Влияние разных видов органических удобрений на агрохимическое и микробиологическое состояние дерново-подзолистой почвы в агроценозе

Пашкевич, Елена Борисовна

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Влияние разных видов органических удобрений на агрохимическое и микробиологическое состояние дерново-подзолистой почвы в агроценозе
ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние разных видов органических удобрений на агрохимическое и микробиологическое состояние дерново-подзолистой почвы в агроценозе"

На правахрукописи

Пашкевич Елена Борисовна

ВЛИЯНИЕ РАЗНЫХ ВИДОВ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИИ НА АГРОХИМИЧЕСКОЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ В АГРОЦЕНОЗЕ

Специальность 06.01.04 - агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2004 г.

Работа выполнена на кафедре агрохимии факультета почвоведения Московского государственного университета им. М.ВЛомоносова.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Н.В. Верховцева

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Л.К. Шевцова,

кандидат биологических наук B.C. Соина

Ведущее учреждение:

Московская сельскохозяйственная академия имени К.А. Тимирязева

Защита состоится 2004 г. в 15 ч. 30 мин. в аудитории

М-2 на заседании диссертационного совета К 501.001.05 в Московском государственном университете им. М.ВЛомоносова по адресу: 119992 Москва, ГСП-2, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан

2004 г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании диссертационного совета по микробиологии и агрохимии в МГУ или прислать отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью по адресу: 119992 Москва, ГСП-2, Ленинские горы, МГУ им. М.В.Ломоносова, факультет почвоведения, Ученый совет.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, профессор

Л.М.Полянская

Актуальность проблемы

Известно, что длительное внесение органических удобрений может интенсифицировать микробную минерализацию автохтонного органического вещества почв [Мишустин, 1974], которая, в свою очередь, приводит к снижению их плодородия. В настоящее время накоплено большое количество данных о численности микроорганизмов в почвах разных типов, их сукцессии, специфике влияния отдельных сельскохозяйственных культур на структуру микробного сообщества [Звягинцев, 2001; Тихонович, 2001; Добровольская, 2002 и др.]. В ряде случаев на этой основе удается описать направленность важнейших микробиологических процессов в почвах, таких как превращение соединений азота, фосфора, трансформации органического вещества и соответствующие изменения содержания гумуса в почве и т.д. [Тихонович, 2001].

Однако, научное обоснование внесения доз и видов органических удобрений для поддержания оптимального баланса гумуса с учетом структурно-функциональной перестройки микробного сообщества почв агроэкосистем остается весьма актуальной, так как на современном уровне микробиологического знания стало ясно, что многие виды микроорганизмов не выделяются в чистом виде из-за тесных трофических взаимосвязей. Это делает невозможным их выделение и таксономическое описание. Особое затруднение представляет работа с анаэробными видами микроорганизмов, в то время как значение этой группы микробов в агроценозе велико [Емцев, 1984]. Наряду с традиционными посевами на питательные среды, в таких исследованиях помогают молекулярные методы, в частности, метод газовой хроматографии-масс-спектрометрии (ГХ-МС), позволяющий определять без традиционного микробиологического выращивания состав и структуру агромикробоценозов. Экспресс диагностика таких биологических характеристик дает представление о механизмах биоминерализации органического вещества почв, что позволяет контролировать и регулировать этот процесс.

Целью данной работы стало определение влияния разных видов органических удобрений (навоза, сидератов, соломы) на агрохимическое и микробиологическое состояние дерново-подзолистой почвы в агроценозе для выявления наиболее тесно связанных с его продуктивностью интегральных микробиологических показателей.

В связи с целью исследований решали следующие задачи:

1. Рассмотреть взаимосвязь изменения агрохимических свойств и продуктивности дерново-подзолистой супесчаной почвы с низким (0,8%) и высоким (3,2%) содержанием гумуса.

2. Определить влияние различных органических удобрений (навоза, соломы, сидератов) на фоне минеральных, на численность, состав и структуру микробного сообщества

традиционными микробиологическими методами и молекулярным методом газовой хроматографии - масс-спектрометрии (ГХ-МС).

3. Выделить доминантные ассоциации микроорганизмов при разной органоминеральной нагрузке дерново-подзолистой почвы и определить возможные микробиологические показатели состояния почв в агроценозе.

4. Изучить возможность применения сидератов для улучшения биологического состояния дерново-подзолистой почвы и качества растительной продукции после длительного внесения осадков сточных вод (ОСВ).

Научная новизна работы

Впервые получены экспериментальные данные о влиянии различных органических удобрений (навоза, сидератов, соломы) при их длительном систематическом применении на агрохимические и микробиологические компоненты агроценоза в связи с его продуктивностью. Использование молекулярного метода исследования микробных сообществ ГХ-МС позволило дать комплексную оценку вклада доминантных микроорганизмов и структурно-функциональных групп микробоценозов в трансформацию органического вещества почвы и ее продуктивность.

Определены коррелятивные зависимости основных агрохимических характеристик и продуктивности дерново-подзолистой почвы с выделенными Структурными группами микробных сообществ в агроценозе.

Практическая значимость работы

Полученные данные могут быть использованы для оптимизации доз и видов органических удобрений при внесении их совместно с минеральными удобрениями на дерново-подзолистых почвах с учетом регуляции микробиологической активности почв, сохраняя, тем самым, естественное плодородие агроценоза и улучшая условия питания и роста растений.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы были доложены и обсуждены на Всероссийской конференции «Сельскохозяйственная микробиология в XIX - XXI веках» (Павловск, 2001); Международной конференции «11th Nitrogen Workshop» (Реймс, Франция, 2001); Международной научной конференции «Биологические ресурсы и устойчивое развитие» (Пущино, 2001); Международной конференции «Xth International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology» (Париж, 2002); Всероссийской научно-практической конференции «Физиология растений и экология на рубеже веков» (Ярославль, 2003); на симпозиуме ВНИПТИХИМ «Последействие удобрений и его прогнозирование» (Немчиновка, 2003).

Публикации

Материалы проведенных исследований изложены в 10 печатных работах.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, описания объектов и методов, четырех глав экспериментальной части, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. - .

Работа изложена на «^/страницах текста. содержит .г?, иллюстраций, таблиц. Список литературы включает публикаций, отечественных и зарубежных авторов.

1.Объекты и методы исследования

Исследования проводили в 2000-2002 гг. на многолетнем двухфакторном мелкоделяночном опыте, заложенном в 1987 году в опытном хозяйстве Всесоюзного научно-исследовательского проектно-технологического института органических удобрений (ВНИПТИОУ) Владимирской области, Судогорского района, на дерново-подзолистой супесчаной почве Мещерской низменности.

При закладке опыта были созданы делянки (0,5x0,5) м с низким уровнем содержания гумуса (0,8%) - естественная дерново-подзолистая супесчаная почва и высоким (3,2%) - та же почва, но хорошо окультуренная за счет многолетнего внесения навоза, так называемая, огородная почва. За 14 лет проведения опытов содержание гумуса изменилось, поэтому почву, содержащую при закладке опыта 0,8% гумуса, в дальнейшем мы будем называть почвой первого уровня гумусированности (бедной почвой), а почву с содержанием 3,2% гумуса - почвой второго уровня гумусированности (богатой почвой). Почва каждого уровня была произвесткована доломитовой мукой в дозе, рассчитанной по величине гидролитической кислотности. Далее один раз в 1992 году проводили лишь поддерживающее известкование. Схема севооборота за период исследований представлена в табл. 1. Расчет доз удобрений производили на планируемый урожай.

Таблица 1

Схема звена севооборота и дозы внесенных минеральных удобрений

Год Культура севооборота, сорт Дозы минеральных удобрений, кг/га д.в.

2000 Викоовсяная смесь, вика [Vicia sativa] сорт Орловская 4 и овес [Avena sativa] сорт Аргамак N P K 1,60А 60 90

2001 Ячмень [Hordeum vulgare] сорт Зазерский 85 N66P72K56

2002 Кукуруза [Zea mays sp.] сорт Нарт 170 СВ. N66PA0

В 2000 г. (первый год нашего исследования) началась новая, пятая ротация 4-х польного севооборота.

Минеральные удобрения (мочевину, двойной суперфосфат, хлористый калий), как фоновые, вносили ежегодно перед посевом во все варианты опыта, кроме контрольных. Дозы минеральных удобрений указаны в табл. 1. Органические удобрения вносили один раз в четыре года весной в начале новой ротации севооборота: подстилочный навоз крупного рогатого ската (КРС), в дозе 80 т/га за ротацию, зеленую массу многолетнего люпина [Ьыртш ер.] в качестве сидератов (48 т/га зеленой массы) и солому ячменя (10 т/га). Дозы сидератов и соломы были эквивалентны 40 т/га навоза, по содержанию в нем сухого органического вещества. Сидераты в 2000 г. были внесены впервые. Ранее на эти делянки вносили осадки сточных вод (ОСВ) очистных сооружений г. Владимира в дозе, эквивалентной по органическому веществу 40 т/га навоза за ротацию. Схема опыта представлена в табл. 2. Для наших исследований ежегодно отбирали смешанные образцы почвы из двух повторностей опыта через месяц после уборки урожая.

Отмечены различия метеоусловий вегетационных периодов 2000, 2001 и 2002 гг. Для каждого вегетационного периода растений севооборота в опыте 2000-2002 гг. был рассчитан гидротермический коэффициент (ГТК), который в 2000 г. был равен 0,55, в 2001 г. - 0,35, в 2002 г. - 0,29. По систематике, разработанной Г.К. Селяниновым [Справочник агронома ..., 1988], вегетационные периоды культур севооборота 2001 и 2002 гг. относились к сильной засухе, а в 2000 г. этот период имел признаки средней засухи.

