлоры: спорообразуюнше бактерии на МПЛ и актиномицеты на КАЛ. Микробиологические анализы выполнены в смешанных образцах, химические и биохимические— в индивидуальных. Аналитическая повторность всех определений 3-кратная. Математическая обработка полученных данных осуществлялась методами вариационной статистики (Дмитриев Е. А., 1972; Доспехов Б. А., 1973).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Микробиологическая и ферментативная активность целинных почв солонцового комплекса и орошаемых солонцов Заволжья

Исследования показали, что почвы солонцового комплекса Заволжья (целинные солонцы, зональные светло-каштановые и темноцветные почвы микрозападин) существенно различаются между собой по численности и групповому составу микроорганизмов, а также по активности гидролитических и окислительно-восстановительных ферментов.

Среди почв комплекса самой высокой общей численностью микрофлоры характеризуются наиболее плодородные почвы — темноцветные почвы микрозападин; самой низкой — солонцы; зональные светло-каштановые почвы занимают промежуточное положение. Однако указанные отчетливые различия в биогенности почв наблюдаются лишь при относительно благоприятных гидротермических условиях и исчезают с повышением температуры и иссушением почвы. Полученные данные свидетельствуют, что с наступлением засухи численность микроорганизмов в темноцветных почвах микрозападин практически не превышает численности микроорганизмов в солонцах. Результаты исследований показали, что сильное, угнетение микрофлоры самых плодородных почв солонцового комплекса в засушливые периоды года является характерной особенностью сезонной динамики микробилогических процессов изучаемых почв.

Другой отличительной особенностью микрофлоры почв солонцового комплекса является специфичность структуры их микробных ценозов. Установлено, что микрофлора темноцветных почв микрозападин отличается ог микрофлоры солонцо-. вых и солонцеватых почв большим относительным содержанием спорообразующих бактерий (на МП А), актнномицетов (на КАЛ) и проактиномицетов (на НА). В то же время микробные ценозы засоленных и солонцеватых почв (солонцов и светло-каштановых) значительно богаче микобактериями (табл. 1).

Под влиянием орошения в солонцах увеличивается общая численность микроорганизмов (в среднем в 2—5 раз) и значительно углубляется микробиологический профиль. Однако микробные ценозы длительно орошаемых солонцов заметно обедняются спорообразующими бактериями и актиномицета-ми. Установлено также, что под влиянием орошения в солонцах снижается относительное содержание микобактерин (табл. 1).

Как показывзют данные таблицы 2, каждый почвенный тип солонцового комплекса Заволжья обладает определенной

Групповой состав микрофлоры почв целинного солонцового комплекса и орошаемых солонцов Заволжья

... > • • Групповой состав, % от суммы микрооорганизмов

Почва Глубина, на МПА* на КЛА* на НА*

X о О. О [_ см бациллы актино-мицеты проак тино-мице-ты мико-бактерии

Солонцы л( в, 0—36 6—23 7-22 17—30 6 80

Светло-каштановые почвы . Темноцветные почвы микрозападин А, в, А; 0-23 23—30 0-26 6—29 17-43 3—30 1-63 4 34 85 53

Солонцы орошаемые А пах 0-30 5— 8 6—14 4 57

* С учетом сезонных колебаний (весна, лею, осень). ' ** В весенний период.

емкостью иммобилизованных ферментов. Наибольшая активность инвертазы отмечается в темноцветных почвах микрозападин, а наибольшая активность кагалазы — в зональных светло-каштановых. почвах. Уровень ферментативной активности целинных солонцов самый низкий. Распределение ферментов по профилю изучаемых почв соответствует распределению микроорганизмов, корней растений, содержанию гумуса и в солонцах ограничивается высоким содержанием легкорастворимых солей. В динамике инвертазы установлен летне-осенний максимум активности, а в динамике каталазы — весенний.

Уровень активности ферментов в орошаемых остаточнона-триевых; солонцах низкий, однако приближается к таковому в-гумусово-элювиальном горизонте целинных солонцов (табл. 2), что согласуется с невысоким содержанием в них обменного н атрия,. опресненностью почвенного профиля и свидетельствует о некоторой окультуррнности данных почв в процессе их сельскохозяйственного использования.

