Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние минеральных удобрений и биологически активных веществ на микроартропод под люцерной в условиях Северного Приазовья

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Влияние минеральных удобрений и биологически активных веществ на микроартропод под люцерной в условиях Северного Приазовья"

р Г Б ОА О 2 ЙЮН 1997

На правое рукописи

ХИЖНЯК Евгений Михайлович

ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА МИКРОАРТРОПОД ПОД ЛЮЦЕРНОЙ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО ПРИАЗОВЬЯ

03.00.16—экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Краснодар —1997 г.

Работа выполнена на кафедре зоологии Ростовского государственного университета в 1990-1996 гт.

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущее учреждение-.

доктор биологических наук, профессор Пономаренко A.B.

доктор биологических наук, профессор Ярошенко ВЛ. кандидат биологических наук, доцент Звержановсхий М.И.

Всероссийский НИИ биологической защиты растений

Защита состоится " 16 " мая 1997 года в 14 часов на заседании диссертационного совета К 120.23.06 при Кубанском государственном аграрном университете по адресу: 350044, г.Краснодар, ул. Калинина, 13.

с диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного аграрного университета (350044, г.Краснодар, ул. Калинина, 13).

Автореферат разослан " ^ " апреля 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного я совета, профессор С .Б .Криворотов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время остро стоит вопрос о возможных путях повышения биологической активности почвы, улучшения экологического состояния агроценозов, увеличения урожайности и качества сельскохозяйственной продукции. Проводимые мероприятия должны быть направлены на восстановление естественного почвообразования, которое немыслимо без участия в нем почвенных организмов, в том числе микроартропод. В этой связи перспективным представляются экологически безопасные продукты иккробного синтеза, способные активизировать почвенную бноту.

Функциональная роль мелких членистоногих в почве заключается не столько в непосредственной переработке органических веществ, сколько в регуляции микробиологической активности (Стриганова, /980). В связи с этяы изучение влияния биологически активных продуктон микробного синтеза иа различные группы мелких членистоногих в пахотной почве представляет интерес не только с с чисто зоологической, но н с точки зрения почвообразовательного процесса.

На биолого-почвенном факультете Ростовского госувивсрсятета ведутся комплексные работы по использованию данных препаратов в растениеводстве. Установлено, что отечественный концентрат Ь-дизнна положительно влияет на почвообитающих микроартропод (Казадаев, 1979). Активизируя рост и развитие почвенных микроорганизмов, концентрат лизина оказывает значительное влияние на биологическую активность почвы, повышает коэффициент использования растением минеральных удобрений и приводит к увеличению урожайности сельскохозяйственных культур (Пономаренко, 1981; Коган в др., 1982; Концентрат лизина ..01989).

В настоящее время найдены другие, легко доступные аналоги, являющиеся отходами биохимической промышленности. Отходами их можно назвать только условно, они обладают такими свойствами, которые допускают их применение в качестве мелиорирующего фактора в растениеводстве. Однако оценка возможности использования этих веществ в растениеводстве гребует точного звания о влиянии их на почвенную биоту. Принимая во внимание большое значение микроартропод в жизни почвы н недостаточность изученности их на Нижней Дону возникла необходимость более углубленного изучения их структуры в динаиики в пахотных почвах, а также влияния иа данные организмы биологически активных веществ в комплексе с широко применяемыми минеральными удобрениями.

Цепь и задачи исследований. Цель настоящей работы - изучение влияния минеральных удобрений и биологически активных веществ на комплекс микроартропод при четырехлетнем возделывании люцерны, а также последействия этих веществ в условиях пара после распашки культуры.

£ связи с этик ставились задачи:

1. Охарактеризовать специфику общего комплекса мелких членистоногих ■ более детально - группы ногохвосток в пахотных черноземах Северного Приазовья.

2. Проследить сукцессионные изменения населения ногохвосток по годам возделывания люцерны и на пару после ее распашки.

3. Определить влияние минеральных удобрений и биологически активных вс- . ществ на численность и таксономический состав общего комплекса микроартропод.

4. Исследовать влияние минеральных удобрений в биологически активных веществ на видовую структуру сообщества ногохвост ок.

5. Изучать особенности пространственного распределения ногохвосток в почве а его изменение под влиянием внесения минеральных удобрений в биологически активных веществ.

6. Выявить сопряженность изменений численности микроорганизмов, искро-артропод и количества элементов питания в почве под влияние» иинеральных удобрений в биологически шиша веществ.

Научная новизна и практическое точение работы. Впервые проведены непрерывные пятилетние исследования по изучению влияния бвохогвческа активных веществ иа комплекс мелких членистоногих под люцерной в ва пару.

Изучены особенности формирования в пространственного распределения в почве группировки яогохвосток при возделывании люцерны в на вару.

Обоснована эффективность применения продуктов микробного енпгеза (жидкий концентрат лизина, барда) совместно с минеральными удобрениями. Выявлена сопряженность взменеивй численности микроорганизмов, ивкроартропод в количества элементов питания в почве под люцерной под влиянием минеральных удобрений в биологически активных веществ. Установлено, что концентрат лизина н барда благотворно влияют иа весь комплекс мелких члеавстоногих, повышают продуктивность люцерны. Препараты экологически безопасны в могут быть использованы в растениеводстве. В случае с бардой решаются в эходогачеекзе проблемы, связанные с утилизацией отходов биохимической промышленности.

