Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

' — На правах рукописи

Нина Васильевна ЕВДОКИМОВА

ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ

Специальность 06.01.03 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА — Ш5

Диссертационная работа : выполнена на 'кафедре почвоведения Московской ордена Ленина н ордена Трудового Крас-, иого Знамени сельскохозяйственной ; академии им. К; Л. Ти. млрязева. . ••...'•

Научные руководители: профессор доктор сельскохозяйственных наук И. С. Кауричев, доцент кандидат биологических наук М. В. Стратомович.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Е, 3, Temiep, кандидат сельскохозяйственных наук старший научный сотрудник Н. И. Щербакова.

Ведущее предприятие—Московский государственный университет им, М. В. Ломоносова.

Автореферат разослан « . » . ■'. . . 1975 г.

, Защита диссертации состоится на заседании Совета фа-, культета агрохимии н почвоведения тех Л <■-/.£. » Ш75 г, и УГ • часов.

С'Диссертацией можно ознакомиться п ЦИБ ТСХА (10-й 'учебный корпус).

. Просим принять личное участие в работе указанного Со-- ' вета -или прислать письменный отзыв но данному реферату по адресу: ;125008,Москва А-8, Тимирязевская ул., 49, корпМО. Ученый сокот ТСХЛ. ■

Отзывы, заверенные печатью, просьба направлять r двух: 'экземплярах.

Учетый секретарь 'TCXA*—-'^^"-*1--^^"'^^ ^^^ доиент Ф. А. Девочки»

В решении задач, поставленных перед сельским хозяйством, важное место принадлежит рациональному использованию почвенного плодородия, поискам приемов его сохранекня и повышения.

Одним из главных показателей плодородия является биологическая активность, отражающая способность почвы к мобилизации подвижных элементов питания. Проявление биологических процессов исключительно многообразно и непосредственно связано с жизнедеятельностью микроорганизмов, микро- и макрофауны, с каталитическим действием ферментов. Поэтому нередко о биологической активности почвы судят по признакам, отражающим лишь отдельные стороны, этого сложного процесса. Однако такая оценка биологической активности не может дать полного представления о напряженности и характере превращения веществ в почве.

В настоящее время проведено недостаточно исследований, позволяющих вскрывать степень взаимосвязи между отдельными показателями биологической активности, и выделить наиболее важные из них, отражающие сущность изменений в почве под влиянием определенных агротехнических приемов и, в частности, удобрений.

Удобрения оказывают значительное влияние на биологическую активность почв. Правильное представление о характере действия разных удобрений могут дать исследования, проведенные на почвах с многолетним внесением удобрений. Результаты немногочисленных исследований по сравиитель-" ному действию длительного применения навоза, минеральных удобрений и их сочетаний на биологическую активность почвы носят разноречивый характер. Большинство исследователей отмечают положительное влияние удобрений на интенсивность биологических процессов почвы {Макаров Б. Н„ 1967; Доспехов Б. А., 1967; Ттолин В. И., Беус Г. Б., 1967; Любарская Л. С. и др., 1970; Сапун М. П., 1970; Чундерова А. И., 1973; Schmalfub, 1937; Ansorge Н., 1966; Bekmarin Е., 1970; Das A.C., 1970 и др.).

Наряду с такой оценкой, рядом исследователей отмечено отрицательное действие систематического применения мине) Дел гркиюа Ii jj'i.iju С;;СзиэкщГ 1'

ральных удобрений на физико-химические свойства почвы, изменение которых вызывает снижение микробиологической и ферментативной активности (Гельцер Ф. Ю., 1933; Соколова В. И., 1950; Левин Ф. И., 1967; Ярошевнч В. И., 1968; Авдонин Н. С., 1971; Лебедева А. и др., 1973; Michael G., 1947; Rauhe К., 1961). В связи с этим целью наших исследований явилось изучение сравнительного действия навоза, минеральных удобрений и их сочетаний при длительном применении на следующие показатели биологической активности почвы:

1) интенсивность выделения СОг с поверхности почвы;

2) нитрифицирующую способность и накопление нитратов;

3) микробиологическую активность почвы; —

4) состав почвенного воздуха (с определением концентраций COj п Оз в воздушной пробе);

5) ферментативную активность почвы (ннвертазы, уреазы и каталазы).

Место« условия проведения исследований и их методика

Экспериментальные работы по теме выполнялись во Всесоюзном научно-исследовательском институте удобрений и агропочвоведенпя им. Д. Н. Прянишникова в лаборатории «Изменения свойств почв при длительном систематическом применении удобрений4!) 1965—1969 гг., в 1972—1974 гга— на кафедре почвоведения Московской сельскохозяйственной академии им, К. А. Тимирязева.

Изучение биологической активности почвы проводили в длительных опытах с удобрениями на Полевой опытной станции ТСХА, Долгопрудной агрохимической опытной станции НИУИФ, Шебанцевском стационаре ЦОС ВИУА и в опыте Михайловского стационара экспериментальной базы ТСХА. Исследования проводились на парующих полях севооборота по двум фонам — известкованному и иеизвесткованному на вариантах: контроль (неудобренный), навоз, NPK. и навоз + NPK. В опыте Михайловского стационара с более высокими дозами удобрений, вносимыми из расчета на планируемый урожай сельскохозяйственных культур, наблюдения проводились иод картофелем, озимой пшеницей, овсом на удобренном н неудобренном фонах.