Таблица 2

Схема опыта

Варианты № образца при разной степени гумусированности почвы

1 уровень (0,8%) 2 уровень (3,2%)

Контроль 1 6

№К 2 7

№К + навоз 3 8

КРК + сидераты 4 9

КРК + солома 5 10

В почве измеряли содержание органического углерода на экспресс -анализаторе АН - 7529. Валовое содержание азота, фосфора и калия в почве и в растениях определяли после мокрого озоления навесок серной кислотой, используя в качестве катализатора хлорную кислоту. Азот - по Кьельдалю с отгоном аммиака в борную кислоту, фосфор - колориметрическим методом с окраской по Дениже, калий - методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Доступные для растений формы фосфора и калия в почве -методом Кирсанова, нитратный азот (в водной вытяжке) - методом Грандваль - Ляжу, аммиачный азот - в вытяжке 0,05 н. №СЬ колориметрическим методом с использованием реактива Несслера, гидролитическую кислотность

и сумму обменных оснований - общепринятыми в агрохимии методами [Практикум по агрохимии, 2001]. В высушенных образцах растений определяли содержание тяжелых металлов (ТМ) методом кислотной варки в концентрированной азотной кислоте с добавлением в качестве катализатора хлорной кислоты. Подвижные формы ТМ в воздушно-сухой почве анализировали в вытяжке ацетат-аммонийного буфера (ААБ) с рН 4,8. Концентрацию ТМ в пробах измеряли на атомно-абсорбционном спектрометре «Hitachi-18080» с использованием корректора фона, основанного на «эффекте Зеемана».

Для определения численности разных физиологических групп микроорганизмов из почвенной суспензии проводили традиционные микробиологические посевы на плотные: рыбо - пептонный агар (РПА), крахмало - аммиачную среду (КАА), нитритный агар (НА), среду Эшби и жидкие: среда Гетчинсона и Клейна для культивирования аэробных целлюлозоразрушающих бактерий, среда Омельянского для анаэробных целлюлозоразрушающих бактерий, пептонно-дрожжевая среда для количественного учета Clostridium pasteurianum, питательные среды. Анаэробную составляющую микробного сообщества анализировали путем посева на жидкую питательную среду фирмы «ВАСТЕС» США. Повторность каждого разведения - 3-х и 5-ти кратная для твердых и жидких питательных сред, соответственно.

Состав микробного сообщества определяли молекулярным методом ГХ-МС [Осипов, 1997].

Для статистической обработки результатов и их графического представления использовали программу MS Excel - 2000.

2. Результаты и обсуждение

2.1. Агрохимические свойства и продуктивность дерново-подзолистой супесчаной почвы с низким и высоким содержанием гумуса

Как видно из табл. 3, рНвод почвы на всех пяти вариантах опыта первого уровня гумусированности несколько выше (7,2 - 7,4), чем на вариантах второго уровня (7,0 на контрольном и 6,5 - 6,7 на удобренных вариантах). За три года опыта этот показатель практически не менялся, оставаясь в физиологически благоприятном для растений диапазоне. Понижение значения рНвод в почве второго уровня гумусированности, вероятно, связано с наличием в более плодородной почве повышенного количества органических и других кислот (в частности, Н2СО3). Соответственно изменению рН, отмечено также, увеличение на почвах второго уровня значений гидролитической кислотности и уменьшение суммы обменных оснований, по сравнению с почвой первого уровня гумусированности.

Количество нитратного азота в почве в первый год применения органических удобрений было самым высоким, по сравнению с последующими годами, не имело различий на контрольных вариантах почв

разного уровня гумуса, и достигало максимальных значений на вариантах с внесением навоза (табл. 3). Отмечена высокая положительная корреляция между урожаем викоовсяной смеси и содержанием нитратного азота (г = + 0,65), отрицательная - после уборки ячменя (г = - 0,5), что указывает на недостаточное его количество в почве для дальнейшего увеличения урожая этой культуры. Значимая корреляция между количеством нитратного азота в почве и урожаем кукурузы отсутствовала.

Таблица 3

Агрохимическая характеристика почвы за три года севооборота

Вариант* 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Н мг-экв/

100 г 0,61** 0,56 1,05 0,9 0,67 1,0 1,3 1,8 1,8 1,9

почвы

8 мг-

экв/100 г 20,0** 20,1 18,2 20,0 16,4 17,0 14,2 13,8 15,2 16,0

почвы

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

РН не опред. н/о и/о н/о н/о н/о н/о н/о н/о н/о

ГПвод 7 4**** 7,2 7,2 7,2 7,3 7,0 6,6 6,5 6,5 6.5

Р2О5, 12,8** 23,7 27,7 33,8 32,5 36,5 84,5 30,9 75,9 46,9

мг/100г 12,8*** 23,7 27,8 33,7 32,5 36,5 83,1 51,5 74,2 45,8

почвы 14 0**** 16,0 25,0 39,0 20,0 50,0 60,5 80,0 103,0 78,0

К2О, мг/ 5,8** 7,3 11,8 10,9 11,1 8,6 15,2 7,3 15,1 12,3

100 г 6,3*** 7,2 7,8 7,0 8,3 8,6 11,6 11,4 12,0 12,3

почвы 5,8**** 7,7 10,7 8,9 10,5 8,9 10,8 12,3 11,3 12,7

N0/ 0,6** 0,5 1,3 0,9 0,6 0,6 1,0 1,0 1,1 0,8

мг/100 г 0,5*** 0,5 0,4 0,5 0,6 0,6 0,6 0,5 0,5 0,4

почвы 0 4**** 0,4 0,4 0,2 0,5 0,2 0,7 0,3 0,3 0,6

NH4+, 34,1** 54,6 42,8 54,0 39,6 36,0 22,9 34,1 42,0 41,6

мг/100г не опред. н/о н/о н/о н/о н/о н/о н/о н/о н/о

почвы 40,5**** 48,0 39,0 56,3 45,0 17,0 36,0 20,4 23,0 33,8

0,63** 0,65 1,14 0,96 0,84 1,22 1,87 2,61 1,90 1,85

С % 0,60*** 0,68 0,97 0,96 0,65 1,52 1,55 2,07 1,96 1,73

Сорг, % 0,55**** 0,60 1,03 0,94 0,89 1,76 1,60 1,59 1,46 1,42

1,10** 1,13 1,98 1,67 1,46 2,12 3,25 4,54 3,31 3,22

Гумус, % 1 04*** 1,18 1,69 1,67 1,13 2,64 2,70 3,60 3,41 3,01

0 96**** 1,04 1,79 1,64 1,55 3,06 2,78 2,77 2,54 2,47

Примечание: *здесь и далее варианты опыта смотри в табл. 2, **-данные 2000 г.,*** - данные за 2001 г., **** - данные за 2002 г.

Значения аммонийного азота также не имели существенных различий на контрольных вариантах в 2000 году. На втором уровне гумуса его количество понижалось по сравнению с первым, достигая максимальных значений на вариантах с внесением сидератов. На второй год последействия органических удобрений количество аммонийного азота существенно снижается на богатых органическим веществом почвах. Вероятно, это связано с большим выносом азота с урожаем кукурузы.

Контрольный вариант первого уровня гумусированности почвы имеет среднюю обеспеченность подвижным фосфором, второго - очень высокую [Практикум по агрохимии, 2001]. Эта тенденция сохранялась в течение всего опыта. Содержание подвижного фосфора в первый год севооборота возрастало на двух уровнях гумусированности, по сравнению с контрольными вариантами и имело положительную корреляцию с содержанием гумуса в почве (г = + 0,56). В большей степени увеличение содержания подвижного фосфора наблюдалось при повышении степени гумусированности почвы, кроме варианта с навозом, где количество этого биогенного элемента было меньше, чем на контроле. Максимальные значения подвижного фосфора в севообороте отмечены на вариантах с внесением сидератов, как в бедной, так и в богатой почве (превышение в три и в два раза, соответственно, по сравнению с контролями). Во второй год ротации после уборки ячменя концентрация подвижного фосфора в почве была примерно такой же, как после уборки викоовсяной смеси и достоверной корреляции с урожаем не было отмечено (г = + 0,4). В третий год ротации количество подвижного фосфора увеличилось, особенно на вариантах, более богатых органическим веществом. Это, вероятно, связано с наиболее высокой влажностью отобранных образцов почвы после уборки урожая кукурузы (15,5% на 100 г абсолютно сухой почвы), по сравнению с образцами 2000 и 2001 гг. (9,0% и 5,5%, соответственно). По-видимому, также, происходит активное разложение более мощных пожнивных остатков (корневой системы) кукурузы, так как отмечена очень тесная положительная корреляция между урожаем этой культуры и подвижным фосфором в почве после ее уборки (г = + 0,84).

Содержание подвижного калия в почве практически не изменяется за три года севооборота. Контрольные варианты первого уровня гумусированности за все время проведения опыта характеризуются низкой обеспеченностью почвы этим элементом. Все остальные варианты имеют среднюю или повышенную обеспеченность подвижным калием [Практикум по агрохимии, 2001]. Положительная корреляционная зависимость между содержанием К2Опод в почве и урожаем викоовсяной смеси была отмечена только на первом уровне гумусированности (г = + 0,88), между урожаем ячменя (г = + 0,5) и кукурузы (г = + 0,9) - на двух уровнях гумусированности.

Рис. 1. Изменение содержания гумуса в почве за три года опыта

Содержание гумуса в почве в начале пятой ротации севооборота (в 2000 г.) существенно изменилось (рис. 1). Для бедной почвы за время проведения длительного эксперимента этот показатель увеличился относительно того значения, которое было при закладке опыта на 40 % для контрольного варианта и на 150 % для варианта с внесением навоза. В богатой почве за это время произошло снижение количества гумуса, особенно заметное на контрольном варианте (на 66% относительно его содержания в почве при закладке опыта). Однако и в этой почве на вариантах с внесением навоза и сидератов количество гумуса повысилось за четыре ротации на 42% и 3%, соответственно. На второй год севооборота (в 2001 г.) содержание гумуса практически не изменилось. На третий год севооборота (в 2002 г.) количество гумуса в почве понизилось, по сравнению с началом новой ротации, что, вероятно, связано с большим выносом пропашной культурой (кукурузой) питательных веществ из почвы (рис. 4).

При расчете корреляционных зависимостей между содержанием гумуса в бедной и богатой почве и урожаем сельскохозяйственных культур отмечена тесная положительная связь этих показателей на более бедной органическим веществом почве за три года севооборота (г = +0,89; г = + 0,73 и г = + 0,72, соответственно за 2000, 2001 и 2002 гг.). На богатой почве эта связь в значительной мере зависит от культуры и имеет положительные значения для викоовсяной смеси и ячменя (г = +0,6 и г = + 0,85, соответственно) и отрицательную - для кукурузы (г = - 0,86). Урожайные данные приведены на рис. 2. Отрицательная корреляция между урожаем кукурузы и гумусом связана, по - видимому, с большим выносом растениями питательных элементов из почвы, который сопровождается трансформацией гумуса с высвобождением доступных питательных элементов, необходимых для обеспечения их роста. Ежегодный хозяйственный баланс азота, фосфора и калия за весь период исследований подтверждает это положение (рис.4).