Влияние химических мелиорантов различной природы на микрофлору солонцов

Внесение в почву химических мелиорантов сопровождается временным угнетением почвенной микрофлоры. Установлено, что длительность и степень угнетения микроорганизмов зависят от: а) природы химического мелиоранта; б) его дозы; в)

Некоторые статистические показатели активности ферментов -в горизонтах Л] целинных почв солонцового комплекса

орошаемых солонцов Заволжья (Р =0,95)

Гумус, % рН . . рМа

Инвертаза. Каталаза:.

Гумус, % РН . . рЫа

Инвертаза Каталаза .

Гумус, %

рН

рЫа

Инвертаза Каталаза .

Гумус, % рН . . рМа

Инвертаза Каталаза .

Солонцы (п = Ю)

2,6 ±0.1 2,4

8.7±0,1 0.6

2,5 ±0.2 2.9

14,6± 1,5 4.5

2,4 ±0,3 4,1

5.9 2,2 11,8 13,4 11,7

Светло-каштановые почвы.(п=20)

4,2±0,5 4.1 11.2

7,5±0,1 0,7 3,1

2,9±0,1 0,7 7.3

27,7±2,3 3.9 17,3

8,1 ±0,9 5,2 22,4

Темноцветные, почвы микрозападия (п= 15)

7,2±1.1 6,7±0,1 3.2±0,1 68,4 ±9.5 3,9±0,5

4,9 0,4 1.3

6.5

5.6

Солонцы орошаемые (п = 15)

2,7 ±0,2 7,7±0,1

2.5 ±0,1 11,0±1,2

2.6 ±0,2

2,6 0,7 0,9 5,3 4,3

14,7 1,6 •4,3 24,2 20,5

6,7 2.5 3,5 20.6 16,7

Срок отбора образцов осенний.

внешних условий, среди которых первостепенное значение, имеют влажность почвы и наличие в ней органического вещества.

Угнетающее действие кислотосодержащих мелиорантов значительно выше, чем кальцийсодержащих. При этом с увеличением дозы мелиоранта кислотной природы его угнетающее действие усиливается, ас увеличением дозы кальцийсо-держащего мелиоранта, наоборот, снижается и меняется на стимулирующее. В работе показано, что период проявления угнетающего действия может быть значительно сокращен, если мелиорация сопровождается: орошением или внесением органических удобрений.

Установлено, что даже довольно длительное угнетение микрофлоры, наблюдающееся в результате применения повы-

шенных доз мелиорантов кислотной природы, не оказывает отрицательного влияния на урожайность сельскохозяйственных культур и поэтому не означает ухудшения биологических свойств почвы. Полученные данные свидетельствуют, что в периоды угнетения микрофлоры при кисловаиии солонцов происходит благоприятная перестройка микробных ценозов, свидетельствующая об усилении мобилизагаШх и мннерализаци-онных процессов: увеличивается относительное содержание спорообразующих бактерий и актиномицето©, возрастают величины соотношений КЛА/МПЛ. ' ' ;

В целом действие химических мелиорантов различной природы на почвенную микрофлору также заключается в подавлении аммонификации и усилении процессов минерализации органического вещества и мобилизации питательных элементов. Минерализационные процессы усиливаются вследствие подавления аммонифицирующей микрофлоры» При этом снижение численности аммонификаторов под действием химических мелиорантов происходит лишь за счет неспорообразую-щей микрофлоры, а относительное содержание споровых.бактерий увеличивается. Одновременно, наряду с постепенной активизацией микрофлоры, утилизирующей неорганические формы азота, происходит увеличение численности актиномицетов.

Влияние кальций- и кислотосодержащих мелиорантов на ферментативные процессы в солонцах Заволжья

Изучение ферментативной активности остаточно-, средне-и многонатриевых солонцов показало, что в них создаются различные уровни и соотношения активностей гидролитических и окислительно-восстановительных ферментов. По мере увеличения степени солонцеватости почв активность инверта-зы в них уменьшается, а активность каталазы имеет тенденцию к увеличению. При этом отношение гидролаз (инвер-таза) к оксидазам (каталаза) в ряду почв: остаточно-, средне- и многонатриевые солонцы закономерно изменяется, составляя в среднем соответственно 3,5 : 1,0 : 0,1.