Апробация работы и публикации. Основные результаты исахздоаалпй докладывалась ва 6-й Ростовской областной научно-практической школе-сеыннаре (Ростов-на-Дону, 1990), научных сессиях РГУ (Ростов-ва-Дону, 19911995), X Всесоюзном совещания по проблемам почвенной зоологии (Новосибирск, 1991), Межресоубликаяской научно-практической конференции (Краснодар, 1994), I Всероссийском совещании по проблемам почвенной зоологии (Ростов-ва-Дону, 1996), на заседаниях кафедры зоологии РГУ.

По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 127 страницах машинописного текста; состоят вэ введения, б глав в выводов; содержат 28 таблиц в 20 рисунков. Список литературы включает 200 наименований, из в их 46 ва иод-странных языках.

Характеристика природныхусловий

района исследований. материал и методы

На основании литературных источников дается общая характеристика природных усдовнй района исследований (Мясниковский район Ростовской области), занимающего часть Приазовской равнняы, расположенной в степной черноземной зоне.

Матерная для диссертационной работы был собран в 1990-1994 гг. в Учебно-опытном хозяйстве Ростовского госуннверснгета. Почва опытного участка -

чернозем обыкновенный карбонатный (северо-пряазовский). Содержание гумуса а пахотном горизонте низкое и колеблется от 2,1 до 2,3%.

Исследования проводились в условиях мелкодешяночного опыта под то-церной и на пару после распашки культуры. Закладка опыта осуществлялась в соответствии с общепринятой методикой (Доспехов, 1979). Учетная площадь делянок - 35 и2, способ их размещения - мозаичный.

Из минеральных удобрений использовали простой гранулированный суперфосфат и жидкое комплексное удобрение (ЖКУ) марки 10-34-0. В качестве биологически активных веществ применяли жидкий концентрат лизина (ЖКЛ) и экологически чистый отход биохимического производства - ацетонобутиловую барду.

Используемые продукты микробных синтезов (ЖКЛ, барда) являются культуральнымн жидкостями: жидкий концентрат лкзнна - после выпаривания части воды из среды, содержащей продуцента, ацетонобутиловая барда - после ректификации растворителей в микробиологическом производстве. Оба вещества имеют многокомпонентный состав, включающий соединения (аминокислоты, витамины группы В, макро- и микроэлементы), участвующие в бнохнинчесетх процессах живых организмов.

Промышленное производство жидкого концентрата лнзнна налажено на Обольском, Шебекинскоы (Россия), Ливанской (Латвия) заводах.

Барда Ефремовского биохимического завода (Тульская область) практически не применяется в сельском хозяйстве. Являясь отходом биохимической промышленности, выступает активным загрязняющим веществом. Вопрос о возможности использования барды в комплексе с минеральными удобрен нямя в растениеводстве изучается впервые на биолого-почвенном факультете Ростовского университета.

Схема опыта представлена в таблице 1.

Таблица 1.

Схема опыта

Вариант опыта Удобрения, биологически активные вещества, дозы

1.Контроль без удобрений и биологически активных веществ

2.Супврфосфат суперфосфат простой гранулированный, 300 кг/га (Рю)

2.Суперфосфат+ЖКЛ 300 кг/га (Р„о>+15 л/га ЖКЛ

З.ЖКУ жидкое комплексное удобрение (парка Ю-34-0), 180 кг/га (М,еР6о)

4.ЖКУ+барда 180 кг/га (NiePeoH-80 л/га Сврды

Минеральные удобрения и их смеси с биологически активными веществами вносили перед посевом люцерны с последующей культивацией, а затеи ежегод-^ но перед началом вегетации культуры. После распашки люцерны четырехлетнего возраста испытуемые вещества под парующий участок не вносились. Таким образом, ва пару изучалось последействие четырехлетнего внесения препаратов под пюцерну на микроартропод.

Количественные учеты мелких членистоногих проводит общепринятым в почвенно-зоологической практике экпекторным методом. Образцы почвы отбш-рали металлическим "П-образным" пробоотборником с площадью 25 см2. Глубина отбора -10 см. Повторность с каждой опытной депяжи 20 проб. Учеты проводила трижды в сезон - май, июль, сентябрь.

Б ходе работы было проанализировано 1,5 тыс. почвенных образцов. Математическая обработка результатов проведена автором на основе обычных б почвенно-зоологичесхой практике методов анализа синэкологнчесхих характеристик почвенного населения (Чернов, 1975; Количественные методы ..., 1987). Изучение пространственного размещения коллембол в почве проводилось с помощью модели трехпараметрического распределения (Сиуров, 1975; Смуров, Романовский, 1976).

Работа имеет комплексный характер. Одновременно с учетом мнкроартро-под в течение первых трех лет возделывания люцерны проводился отбор почвенных проб с опытных участков дня микробиологических и агрохимических исследований. Численность микроорганизмов в почве опытных делянок определялась на кафецре биохимии и микробиологии (А.В.Толчеев), содержание элементов питания - на кафедре почвоведения и агрохимии (к.б.н. И.В .Морозов) Ростовского госуни-верснтета.