Анализ ежегодного хозяйственного баланса питательных веществ показал, что на удобренных минеральными и органическими удобрениями (в независимости от их видов) вариантах, викоовсяная смесь и ячмень выносят с урожаем меньше питательных веществ, чем было внесено в почву, так как этот показатель на всех вариантах опыта положительный. А кукуруза, при сопоставимых с другими культурами урожаях, выносит значительное количество питательных веществ, особенно азота и калия на втором уровне гумусированности почвы, даже на вариантах с внесением органических удобрений.

Как показано Л.К. Шевцовой (1988), в оптимальных условиях возделывания сельскохозяйственных культур при высокой агротехнике и обеспечении растений всеми питательными элементами за счет минеральных удобрений различия в гумусированности почв не проявляются на урожайных данных, что получено и в наших исследованиях для викоовсяной смеси и ячменя. Так, урожайные данные контрольных вариантов на бедной и богатой почве (по величине НСР005) не имели достоверных различий для этих культур, как и варианты, с внесением только минеральных удобрений. Достоверных различий между вариантами с применением разных органических удобрений под эти культуры также не было отмечено (рис. 3).

При внесении органических удобрений максимальная прибавка урожая ячменя, по сравнению с контрольным вариантом первого уровня гумусированности составляли 193% и 236% при внесении навоза и соломы на бедной почве, соответственно. Для кукурузы - 440% на варианте с навозом на богатой почве. Для викоовсяной смеси самая большая прибавка урожая была при внесении сидератов на двух уровнях содержания гумуса (более чем на 100%). Однако, следует отметить, что урожай викоовсяной смеси (после расчета НСР0.05 для каждой культуры) достоверно увеличивался только на вариантах с внесением разных видов органических удобрений на фоне минеральных на двух уровнях гумусированности почвы по отношению к контрольным, ячменя - для всех вариантов с внесением минеральных или органических удобрений на фоне минеральных. Урожайные данные контрольных вариантов на бедной и богатой почве этих культур по значениям НСР0.05 не различались.

Расчет данных по урожаю кукурузы показал наличие существенных различий между вариантами без внесения удобрений на бедной и богатой гумусом почвах. Все варианты опыта, в которые были внесены минеральные или минеральные и органические удобрения, не различались между собой по значению НСР0.05, кроме вариантов с внесением навоза на двух уровнях гумуса. Возможно, это связано с более длительным временем последействия двойной дозы навоза по сравнению с сидератами и соломой.

Коэффициент, рассматривающий структуру урожая (Кхоз), был рассчитан только для ячменя, поскольку из всех культур севооборота, только у него удалось получить урожай зерна и соломы.

ц/га 100

123456789 10 варианты

Рис. 2. Урожайные данные сельскохозяйственных культур звена севооборота, в пересчете на сухой вес

■ викоовсяная смесь ■ зерно ячменя % □ солома ячменя ■ кукуруза 500 400 300 200 100 о

123456789 10 варианты опыта

Рис. 3. Прибавка урожая сельскохозяйственных культур относительно урожая на контрольном варианте первого уровня гумусированности почвы

Статистическая обработка результатов показала, что содержание гумуса в почве не оказало существенного влияния на пяти % - ном уровне значимости на урожай зерна ячменя в опыте. На это указывает низкое значение критерия Фишера F = 0,33, при критическом его значении 4,12. Удобрения оказывали существенное влияние, как на урожай зерна, так и на общую массу растений (фактическое значение F = 64,0 значительно превышало его критическое

■ викоовсяная смесь ■ зерно ячменя

— □ солома ячменя ■ кукуруза

значение). Для зерна ячменя самый больший прирост урожая наблюдали на варианте с внесением навоза на бедной почве.

2000 год

-0,5

варианты опыта

2001 год

4 5 10

1 2 3 ■6 7 8 9

варианты опыта

2002 год

варианты опыта ■ азот ■ фосфор □ калий

Рис.4. Хозяйственный баланс азота, фосфора и калия звена севооборота

2.2. Состав микробного сообщества почвы в севообороте за время проведения опыта, выявленных традиционными микробиологическими методами

По мнению И.Н.Скворцовой, наиболее важными показателями для определения состояния агроэкосистемы является численность микроорганизмов, участвующих в круговороте углерода и азота, а также ферментативная активность исследуемой почвы [Сборник докладов..., 1999]. В нашей работе была определена численность некоторых физиологических групп микроорганизмов круговорота углерода (целлюлозоразрушающие анаэробные и аэробные микроорганизмы) и азота (аммонификаторы, автотрофные нитрификаторы, автохтонные микроорганизмы, использующие минеральные формы азота, азотфиксирующие аэробы и анаэробы) для сравнения их количества между вариантами опыта и выявления возможных корреляционных связей с агрохимическими характеристиками дерново-подзолистой почвы. Взаимосвязь микробиологических характеристик с агрохимическими показателями оценивали, проводя статистическую обработку этих данных с определением соответствующих коэффициентов корреляции.

Самая высокая численность микроорганизмов, вырастающих на КАА и РПА, отмечена в первый год новой ротации в 2000 году, особенно на вариантах с внесением сидератов (табл. 4). В 2001 году она падает на порядок, а в 2002 году возрастает, оставаясь при этом ниже, чем при подсчете этого показателя после выращивания викоовсяной смеси. Таким образом, по показателю численности микроорганизмов (К), использующих минеральный азот и сложные полисахариды как источник углерода (рост на КАА), а также органический азот и легко доступные источники органического вещества (рост на РПА) исследуемые почвы агроценоза можно расположить в следующий ряд: ККАА, РПА после викоовсяной смеси > ККАА, РПА после кукурузы > ККАА, РПА после ячменя.

■ 2000 год В 2001 год П2002 год

5 4 3 2 1 0

123456789 10 варианты опыта

Рис. 5. Коэффициент минерализации (Кмин), рассчитанный для каждого варианта опыта за время исследования

Коэффициент минерализации (КОЕкаа/КОЕрпа) при расчете корреляционных зависимостей без учета уровней гумусированности оказался в нашем опыте мало информативным, так как не показал значимых корреляций (рис. 5). Только на вариантах после уборки кукурузы Кмин положительно коррелировал с содержанием гумуса (г = +0,5). Общим для всех культур севооборота было отмечено то, что в вариантах с внесением сидератов Кмин оставался стабильным и находился в оптимальном для питания растений диапазоне и гомеостатического состояния агроценоза (2 и 1, соответственно для бедной и богатой почвы).

Микроорганизмы, вырастающие на КАА и РПА, почвы± Ом, хЮ5 (2000-2002 г.

Таблица 4 КОЕ/г воздушно-сухой

Вариант Год исследования КАА РПА

2000 280 + 90 75 + 4

1 2001 9,0 ± 5,7 2,7 ±1,5

2002 32 ± 4,2 19 ± 1,8

2000 54 ± 5,6 26 ±4,1

2 2001 22 ±0,8 18 ±3,9

2002 37 ±3,3 11 ±1,8

2000 200 ±25,8 72 ± 5,6

3 2001 9,7 + 2,04 25 ±15,8

2002 15 ±2,5 17 ±5,9

2000 1200 ±240 760 ±10

4 2001 13 + 2.2 20 ±2,8

2002 62 ±17,8 29 ±1,9

2000 470 ±130 100 ±8,0

5 2001 15+2,1 14 ±3,9

2002 46 ± 7,8 21 ±6,7

2000 60 ±18,2 30 ±2,4

6 2001 2,0 ± 0,02 8,3 ±1,3

2002 10 ±4,6 18 ±0,7

2000 73 ±10,3 25 ±6,0

7 2001 12 ±1,4 5,0 ± 0,9

2002 28 ±2,6 22 ±4,7

2000 69 ± 8,4 24 ±0,1

8 2001 7,6 ±0,8 1,8 + 0,1

2002 25 ±4,9 7,0 ±0,7

2000 130 ±32,1 130 ±40,0

9 2001 7,0 ±1,5 6,4 ± 0,7

2002 17±1,4 22 ±1,1

2000 200 ± 50 80 ±20,6

10 2001 28 ±4,3 9,0 ±1,3

2002 8,3 ±2,7 19 ±6,9

При рассмотрении отдельных составляющих Кмин, а именно количества микроорганизмов, потребляющих минеральные формы азота (которые

способны усваивать автохтонное органическое вещество и расти на КАА), то этот показатель в почве под викоовсяной смесью и кукурузой положительно коррелирует с аммонийным азотом (г = + 0,5 и г = + 0,8, соответственно), а под ячменем - положительно с урожаем (г = + 0,5) и с содержанием гумуса (г = + 0,6).

Количество микроорганизмов, потребляющих органические формы азота (аммонификаторы, которые вырастают на РПА), положительно коррелируют с урожаем викоовсяной смеси и ячменя (г = + 0,5 и г = + 0,5, соответственно). На вариантах с кукурузой таких корреляционных зависимостей этого показателя с агрохимическими характеристиками почвы отмечено не было. Общим для всех культур севооборота, стало отсутствие достоверной корреляции численности анаэробных целлюлитиков и бактерий рода Clostridium sp. от агрохимических характеристик почвы и величины урожая.

Для более подробной характеристики влияния органического вещества почвы на численность этих групп микроорганизмов и Кмин, были определены корреляционные зависимости отдельно для двух представленных в опыте уровней гумусированности. При таком расчете выявлены различия во влиянии агрохимических характеристик бедной и богатой почвы на ее микробиоту.

Численность автохтонных микроорганизмов, определенная на КАА, положительно коррелируют с урожаем викоовсяной смеси при низком и высоком содержании гумуса (г = + 0,61 и г = + 0,47, соответственно) и с содержанием аммонийного азота в почве после уборки кукурузы (г = + 0,9 и г = + 0,47, соответственно). Аммонификаторы положительно коррелируют с урожаем викоовсяной смеси на двух уровнях гумусированности почвы (г = + 0,61 и г = + 0,69). На бедной почве аммонификаторы имеют положительную зависимость от содержания гумуса под ячменем (г = + 0,82) и от концентрации аммонийного азота под кукурузой (г = + 0,55). На богатой почве коэффициенты корреляции этих зависимостей - отрицательные (г = -0,6 и г = - 0,96, соответственно). Кмнн показывает тесную отрицательную корреляционную зависимость с количеством аммонийного азота на бедной и богатой гумусом почве под викоовсяной смесью (г = - 0,8 и г = - 0,64, соответственно), и положительную (г = + 0,52 и г = + 0,97, соответственно) -под кукурузой, что, по-видимому, связано с вкладом Vicia sativa, в увеличение его содержания в почве за счет симбиотической азотфиксации.