Химические мелиоранты различной природы способствуют увеличению активности инвертазы и, наоборот, снижению активности каталазы (табл. 3). Установлено, что мелиоранты кислотной природы, приводящие к заметным изменениям реакции почвенного раствора, обладают более сильным регулирующим воздействием на почвенные ферментативные процессы и, в частности, на соотношение гидролаз л оксид аз. При этом с увеличением дозы как кислотосодержащих, так и кальций-содержащих мелиорантов и соответственным усилением мелиоративного эффекта наблюдаемое снижение активности каталазы и увеличение активности инвертазы проявляется отчетливее (табл. 3),

Влияние химических мелиорантов различной природы на ферментативную активность солонцов Заволжья

Варианты опыта Доза, т/га рН р\'а Обменный 1 натрий, мг- .Плотный ос-экв. на 100 г 1 таток, % пйчвы 1 Инвертаза, мг глюкозы Каталаза, см' Оз/мин Инвертаза Каталаза

Солонец остаточнонатриевый (полевой опыт Л» 1, п=25). Без орошения

Контроль

(фО11\'75Рв0) — 7,7+0,1* 2,6 ±0,1 0,8 ±0,1 0,07±0,02 12,7±1,6 3,7+0,2 3,4

Гипс 7,5 7,7 ±0,1 2,5±0,1 0,6? 0,1 0,14 ±0,08 12,7±1,5 2.3 + 0,2 5,5

Гипс 15,0 7,7 ±0,1 2,4 ±0,1 0,610,1 0,18 + 0,05 12,8±1,1 2,5 ±0,2 5,1

Серная кислота 4,5 7,7+0,3 2,4 ±0,1 ±0,1 0,14 + 0,04 12,8 + 1,4 2,6±0,2 4,9

Серная кислота 9,0 С,8±0,2 2,3±0,1 0,5? 0,1 0,16+0,05 24,1±1,7 2,0 ±0,2 12,1

Солонец среднеиатриевый (полевой опыт Лг 2, п = 10). Орошение

Контроль _ 9,0 ±0,1 1,6±0,1 5.0 ±0,5 0,33 ±0,09 6,1 + 1,0 5,7 ±0,3 1.1

Гипс 15,0 8,2 ±0,1 1,5 + 0,1 2,4 ±0,7 0,79±0,24 7,5 + 1,2 5,8 ±0,3 1,3

Серная кислота 9,0 6,8+0,5 1,3 ±0,1 2,7 ±0,9 0,83 ±0,23 12,1 + 1,7 2,7 ±0,5 4,5

Солонец многонатриевый (модельный опыт ЛГг 1, п = 3). Орошение

Контроль __ 8,8±0,1 1,5±0,1 12,7 ±0,3 2,15 + 0.42 0,4 ±0,1 4,3+0,5 0,1

Фосфогипс 10 8,8±0,1 1,5±0,1 10,8+0,8 1,40±0,12 1,7±0,3 4,4 + 0,1 0,4

Фосфогипс 20 8,4 ±0,1 • 1,4 ±0.1 9,2 + 0,8 0,49±0,18 4,3 ±0,6 4,3 + 0,1 1.0

Фосфогипс 40 7,9 ±0,2 1,3±0,1 7,5 ±0,1 1.08 + 0,08 4,4 ±0,3 3.6 ±0,3 1,2

Пирит 10 8,7±0,1 1,5 ±0,1 12,6-1,1 2,26+0,13 3.9 ±0,6 3,7 ±0,1 1.1

Пирит 20 8,4±0,1 1,5±0,1 11,9 ± 0,9 1,51 ±0,37 4,4 ±0,8 3,8 ±0,1 1,2

Пирит ' 40 7,С±0,2 1.4+0,1 10,3±0,1 0,72±0,03 С,5±0.Э 3,4 ±0,2 1,9

Серная кислота 6 7,5 ±0,2 1,4 ±0,1 11,3 ±0,3 0,71 +0,15 5.6 + 1,1 3,7±0,2 1.5

Серная кислота 12 6,7+0,2 1,3+0,2 9,2 ±0,7 0,65 ±0,18 7.9±1,2 3,1 ±0,2 2,5

Серная кислота 24 5,1 ±0,3 1,2 ±0,2 . 5,9 + 1,5 1,09 ±0,37 6,0±0,1 1,8 ±0,5 3,3

* ЛШт.