результаты исследований и их обсуждение

' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СООБЩЕСТВА НОГОХВОСТОК ПАХОТНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ СЕВЕРНОГО ПРИАЗОВЬЯ

При создавай культурных регулируемых фитоценозов исходная среда обитания почвенной фауны претерпевает значительные изменения. Вспашка разрушает систему каналов пор, делает среду более однородной с другим, отличным от целинного, гндротерннческим режимом. В условиях севооборота агроценозы отличаются кратковременностью существования; сукцессия при этом, едва успев начаться, тут же прерывается посевом другой культуры.

При многолетнем возделывании люцерны в результате отсутствия ежегодных глубоких обработок почвы складываются специфические микроклиматические условия, приближающиеся к условиям естественных биотопов. Однако изменение экологической среды при возделывании люцерны и, особенно, после ее распашки накладывает отпечаток на численность, видовой состав и структуру комплекса микроартропод.

Общая численность мелких членистоногих в пахотных черноземах Северного Приазовья по данным пятилетних наблюдений составляет в среднем 24 тыс-экз./м2. При этом на долю ногохвоспок приходится 41% от общего обилия. Среди клещей преобладают панцирные и гамазовые (соответственно 24 и 15% от общей численности).

В пахотных горизонтах северо-лриазовского чернозема под люцерной и на пару выявлено 28 видов ногохвосток, относящихся к 11 семействам и 24 родам, Основной фон составляют виды семейств Isotomidae и Entomobryidae (по 7). Три вида обнаружено из семейства Hypogastruridae. Остальные семейства представлены 1-2 видами.

Фауна коллембол пахотных черноземов Северного Приазовья представлена в основном шнрокораспростраяенныыи видами, характерными для открыты? местообитаний. В группу массовых входят обычные для пахотных почв ногохвост-ки, а также виды, предпочитающие луговые биотопы.

На долю массовых (доминирующих и субдоминирующих) видов приходится от 91,5 до 94,6% общей численности коллембол.

Группа домииантов нестабильна по составу и представлена шестью вида ми: Cryptopygus posticus, Parisotoma notabilis, Orchesella taurica, Sminthurinu:

elegans, Pseudosinella octopunctata и Pseudosinella sexoculata. Безусловным доми-нантом, постоянно входившим в эту группу, является Cryptopygus ponticus. Все остальные виды из состава доминантен лишь временно достигают этого уровня. В разные годы Sminthurinus elegans, Pseudosinella octopunctata являются субдоминантами, a Parisotoma notabilis, Orchesella taurica, Pseudosinella scxoculata относятся к малочисленным видам.

Комплекс субдоминантиых видов также проявляет крайнюю нестабильность. Четыре вида — Sphaeridia pumilis, Isotoma viridis, Mesaphorura sp. gr. krausbaueri, Willowsia nigromaculata — лишь временно входят в группу субдоми-аавтов.

Ряд видов ое достигает более вля менее заметного уровня численности.

В целой в видовой структуре комплекса коллембол пахотных горизонтов северо-првазовского чернозема выделяются три группы видов.

1. Группа доминирующих видов (б), постоянных и временных.

2. Группа временных субдоминантой (4).

3. Группа малочисленных видов (18).

Сравнительный анализ сообществ коллембол пахотных черноземов Северного Приазовья н юго-восточной части Татарстана (Зайнулгабидннов, 1992), а также дерново-пофолястых почв Подмосковья (Чернова, 19826) свидетельствует о более бедном наборе видов ногохвосток в пахотных горизонтах северо-приазовсхого чернозема, что объясняется климатическими особенностями степной зоны. Отличительной чертой сообществ коллембол этих пахотных почв является крайняя нестабильность групп доминавтов и субдоминантов.

Можно выделять круг широкораспространенных, эврибионтных видов ногохвосток, являющихся общими для агроценозов указанных регионов (Messphorura sp. gr. krausbaueri, Parisotoma notabilis, Isotoma viridis, Neanura muscorum, Lepicjocyrtus cyaneus, Sphaeridia pumilis и др.).

Группировки коллембол пахотных почв складываются из элементов фауны окружающих биотопов, поэтому в агроценозах каждого из рассматриваемых регионов выявляются виды, характерные для данной климатической и природной зоны (для северо-пряазовасого чернозема степной зоны • Cryptopygus ponticus). В отличие от дерново-подзолистых почв Подмосковья н черноземов юго-восточной части Татарстана в пахотных черноземах Северного Приазовья отмечается очень низкая доля коллембол, связанных с лесными биотопами.

В целом видовые составы ногохвосток пахотных черноземов Северного Приазовья (Степная зона) и юго-восточной части Татарстана (Лесостепная зона) обнаруживают определенное сходство, которое объясняется общнм типом почв. Однако условия разных климатических и природных зон накладывают отпечаток на видовой состав и структуру сообществ ногохвосток, поэтому для пахотных почв выявляется не только зональная, но и региональная дифференцнровка населения коллембол.

ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ЧИСЛЕННОСТЬ И ТАКСОНОМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ОБЩЕГО КОМПЛЕКСА МИКРОАРТРОПОД

Для выяснения влияния испытуемых веществ на мелких членистоногих изучались численность и таксономический состав общего комплекса микроартропод, а также специально-видовая структура и пространственное распределение группировки ногохвосток по вариантам опыта в течение четырехлетнего периода возде-

лывания люцерны и на пару после распашки культуры. В общем комплексе учитывалась численность ногохвосток, а также гамазовых, тарсонеыоидных, эндсостигматических, простигматическнх, акароидных и панцирных клещей.

Внесение под люцерну суперфосфата (Рбо) н жидкого комплексного удобрения (Г^вРьо) не вызывает существенных изменений в численности общего комплекса микроартропод, хотя в отдельные сроки учетов наблюдается положительная реакция мелких членистоногих на подкормку культуры этими минеральными удобрениями (табл.2).

Таблица 2

Изменение общей численности микроартропод под влиянием минеральных удобрений и биологически активных веществ (тысэкз./м2 в слое 0-10 см, в среднем за

сезон)

Год Контроль Суперфосфат Суперфос-фат+ЖКЛ ЖКУ ЖКУ+Сардд

Люцерна 1990 11.0 11.8 15.1 1S.1 20.9'

1991 1S.4 20.8 25.0" 22.1 32.4*

1992 14.7 18.7 24.0" 19.7 2Í.7*

1993 32.0 46.1 60.0* 49.8 84.1*

Пар 1994 6.4 8.8 9.5 10.7 11.6*

Примечание." - достоверно при уровне значимости 0,05

Гораздо более благоприятное воздействие на микроартропод оказывает внесение под люцерну минеральных удобрений совместно с биологически активными веществами. Жидкое комплексное удобрение в сочетании с бардой положительно влияет на весь комплекс мелких членистоногих под этой культурой. В отдельные годы (1991, 1992, 1993) микроартроподы также реагируют на подкормку люцерны лизинированным суперфосфатом существенным повышением своего обилия.

На пару сохраняется такая же тенденция изменения численности мелких членистоногих по вариантам опыта, что и под люцерной. Достоверное увеличение численности микроартропод отмечено на участке с внесением в течение четырех предыдущих лет ЖКУ в сочетании с бардой.

Четких закономерностей изменения структуры общего комплекса мелких членистоногих под воздействием минеральных удобрений и биологически активных веществ не выявлено.

Формирование комплекса микроартропод при становлении и смене агро-ценоза (люцерна, пар) сопровождается изменением его численности. Так, в год посева люцерны (1990) общая численность микроартропод была относительно низкой (15 тыс.экз./и2). На втором году возделывания культуры (1991) обилие мелких членистоногих возросло в 1,5 раза и составило в среднем 23,4 тыелкз7м2. Численность микроартропод на третьем году люцерны (1992) оставалась на уровне прошлого года (20,7 тис^кзУы2). Значительный рост обилия мелках членистоногих был отмечен на последнем, четвертом году культуры. Их численность в 1993 г. составила в среднем 50,4 тыс-экзУм1. В отличие от ногохвосток, для которых был характерен неуклонный рост обилия по годам возделывания культуры, у клещей наблюдался спад численности под люцерной третьего года.

Численность ногохвосток ■ клещей на пару после распашки люцерны резко упала, что правело к снижению общего обили михроартропод в 1994 г. до 9,4 тыс.экз./м2.

В течение первых трех дет возделывания люцерны наблюдалось снижение общей численности мелких членистоногих в июле, что совпало с сухой ■ жаркой погодой (табл.З). На снижение обилия михроартропод вследствие понижения влаги в почве в середине лета также указывают КА.Кулиев (1963), ЕЛ.Соднцева (1966), Е.МБулинова-Звхваткжна (1967), Н.М.Утробана (1968, 1969), Т.ФЛСрутого-лова (1974), АА.Казадаев (1979).

Таблица 3

Численность михроартропод на опытном поле (тыоэю^м2 в слое 0-10 см)

Группа Срок Люцерна Пер

микроартропод учета 1990 I 1991 I 1992 I 1993 1994

Клещи май 11.8 18.1 14.4 19.1 4.1

июль 9.8 13.7 4.7 25.1 5.4

сект. 14.7 18.7 9.3 37.3 3.4

Ногохвостш май 2.7 5.2 14.8 22.9 6.8

июль 2.4 7.0 7.1 17.6 8.3

сект. 3.7 7.3 11.9 29.2 0.2

Всего май 14.3 23.3 29.2 42.0 10.9

микроартропод июль 12.2 20.7 11.8 42.7 13.7

сент. 18.4 28.0 21.2 88.5 3.8

В целом данные динамика численности михроартропод под люцерной свидетельствуют об увеличении обилия мелких членистоногих с возрастом культуры. Из-за отсутствия растительности и проведения куиъпваций иа пару ухудшаются условия существования михроартропод, что негативно сказывается на их обилии.