Численность автотрофных нитрификаторов (микроорганизмов, вырастающих на НА), оставаясь в период всего опыта в пределах 106 - 107 КОЕ/г почвы, тесно коррелирует с урожаем на бедных и богатых почвах для всех культур севооборота (рис. 6). Эта корреляционная зависимость имеет положительные значения для викоовсяной смеси (г = + 0,74 и г = +0,6) и ячменя (г = + 0,62 и г = + 0,41) на двух уровнях гумуса. Для кукурузы эти коэффициенты имеют отрицательные значения (г = - 0,79 и г = - 0,98), что, по-видимому, связано с С-4 типом фотосинтеза этой культуры и ее конкуренцией с автотрофными нитрификаторами за С02 газовой фазы почвы.

к N 10

2000 год

ША1ЙШ1

123456789 10 варианты опыта

2001 год

2002 год

4 5 6 7 варианты опыта

■ клострндии

■ НА

□ азотфик.

■ анаэроб, целлюлитики

■ аэроб, целлюлитики

Рис.6. Численность некоторых физиологических групп микроорганизмов

цикла азота и углерода В почве под этой культурой отмечена тесная отрицательная корреляция между аэробными азотфиксаторами (растущими на среде Эшби) с содержанием нитратного азота в бедной и богатой почве (г = - 0,88 и г = -

0,97, соответственно). Это, очевидно, связано с субстратным ингибированием свободноживущих азотфиксаторов доступным нитратным азотом.

В почве после уборки ячменя увеличивается количество анаэробных целлюлитиков на 2-м уровне (г = + 0,59) и аэробных целлюлитиков на двух уровнях гумуса (г = + 0,81 и г = + 0,50). При увеличении урожая кукурузы на богатой гумусом почве происходит уменьшение численности анаэробных и аэробных целлюлитиков, о чем свидетельствуют высокие отрицательные значения коэффициентов корреляции между этими показателями (г = - 0,98 и г = - 0,99, соответственно). По-видимому, идет конкуренция растений кукурузы с целлюлозоразрушающими микроорганизмами за соединения подвижного калия, так как корреляция между их численностью и содержанием этого элемента на двух уровнях гумуса составляет г = - 0,9. Это положение соответствует расчетам хозяйственного баланса и высоким выносом питательных элементов для этой культуры (рис. 4).

Таким образом, искусственное окультуривание бедной органическим веществом дерново-подзолистой почвы, в частности, повышение содержания в ней гумуса в 4 раза за счет внесения больших доз навоза КРС, создает новые условия жизнедеятельности микробиоты, не сравнимые с агроценозами естественного типа.

Попытка систематизировать полученные данные показала, что различия метеорологических условий в вегетационный период и физиологических особенностей культур севооборота не позволяют выявить единый для всех культур звена севооборота микробиологический критерий оценки агрохимического состояния почвы. Наиболее информативным микробиологическим показателем состояния агроценоза, характеризующим его продуктивность, является численность автотрофных нитрификаторов, вырастающих на нитритном агаре, положительно коррелирующих с урожаем культур с С-3 типом фотосинтеза и отрицательно - с урожаем культур, имеющих С-4 тип фотосинтеза.

2.3. Определение общей численности микроорганизмов, выделение функциональных групп и доминантов в микробоценозе дерново-подзолистой почвы разной степени гумусированности методом ГХ-МС

Показано, что микробоценоз почвы тесно связан с высшими растениями. Основным фактором, влияющим на состав микробного сообщества, являются корневые выделения растений, состав которых определяется физиологическими особенностями фитоорганизма [Мишустин,1984]. Именно с появлением в почве растения и выделением его корневой системой различных органических соединений возникает качественно новое состояние микробоценоза - ризосферное сообщество [Тихонович, 2000]. Определено, что количество поступающих в ризосферу экссудатов составляет около 40 % от общего количества продуктов фотосинтеза, что приводит к принципиальной перестройке микробных популяций почвы [Кравченко, 1989]. В полной мере эти положения относятся к регулирующему влиянию

сельскохозяйственных растений на качественный и количественный состав микробного сообщества почв агроценоза.

В своей работе мы определяли молекулярным методом ГХ-МС родовой, а в некоторых случаях видовой состав микробного сообщества, выделяли основные доминанты и рассматривали структуру микробоценоза на уровне «анаэробные и аэробные бактерии (кроме актиномицетов) - актиномицеты -суммарное содержание грибов».

Рис.7. Численность микроорганизмов по данным ГХ-МС, кл/г воздушно-сухой почвы х 106

Показано, что общая численность микроорганизмов (Ы) достаточно велика в почве под всеми культурами севооборота (10' - 108 кл/г почвы). Однако влияние растений заметно отражается на этом микробиологическом показателе, что проявляется в снижении количества микробов в ряду: викоовсяная смесь - ячмень - кукуруза (рис.7). Следовательно, экссудаты смеси сельскохозяйственных культур, среди которых присутствует вид, способный к симбиотической азотфиксации, создают наиболее благоприятные условия для размножения микроорганизмов. Напомним, что и при анализе зависимости численности микроорганизмов, вырастающих на таких питательных средах как КАА, РПА и НА, мы наблюдали тот же ряд взаимосвязи N микробов с культурами севооборота (табл. 4 и рис. 6). Численность микроорганизмов положительно коррелирует с урожаем викоовсяной смеси на бедной (г = + 0,87) и отрицательно (г = - 0,5) на богатой почве, отрицательно - с урожаем ячменя на двух уровнях гумусированности (г = - 0,83 и г = - 0,99, соответственно) и положительно - с урожаем кукурузы (г = + 0,77 и г = + 0,78, соответственно). Показанные

зависимости подтверждают определяющее значение культуры севооборота на микробоценоз почвы.

Анализ данных по родовому и видовому составу микробного сообщества почв показал, что микробоценоз представлен 39-40 видами. Однако количество большинства видов составляет не более 1-5% в сообществе. Для того чтобы оценить направленность микробиологических процессов в разных опытных условиях, выделяли доминанты в микробном сообществе (в нашем исследовании - это роды или виды, содержание которых от общей суммы микроорганизмов > 10%). Показано (табл.5), что во всех почвах опытных делянок с викоовсяной смесью в структуре микробного сообщества доминирует анаэробные бактерии рода Clostridium (представленных пятью видами, среди которых присутствует свободноживущий анаэробный азотфиксатор С. pasterianum). Содоминантом этого вида на богатых почвах является аэробный актиномицет Rhodococcus rhodochrous. В бедных почвах этот актиномицет доминирует только при внесении навоза и соломы. Однако для всех вариантов почвы первого уровня гумусированности отмечена высокая коррелятивная зависимость численности родококка (кл/г) с гумусом (г = + 0,88) и величиной урожая (г = + 0,90). Известно, что многие актиномицеты обогащают среду витаминами, ферментами, антибиотическими соединениями при разложении полимерных органических субстратов. В наших опытах наиболее явно проявилась положительная роль родококков на плодородие дерново-подзолистой супесчаной почвы. В почвах двух уровней гумусированности при применении навоза и сидератов появляются анаэробные бактерии, характерные для микробоценоза желудочно-кишечного тракта животных, которые способны осуществлять специфическое сбраживание углеводных субстратов: Lactobacillus sp. (доминируют в варианте NPK+сидераты на бедной почве) и Bifidobacterium sp. (доминант варианта NPK+навоз в почве с низким содержанием гумуса). Эти виды бактерий также играют важную роль в почвенном плодородии благодаря выделяемым ими ферментам, аминокислотам и регуляторам роста растений [Balis et al., 1996]. В севообороте доминанты микробного сообщества изменяются в зависимости от особенностей каждой культуры: при выращивании ячменя - это аэробная бактерия Arthrobacter globiformis, содоминантом которой становятся Fungi. Артробактер способен к деструкции автохтонного органического вещества [Шлегель, 1987], что, по-видимому, происходит и в нашем опыте, так как его численность отрицательно коррелирует с содержанием гумуса в бедной и богатой почве (г = - 0,5 и г = - 0,86, соответственно). Грибы, являясь активными гидролитиками, минерализуют органическое вещество при благоприятных условиях до СО2 и Н2О [Мирчинк, 1988], которые, по-видимому, складываются при выращивании ячменя. Действительно, анализ коррелятивных зависимостей содержания гумуса и численности грибов показал отрицательные значения на двух уровнях гумусированности (г = -0,63 и г = - 0,86, соответственно). При выращивании кукурузы

Таблица 5

Основные доминанты микробного сообщества, в %_

Вариант Культура севооборота

викоовсяная смесь ячмень кукуруза

1 Fungi (37) Clostridium sp (16) Arthrobacter globiformis (14) Fungi (43) Arthrobacter g!obiformis( 19) Rhodococcus sp (20) Fungi (13)

2 Clostridium sp (45) Arthrobacter globiformis (49) Rhodococcus sp (26) Acetobacter diazotrophicus (10) Fungi (10) Clostridium sp (23)

3 Rhodococcus rhodochrous (15) Clostridium sp (11) Fungi (15) Bacteroides sp (18) Bifidobacterium sp (18) Arthrobacter globiformis (23) Clostridium sp (14) Rhodococcus sp. (10) Fungi(18) Acetobacter diazotrophicus (11) Rhodococcussp (19) Fungi(29)

4 Bacillus sp. (11) Clostridium sp. (15) Lactobacillus sp. (13) Clostridium sp. (20) Rhodococcus sp. (17) Fungi (25) Rhodococcussp (21) Arthrobacter globiformis (12) Fungi (11) Bifidobacterium sp (12) Clostridium sp (12)

5 Rhodococcus sp (17) Nocardia sp. (17) Clostridium sp. (22) Arthrobacter globiformis (21) Fungi (\9) Clostridium sp (12) Arthrobacter globiformis (23) Rhodococcus sp. (13) Fungi (15)