Таблица 4

Урожайность зерновых культур в многолетнем полевом опыте по химической мелиорации солонцов Заволжья (1973—1983 гг.)

Варианты опыта Доза, т/га 1974 г. ячмень 1975 г. просо 1976 г., ячмень 1983 г., просо

ц/га Прибавка , ц/га Прибавка ц/га Прибавка ц/га Прибавка

и/га ц/га % ц/га % ц/га %

Контроль — 10,5 — — 7,3 — — 11,4 — — 12,7 — —

Гипс 24 20,7 10,2 97,1 18,9 11,6 158,9 23,2 11,8 103,5 16,5 3,8 30,0

Гипс 17 . 19,9 9,4 89.5 • 18,4 11,1 152,1 22,5 11,1 97,4 15,3 2,6 20,0

Гипс 6,5 17,7 7,2 68,6 ; 13,4 6,1 83,6 20,4 9,0 78,9 18,2 5,5 43,0

Серная кислота 14 19,4 8.9 84,8 16,6 9,3 127,3 21,6 10,2 89,5 18,6 5,9 45,0

Серная кислота 7 18,0 7.5 71,4 10,4 9,1 124,7 20,7 9,3 81,6 19,4 6.7 53,0

Н. С. р-о.05 — 2,8 — — 1,4 2,8 — — 2,3 •

Экономическая эффективность применения кальций- и • кислотосодержащих мелиорантов на солончаковых солонцах Заволжья

Экономическая эффективность химической мелиорации солонцов Заволжья оценивалась на примере возделывания зерновых культур в 10-летнем полевом опыте (1973—1983 гг.). Дозы мелиорантов в данном опыте рассчитывались различными способами: по обменному натрию (24 т/га гипса и 14 т/га серной кислоты), по методу донасыщения (17 т/га гипса) и по порогу коагуляции (6,5 т/га гипса). Кроме расчетной дозы серной кислоты по обменному натрию, применялась половинная доза (7 т/га).

Из данных, представленных в таблице видно, что наиболее высокие прибавки урожая ячменя и проса получены в первые годы действия мелиоранта (в среднем 80—115%). К 10-летнему сроку мелиорации мелиоративный эффект: сохра-. нился, однако прибавки урожая заметно снизились ,(до 20— 50%). Причем, если в первые два года мелиорации повышенные довы мелиорантов обеспечивали получение более высо-' ких урожаев зерновых культур, то уже к третьему и последующим годам указанные различия в урожайности культур' по вариантам опыта практически нивелировались.

Расчеты экономической эффективности (табл. 5) показали, что в экономическом отношения наиболее выгодно внесе-

Таблица 5

Экономическая эффективность применения химических мелиорантов на солонцовых почвах Заволжья (за 10-летний период)

Варианты опыта Доза, т/га Урожайность, ц/га Прибавка Себестоимость, 1 И, руб. Чистый доход Уровень рентабель- • ности. % Окупаемость дополнительных затрат прибавкой урожая, руб.

ц/га руб/га

на 1ц, руб. на 1 га, руб.

Контроль _ 10,5 6,11 2,65 27,83 43,4 _

Гипс - 24 19.8 9,3 81,47 5.54 3.22 63,76 58,1 2,01

Гипс 17 19,1 8.6 75.34 4,93 3,83 73,15 77.7 2,52

Гипс 6,5 17,5 7,0 61,32 4,43 4,31 75,43 96,9 4,48

Серная ки-

слота И 19,1 8,6 75,34 4,96 : 3,80 72,58 76,6 2,46

Серная ки-

слота 7 18,7 8,2 71,83 4,37 4,39 82,09 100,5 4,07

míe невысоких доз кальций- и кислотосодержащих мелиорантов (6,5 т/га для гипса и 7 т/га для серной кислоты)-. Чистый доход при гипсовании и кнсловании указанными дозами соответственно составил 75,4 и 82,1 руб/га, рентабельность 97 и 100% при окупаемости дополнительных затрат прибавкой урожая 4,5 и 4,1 руб. .