Особо нужно отметить влияние погодных условий иа структуру общего комплекса мелких членистоногих. В засушливые годы под люцерной наблюдается снижение удельного значения ногохвосток. Так, под люцерной первого в второго годов возделывания доля коллембол в общем комплексе михроартропод составила в среднем соответственно 19,5 ■ 28,1%. При избыточном увлажнении доля коллембол повышается. При выпадении большого количества осадков под люцерной третьего года пользования удельное значение ногохвосток составило в среднем 55,7%. В благоприятный по погодным условиям год доля коллембол под люцерной четвертого года была на уровне 46,7%. Колебания численности и изменения в структуре комплекса микроартропод, обусловленные в первую очередь изменениями гйдротермического режима местообитания, более ярко выражены на паровом участке, чем под люцерной с ее мощным травостоем. Если в мае и июле иа пару доля ногохвосток в общем комплексе микроартропод составила соответственно 62,4 и 60,6%, то в сентябре в период сильной засухи - только 5,6%. Доминирующее положение в общем комплексе мелких членистоногих (73,3%) на пару в условиях дефицита влаги в почве занимала группа эндеостигматических клещей.

ИЗМЕНЕНИЕ СООБЩЕСТВА НОГОХВОСТОК ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ* ВЕЩЕСТВ

Полученные результаты свидетельствуют, что внесение под люцерну минеральных удобрений и биологически активных веществ ие отражается иа наборе

массовых ■адов ногохвосток под этой культурой и на пару после ее распашки. Изменения видового состава коллембол иа опытных участках касаются лишь малочисленных водов.

При внесении под люцерну минеральных удобрений наблюдается увеличение видового разнообразна группировка ногохвосток иа этих вариантах со второго года пользования культурой я на пару. Добавка к суперфосфату концентрата лизина усиливает положительное влияние минерального удобрения на видовое разнообразие населения хсщдеыбол как под ж- церной, так и на пару, добавка же к жидкому комплексному удобрению барды • только на пару. Об этом свидетельствуют значения индекса Шеннона (габлД).

Таблица 4

Соотношение жизненных форы ногохвосток по вариантам опыта (в процентах от общей численности)

Жизненные формы Контроль Суперфоо- Суперфос- ЖКУ+

фат фат* ЖКП ЖКУ баода

Люцерна 1-го гада (1990)

Поверхностные и верхне- 10.2 7.9 5.6 7.4 5.8

подстклочнь»

Гемиэдафтеские 79.6 80.1 81.9 81.1 82.0

Эуэдафкмесхив 10.2 12.0 12.5 11.5 12.2

Индекс Шенноне 1.36 1.38 1.37 1.38 1.37

Люцерна 2-го года (1991)

Поверхностные и верхне- 21.1 16.5 14.3 18.5 13.8

подстилочные -

Гамюдафические 77.7 81.5 83.4 79.3 83.9

Эуэдафжеские 1.2 2.0 2.3 2.2 2.3

Индекс Шеннона 1.49 1.45 1.61 1.61 1.53

Люцерна 3-го года (1992)

Поверхностные и верхна- 48.5 44.7 35.6 46.5 38.9

подстилочные

Гемиэдафичесю» 50.4 53.2 62.1 50.9 58.9

Эуэдафьыесхие 1.1 2.1 2.3 2.6 2.2

Индею Шеннона 2.02 2.21 2.27 2.18 2.18

Люцерна 4-го года (1993)

Поверхностные и вврхмв- 52.3 47.7 39.4 49.9 38.6

подстилочные

Гемиэдафичесмие 46.0. 50.0 58.6 48.4 59.4

Эуэдафъыеские 1.7 2.3 2.0 1.7 2.0

Индею Шеннона 2.13 2.18 2.23 2.23 2.19

Пар (1994)

Поверхностные и верхне- 0.8 2.1 2.7 2.1 2.0

подстилочные

Гемиэдафтеские 94.3 91.8 92.3 94.1 94.1

Эуэдафтеские 4.9 6.1 5.0 3.8 3.9

Индекс Шеннона 1.00 1.09 1.20 1.03 1.17

Внесение под люцерну минеральных удобрений и их смесей с биологическ активными веществами вызывает также изменения в спектре жизненных форм но гохвосток под этой культурой а на пару косле ее распашки.

При удобрении люцерны суперфосфатом в ЖКУ отмечается снижение удельного -значения поверхносгво-верхнеподстилочнон и увеличение геин-эдафической и эуэдафичеосой групп. На паровом участке наблюдается обратная в сравнении сдкщдшой тенденция изменения спектра жизненных форм ногохвосток под влиянием минеральных удобрений. На пару доля поверхностнообитающих коллембол повышается в результате внесения под люцерну в течение четырех предыдущих лет суперфосфата в ЖКУ, а доля гемиэдафичсскнх в типично почвенных ногохвосток обычно снижается. Добавка биологически активных веществ к минеральным удобрениям в целом усиливает указанные тенденции изменения соотношения жизненных форм коллембол под люцерной. Внесение под люцерну хонцея трата дизива и барды в течение четырехлетнего периода возделывания культуры не вызывает существенных изменений в спектре жизненных форм коллембол на пару после ее распашки.