6 Clostridium sp (23) Fungi(10) Rhodococcus rhodochrous (10) Fungi (32) Acetobacter diazotrophicus (13) Arthrobacter globiformis (10) Rhodococcus sp. (25) Fungi(11) Acetobacter diazotrophicus(\6)

7 Rhodococcus rhodochrous (17) Clostridium sp. (11) Acetobactenum sp (14) Arthrobacter globiformis (18) Micromonospora sp. (10) Fungi (16) Rhodococcussp (31) Arthrobacter globiformis (14) Fungi (10)

8 Rhodococcus rhodochrous (35) Arthrobacter globiformis (19) Clostridium sp. (20) Rhodococcus sp. (15) Fungi (11) Acetobacter diazotrophicus (23) Aeromonas hydrophila (17) Fungi(11)

9 Acetobacter diazoirophicus (11) Clostridium sp. (21) Rhodococcusrhodochrous (12) Arthrobacter globiformis (16) Rhodococcus sp. (25) Arthrobacter globiformis (15) Rhodococcussp (25) Fungi(10)

10 Rhodococcus rhodochrous (13) Acetobactenum sp. (31) Clostridium sp. (17) Fungi(10) Arthrobacter globiformis (24) Rhodococcus sp. (14) Clostridium sp. (12) Acetobacter diazotrophicus (14) Rhodococcus sp. (12) Fungi (19)

2000 год

2001 год

2002 год

Рис. 8. Структура микробного сообщества: бактерии (аэробные, анаэробные + факультативно анаэробные), актиномицеты и грибы, в % от общей численности микроорганизмов

доминирующая ассоциация микроорганизмов состоит из Rhodococcus sp. и Fungi, которые положительно коррелируют с урожаем (r = + 0,7 и r = + 0,55), что, по-видимому, связано с особым типом фотосинтеза этого растения (см. раздел 2.2). Таким образом, отдельные сельскохозяйственные культуры формируют доминирующие ассоциации микроорганизмов в почве, которые и определяют аэробно или анаэробную направленность в ней микробиологических процессов. Это отражается на гумусном состоянии и продуктивности агроэкосистемы.

Анализ корреляционных зависимостей величины урожая от содержания в микробном сообществе (в % от общей численности микроорганизмов, выраженной в кл/г) отдельных структурных групп показал следующее. Определена положительная корреляция урожая ячменя и содержания актиномицет (r = + 0,71 для двух уровней гумусированности почвы). Для урожая викоовсяной смеси положительная корреляция между этими величинами отмечена только на бедной почве (r= + 0,54). Для урожая этих культур также показана отрицательная корреляция от количества грибов в структуре микробного сообщества (r = - 0,58 и r = - 0,66 для викоовсяной смеси, и r = - 0,73 и r = - 0,99 для ячменя (рис.2 и рис.9). После уборки кукурузы корреляционные зависимости величины урожая от содержания актиномицет и грибов на бедной почве меняются на противоположные (r = -0,6 и r = + 0,63 соответственно), что связано с конкурирующими взаимоотношениями этих групп микроорганизмов в доминирующей ассоциации. Существенных общих корреляционных зависимостей между численностью аэробных и анаэробных бактерий и агрохимическими характеристиками не было показано. Количество анаэробных и факультативно анаэробных бактерий положительно коррелировало только с содержанием гумуса на бедной и богатой почве (r = + 0,60 и r = + 0,62, соответственно) и урожаем (r = + 0,87 и r = + 0,73, соответственно) после уборки ячменя (табл. 3 и рис. 8).

2.4. Применение сидератов для улучшения биологического состояния дерново-подзолистой почвы после длительного внесения ОСВ

Известно, что негативным последствием внесения ОСВ в почву в качестве органических удобрений, является ее загрязнение тяжелыми металлами (ТМ), так как ОСВ, как правило, содержат высокие концентрации таких элементов [Анциферова, 2003].

Для выявления мелиорирующего эффекта сидератов при внесении их в почву после четырехразового применения ОСВ в начале каждой ротации рассматривали по два варианта (NPK, NPK + сидераты) на бедной и богатой почве. Изучали образцы почв, отобранные в 1996 г. (начало очередной ротации, когда в почву в последний раз внесли ОСВ), в 1998 г. (второй год последействия ОСВ). В 2000 и 2002 гг. анализировали почвенные и растительные образцы, а в 2001 г. - только растительные. В этих образцах анализировали действие и последействие сидератов.

В почве и растениях определяли пять элементов, относящихся к тяжелым металлам, которые являются основными загрязнителями почвы при использовании ОСВ. Это кобальт, медь, цинк, никель и свинец [Методы анализов ...,2003].

В 1996 году содержание ТМ в почве, где вносили ОСВ, значительно превышало их количество на делянках с минеральными удобрениями. Однако значения ПДК для почвы на делянках с ОСВ были превышены только по меди (3,4 и 4,5мг/кг, при ПДК - 3,0 мг/кг) и цинку (26,5 и 71,0 мг/кг, при ПДК - 23,0 мг/кг) на двух вариантах гумусированности. В 1998 году содержание меди незначительно превышало ПДК на бедной (3,2 мг/кг) и существенно по содержанию цинка - на богатой почве (49,5 мг/кг). В 2000 году в вариантах с сидератами (после уборки урожая викоовсяной смеси), количество делянок, где концентрация ТМ в почве была выше ПДК, уменьшилось. Были зафиксированы повышенные количества только меди на бедной (5,7 мг/кг) и цинка на бедной и богатой почве (26,9 и 47,8 мг/кг, соответственно). В 2002 году концентрация ТМ на делянках, в которые вносили ОСВ, а затем сидераты, была превышена только по цинку на двух уровнях гумусированности (24,6 и 52,8 мг/кг). При этом надо учитывать очень большое содержание ТМ в самих ОСВ, особенно цинка (1215 мг/кг осадка).

При анализе растений на содержание в них ТМ, обнаружено увеличение их концентрации в вариантах, где были внесены сидераты после применения ОСВ, что особенно заметно при анализе викоовсяной смеси. Здесь мы наблюдали значительное превышение ПДК (0,3 мг/кг) по кадмию (0,5 мг/кг на богатой почве) и цинку в двух вариантах опыта с зелеными удобрениями (114,7 и 99,9 мг/кг, при ПДК = 50 мг/кг сухой массы растения). При анализе ячменя выявлено превышение ПДК только по цинку на бедной и богатой (264,8 и 117,7 мг/кг соответственно). В растениях кукурузы превышения ПДК отмечены только для цинка на варианте с сидератами на бедной почве (130,9 мг/кг). Таким образом, даже через пять лет после последнего использования ОСВ в качестве органического удобрения и последующего внесения сидератов, в почве остается достаточно высокое количество цинка, который концентрируется в сельскохозяйственных растениях, значительно превышая ПДК для этого элемента. Максимальное накопление 2п отмечено в растениях ячменя, а минимальное - в викоовсяной смеси.

Расчет коэффициента минерализации (Кмин) показал (рис. 5), что появляется четкая тенденция: Кмин на протяжении всего опыта на делянках с сидератами ниже, чем на вариантах с минеральными удобрениями и приближается к оптимальным для данных почв значениям (около единицы). В первый год внесения сидератов (в 2000 г.) значительно возрастает число микроорганизмов на двух уровнях гумусированности даже при превышении ПДК в почве по цинку на бедной, цинку и меди на богатой почве. На первом уровне гумусированности КОЕ микроорганизмов, выросших на всех использованных средах, на варианте с сидератами в несколько раз превышает контрольный. Например, КОЕ микроорганизмов, растущих на КАА среде,

увеличивается в 22 раза. На богатой почве эта тенденция характерна только для микроорганизмов, подсчитанных на КАА и РПА средах (табл. 4). В первый и второй год последействия столь явных различий по исследуемым вариантам не наблюдали. Численность микроорганизмов, определенная методом ГХ-МС, показала те же тенденции, описанные выше для величин КОЕ, вырастающих на питательных средах (рис. 7).

Выводы

1. Значительное (четырехкратное) увеличение гумуса в дерново-подзолистой супесчаной почве за счет длительного внесения больших доз навоза КРС, повышает содержание доступных растениям форм питательных элементов и относится к хорошо обеспеченным этими элементами почвам, но это не дало достоверной адекватной прибавки урожая викоовсяной смеси и ячменя. Только для кукурузы показано повышение урожая на богатой почве (содержание гумуса 3,2%) по сравнению с бедной (0,8% гумуса) на 150%,что связано, по-видимому, с разложением гумуса для обеспечения растений питательными элементами. Это подтверждает отрицательная корреляционная зависимость между урожаем кукурузы на богатой почве и содержанием в ней гумуса (г = - 0,86).

2. Внесение органических удобрений (навоза, сидератов и соломы) способствует повышению урожая для всех культур севооборота. Максимальная прибавка для урожая викоовсяной смеси составляла 100% при применении сидератов, для урожая ячменя - 200% при внесении навоза и соломы, для кукурузы - 440% в варианте с навозом.

3.Для викоовсяной смеси и ячменя достоверных отличий между вариантами с внесением разных видов органических удобрений отмечено не было. Для кукурузы показано достоверное увеличение урожая при внесении навоза (70100% на бедной и богатой почве, соответственно) при сравнении с соломой и сидератами.

4. При изучении влияния органических удобрений в агроценозе на состав некоторых физиологических групп микроорганизмов цикла углерода (целлюлозоразрушающие анаэробные и аэробные микроорганизмы) и азота (аммонификаторы, автотрофные нитрификаторы, автохтонные микроорганизмы, использующие минеральные формы азота, азотфиксирующие аэробы и анаэробы), определенные традиционными методами посева на стандартные среды, показано, что только численность микроорганизмов (КОЕ), вырастающих на нитритном агаре (автотрофные нитрификаторы), может стать универсальной характеристикой состояния продуктивности почв. Отмечена положительная корреляция между нитрификаторами и урожаем викоовсяной смеси и ячменя, и отрицательная -с урожаем кукурузы, что связано с разным типом фотосинтеза этих культур.

5. Показатель численности микроорганизмов использующих минеральный азот и сложные полисахариды как источник углерода (рост на КАА), а также органический азот и легко доступные источники

органического вещества (рост на РПА) исследуемые почвы агроценоза можно расположить в следующий ряд: Niiaa РПА после викоовсяной смеси > NKAA, рпа после кукурузы > Niiaa, рпа после ячменя.