Почвенный покров представлен дерново-подзолнетыми почвами. Агрохимическая характеристика почв « краткая характеристика опытов представлены в таблицах 1—2.

В исследованиях были использованы следующие методы:

1. Абсорбционный метод Штатнова В. И. для определения интенсивности выделения СО^ из почвы {почвенное «дыхание»), Определения проводили в три срока — по три дня

в каждый срок, повторностъ 4—5-кратная; в Михайловском ■ стационаре 7—8 сроков в течение вегетационного периода.

- 2. Определение состава почвенного воздуха на газоаиали-' заторе ГХП-ЗМ с предварительным отбором почвенной пробы в пипетки Зегера с глубины 0—15 см, 15—25 см и 25— 45 см. :.-, '

3. Определение' нитрифицирующей способности почвы путем инкубирования в термостате (при температуре 28°С, влажности 60% от капиллярной влагоемкости). Содержание нитратов определяли по Грандваль-Ляжу н методом Бастиа-на п модификации Борисовой5 Н. И, (на спектрофотометре СФ-4Л).

4. Микробиологические исследования выполнены по методике, принятой Институтом микробиологии АН СССР. В опытах с длительным применением удобрений учет микроорганизмов проведен на среде Эшбн-пентон-глкжозиой, ,в опыте Михайловского стационара учет сапрофитных микроорганизмов проводили на твердых питательных, средах методом глубинного посева. При определении видового состава маслнно-кислых и ацетонобутиловых бактерий использовали методики, принятые на кафедре микробиологии ТСХЛ, Емцев В. Т., 1965. (Анализ проведен для образцов, отобранных из пахотных горизонтов).

5. Активность ферментов (уреазы и шшертазы) определяли методами Гофмаипа Н.- в модификации Галстяиа А. Ш.' {1965), каталазы — газометрическнм методом (Красильни-ков А. Н., 1966). Определение активности фермелтов проведено в пахотном горизонте, в опыте Михайловского стационара на глубину 0—15 см, 15—25 см; 25—45 см, в воздушно-сухих образцах почвы (контролем служила стерилизованная при 180°С почва). Математическая оценка результатов определения интенсивности выделения СО* проведена методом дисперсионного анализа (Перегудов В. Н., 1965); для показателей биологической активности почвы (по результатам Михайловского опыта) проведен корреляционный анализ (Доспехов Б. А., 19С5).

1, Влияние удобрении на интенсивность выделения СОа с поверхности почвы н концентрация С02 и 02 в почвенном воздухе

Непрерывное образование углекислоты в почве связано с дыханием корней растении, микроорганизмов, почвенной фауны, а также с абиотическими процессами. Изменение концентрации СОг в почве обусловливается напряженностью биологических процессов и скоростью газообмена с атмосферой.

В литературе имеются указания о влиянии метеорологн-

Агрохимическая характеристика поя в длительных опытов_Таблица 1

Варианты опыта Гумус, в % рН (КС!) А1, мг на 100 г почв и РзО$ по Кирсанову, «г на 100 г почвы КгО по Л1ас-ловой, мг на 100 г почвы

без извести по извести без извести по извести без извести ПО извести боз известн ПО извести без извести но извести

ТСХА, бессменный пар

Контроль 0,74 не опр. 4,1 4,7 10,0 0,72 10,7 6,4 0.1 ие оп

Навоз 1,09 4,0 5,8 4,4 0,27 29,0 30,0 22,1

м>к 1,06 3,9 4,8 7,2 0,45 32,0 37,0 28,9

Навоз+КРК 1,01 4,3 5,8 2,3 0,18 48,5 52,8 22,5

ТСХА, севооборотный пар

Контроль 1.43 1,25 4,1 5,7 9,0 0,3 2,01 1,8 4,2 4,4

Навоз+М'К 1,76 1,63 4,3 6,2 3,4 0,2 12,1 22,1 19,0 12,6

ЫРК 1,55 1,27 4,0 6,2 7,2 0,2 14,3 22,8 П,8 8,1

ДАОС, опыт с чистым паром

Контроль 1,19 1,22 4,0 4,7 8.2 0,05 2,8 2,0 10,7 8,5

Навоз 1,73 4,3 — 3,6 „ 5,1 13,8 —.

ЫРК Са 1,45 1,15 4,2 4,9 3,3 0,05 5.3 5,2 9,4 9.1

1/2 навоз + 1/2

№К Са 1,43 — 4,3 — 3.1 — 7,0 —> 11,3 —

Ш ебанцевсм |й стацнон ар, ЦОС ШУА

Контроль 1,36 1,43 4,0 4,9 4,3 0,3 1,8 1,8 9,5 10,2

Навоз 1,44 1,32 4,1 5,0 2,5 0,1 2,6 3.0 11,6 0,9

ЫРК 1,24 1,43 4,1 4,8 3,8 0,5 6,5 7,0 12,6 10,3

Навоэ+КРК ■ — 1,39 ■ — 4,9 — 0.3 — 5,5 — 13,6

Михайлове кий стационар, ТСХА

Без удобрениЛ 1 - 1 2.96 1 - 1 5,2 | - 1 ~ 1 ~~ Г 6-7 I - 1 15,5

По удобренному фону ! - 1 3,85 1 - I. 6,0 1 - 1 - 1 — I- 22,5 1 - , I 30,0

Краткая характеристика опытов

Год закладки Среднегодовая норма удобрений

Опытная станция, почва Севооборот опыта и последний год ис- навоз, т/га минеральные удобрения, кг/га