Рост численности ногохвосток при удобрении люцерны суперфосфатом н ЖКУ происходит за счет увеличения плотности животных в агрегациях, что является результатом их активного размножения в местах скоплений. Более значительное увеличение обилия коллембол на участках с совместным внесением минеральных удобрений и бяологячесет активных веществ часто вызвано повышением их плотности как в агрегациях, так и между нимя. Показатель суммарной площади, занятой агрегациями, не претерпевает существенных изменений под влиянием минеральных удобрений и биологически активных веществ.

ДИНАМИКА СТРУКТУРЫ НАСЕЛЕНИЯ НОГОХВОСТОК НА ИССЛЕДОВАННЫХ УЧАСТКАХ

Представляют интерес сукцессионные изменения населения ногохвосток под люцерной при четырехлетнем возделывании культуры и на пару после ее распашки. Установлено, что видовое разнообразие сообщества ногохвосток увеличивается с возрастом люцерны, а на пару после ее распашки резко снижается. Значения индекса Шеннона по годам возделывания культуры — 1,37; 1,54; 2,17 и 2,19; на пару— 1,10.

По мере старения посева люцерны и на пару происходят изменения в спектре жизненных форм ногохвосток (рис.1).

На посевах многолетних трав наблюдается затенение поверхности почвы и формируется более стабильный микроклимат, чем под другими сельскохозяйственными культурами (Тишлер, 1971). При этом на поверхности и в верхнем слое почвы происходит накопление остатков растений. С возрастом под многолетними травами почва испытывает иссушение и уплотнение, особенно ее верхний сяой (Захаров. 1946; Долин, 1954; Синдяшкина, 1954; Шуровенков, 1959, 1975; Люцерна, 1974; Пономаренко, Ханнн, 1987). Этим объясняется тот факт, что в группировке коллембол под люцерной с возрастом культуры увеличивается доля поверхностно-верхнеподстилочной и сокращается доля эуэдафичеосой группы. Довольно стабильно в течение периода возделывания люцерны положение ногохвосток гемн-эдафической жизненной формы. Лишь во второй половине срока пользования культурой имеет место спад относительной численности коллембол этой группы.

Сильное угнетение на пару испытывает группа поверхностных и верхнеподстилочных коллембол. Низкое удельное значение эуэдафичесхих ногохвосток на паровом участке объясняется чрезвычайно жаркой и сухой второй полови-нойлета и осенью 1994 г. Значительная часть типично почвенных коллембол нахо-чиласъ, вероятно, в более глубоких слоях почвы. За счет высокой относительной

От общего числа видов

100% 80% 60% 40% 20% 0%

1990

Л- > > | 4 Г^

шшштш

шюш

1991

1992

1993

1994

От общей численности

1990

1991

1992

1993

1994

ЛЮЦЕРНА

| ПАР

ОА ОБ РВ

Рис.1. Соотношение жизненных форы ногохвосгок на опытном ноне Л — эуэдафичеасие; Б — гемиэдафвчесхие; В — поверхностные и верхншодсгилочнис.

численности таких видок, как Сгуризру^иБ ропЬсиБ и Рвеи<1о5те11а нсхосиЫа, доминирующее положение в сообществе ногохвосгок на пару занимала геикэдафиче-сасая группа.

Таким образом, комплекс ногохвосгок парового поля уже на следующий год после распашки многолетней культуры приобретает все черты, характерные для группировки коллеибол пахотных почв: одигодоминантность, резко уменьшенная доля поверхностных и верхнеподстилочных видов, преобладание нижнеподстилочной жизненной формы.

Распределение коллеыбол в почве под люцерной и на пару является динамичным. С возрастанием обилия ногохвосток по годам возделывания культуры увеличивается их агрегироваяность. Существенный спад численности колпембол в сентябре 1994 г., вызванный неблагоприятными погодными условиями, сопровождается перестройкой их пространственного размещения от агрегированного к случайному (индекс агрегации Лексиса в сентябре 1994 г. почти равен единице). Показатель суммарной шгощади, занятой скоплениями, в течение всего периода возделывания люцерны и на пару существенно не изменяется.

СОПРЯЖЕННОСТЬ ИЗМЕНЕНИЙ ЧИСЛЕННОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ. МИКРОАР ТРОПОД И КОЛИЧЕСТВА ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ПОЧВЕ ПОД ВЛИЯНИЕМ ВНЕСЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Для выяснения более полной картины работа выполнена с одновременной регистрацией численности микроорганизмов и содержания элементов питания в

почве опытных делянок. Комплексная работа велась в течение пеуны < трех лет возделывания люцерны с 1990 по 1992 г. Получены разносторонние данные, позво-ляющне дать более широкое объяснение тому влиянию, которое оказывают биологически активные вещества на процессы в почве.

Удобрения, вносимые в чистом виде и в снеси с биологически активными веществами, значительно снижали активность каталазы — в 1,7-2,2 раза в течение 10-30 дней после внесения. Активность уреазы повышается в 1,3-1,7 раза, причем в большей степени при использовании суперфосфата с ЖКЛ и ЖКУ с бардой. В активности дегидрогеназы существенных изменений не отмечено.