6. Численность микроорганизмов, определенная методом ГХ - МС, также убывает в ряду: N викоовсяная смесь > N кукуруза > N ячмень. Численность микроорганизмов положительно коррелирует с урожаем викоовсяной смеси на бедной (г = + 0,87) и отрицательно (г = - 0,5) на богатой почве, отрицательно - с урожаем ячменя на двух уровнях гумусированности почвы (г = - 0,83 и г = - 0,99, соответственно) и положительно - с урожаем кукурузы (г = + 0,77 и г = + 0,78, соответственно). Показанные зависимости подтверждают определяющее значение культуры севооборота на микробоценоз почвы.

7. Корреляционный анализ зависимости урожая от структуры микробного сообщества, определенной методом ГХ-МС, показал положительную корреляцию между этим показателем и процентным содержанием актиномицет после уборки викоовсяной смеси (на бедной почве) и ячменя (на бедной и богатой почве). Для урожая этих культур также показана отрицательная корреляция от количества грибов в структуре микробного сообщества. После уборки кукурузы корреляционные зависимости величины урожая от содержания актиномицет и грибов на бедной почве меняются на противоположные, что связано с конкурирующими взаимоотношениями этих групп микроорганизмов в доминирующей ассоциации. Существенных общих корреляционных зависимостей между численностью аэробных и анаэробных бактерий и агрохимическими характеристиками не было показано.

8. В почве под культурами севооборота изменяются доминанты микробного сообщества в зависимости от особенностей растений: после викоовсяной смеси доминирует анаэробный Clostridium sp., после ячменя - аэробная бактерия Arthrobacter globiformis и Fungi, после кукурузы - Fungi и аэробный актиномицет Rhodococcus sp, что характеризует анаэробную или аэробную направленность микробиологических процессов в почвах, которая отражается на содержании гумуса в почве и продуктивности агроэкосистем.

9. Применение сидератов (Lupinus sp.) после длительного внесения ОСВ, является мелиорирующим приемом, снижающим концентрацию ТМ (меди) в почве ниже уровня ПДК.

По теме диссертации были опубликованы следующие статьи и тезисы докладов:

1. Верховцева Н.В., Лукин СМ., Пашкевич Е.Б., Флесс Н.А. Состав микробного сообщества дерново-подзолистой супесчаной почвы при применении разных видов органических удобрений // Всероссийская конференция "Сельскохозяйственная микробиология в XIX - XXI веках", 14 -19 июня 2001 г., С 20.

2. Pashkevich E., УегКЬст^хеуа N., Osipov G., Fleuss N.,Lee V.,Lukin S. Taxonomic and ecologo-trophical structure of microbial cenosis in agroecosystems

with different organic fertilizes. //11th Nitrogen Workshop, book of Abstracts, 9 -12 September, 2001, Reims, France, P. 177-179.

3. Верховцева Н.В., Осипов ГА., Пашкевич I I. Кузьмина Н.В. Значение анаэробной составляющей микробного сообщества почв в устойчивом функционировании агроэкосистем. // Материалы Международной научной конференции Биологические ресурсы и устойчивое развитие, Россия, Пущино, Московской обл., 29 октября - 2 ноября 2001 г., изд. НИА -Природа, Пущино, 2001. С.38.

4. Верховцева Н.В., Пашкевич Е.Б, Осипов ГА, Флесс НА, Минеев В.Г. Изменение состава микробного сообщества дерново-подзолистой супесчаной почвы при внесении сидератов и соломы в качестве органических удобрений // Доклады Российской академии с/х наук. - 2002 - №5. - С 25-28.

5. Pashkevich Е., Verkhovtseva N., Osipov G., Kuzmina N. Composition and ecologo-trophical structure of microbial communities in the soil as affected by the plants of lettuce // Xth International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology, Abstracts, Paris, 27'" July to 1th august, 2002, P. 179.

6. Fleuss N., Verkhovtseva N., Pashkevich E., Osipov G., Lukin S. The soil microbiota in agroecosystem with application of a mineral fertilizers. // Xth International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology, Abstracts, Paris, 27th July to Г august, 2002, P. 183.

7. Пашкевич Е.Б., Верховцева Н.В., Егорова Е.В., Кузьмина Н.В. Сравнение структуры микробного сообщества в ризосфере викоовсяной смеси, ячменя и кукурузы на фоне минеральных удобрений. // Материалы конференции «Физиология растений и экология на рубеже веков», Ярославль, 2003, С. 168171.

8. Верховцева Н.В., Пашкевич Е.Б., Карпова ЕА, Касатиков ВА, Лукин СМ. Применение сидератов для улучшения биологической активности почвы после длительного применения осадков сточных вод // В кн.: Агрохимия в высших заведениях России: Сб. научн. трудов / Отв. ред. В.ПМинеев. М„ Изд-во МГУ, 2004. - С. 305-312.

9. Е.В. Pashkevich, N.V. Kuzmina, N.V. Verkhovtseva. Strategy of microbic community formation in soil depending on an agricultural culture in crop rotation. // Conference «Eurosoil 2004», 4th to 12lh September, Freiburg, Germany, 2004, Abstracts, P. 432-433.

10. Пашкевич Е.Б., Верховцева Н.В. Взаимосвязь агрохимических и микробиологических показателей дерново-подзолистой супесчаной почвы при применении минеральных и органических удобрений // Плодородие. -2004.-№6.-С.21-22.

»265 14

Подписано в печать 12.11.2004 Формат 60x88 1/16. Объем 1.75 уот. п.л.

Тираж 100 экз. Заказ № 182 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119992 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. 102

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Пашкевич, Елена Борисовна

Введение. стр. 4

Глава 1. Современные представления о влиянии минеральных и органических удобрений на структуру микробного сообщества дерново-подзолистых почв и ее продуктивности

1.1. Таксономический состав микробоценоза дерново-подзолистых почв. стр. 10

1.2. Влияние минеральных удобрений и степени гумусированности дерново-подзолистых почв на изменение сообщества микроорганизмов. стр .15

1.3. Применение органических и минеральных удобрений для поддержания плодородия почв (современное состояние вопроса). стр. 19

1.3.1. Применение навоза в качестве органического удобрения и его влияние на изменение микробного сообщества в почве. стр.20

1.3.2. Сидераты и микробоценоз почв. стр.22

1.3.3. Изменение направленности микробиологических процессов в почве при внесении соломы как органического удобрения. стр.25

1.3.4. Характеристика осадков сточных вод (ОСВ) как нетрадиционного органического удобрения, загрязненного ТМ. стр.29

1.3.5. Методы изучения микробоценоза почв. стр.31

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Влияние разных видов органических удобрений на агрохимическое и микробиологическое состояние дерново-подзолистой почвы в агроценозе"

В связи с ухудшением экологической ситуации во многих агропромышленных районах России, которое привело к снижению общих запасов гумуса в почве, важно совершенствовать агрохимические исследования: от теоретических вопросов питания растений и воспроизводства плодородия почвы до оптимизации всех параметров и условий более эффективного использования удобрений и различных мелиорантов в системе других агроприемов [Минеев, 1990]. С экологическими проблемами тесно связаны и вопросы биологизации в агрохимии, которые должны рассматриваться с одной стороны в системе максимального использования биологических средств для регулирования плодородия почв и питания растений, а с другой стороны - оценки использования различных видов удобрений и мелиорантов по комплексу биологических показателей [Совершенствование методологии агрохимических исследований, 1997].

Определено, что живая масса бактерий, грибов, актиномицет и водорослей -составляет свыше десяти тонн в пахотном слое одного гектара плодородных, хорошо окультуренных почв. Все это население почвы проводит огромную работу, перерабатывая большое количество различных веществ - минеральных и органических, трансформируя растительные и животные остатки, участвуя в превращениях продуктов их распада. Микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности синтезируют и выделяют в окружающую среду различные продукты метаболизма (органические кислоты, витамины, регуляторы роста, неорганические анионы) и, входя в состав почвы, создают ее плодородие [Виноградский, 1952].

Актуальность исследования

Известно, что длительное внесение органических удобрений может интенсифицировать микробную минерализацию автохтонного органического вещества почв [Мишустин, 1974], которая, в свою очередь, приводит к снижению их плодородия. В настоящее время накоплено большое количество данных о численности микроорганизмов в почвах разных типов, их сукцессии, специфике влияния отдельных сельскохозяйственных культур на структуру микробного сообщества [Звягинцев, 2001; Тихонович, 2000; Добровольская, 2002 и др.]. В ряде случаев на этой основе удается описать направленность важнейших микробиологических процессов в почвах, таких как превращение соединений азота, фосфора, трансформации органического вещества и соответствующие изменения содержания гумуса в почве и т.д. [Тихонович, 2001].

Однако научное обоснование внесения доз и видов органических удобрений для поддержания оптимального баланса гумуса с учетом структурно-функциональной перестройки микробного сообщества почв агроэкосистем остается весьма актуальной, так как на современном уровне микробиологического знания стало ясно, что многие виды микроорганизмов не выделяются в чистом виде из-за тесных трофических взаимосвязей. Это делает невозможным их выделение и таксономическое описание. Особое затруднение представляет работа с анаэробными видами микроорганизмов, в то время как значение этой группы микробов в агроценозе велико [Емцев, 1984]. Наряду с традиционными посевами на питательные среды, в таких исследованиях помогают молекулярные методы, в частности, метод газовой хроматографии-масс-спектрометрии (ГХ-МС), позволяющий определять без традиционного микробиологического выращивания состав и структуру агромикробоценозов. Экспресс диагностика таких биологических характеристик дает представление о механизмах биоминерализации органического вещества почв, что позволяет контролировать и регулировать этот процесс.

В связи с целью исследований решали следующие задачи:

2. Определить влияние различных органических удобрений (навоза, соломы, сидератов) на фоне минеральных, на численность, состав и структуру микробного сообщества дерново-подзолистой почвы, изученных традиционными микробиологическими методами и молекулярным методом газовой хроматографии - масс-спектрометрии (ГХ-МС).

3. Выделить доминантные ассоциации микроорганизмов при разной органоминеральной нагрузке дерново-подзолистой почвы и определить некоторые микробиологические показатели состояния почв в агроценозе.