следований N РА КгО

Полевая опытная станция ТСХА. Почва дерново-подзолистая пыл ева то- су глиниста я Бессменный пар....... Пар в севообороте; пар, озимая рожь, травы, лен, картофель, овес........... 1912-1968 1912—1968 16,2 16,2 35 35 39 39 48 48

Долгопрудная агрохимическая опытная станция НИУИФ. Почва дерново-подзолистая тяжело-су глинистая Пар в севообороте: пар, озима« пшеница, картофель, овес . . 1931—1968 9 45 27 54

Шебанцевский стационар. Центральная опытная ста над я БИУА. Почва дерново-подзолиста я тя-желосугл ннистая Парующие площадки (0,4 м1) о посевах; севооборот: картофель, горох, ячмень, вико-овеяно-гороховая смесь, озимая пшеница, клевер I г. пользования, озимая пшеница......... 1960-1969 5,7 44 44 50

^Михайловский стационар экспериментальной базы ТСХА. Почва дер ново-л од зо л ¡¡ста я среди ее\> глинистая Севооборот: занятый лар (вико-овес), озимая пшеница, картофель, ячмень с подсевом трав, травы 1 г. п., травы 2 г. п., овес 1966—1973 10 Ш 68 71

песких показателе» (атмосферного давления, силы ветра, освещенности, температуры и влажности почвы) на продуцирование СОг нз почвы. Как показали наши многочисленные наблюдения, закономерные изменения в интенсивности почвенного «дыхания» вызывают, главным образом, влажность и температур^ почвы (рис. 1 и 2).'Различные погодные условия определили колебания в общем количестве продуцируемой с поверхности почвы углекислоты.

Удобрения, внесенные в почву, не только компенсируют недостаток питательных веществ, вынесенные с урожаем, но

Таблица 3

Выделение СОа в мг па 1 м1 площади в 1 час (средние данные)

Варианты опыта 1963 г. ' 1966 г. 11167 г. 19С8 г. 1969 г.

Бессменный пар. ТСХА йез навести

(«вечный» пар)

Контроль...... -14 81 72 50 не опр.

Навоэ....... 95 138 111 90

,ЧРК....... 49 93 102 80

Навоз+ЫРК..... 91 132 117 105

по извести

Контроль ...... 105 посев 144 посев

Навоэ....... 184 озимой 204 озимой

МРК ....... 116 ржи 160 ржи

Навоз+МРК .... 167 214

Число наблюдений . . 45 40 36 2) I

Р%........ 5,8 8.1 6,4 6,6

ЗЕ (мг)....... 18 27 27 16 |

Севооборотный пар, ТСХЛ

без извести

Контроль...... 02 105 133 ИЗ не 011)1,

Навоз+МРК . . . . [13 167 179 -169

МРК...... . . 106 110 14Г. К19

но извести

Контроль ...... 104 103 157 110

Навоз+ЫРК . . . . 141 166 182 190

ЫРК........] 107 145 183 150

Число наблюдений , 1 21 4Г> 40 40 1

Р%........ 4.2 4,2 4,6 6,3

ЗЕ <чг).......| 14 16 ■ 22 28 |

Севооборотный пар, ДАОС

Лез извести

Контроль...... 67 1С6 66 72 не опр.

Навоз....... 157 [78 127 117

ЫРК Са...... 90 125 108 81

1/2 на воза+1/2 МРК Са 6 120 190 129 9Г>

' ■ Дикйникя лиашгщ С0Л (виты» '

*£1/СЛ£НЮСТЪ ctttifw язгшин иимшашхг^з. Еzms

ЯКМШ1 ».ir tttkBil

■ ■ ssa»;

5

клттш

пвпвя Шт»ницм

П л«м

U^WttMffMKKr

ffMMM >«£«

MAf

««ЛЬ

et/tnst* тан Pite 3

Продолжение таблицы 3

Варианты опыта 1065 г. 1966 г. 1967 г. 1968 г. 1969 г.

по нзвестк

Контроль . . . . 85 117 82 78 1 не опр.

ОТК Са ...... 90 147 Ш 88

Число наблюденнб . . 33 45 40 40

Р%'........ 8,1 4.7. 3,8 6.1

ЗЕ (мг) ....... 25 21 12 23

Шеба киевский стационар (ларуюшие площадки в посевах культур)

без извести

Контроль ....... не опр. не опр. 148 131 120

Навоз....... 164 143 138

ЫРК........ 150 153 118

по изкссти

Контроль...... не опр. не опр. И2 11» 120

Навоз....... 174 169 135

МРК........ 162 157 135

Навоз+ИРК..... 171 102 157

Число наблюдений . . 56 32 44

Р%'........ 1.2 5.1 3,5

ЗБ {мг)...... . 6 23 13

н в значительной мере изменяют интенсивность и направленность биологических процессов (табл. 3).