Общие выводы

1. Установлено,-что целинные почвы солонцового комплекса Заволжья, включая солонцы, обладают достаточно высокой потенциальной микробиологической активностью, которая ввиду аридности климата проявляется лишь в весенние месяцы, при благоприятных гидротермических условиях. В этот период населенность всех почв целинного комплекса микроорганизмами богатая и очень богатая (на МПЛ 5—10 млн/г, на КЛЛ> 20 млн/г почвы), а различия в биогенности проявляются очень отчетливо. При этом наименьшая биогенность характерна для целинных солонцов, наибольшая — для темноцветных почв микрозападин, зональные светло-каштановые почвы занимают промежуточное положение.

С наступлением летней и осенней засухи населенность всех целинных почв микроорганизмами сменяется на бедную и очень бедную (на МПЛ и КАЛ 1—2 млн/г н <1 млн/г почвы) и различия в их биогенности нивелируются.

2. Обнаружены особенности структуры микробных ценозов целинных почв солонцового комплекса Заволжья.

На протяжении большей части вегетационного периода (за исключением весенних месяцев, когда активно развивается неспорообразующая микрофлора) в темноцветных почвах микрозападин относительное содержание в составе микрофлоры спороборазующих бактерий и актиномицетов выше, чем в солонцах и зональных светло-каштановых почвах (43—63% от суммы микроорганизмов на МПЛ и КЛЛ в лугово-каштановых почвах; 22—30% —в солонцах и светло-каштановых почвах).

Установлено также, что в весенний период в темноцветных почвах микрозападнн выше относительное содержание проак-тгаюмицетов (до 35—60% от суммы микроорганизмов на НА), тогда как в солонцах и зональных светло-каштановых почвах преобладают микобактерии (67—86%), а доля проактиноми-цетов снижается (до 4—13%).

Длительное орошение солонцов без их предварительной мелиорации приводит к обеднению микробных ценозов споро-образующими бактериями (до 5—8%)> актиномицетами (до 6—14%) и микобактериями (до 57%).

3. Химические мелиоранты различной природы (гипс, фос-фогипс, пирит и серная кислота) характеризуются сходным

влиянием на почвенные микробиологические процессы. Под их действием в солонцах значительно интенсифицируются процессы минерализации органического вещества (увеличиваются величины соотношений КЛЛ/МПЛ) и мобилизации питательных элементов (возрастает роль спорообразующих бактерий и актиномицетов). В процессе химической мелиорации микрофлора мелиорируемых солонцов в короткие сроки приобретает признаки микрофлоры наиболее плодородных почв солонцового комплекса — темноцветных почв микрозападин.

4. Кислование солонцов в отличие от их гипсования сопровождается усиленным развитием грибной микрофлоры (Aspe-rgillus, Pénicillium, Mucor, Trichoderma) и вспышкой разви-. тия спорообразующих бактерий. Кислование многонатриевых, солонцов способствует активному развитию микроорганизмов рода Micrococcus.

5. Каждый почвенный тип солонцового комплекса Заволжья характеризуется определенной емкостью иммобилизован- . ных ферментов и в соответствии с этим обладает специфичным уровнем и соотношением активностей гидролитических, и окислительно-восстановительных ферментов. В динамике окислительно-восстановительного фермента — каталазы установлен весенний максимум активности, в динамике гидролитического фермента инвертазы — летне-осенний.

6. Активность инвертазы, отражая уровень природного плодородия целинных почв солонцового комплекса Заволжья, за- • кономерно возрастает в ряду: солонцы — зональные, светло-каштановые почвы — темноцветные почвы микрозападин. Обо-, гащенность целинных солонцов инвертазой — бедная (5—15 мг; глюкозы), зональных почв — средняя (15—50 мг глюкозы), а темноцветных почв микрозападин — богатая (50—150 мг глюкозы). По обогащенности каталазой почвы целинного солонцового комплекса Заволжья попадают в разряд бедно- (1—3 смЮг/мин) и среднеобогащенных (3—10 смЮг/мин). Активность каталазы не связана с уровнем природного плодородия почв солонцового комплекса. Наилучшие условия для иммобилизации и действия каталазы складываются в зональных светло-каштановых солонцеватых почвах (7—14 см3Ог/мин). Активность каталазы в солонцах (2—10 смЮг/мин) и темноцветных почвах микрозападин (1—4'смЮг/мин)—ниже.

7. Помимо активности инвертазы, для почв рассмотренного ряда надежными диагностическими показателями степени их плодородия и окультуренности являются показатели соотношения каталитических свойств в отношении реакции разложения перекиси водорода: биологическое к общему и биологическое к неорганическому, которые возрастают по мере увеличения биологической активности почвы.

Длительное орошение солонцов без мелиорации приводит

К ухудшению их каталитических свойств и снижению величии указанных соотношений.

• 8. Химическая мелиорация солонцов способствует значительной интенсификации ферментативных процессов и изменению их направленности. В результате действия гипса, фос-фогипса,'пирита и серной кислоты улучшаются условия иммобилизации и увеличивается активность инвертазы и, наоборот, ухудшаются условия'иммобилизаиии и снижается активность каталазы.

Увеличение отношения гидролаз к оксидазам в процессе мелиорации свидетельствует о переориентации, ферментативных процессов, сближая окультуриваемые солонцы с лучшими почвами солонцового комплекса — темноцветными почвами микрозападин, которые.характеризуются высокой актив- * ностью гидролитических ферментов и низкой активностью окислительно-восстановительных ферментов. О благоприятной смене направленности биохимических процессов в мелиорируемых солонцах свидетельствует также обнаруженное повышение величины отношения гидролаз к .оксидазам по 'мере снижения степени солойцеватости почв.

9. Мелиоранты кислотной природы, благодаря подкисляющему действию и повышенной реакционной способности по сравнению с кальцийсодержашими мелиорантами, обладают более ярко выраженным регулирующим влиянием на микробиологические и ферментативные процессы в солонцах. Все отмеченные изменения как в структуре микробных ценозов, так и в активности ферментов наиболее отчетливо и в более короткие сроки проявляются при кисловании солонцов по сравнению с их гипсованием. С увеличением доз химических мелиорантов любой природы наблюдается активизация микробиологических и ферментативных процессов.

10. Гипсование и кислование солончаковых солонцов Заволжья позволяет повысить урожайность зерновых культур в орошаемых условиях на 80—115%, в неорошаемых условиях— на 20—50%.

В экономическом отношении наиболее выгодным является гипсование в дозе 6,5 т/га (рассчитанной по порогу коагуляции) и кислование в дозе 7 т/га (половинная доза по обменному натрию). Применение более высоких доз гипса экономически менее выгодно и поэтому нецелесообразно.

Рекомендации производству

(

1. При ирригационном освоении территории Заволжья с комплексным почвенным покровом для устранения неблагоприятных свойств солонцов, предупреждения их деградации, вторичного осолонцевания и засоления необходимо внесение

И

кальций- и кислотосодержаших мелирантов с целью снижения щелочности и солонцеватости, сохранения и закрепления гумуса, создания агрономически ценной структуры.

2. Ввиду того, что химические мелиоранты значительно ак-. тивизируют микробиологические и биохимические процессы минерализации органического вещества и мобилизации питательных элементов, их внесение необходимо сочетать с обязательным последующим применением органических и минеральных удобрений. '

3. Для гипсования солончаковых солонцов Заволжья рекомендуются дозы 6,5—7,5 т/га, рассчитанные по порогу коагуляции; для кислования — дозы 7—9 т/га, расчет которых может быть произведен двумя путями: а) как половинная доза серной кислоты по обменному натрию (для много- и среднена-триевых солонцов); б) как удвоенная доза серной кислоты по порогу коагуляции (для мало- и остаточнонатриевых солонцов).

Список опубликованных работ

1. Баранцева Г. М., Панов Н. П., Гончарова Н. А. Влияние орошения и химической мелиорации на микрофлору солонцовых почв Заволжья. С.-х. академия им. К. А. Тимирязева, МСХ СССР, М., 1985, 17 с. Рукопись депонирована во ВИНИТИ № 2342-85.

2. Баранцева Г. М„ Панов Н. П,Гончарова Н. А. Особенности микробиологической и ферментативной активности солонцов при их кисловании. В сб.: Труды II конференции молодых ученых и специалистов. Ин-т почвоведения и фотосинтеза АН СССР, Пущино, 1984, 5 с. Рукопись депонирована во ВИНИТИ № 5301-85.

Л 76500 9/1—86 г . Объем 1 п. л. Заказ 3495. Тираж 100

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

Бесплатно