Научная новизна работы

Определены коррелятивные зависимости основных агрохимических характеристик и продуктивности дерново-подзолистой почвы с выделенными структурными группами микробных сообществ в агроценозе.

Практическая значимость работы

Основные положения и результаты работы были доложены и обсуждены на следующих Международных, Всероссийских, региональных и областных симпозиумах и конференциях:

- Всероссийская конференция « Сельскохозяйственная микробиология в XIX -XXI веках», 2001 г., Павловск;

- Международная конференция « 11th Nitrogen Workshop », 2001 г., Реймс, Франции;

- Международная научная конференция «Биологические ресурсы и устойчивое развитие», 2001 г., Пущино;

- Международная конференция «Xth International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology», 2002 г, Париж, Франция;

- Всероссийская научно-практическая конференция «Физиология растений и экология на рубеже веков», 2003 г., Ярославль;

- Симпозиум ВНИПТИХИМ «Последействие удобрений и его прогнозирование», 2003 г., Немчиновка;

- На заседании кафедры агрохимии факультета почвоведения МГУ, 2004 г.

По теме диссертации были опубликованы следующие статьи и тезисы докладов:

1. Верховцева Н.В., Лукин С.М., Пашкевич Е.Б. Флесс Н.А. Состав микробного сообщества дерново-подзолистой супесчаной почвы при применении разных видов органических удобрений // Всероссийская конференция "Сельскохозяйственная микробиология в XIX - XXI веках", 14-19 июня 2001 г., С 20.

2. Pashkevich Е. Verkhovtseva N., Osipov G., Fleuss N.,Lee V.,Lukin S. Taxonomic and ecologo-trophical structure of microbial cenosis in agroecosystems with different organic fertilizes. // 11th Nitrogen Workshop, book of Abstracts, 9-12 September, 2001, Reims, France, P. 177-179.

3. Верховцева H.B., Осипов Г.А., Пашкевич Е.Б. Кузьмина Н.В. Значение анаэробной составляющей микробного сообщества почв в устойчивом функционировании агроэкосистем // Материалы Международной научной конференции Биологические ресурсы и устойчивое развитие, Россия, Пущино, Московской обл., 29 октября - 2 ноября 2001 г., изд. НИА - Природа, Пущино, 2001. С.38.

4. Верховцева Н.В., Пяппгеттч F. К Осипов Г.А., Флесс Н.А., Минеев В.Г. Изменение состава микробного сообщества дерново-подзолистой супесчаной почвы при внесении сидератов и соломы в качестве органических удобрений // Доклады Российской академии с/х наук. - 2002 - №5. - С 25-28.

5. Pashkevich Е. Verkhovtseva N., Osipov G., Kuzmina N. Composition and ecologo-trophical structure of microbial communities in the soil as affected by the plants of lettuce // Xth International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology, Abstracts, Paris, 27th July to 1th august, 2002, P. 179.

6. Fleuss N., Verkhovtseva N., Pashkevich E. Osipov G., Lukin S. The soil rit microbiota in agroecosystem with application of a mineral fertilizers. // X International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology, Abstracts, Paris, 27th July to 1th august, 2002, P. 183.

7. Пашкевич Е.Б. Верховцева H.B., Егорова E.B., Кузьмина Н.В. Сравнение структуры микробного сообщества в ризосфере викоовсяной смеси, ячменя и кукурузы на фоне минеральных удобрений. // Материалы конференции «Физиология растений и экология на рубеже веков», Ярославль, 2003, С. 168171.

8. Верховцева Н.В. Пашкевич Е.Б. Карпова Е.А., Касатиков В.А., Лукин С.М. Применение сидератов для улучшения биологической активности почвы после длительного применения осадков сточных вод // В кн.: Агрохимия в высших заведениях России: Сб. научных трудов / Отв. ред. В.Г.Минеев. М., Изд-во МГУ, 2004.-С. 305-312.

9. Е.В. Pashkevich. N.V. Kuzmina, N.V. Verkhovtseva. Strategy of microbic community formation in soil depending on an agricultural culture in crop rotation. // Conference «Eurosoil 2004», 4th to 12th September, Freiburg, Germany, 2004, Abstracts, P. 432-433.

10 ТТйппсевич Е.Б. Верховцева H.B. Взаимосвязь агрохимических и микробиологических показателей дерново-подзолистой супесчаной почвы при применении минеральных и органических удобрений // Плодородие. - 2004. -№6. -С.21-22.

Заключение Диссертация по теме "Агрохимия", Пашкевич, Елена Борисовна

Выводы

2. Внесение органических удобрений (навоза, сидератов и соломы) способствует повышению урожая всех культур севооборота. Максимальная прибавка для урожая викоовсяной смеси составляла 100% при применении сидератов, урожая ячменя - 200% при внесении навоза и соломы, для кукурузы - 440% в варианте с навозом.

4. При изучении влияния органических удобрений в агроценозе на состав некоторых физиологических групп микроорганизмов цикла углерода (целлюлозоразрушающие анаэробные и аэробные микроорганизмы) и азота (аммонификаторы, автотрофные нитрификаторы, автохтонные микроорганизмы, использующие минеральные формы азота, азотфиксирующие аэробы и анаэробы), определенные традиционными методами посева на стандартные среды, показано, что только численность микроорганизмов (КОЕ), вырастающих на нитритном агаре (автотрофные нитрификаторы), может стать универсальной характеристикой состояния продуктивности почв. Отмечена положительная корреляция между нитрификаторами и урожаем викоовсяной смеси и ячменя, и отрицательная - с урожаем кукурузы, что связано с разным типом фотосинтеза этих культур.

5. Показатель численности микроорганизмов (N), использующих минеральный азот и сложные полисахариды как источник углерода (рост на КАЛ), а также органический азот и легко доступные источники органического вещества (рост на РПА) исследуемые почвы агроценоза можно расположить в следующий ряд: Nkaa, рпа после викоовсяной смеси > Nkaa, рпа после кукурузы > Nkaa, рпа после ячменя.

6. Численность микроорганизмов, определенная методом ГХ - МС, также убывает в ряду: N викоовсяная смесь > N кукуруза > N ячмень. Численность микроорганизмов положительно коррелирует с урожаем викоовсяной смеси на бедной (г = + 0,87) и отрицательно (г = - 0,5) на богатой почве, отрицательно - с урожаем ячменя на двух уровнях гумусированности почвы (г — - 0,83 и г = -0,99, соответственно) и положительно - с урожаем кукурузы (г = + 0,77 и г = + 0,78, соответственно). Показанные зависимости подтверждают определяющее значение культуры севооборота на микробоценоз почвы.

8. В почве под культурами севооборота изменяются доминанты микробного сообщества в зависимости от особенностей растений: после викоовсяной смеси доминирует анаэробный Clostridium sp., после ячменя - аэробная бактерия Arthrobacter globiformis и Fungi, после кукурузы - Fungi и аэробный актиномицет Rhodococcus sp., что характеризует анаэробную или аэробную направленность микробиологических процессов в почвах, которая отражается на содержании гумуса в почве и продуктивности агроэкосистем.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Пашкевич, Елена Борисовна, Москва

1. Андреюк Е.И., Владимирова Е.В., Коган С.Б. Актиномицеты почв юга Европейской части СССР и их биологическая активность Киев: Наук, думка, 1974. -143 с.

2. Андрпок E.I. Грунтов! актиномщети та вилл рослини Кшв: Наук, думка, 1972. -143 с.

3. Андреюк Е.И. Структура микробных ценозов почв с разной антропогенной нагрузкой // Труды ин-та микробиологии и вирусологии АНКазССР. 1980. -Вып. 26.-С. 79-90.

4. Анциферова Е.Ю. Эколого-агрохимическая оценка осадков сточных вод, используемых в качестве удобрения: Автореф. диссер. канд. биолог, наук. -МГУ, 2003.-23 с.

5. Аристовская Т.В., Зыкина JI.B. Микроорганизмы как индикаторы процессов аккумуляции железа, алюминия и марганца в почвах // Почвоведение. -1979. -№1. С. 88-96.

6. Богданавичене З.П. Достижения и задачи в области микробиологии в Советской Литве Вильнюс,1977. - 132 с.

7. Верниченко Л.Ю. Микробиологические процессы и трансформация азота в дерново-подзолистой почве при внесении соломы: Дис.канд. биолог, наук. -М.: МГУ,1977. 24 с.

8. Верниченко Л.Ю., Мишустин Е.Н. Влияние соломы на почвенные процессы и урожай сельскохозяйственных культур // Использование соломы как органического удобрения М.: Наука, 1980. 269 с.

9. Виноградский С.Н. Микробиология почвы. М.: Изд-во АН СССР, 1952. -782 с.

10. Добровольская Т.Г. Структура бактериальных сообществ почв М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. - 282 с.

11. Довбан К.И. Сидераты биологическая основа природоохранных технологий в интенсивном земледелии - М.: Колос, 1996. - 215 с.

12. Егоров В.Е., Доспехов Б.А., Лыков А.М., Васильева Д.В., Верещак М.В.,

13. Кирюшин Б.Д. Расширенное воспроизводство плодородия в интенсивном земледелии / В сб.: Влияние длительного применения удобрений, известкования и севооборота на урожай и плодородие дерново-подзолистой почвы. Вестник с/х науки, 1979. № 10. - С. 47-58.

14. Егоров В.С. Расчет питательных веществ и гумуса в земледелии М.: Изд-во МГУ, 2003. - 38 с.

15. Емцев В.Т., Немова Л.И., Тарарина Л.Ф. Динамика численности микроорганизмов почвы в условиях аэро и анаэробиоза // Изв. ТСХА, 1976. -Вып.1. - С. 189-196.

16. Енкина О.В., Коробской Н.Ф. Микробиологические аспекты сохранения черноземов Кубани Краснодар, 1999. - 150 с.

17. Еськов А.Н., Новиков М.Н. Проблемы производства и использования органических удобрений // Агрохимический вестник. 1998. - №4. - С. 29-32. Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии - М.: Наука, 2003. -348 с.

18. Звягинцев Д.Г. Экологическая роль микробных метаболитов М.: Изд-во МГУ, 1986.-240 с.

19. Зеяова Г.М. Актиномицеты в биогеоценозах // В сб.: Почвенные организмы как компоненты биогеоценоза. М.: Наука, 1984. - С. 162-170.