Максимальное выделение СОг обнаружено на унавоженных вариантах (при раздельном внесении навоза или в сочетании его с МРК), минимальное—на почве без удобрений. Варианты с ^К по извести занимали промежуточное положение. Это характерно для опытов ТСХА и ДАОС. Существенное влияние на биологическую «жизнь» почвы оказали известкование и другие агротехнические приемы. Например, участки «вечного* пара, не-известкованные со времени закладки опыта (1912), по количеству выделенной на единицу площади СОд сильно отставали от периодически известкованных почв. Отсутствие пожннвно-корневых остатков, высокая кислотность, развитие процессов разрушения почвенного поглощающего комплекса, и .увеличение-подвижности органо-мннс-ральных соединений привели к сильному ослаблению биологической активности «вечно» парующей почвы.

Поэтому применение органических удобрений в таких условиях особенно эффективно. Оно способствовало улучшению физико-химических свойств почвы и обусловило интенсивное развитие разных групп микроорганизмов. Это, в свою очередь, определило усиление продуцирования . СОг в надпочвенный воздух. Количество С03 на 1 мг площади на унавоженных

вариантах в разные годы составило 90—138 мг и было в 1,5— 2 раза выше в сравнении с контролем. - •

Систематическое внесение минеральных удобрений в условиях бессменного пара существенного влияния на биологическую активность почвы не оказало.

Возделывание сельскохозяйственных культур, обусловливающее постоянное поступление пожнивно-корневых остатков в почву, способствовало увеличению интенсивности поч-иеного «дыхания» (мгСОг) :

1965 г, 1366 г. 1567т. 1968 г..

Бессменный пар....... 44 81 72 50

Севооборотный пар...... 92 10Г> Ш 169

При небольшой длительности применения органических, минеральных удобрений и их сочетаний (в опыте Шебанцев-ского и Михайловского стационаров) почвенное «дыхание» на удобренных вариантах имело почти одинаковую интенсивность.

Наряду с учетом продуцирования СОа с поверхности почвы для характеристики биологической активности ряд авторов - рекомендуют- определение соотношения таких важных компонентов почвенного воздуха, как кислород и углекислый газ. В наших исследованиях, проведенных на удобренной и неудобренной почве по профилю, существенных различий в составе почвенного ноздуха но вариантам не обнаружено.

2. Влияние удобрений на нитрифицирующую способность почвы . и содержание нитратов

При внесении удобрений способность почвы к образованию одной из главных для питания растений форм азота — нитратной'— увеличивается (табл. 4), В бессменной части опыта на не известкованном фоне количество нитратного азота на навозном и минеральном вариантах было в 2—3 раза выше в сравнении с почвой контроля. Известкование почвы н систематическое применение удобрений в севообороте еще в большей мере увеличили нитрифицирующую способность иочиы. Действие органических и минеральных удобрений на этот процесс было близкое, причем в отдельные годы-наблюдается попеременное преимущество каждого из этих видов. Более высокие дозы удобрений обусловили интенсивную минерализацию органического азота почвы (Михайловский стационар). При этом на удобренных вариантах в отдельные сроки количество нитратов достигло 100 и более мг на 1 кг почвы и было в десятки раз выше неудобренного контроля. В динам if ке количество нитратов изменялось в соответствии с потреблением культурами и миграцией в нижние горизонты.

Нитрифицирующая способность парующей почвы

(в мг N—Ж>1 на 1 кг почвы)

1966 г. 1067 г. 1968 г.

Варианты опыта . о \о я О (Ч Я! в , к 3 В 4>ХО и ч ^в О и л о я о С К Он . о В ~ X О >, <3 Чал л к в Зил оно с к с. . о ^'Р я «(а в ■ £ щ £ ЗЙ-З о м о сЕа

Бессменный пар ТСХА, без извести

Контроль . . Навоз . , . ЫРК . . . Навоз-ЪМРК . ........ * . , 4 . • 4 8,8 23.3 23.4 1Э.1 9,8 24,0 22,6 24.6 2.2 6,9 6,7 6,3 4,4 12.5 8,7 10,7 2,6 6,8 10,2 7,1 15,5 19,8 23,4 22,2

Севооборотный пар ТСХА, без извести

Контроль . , ЫРК . . . Навоз+ИРК . 12.6 Ш.9 34.8 15,6 25.2 38,6 8.1 8,4 3,2. 12,6 16.3 14.4 6,3 30,0 17,3 22,1 37,0 35,0

Севооборотный пар ТСХА, по навести

Контроль , . ЫРК . . . Назоз+ЫРК . ........ 18,3 28.3 17.4 22,5 33.3 21,8 13,3 7,7 8,9 17.1 19,0 15.4 8,1 14,6 10,0 28,0 26,2 34,5

Севооборотный пар ДАОС, бег извести

Контроль . . «РК Са . . 1.4 7,3 3.5 | 0,3 17,5 1 15,4 4Л 11,1 15,7 7,9 18,3 15,7 4,4 12,8 15,7 19,3 24,5 20,9

Севооборотный пар ДАОС, по извести

Контроль ...... Навоз ........... ,1/2 навоза* 1/2 ЫРК Са . . . . 4.0 7,3 6,3 16,5 17.2 20.3 5,1 7,9 8.6 12.3 17,3 20,1 8.0 11,0 10,3 15,9 24.8 22.9

3. Микробиологическая активность почвы

Условия проведения опытов, свойства почвы, внесение удобрений оказали определенное влияние на почвенные микроорганизмы. Самая низкая численность аэробных микроор-ганнзмов обнаружена в бессменной части опыта ТСХА («веч-ный»,пар)_—700—900 тыс. меток на I г почвы на Эшбн-пеп-тон-глюкозной среде, где наблюдается падение потенциального плодородия. Действие удобрений на биогенность почвы оказалось незначительным, что обусловлено явлениями токсикоза, усиливающегося на таких почвах. В среднем численность микроорганизмов иа вариантах опыта с навозом и ЫРК составила соответственно 4600 и 3910 тыс. клеток. Та же закономерность была обнаружена в севооборотных опытах ТСХА и ДАОС. Известкование несколько увеличивало количество микроорганизмов на,всех вариантах опыта.

Определение общею количества аэробных и анаэробных микроорганизмов в опыте. Михайловского стационара проводилось в динамике с мая по ноябрь. Среди аэробов наиболее многочисленны были микроорганизмы, использующие органические (на мясо-нентонном агаре) н минеральные (на крах-мало-аммиачном агаре) формы азота. Соотношение и численность бактерий этих двух групп изменялись п зависимости от состояния условий питания почвы и гидротермического режима, В ноябрьский (1972 г.) и июльский (1973 г.) сроки определений отмечена максимальная численность бактерий с некоторым превышением на удобренных париантах: 25080— 10100 тыс. клеток на 1 г почвы против 13800—33900 тыс. клеток на неудобренных. /Микроскопические грибы (на среде сусло-агар) и спорообразующие бактерии (пастеризованный посев СА + МГ1А) занимали небольшой удельный вес и исчислялись'десятками тысяч клеток, на 1 г почвы. Изменении в их количестве обусловливались главным'образом влажностью почвы и антагонизмом в отношении элементов питания с другими микроорганизмами. При максимальном развитии микроскопических грибок и бацилл и почве наблюдалась тенденция к снижению числа бактерий, участвующих в-.трансформации азота почвы. По мере распада свежего органического вещества численность неснороносных бактерий сокращалась и наблюдалось возрастание спороносных форм (мозд-неосенний срок) с 63 до 221 тыс. клеток 'на удобренном в л-рианте:

При внесении органических удобрений совместно с N14 (под картофель), а также одних минеральных удобрений (иод зерновые культуры) в год исследования наблюдалось увеличение общего количества микроорганизмов (рис. 3)г Правда, в начале вегетационного периода (1972 г.) в первый срок определения отмечено некоторое снижение численности микроорганизмов под картофелем и овсом, что, очевидно, связано с ингнбнрующнм действием высоких концентраций солей в почве.

В анаэробных условиях важную роль в превращении веществ в почве играют маслянокислые бактерии (рода С1о$Ш-сИшп). Процессы такого типа усиливали^ на вариантах с удобрениями и тем интенсивнее, чем выше влажность почвы. Активность бактерий (С!, ВиЪупсит и С1. РаМеиНапиш)- в более влажный год (1973 г.) возросла н была выше но сравнению с предыдущим содом в десятки раз (тыс. клеток на 1 г почвы — 2,0; 6,8; 6,6; 7,5 и 30,0; 29,0; 73,0; 34,0 соответственно на неудобренной и удобренной почве). Это характерно для дерново-подзолистых почв, испытывающих частое переувлажнение, обусловливающее возникновение анаэробных зон в верхних горизонтах (Емцев В. Т., 1968). Количество

ацетонобутиловых бактерий, участвующих в превращении более стойких органических соединений в анаэробных условиях, было максимальным в ноябре 1972 года и сентябре 1973 на удобренных вариантах, при наиболее благоприятном сочетании основных факторов, обусловливающих жизнедеятельность микроорганизмов.

4. Влияние удобрении на ферментативную активность почвы

Степень увеличения ферментативной активности почвы в исследуемых опытах при систематическом внесенин удобрений неодинакова (табл. 5). Периодически парующие почвы в целом имели невысокую биохимическую активность. Удобрения несколько увеличили активность гидролитических ферментов (уреазы, инвертазы), особенно на известкованном фоне. Действие удобрении на реакцию каталитического расщепления перекиси водорода, осуществляемую ферментом ката-лазон, не проявилось, Галстян А. Ш. (1970) эти факты объясняет ннгибирующнм действием кислотных остатков удобрений на простетическую группу фермента. Аналогичные изменения биохимической активности почвы при систематическом применении удобрений нами обнаружены в опытах других почвенно-клнматнческих зон. Результаты исследований по этим почвам приведены в диссертации.

В процессе своего роста растения оказывают сильное влияние на биохимические процессы почвы, выделяя продукты метаболизма. Это подтверждается данными по активности ферментов на участках, размещенных в посевах культур (Шс-банцевскнй стационар). Здесь активность ферментов гораздо выше, чем на парующих почвах. Числовая характеристика их порядка 10—13 мг вещества но единицу навески почвы. Однако действие удобрений при небольшой длительности опыта проявилось в меньшей мере на биохимическую активность, чем в опытах с 37—67-летним их внесением.

Там, где применялись более высокие дозы удобрений, напряженность биохимических процессов была значительно выше в сравнении с умеренно удобрявшимися почвами (табл. 6).

В 41 случае для урсази и в 30 случаях для инисртазы из 48 рассмотренных на удобренных вариантах биохимическая активность увеличилась, что дает основание для суждения о попышеннн содержания легкоусвояемых соединении в почве.

На реакции окислительно-восстановительного характера, как и п ранее рассмотренных опытах, действие удобрений было нечетким. Важной особенностью, па наш взгляд, является увеличение активности каталазы в 2—3 раза при лучшей вла-„гообеспеченности почвы. Количественные показатели биохимической, активности вниз по профилю снижались и более

Л

Таблица 5

Ферментативная активность почвы (на паровых делянкак)

1 Уреаза, мг Ы~ЫН< на 10 г почвы за 24 часа Инвертаэа, мг глкжоэы на 1 г почвы за 24 часа Катала за, мл 0* на 1 г почвы за 2 минуты

; . Ольгг ; ■ ё* 5 ° И с. , 3 а .. ез 3! ' а . г О Л яг (5 г К Т и л Е о о х а. о в л 2 * а г на ь Л ь X с. 5 ю о я а 2 яа 3 + .

Без извести

Бессменный пар, ТСХА. : . . 0,2 1,4 . 0,5 ' 1,3 1,6 0,6 ол ' >" 0.1 0,1. 0,3 ■ 0,3

■ - ■ * т * Опыт в севообороте, ТСХА . 2,6 — 3,1 4,9 0,9 — 0,5 ' : 2,2 0.2 —. 0,4

Опыт с чистым паром, ДАОС . 6,9 9,7 7,0 11,1* '2.6 3,7 2,5 2,4 2,5 1,5 1,6

По нзвестн

Бессменный пар, ТСХА' 1,9 3,3 3,4 11,0 2,2 0,2 2.4 3,0 0,3 ол 0,3

Опыт в севообороте, ТСХА , . . — 4,1 4,5 1,8 — 2.2 2,0 0,4 — 0,5

Опыт с чистым паром,'' ДАОС . 7,6 — 9,4 — 3,7 — 2,6 — 2,0 — 1,4

Ферментативная активность почвы {озимая пшеница, данные 1073 г.). Михайловский стационар

Глубина горизонта, см •Май Июль Сентябрь Октябрь

Инвертаза, мг глюкозы на 1 г почвы за 24 часа

0—1С 11.7 11,3 14.7 7,0

15,9 16,8 17,3 8,7

15—23 7.8 13.3 12,6 4.6

4,6 15.0 15.1 10,1

25—15 1,1 1.5 1.2 0,1

2.6 1.8 2,5 1,0

Уреаза, иг- N—N11, на 10 г почвы за 24 часа

0—15 Э.5 14.5 4.3 6.0

27.5 32,0 5,0 28,0

15-23 2.0 7.6 2,1 2.7

6.5 13.4 3,5 15,5

25—45 0.2 1.0 1,0

не обн. 0,5 0,8

Кат а лаза, мл Оз на 1 г почвы за 2 минуты

0—15 ■1,2 4,0 4,8 1.5

3.5 3,5 4,1 1,5

15-25 4.6 5,8 5.1 1.0

4,5 2,1 4,3 1.4

25—45 1,3 1,6 2.2 0.2

1,0 0,1 0,6 0,1

Примечание. В числителе—неудобренная почва, в знаменателе — удобренная,

резко на идчве неудобренной. Это обусловлено генетическими.особенностями дерново-подзолистого типа почв, выражающимися слабой гумусированностью и бедностью элементами питания.

Сезонные изменения активности ферментов, помимо гидротермического и питательного режимов, в некоторой мере, сопряжены с фазами роста вегетирующнх культур.

Взаимосвязь между показателями биологической активности почвы (Михайловский стационар)

Положительное действие удобрений обнаруживается на ряде показателей, используемых нами в качестве днагностн-

Динамика биологической активности дерново-подзолистой почвы, данные 1973 года

Май Июль Сентябрь Октябрь

Показателя

неудобренной удобренной неудобренной удобренной неудобренной удобренной неудобренной удобренной

мг COj с поверхности сочвы .. .' "78 . 167 Т2 66 30 . 80 . не обн. не обн.

% COj (0-15 см) ...... о.зо ■0,36 г . . 0,72;. 1,58 1,06 1,63 2,16

% Ог (0—15 см) . . ." . . , .10,8 - 20,3 ■20,4 . 20,1 19,1 ' 19,4 : ; ;" .... 17,8 -у'

Инвертаза, мг глюкоз и на 1 г почвы .. . ; . ...... 10,4 ■ 16,6 '8,1 14,5 12,3 14,8 6.5 . 8,7

Уреаза, мг N—NH* Йд 10 г почвы 0,4 . 12,0 9,5 23,8 S,5 19,5 4,2 27,5/

Ката л аза, мл Ог па 1 г почвы . 3,9 4,7 -3,9 3,2 , 4,3 1 8,0 ' 2,7 ; 1,9

мг N—NOi на I кг г;очви .' . . 2.6 . 48,5 9,0 93,0 5,0 47,3 не обнаружено

Тыс, клеток на I г «owsu (на ЛША) . ........ 119Э 5901 13800 25060 260t 5800 не определялось

Ть/с, клеток на Г г кочзы (на КАА)......... . 3090 3570 4830 15735 7020 18432

Масдяиокислыс, тис. глеток на 1 г почвы .......... !6 £6 15 149 6 32

Auerонобутнловые, тыс. клеток па 1 г почви......... Ы 86 15 63 31 320

ческих для биологической активности. Наиболее устойчивые результаты, характеризующие изменения напряженности биологических процессов на фоне удобрений, получены по активности ферментов инвертазы и уреазы, интенсивности продуцирования СОг в приземны» слой и содержанию минерального азота в почве. По остальным характеристикам биологи» ческой активности, изучаемым нами, числовые выражения имеют близкие значения как на удобренном, так и на неудобренном фонах (табл. 7). Приведенные в табл. 7 данные по биологической активности для верхнего горизонта сохраняют ту же закономерность для других горизонтов как на неудобренной, так и на удобренной почве.

В ходе корреляционного анализа тесной связи между отдельными показателями биологической активности (продуцированием С02, ферментами уреазон и ннвертазой) ие обнаружено: г = + 0,20; г = + 0,29; г=+0,34.

В л шише пожнивно-кориевых остатков на биологическую активность дерново-подзолистой почвы

(модельный опыт)

В условиях модельного опыта при оптимальной температуре, влажности изучалось влияние растительных остатков па биологическую активность разноудобреннон почвы. Дли проведения опыта использованы образцы почвы, отобранные с разноудобренных делянок длительного опыта на ДАОС. Варианты опыта: навоз, МРК и контроль. Серии модельного опыта:

1—контроль — почва соответствующего варианта полевого опыта,

2 — почва + РК+органическая масса.

В качестве органической массы использовали размолотые пожнивно-кориевые остатки озимой пшеницы (5% от веса почвы). РаОа и КгО внесены ид расчета по 20 мг на 100 г почвы. Техника проведения опыта заключалась в том, что почва разных вариантов нолевого опыта с добавлениями органической массы и питательных элементов компостировалась в термостате прн температуре 28—30° С и влажности, равной 60% от капиллярной влагоемкостн. Для проведения анализов отбирали пробы через 40 дней (1-й срок), 4,5 месяца (2-н срок) и 8 месяцев (3-й срок). Как показали наши исследования (табл. 8), компостирование почвы при разном уровне ее питательного режима приводит к значительному изменению напряженности биологических процессов. В серии I (без органических добавок и без дополнительного внесения удобрений) наблюдается увеличение водорастворимого гумуса и минерального азота по мере удлинения срока компостнровання почвы.

Таблица 8

Динамика биологической активности почвы (модельный опыт)

Варианты опыта

1-я проба

мг на 100 г почвы

о 5.3

£ а я и £ л ч

Й л

мг и

1-р

СОг К я ч К 2

т! « £ м г

5 Р ° г Р е

я— 3

ЙЯ ?

Щ а: =

я о г-

2-я проба

мг на , 100 г почвы

о I* ч я

,,« 3 1)9.! 2: а.

МГ и.

С02 млн. клеток на I почвы

2 и

Е-

3-я проба

мг на 100 г почвы

§2 в 5 %

О О. Е

я а

х — — л

Л ч 2 е.

мг С02

«2а « ®

3 И в1

5 о о 2 н В

- щ

~ 3 2 Я °

1в%

=

Й 2 ь-£2-

(•я серия

Контроль 2,70 2,94 — . 4,1 0.47 4,03 5,01 21 2,1 0,37 2,83 8,46 — 4,1

Навоз 3,0 5,56 26 : 7,0 0,68 3,37 10,20 22 4,2 0,48 4,35 10,1 — 1,5

МРК 1,75 5,35 17 7,1 0,56 2,92 6,54 22 2,5 0,53 9,47 9,48 — 3,1

0,32 0,69 0,53

2-я серия

Контроль

Навоз

НРК

6,50 1,76 174 4,1 0,49 7,40 0,45 48 5,3' 2,19 7,46 7.« — 2,1

7,65 0,80 209 15,0 4,75 10.80 0,52 145 9,3 4,74 6,53 5,80 — 2,2

2,25 0,85 209 10,8 4,79 7,85 0,30 32 5,9 2,93 5,07 9,02 5,6

1,07 2,14 1,65

Микробиологическая активность изменяется в обратом порядке, постепенно снижаясь к концу опыта. Активность ннвер-тазы невысокая ц выражается 0,32—0,69 мг глюкозы на I г почвы,

Пожнивно-корневые остатки, внесенные совместно с фос-форно-калнйнымн удобрениями (серия II), обусловливали значительные изменения в превращении веществ в почве. Повышение микробиологической активности почвы в начале опыта при внесении растительных остатков привело к значительной иммобилизации минерального азота. По мере минерализации растительных остатков в почве наблюдалось снижение общего количества микроорганизмов и высвобождение минерального азота.

Активность инвертазы в процессе компостирования почвы также изменялась. Эти изменения, как показали наши данные, несколько сопряжены с содержанием гумуса. Самая высокая активность фермента была на варианте, систематически удобрявшемся навозом, и самая низкая — на контроле. Варианты с МРК занимали промежуточное место. Эти данные аналогичны результатам, полученным нами при анализе почвенных образцов с длительных опытов. При внесении пожнивно-кор-невых остатков в почву инвертазная активность ее возросла во много раз, что свидетельствует об их значительной роли в создании почвенного плодородия.

Выводы

1. Напряженность биологических процессов в почве определяется ее свойствами, погодными условиями и условиями проведения опыта, а также видами, дозами и длительностью применения удобрений. На парующих участках напряженность таких процессов, как интенсивность выделения С02 с поверхности почвы, общая микробиологическая активность н активность ферментов значительно ниже по сравнению с участками, занятыми сельскохозяйственными культурами.

2, Под влиянием удобрений изменяется «дыхание» почвы — интенсивность выделения С02 с ее поверхности. Многолетнее внесение навоза н навоза в сочетании с минеральными удобрениями оказало максимальное положительное действие на «дыхание» почвы в связи с улучшением условий жизнедеятельности микроорганизмов на этих вариантах (улучшение физических и физико-химических свойств почвы, дополнительное количество органической массы в виде навоза и пожннвио-корне-вых остатков). При систематическом внесении минеральных удобрений на кислых почвах продуцирование СОг существенно не повышается, а в ряде случаев наблюдается снижение интенсивности «дыхания» почвы, что связано, по-видимому, с

усилением почвенной кислотности и отрицательным действием -ее на микро- и макрофауну, почвы.. Известкование почвы и к внесение удобрений на фоне извести-приводит к увеличению общего уровня и количества ,:п6жннвно-корневых остатков в почве, вследствие чего выделение С02 в приземный слой возрастает. Дополнительное внесение-в удобренную почву по-жнивно-корневых остатков в, условиях ; лабораторного опыта еще более повышает биологическуюактивность почвы в связи с увеличением активностимикроорганизмов н интенсив- ности биохимических процессов.

- 3. Состав почвенного воздуха (концентрация СОг и Ог) . под влиянием удобрении изменяется незначительно. Лишь.' - при оптимальных условиях увлажнения почвы в силу увеличения биологической активности, наблюдается тенденция к повышению концентрации СОг иод .влиянием удобрений.

4. Под -влиянием удобрений увеличивается тарифицирующая способность почвы. На парующих "почвах легкопылевато-суглнннстого и тяжёлопылеватосуглйнистого механического! состава способность к образованию нитратов при внесении органических и минеральных»удобрений близка по напряженности. ' " *'";■". ' ' ;.■■„. 5. Общее количество микроорганизмов в парующей почве при внесении удобрений в сравнении с почвами под сельскохозяйственными культурами значительно ниже. Применение повышенных доз удобрений (органических :в сочетании с азот-но-калийнымн и минеральных)„сопровождается увеличением численности микроорганизмов "по сравнению с действием умеренных доз. ••• ' ..

6. Под влиянием удобрений изменяется биохимическая активность почвы. Наиболее существенное положительное действие органические и минеральные удобрения оказывают «а активность уреазы. Как правило, наблюдается аналогичное влияние удобрений на активность ;н другого гидролитического фермента — инвертазьг." Каталитическое действие хаталазы на фоне удобрений- проявляется нечетко! Изменения связаны, главным ■образом, со степенью увлажнения почвы: в годы с лучшей влагообеспеченностыб активность .фермента возрастает. На унавоженном фоне интенсивность биохимических реакций несколько выше, чем\"иа фоне минеральных удобрений. 1

7. Степень изменения биологической активности : почвы при внесении удобрений наиболее ярко отражают такие показатели, как интенсивность выделения СОз с поверхности почвы и активность ферментов уреазы, ннвертазы, хотя четкой -корреляционной зависимости между этими показателями не обнаружено. I , \

в. Применение минеральных удобрений на дерново-подзо-18

.чистой почве (по извести) оказало близкое к навозу действие как на биологические процессы, обусловливающие увеличение содержания подвижных элементов питания, так и на увеличение урожая сельскохозяйственных культур.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Влияние систематического применения удобрений на свойства почв в различных зонах СССР. Научн. труды ВИУА. Изд. «Колос», М., 1970 (в соавторстве).

2. Биологическая активность почв при длительном применении удобрений. Труды ВИУЛ, и, 48, М., 1970.

3. Влияние длительного применения удобрений на биологическую: активность'почвы. Труды ВИУЛ, в. 2, 1974.

4. Превращение корневых и пожнивных остатков озимой пшеницы в дерново-подзолистых и черноземных длительно удобрявшихся почвах. Труды ВИУЛ, в. 2, М., 197-1 (в соавторстве) .

5. Биологическая активность почвы на фоне удобрении. Доклады ТСХЛ, Ле 198, 1974 {в соавторстве),

6. Превращение азота удобрении и углерода корневых н пожнивных остатков озимой пшеницы в длительно удобрявшейся дерново-подзолистой почве. Бюллетень ВИУЛ, Л'й 22, М„ 1974 (в соавторстве).

7. Влияние удобрений на биологическую активность дерново-подзолистой почвы. Известия ТСХА, № 2, 1975 (в соавторстве) .

Материалы диссертации были доложены на декабрьской конференции ТСХА в 1974 году.

Объем 1 'Л п. л.

Заказ 302.

Тираж 150

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 125008, Москва Л-8, Тимирязевская ул., 44