Вносимые мелиоранты оказывают заметное влияние на почвенную биоту. В первый год вегетации люцерны более активное действие у ЖКУ и, особенно, у его смеси с бардой — увеличение численности микроорганизмов (амнонификато-ры, актиномицеты) сответветственно в 1,4 и 1,8 раза, обилия мелких членистоногих в 1,3 и 1,9 раза (табл.5). По второму и третьему году вегетации различия в действии суперфосфата и жидкого комплексного удобрения в сравнении с контролем не столь существенны. Применение суперфосфата, дражнрованного концентратом лнзина, и смеси ЖКУ с бардой в значительно большей степени влияет на численность микрофлоры, увеличивая ее в 1,2-1,4 раза в сравнении с контролем. На этих же вариантах обилие микроартропод в 1,5-2,0 раза выше, чем на неудобренном участке.

Таблица 5

Изменение численности микроорганизмов, микроартропод, количества элементов питания в почве и урожайности люцерны по вариантам опыта

Вариант опыта Микроорга- Микроартро- Элементы питания Сухая масса лю-

низмы (в поды (в сред- (к юнцу вегетации) церны (в среднем

среднем за нем за сезон) Азот Фосфор с 3-х угасов) ц/га

сезон) млн/г тыс.экз/мг мг/ЮОг мг/ЮОг

1390 г.

Контооль 6.7 11.0 3.1 2.1 25.6

СупаосЬоссЬат 8.0 11.8 4.5 6,7 27.2

СупэоФосйЬвт+ЖКЛ 8.1 15.1 4.5 6.5 28.4

ЖКУ 9.4 16.1 1.7 5.4 27.9

ЖКУ+йяолэ 11 Я 20 9 18 48 33 Я

1991 г.

Контооль 17.4 16.4 2.1 2.2 24.4

СупваЬсссЪат 19.1 20.8 3.0 5.5 26.9

0/пекЬосЛэт+ ЖКЛ 20.3 25.0 2.2 5.0 27.1

ЖКУ 20.4 22.1 2.6 3.8 26.7

ЖКУ+Яяп/м 21 3 32.4 ?? 3 3 79 3

1992 г

Кжгиоль 15.5 14.7 22.6 3.4 13.1

О/леоФоссЬат 17.7 18.7 24.8 5.2 13.5

СэтюоФосФат+ЖКЛ 21.4 24.0 19.5 4.8 15.7

ЖКУ 16.8 19.7 37.3 4.1 14.7

ЖКУ+^ама 207 28.7 24,7 38 18.1

Увеличение корневой н .наземной биомассы люцерны ко второму году вегетация повышает в 22 раза численность микроорганизмов, использующих органические и минеральные формы азота (анмонифиюаторы, актиномицеты). Активируется рост почвенных дрожжей - Ыротусез Сеишроги:, число обрастаний кото-рыма почвенных комочков возрастает в 1,5 раза. В 1 ,б раза увеличивается общая численность микроартропод.

Учитывая невысокую подвижность элементов питания растений в черноземе обыкновенном карбонатном при довольно значительном их валовом количестве, использование жидкого концентрата лизина и барды в качестве стимулятора роста микроорганизмов может оказаться перспективным. Этим и объясняется наш интерес к изучению влияния биологически активных веществ на содержание н динамику усвояемых соединений азота, фосфора и калия.

Ни участках с внесением смеси суперфосфата с концентратом лизина и ЖКУ с бардой количество усвояемых соединении азота и фосфора в конце вегетационного сезона ниже, чей на участках с внесением соответствующих чистых минеральных удобрений, что объясняется интенсивностью микробиологических процессов, а также повышенным выносом этих элементов из почвы с урожаем люцерны. Именно на вариантах с совместным внесением минеральных удобрений и био-лошчсски активных веществ получены максимальные в опыте и статистически достоверные прибавки сухой массы люцерны в течение всего периода исследований. Прибавка при внесении смссн ЖКУ с бардой в сравнении с чистым ЖКУ 1023%. внесении суперфосфата, обработанного концентратом лизина, в сравнении с чистым суперфосфатом 1-16"'». -

На этих же вариантах наблюдается и наиболее высокая численность микроартропод, предпочитающих места с более мощным травостоем и развитой корневой системой растений люцерны.

Из-за высокого уровня обеспеченности почвы обменным кадием, калийный режим не испытывает существенных изменений при использовании исследуемых веществ.

Таким образом, установлена сопряженность изменений численности почвенной микрофлоры, микроартропод, количества элементов питания в почве и урожая люцерны под влиянием внесения минеральных удобрений и биологически активных веществ. Добавка к минеральным удобрениям концентрата лизина и барды положительно влияет на почвенные микроорганизмы и микроартропод, увеличивает подвижность соединений азота и фосфора, повышает урожайность люцерны. Предпочтительнее с этой точки зрения применение барды с жидким комплексным удобрением.

В данном исследовании находит подтверждение положение о том, что численность почвообитающих микроартропод, как правило, имеет те же тенденции изменения, что и урожайность сельскохозяйственных культур (Блинников и др., 1982; Капин, 1984). Комплекс мелких членистоногих может быть использован дня биологической индикации влияния мелиорантов иа продуктивность пахотных поче.

выводы

1. В пахотных горизонтах северо-приазовского чернозема общая численность мелких членистоногих на опытном поле по данным пятилетних наблюдений составляет 24 тыс-эю./м1. На долю ногохвосток приходится 41% от общего обилия. Среди клещей преобладают панцирные и гамазовые.

С возрастом люцерны увеличивается общая численность мелких членистоногих. На пару после распашки культуры обилие микроартропод резко снижается.

2. Под люцерной и на пару выявляется 28 видов ногохвосток, принадлежащих к 24 родам, относящихся к 11 семействам. Основной фон составляют виды семейств Isotomidae и Entomobryidae (по 7). Фауна колдембол представлена в

основной шнрокораспространенными видами, характерными .i.,11 при i их местообитаний. В группу массовых входят обычные для пахотных почв ного-хвосткя, а также виды, предпочитающие луговые биотопы. В oí:шчие от дср-пово-подзолистых почв Подмосковья н черноземов юго-восточной части Татарстана население коллембол пахотных северо-приазовских черноземов характеризуется более бедным набором видов и очень низкой долей видов, предпочитающих лесные почвы.

3. По годам возделывания культуры увеличивается видовое разнообразие сообщества ногохвосток. По ыере старения посева люцерны повышается доля поверхностно-верхнеподстилочной и сокращается доля эуэдафической группы. Положение коллембол гемиэдафической жизненной формы относительно стабильно. С возрастанием обилия ногохвосток по годам пользования культурой увеличивается их агрегкрованносгь.

Сильное угнетение на пару испытывают поверхностно-верхнеподстилочные и эуэдафичесхие ногохвостки. Доминирующее положение в группировке коллембол на паровом участке занимает гемиэдафическая группа. Значительное снижение численности ногохвосток сопровождается перестройкой их пространственного распределения от агрегированного к случайному.

4. Суперфосфат (Pío) и жидкое комплексное удобрение (NisPío) не вызывают достоверных изменений в численности общего комплекса иикроартропод, его структуре, а также наборе массовых видов ногохвосток под люцерной и на пару. Наблюдается тенденция увеличения видового разнообразия группировки коллембол. Снижается удельное значение поверхностно-верхнеподстилочной и увеличивается - геииэдафической и эуэдафической групп ногохвосток. На пару — обратная в сравнении с люцерной тенденция изменения спектра жизненных форм под влиянием минеральных удобрений. Суперфосфат и жид-хое комплексное удобрение способствуют увеличению плотности коллембол в агрегациях.

5. Совместное внесение минеральных удобрений с биологически активными веществами (ЖКЛ, барда) достоверно повышает численность мелких членис-.оиогях.

Добавка к суперфосфату концентрата лизина усиливает положительное влияние минерального удобрения на видовое разнообразие пас-пения коллембол как под люцерной, так и на паровом участке, добавка же к ЖКУ барды - только на пару Биологически активные вещества усиливают тенденции изменения под люцерной соотношения жизненных форм ногохвосток под влиянием чистых минеральных удобрений. Внесение жидкого концентрата лизана и барды в сочетании с минеральными удобрениями вызывает повыше-пие плотности коллембол как в агрегациях, так и между ними.

6. Установлена сопряженность изменений численности почвенной микрофлоры, иикроартропод, количества элементов питания в почве и урожая люцерны под влиянием внесения минеральных удобрений и биологически активных веществ.

Добавка к минеральным удобрениям концентрата лизина и барды положительно влияет на почвенные микроорганизмы и иикроартропод, увеличивает подвижность соединений азота и фосфора, повышает урожайность люцерны.

7. Жидкий концентрат дизина и барда обладают свойством стимулировать деятельность почвенной микрофлоры, что позволяет активизировать процессы трансформации органического вещества в почве.

Барда, как и концентрат лизина, рекомендуется к применению в растение-

водстве в качестве биологически активного вещества. Целесообразно внесение их в почву совместно с минеральными удобрениями.

список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Хижшпс Е.М., Поиомаренко В А. Влияние агрономических факторов на адаптивные возможности микроартропод // Тез. докл. 6-й Ростовской областной научно-практической школы-семинара. Ростов-на-Дону, 1990. T.I. С.101.

2. Хижняк Е.М. Влияние суперфосфата и концентрата лизина на численность микроартропод II Проблемы почвенной зоологии: Материалы X Всесоюз. совещ. Новосибирск, 1991. С 254.

3. Пономаренко A.B., Хижняк Е.М. Особенности населения ногохвосток при возделывании люцерны // Межреспубликанская научно-практическая кон-ференцвя. Актуальные вопросы экологии и охраны природы степных экосистем и сопредельных территорий. 4.1. Краснодар, 1994. С.115-119.

4. Хижняк Е.М., Толчеев A.B., Пономаренко A.B. Сопряженность изменений численности микроартропод н микроорганизмов в почве под влиянием минеральных удобрений и биологически активных веществ // Проблемы почвенной зоологии: Материалы I Всероссийского совещ. Ростов-на-Дону, 1996. С.174-175.