20. Зенова Г.М., Вустина Т.П. Динамика численности актиномицетов в подстилках и дерново-подзолистой почве под березняком и ельником // Вестник МГУ. 1979. - №2. - С. 55-58.

21. Ивойлов А.В., Копылов В.И., Бессонова М.Н. Влияние удобрений на урожайность и качество зерна ячменя в зоне неустойчивого увлажнения // Агрохимия. 2002. - № 4. - С. 23-31.

22. Игуменов В JL, Круглое Ю.В. Биомасса почвенных микроорганизмов разных агроэкосистем // Микроорганизмы в с/х.: Тез. докл. Всесоюз. конф. Пущино, 1992.-С. 73.

23. Квасников Е.И., Писарчук Е.Н. Артробактер в природе и производстве. -Киев: Наук, думка, 1980. 220 с.

24. Клечковский М.И. Агрохимия. М.: Колос,1964. - 418 с.

25. Коданев И.М. Справочник агронома Горький: Волго-Вятское книжноеиздательство, 1988. 223 с.

26. Косицин А.В., Алексеева-Панова Н.В. Действие ТМ на растение и механизмы металлоустойчивости // Растение в экстремальных условиях минерального питания. Л., Наука, 1983. - С. 5-21.

27. Котлякова О.Г., Черенков В.В. Накопление органического вещества сидеральными культурами и поступление питательных веществ в почву при их запашке // Агрохимия. 1998. - №3. - С. 16-20.

28. Кудеяров В.Н. О выборе тестов по установлению запасов доступного для растений азота в почвах // В кн.: Почвоведение и агрохимия. Пущино, 1977. -С. 138-143.

29. Кудеяров Г.П. Цикл азота в почве и эффективность удобрений М.: Наука, 1989. -216 с.

30. Кузнецов С.И., Дубинина Г. А. Методы изучения водных микроорганизмов -М.: Наука, 1989.-286 с.

31. Манучарава Н.А., Добровольская Т.Г., Степанов АЛ. Таксономический состав денитрифицирующих бактерий в дерново-подзолистой почве // Микробиология. 2000. - Т. 69, № 2. - С. 286-289.

32. Методы почвенной микробиологии // Сэги Й. М.: Колос, 1983. - 296 с. Минеев В.Г. Агрохимия - М.: изд-во МГУ, 1990. - 486 с. Минеев В.Г., Ремпе Е.Х. Агрохимия, биология и экология почвы - М.: Росагропромиздат, 1990. - 206 с.

33. Мирчинк Т.Г. Почвенная микология М.: изд-во МГУ, 1988. - 220 с. Мирчинк Т.Г. Почвенные грибы как компоненты биогеоценоза // В сб.: Почвенные организмы как компоненты биогеоценоза. - М.: Наука, 1984. - С. 114-131.

34. Мишустин Е.Н. Ассоциации почвенных микроорганизмов. М.: Наука, 1975. -106 с.

35. Мишустин Е.Н. Использование соломы в качестве удобрений // Агрохимия. -1971.-№8.-С. 49-54.

36. Мишустин Е.Н., Верниченко Л.Ю., Миллер Ю.М. Влияние соломы на источники азотного питания сельскохозяйственных культур // Изв. АН СССР. -1977.-№2. -С. 176-185.

37. Мишустин Е.Н., Геллер И.Т., Синха М. Мобилизация минеральных фосфатов почвы и удобрений в процессе жизнедеятельности микроорганизмов // Изв. ТСХА. 1972. - Вып. 4. - С. 116-124.

38. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Почвенные азотофиксирующие бактерии рода Clostridium. М.: Наука, 1974. - 251 с.

39. Мишустин Е.Н., Ерофеев Н.С. Природа токсических соединений разлагающейся в почве соломы // Микробиология. 1966. - Т. 35, Вып. 1. - С. 150-154.

40. Надежкин С.М., Корякина Н.В. Зеленое удобрение и гумусное состояние светло-серой лесной почвы // Экологические проблемы земледелия: Тез. докл. Всерос. конф. Пенза, 1996. - С. 32-33.

41. Никитишена И.А., Никитишен В.И. Взаимосвязь потребления элементов питания и влаги растениями кукурузы на черноземе // Вести с/х науки. 1983. -№10.-С. 75-83.

42. Обухов А.И. Методические основы разработки ПДК ТМ и классификации почв по загрязнению / В сб.: Система методов изучения почвенного покрова, деградирующего под влиянием химического загрязнения. М.: Изд-во МГУ, 1992.-С. 13-20.

43. Путеводитель научных полевых экскурсий. Третий съезд Докучаевского общества почвоведов, Суздаль, 2000. С. 29.

44. Рабинович Г.Ю., Ковалю Н.Г., Сульмаи Э.М. Биоконверсия органического сырья в удобрения и кормовые добавки, микробиологические аспекты Тверь, 1999. -168 с.

45. Роницкий П.Ф. Биологическая статистика Минск: Высшая школа, 1964. -327 с.

46. Руководство к практическим занятиям по микробиологии // под ред. Егорова Н С. М.: Изд-во МГУ, 1995. - 221 с.

47. Совершенствование методологии агрохимических исследований / Сост. В.Г.Минеев. -М. Изд-во МГУ, 1997. 416 с.

48. Справочник агронома по с/х метеорологии Нечерноземной зоны Европейской части РСФСР // под ред. Грингофа И.Г. JL: Гидрометеоиздат, 1986. - 191 с. Стейниер Р., Эдельберг Э., Ингрэм Дж. Мир микробов - М.: «Мир», 1979, в / 3-х томах. - 1141 с.

49. Стрельников В.Н., Бабаян Г.С., Соловьев П.П. Действие извести и высоких доз минеральных удобрений на агрохимические свойства и биологическую активность дерново-подзолистых супесчаных почв // Агрохимия. 1981. - № 9. -С. 87-93.

50. Структурно-функциональная роль почв и почвенной биоты в биосфере /

51. Отв. Ред. Г .В. Добровольский. М.: Наука, 2003. - 364 с.

52. Сушкина Н.Н., Цурюпа И.Г. Микрофлора и первичное почвообразование

53. М.: Изд-во МГУ, 1973. 158 с.

54. Теппер £.3. Участие микроорганизмов в аэробном разложении яровой соломы и образование при этом гумусоподобных веществ // Почвоведение. 1949. - № З.-С. 175-182.

55. Теппер Е.З. Микроорганизмы рода Nocardia и разложение гумуса М.: Наука, 1976. -197 с.

56. Федоров М.В. Микробиология М.: Сельскохозяйственная литература, 1960. -323 с.

57. Шевцова Л. К. Гумусное состояние и азотный фонд основных типов почв при длительном применении удобрений: Дис.док. биол. наук. Москва, 1988. -460 с.

58. Шильников И.А., Лебедева Л.А. Известкование почв М.: Агропромиздат, 1987. -169 с.

59. Широких И.Г. Структура комплексов актиномицетов в биогеоценозах на осушенных торфяниках: Дис. канд. биологических наук. М.:Изд-во МГУ, 1993. -173 с.

60. Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Мир, 1987. - 287 с.

61. Экология микроорганизмов / под ред. А.И. Нетрусова. М.: Издательскийцентр «Академия», 2004. 272 с.

62. Amann R.I., Ludwig W., Schleifer K.H. Phylogenic identification and situ detection of individual microbial cells without cultivation // Microbiol. Rev. 1995. -Vol. 59, №1.-P. 143-169.

63. Balls C., Chatzipavlidis J., Flouri F. Olive mill waste as a substrate for nitrogen fixation // Intenation Biodeterioration & Biodegradation, 1996. Vol. 38, № 3-4. - P. 169-178.

64. Biirgmann H., Widmer F., Von Sigler W., Zeyer J. Hew molecular screening tools for analysis of free-lining diazotrophs in soil / Applied and Environmental Microbiology, 2004. Vol. 70, № 1. - P. 240-247.

65. Chandler D.P., Brockman F.J., Fredrichson J.K. Use of 16 г DNA clone libraries to study changes in a microbial community resulting from ex SITU perturbation of a subsurface sediment // FEMS Microbiol. Rev. 1997. - Vol. 20, № 3-4. - P. 217230.

66. Debnath N.C., Najra J.N. // J. Indian Soc. Soil Sci. -1972. Vol. 20, № 2. - P. 95102.

67. Flowers Т.Н., Williams S.T. The influence pH on the growth and viability of neutrophilic and acidophilic Streptomycetes // Microdios. 1977. - Vol. 18. - P. 223-228.

68. Maab G., Belau L. Wiss. Z. Vniv. Rostock. II Math.-naturwiss. R. 1975. - Vol. 24, №>7.-P. 821-825.

69. Mc. Veigh N., Munro J., Embley T.M. Molecular evidence for the presence of novel actinomycete lineages in a temperate forest soil // J. Industial Microbiol. -1996. Vol. 17. - P. 197-204.

70. Mengel K. Eraahrung und Stoffwechsel der Pflanze. Iena, 1972. 470 s. Michalic V., Strunjak E.L. Труды X Международного конгресса почвоведов. -Т. 4. - М.: Наука, 1974. - С. 115-121.

71. Noval J. The decomposition of keratin by microorganisms Ph. D. Thesis New Bruns-Wick, 1957.-31 p.

72. Plotho O.V., Weitere N. Untersuchungen zur Huminbildung der Microorganismes II

73. Ztschr. Pflanz. Dung, Bodenk. 1951. - Bd. 55. - S.151-156.

74. Rondon M.R.,Goodman R.M., Hadelsman J. The Eart's bounty: assessing andaccessing soil microbial diversity // Trends in Biotechnology. 1999. - Vol. 17. - P.403.409.

75. Schloter M., Lebuhn M., Heulin Т., Hartmann A. Ecology and evolution of bacterial microdiversity / FEMA Microbiology Reviens. 2000. - Vol. 24, № 5. - P. 240-247.

76. Torsvik V., Goksoyr J., Daae F. High diversity in DNA of soil bacteria // Appl. Environ. Microbiol. -1990. Vol. 56. - P. 782-787.

Информация о работе

Пашкевич, Елена Борисовна
кандидата биологических наук
Москва, 2004
ВАК 06.01.04

Диссертация

Влияние разных видов органических удобрений на агрохимическое и микробиологическое состояние дерново-подзолистой почвы в агроценозе - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы