УДК 631.461:631.51
С.И.
Коржов, Т.А. Трофимова
Воронежский государственный аграрный
университет имени
императора Петра I г. Воронеж, РФ.
Микробиологическая активность чернозема выщелоченного
Уменьшение негативного влияния на почву ее механического рыхления является важной проблемой стоящей перед
земледельцем. Почвообрабатывающие орудия, разрыхляя верхний горизонт почвы, в
зависимости от степени интенсивности воздействия, изменяют практически все ее
свойства. В нашей работе мы рассмотрели
обработку почвы с точки зрения происходящих в ней биологических процессов.
Е. Н. Мишустин (1) установил эколого-географические закономерности распространения различных таксономических и физиологических групп микроорганизмов и определил коррелятивную зависимость между их численностью и интенсивностью микробиологических процессов в почвах разных географических широт, а также влияние на них различных агротехнических факторов, таких, как обработка, удобрения. При этом активизируется жизнедеятельность аммонифицирующих и нитрифицирующих бактерий, актиномицетов, плесневых грибов и целлюлозоразрушающих микроорганизмов. Влияние глубокого рыхления, судя по микробиологическим процессам, наблюдается в течение трех лет.
Однако
теоретические принципы обработки почвы
и применения удобрений с учетом местных почвенно-климатических условий в разных
районах России до последнего времени изучены недостаточно. Отставание теории
обработки почвы от запросов практики отмечают как отечественные, так и зарубежные исследователи.
Исследования по этим вопросам немногочисленны и дают различные выводы.
Кафедра земледелия Воронежского ГАУ занимается данной проблемой на протяжении длительного периода времени. В.В. Квасников и М.И. Комаров (2) отмечали, что более интенсивное выделение углекислоты происходило на участке с безотвальной обработкой.
М.И. Сидоров (3) придавал большое значение разноглубинной обработке почвы в севообороте. Он считал, что сочетание отвальной, безотвальной и поверхностной обработок почвы в севооборотах ЦЧЗ является важным элементом минимализации обработки почвы и снижения энергетических затрат на ее проведение.
При подготовке почвы под пожнивный сидерат после уборки озимой пшеницы, наиболее высокая урожайность горчицы сарептской была при обработке почвы комбинированным агрегатом, и превышала урожайность по вспашке на 120 % (4).
В исследованиях НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева (чернозем обыкновенный), выполненных в течение длительного периода Н.Я. Кутовой (5), отмечены определенные особенности формирования структуры микробного ценоза почвы.
В среднем за 7
лет исследований установлено увеличение численности микроорганизмов,
усваивающих органические формы азота (МПА), как при углублении пахотного слоя,
так и при применении безотвальных способов обработки. В то же время количество
микроорганизмов, ассимилирующих минеральный азот (КАА), имело тенденцию к
снижению при применении безотвальных обработок и вспашки на глубину 30-32 см.
Длительное
применение безотвальных обработок и глубоких вспашек не вызывало активизации
целлюлозоразлагающих микроорганизмов, что, в свою очередь, указывает на
отсутствие усиления мобилизационных процессов. Наиболее благоприятные условия
для жизнедеятельности азотобактера складываются при отвальной обработке на
глубину 20-22 см как с удобрениями, так и без них. Углубление пахотного слоя
приводит к снижению численности азотобактера на 29,4-37% в связи с ухудшением
условий питания, а при применении безотвальных обработок наблюдается
статистически достоверное уменьшение числа его клеток (в 2,1-2.3 раза).
Обработка почвы плоскорезом,
безотвальное рыхление, глубокая вспашка на 35-37 см увеличивали выделение
углекислоты из почвы по сравнению с отвальной обработкой на глубину 25-27 см.
Результаты проведенных исследований по определению подвижных гуминовых кислот
указывают на возможность регулирования разложения растительных остатков
микроорганизмами с целью повышения плодородия черноземов. Углубление пахотного
слоя свыше 25-27 см, а также применение безотвальных способов обработки не
вызывают усиления образования подвижных гуминовых кислот.
Исследования
показали, что почвы вариантов с отвальной обработкой не только характеризуются
большей плотностью микробной популяции, в них выше доля аэробных
аммонификаторов. Уменьшение их количества с глубиной менее резкое, чем на
вариантах плоскорезной обработки. Таким образом, рыхление почвы плоскорезами
создает условия для дифференциации пахотного слоя по обсемененности
микроорганизмами, а, следовательно, и по биологической активности.
Существенным
фактором изменения экологических условий в почвенной среде является уплотняющее
действие ходовых частей тракторов и другой сельскохозяйственной техники и
орудий. Оно, по данным Щербакова, Кутовой и Девятовой (6), может свести на нет
положительное действие на микрофлору такого мощного фактора, как удобрения.
Так, при
уплотнении обыкновенного чернозема с 0,9-1,0 до 1, 17-1,23 г/см3 при
многократном воздействии движителей Т-150К количество бактерий, грибов и
целлюлозоразлагающих микроорганизмов снижается в 1.5-2 раза, актиномицетов - в
3 раза, нитрификаторов - на 30%. Ухудшение биогенности почвы отрицательно
сказывается на мобилизации элементов питания растений.
Механические
обработки почвы, различаясь по глубине,
приводят к неодинаковому распределению растительных остатков по профилю.
При безотвальных обработках почвы наибольшее количество корней растений и органических
остатков сосредоточено в верхней части пахотного слоя. Поскольку органическое
вещество служит для большинства микроорганизмов источником энергии и
питательных веществ, при мелкой обработке они концентрируются в верхних слоях,
при глубокой – более равномерно по всему корнеобитаемому слою.
Количество почвенных микроорганизмов и их активность мы определяли при обработке чернозема выщелоченного под кукурузу на силос (изучались следующие варианты: дискование 8-10 см; отвальная вспашка на 25-27 см; ярусная вспашка на 25-27 см; чизельная обработка на 25-27 см; плокорезная обработка на 25-27 см; рыхление СИБИМЭ на 25-27 см), предшественником была гречиха.
Исследования показали, что вспашка и
безотвальная обработка почвы оказывали влияние на гомогенность пахотного слоя.
Вследствие этого в различных горизонтах пахотного слоя биологическая активность
почвы протекала неравномерно.
Вспашка почвы, обеспечивающая равномерное
крошение и перемешивание обрабатываемого слоя, способствовала более
равномерному распределению растительных остатков в толще почвы, что служит
равномерному развитию практически всех групп микроорганизмов. Равномерное
распределение растительных остатков по профилю пахотного слоя почвы при ярусной
вспашке способствует мобилизации биологических процессов.
Основная задача чизельной обработки почвы
– улучшить условия выращивания культур настолько, чтобы все микробиологические
процессы в почве, питательный режим возделываемых культур, а также пористость и
влажность почвы находились в оптимальной взаимосвязи.
По степени перемешивания разрыхляемой
почвы чизелевание превосходит плоскорезную обработку, но уступает отвальной пахоте.
В верхнем горизонте почвы (0-10 см)
численность микроорганизмов, использующих органические формы азота для своего
роста и развития, была наивысшей по чизелеванию и превышала пахоту на 123%, а
плоскорезную обработку – на 137%. Такое развитие данной группы микроорганизмов
можно объяснить большим наличием в этом горизонте почвы растительных остатков
по сравнению со вспашкой и лучшим рыхлением этого слоя по сравнению с
плоскорезной обработкой почвы.
Микроорганизмы, ассимилирующие минеральные
формы азота по количеству в 3-5 раз превосходили микроорганизмы, учитываемые на
МПА.
Преобладание этой группы микроорганизмов,
обладающих активным комплексом протеолитических ферментов, строгих аэробов,
свидетельствует об интенсивно протекающих в такой почве минерализационных процессах.
По отвальной обработке по всей мощности пахотного
слоя микроорганизмы распределялись менее равномерно. По безотвальным приемам
равномерное распределение отмечалось в горизонте 0-20 см. В слое 20-30 см шло
резкое снижение численности данной группы микроорганизмов - в 1,6-1,8 раза, что
указывает на большую дифференциацию различных слоев пахотного горизонта по
плодородию при безотвальном его рыхлении.
Безотвальные обработки способствуют
интенсивному развитию почвенных микромицетов в верхнем слое почвы. Так, их
численность по чизельной обработке превосходила вспашку на 127,2%, а по
плоскорезной обработке - на 179,9%. Это
указывает на то, что основная масса фитопатогенного начала остается на
поверхности почвы. Для уменьшения отрицательного действия безотвального
рыхления почвы такую обработку следует чередовать со вспашкой.
Однородность пахотного слоя по изучаемым
вариантам отличалась в значительной степени. Если количественный состав
почвенной микрофлоры после отвальных обработок в слое почвы 0-10 см и 20-30 см
различался на 8%, то при обработке чизельным плугом – на 28,5%, при
плоскорезной обработке – на 42,7%, а при поверхностном дисковании - в 2,3 раза.
Следует отметить, что на отвальных
обработках отмечалось резкое снижение количества сорняков, особенно
многолетних. Общая численность сорных растений составила 12,5 шт/м2.
Безотвальное рыхление почвы увеличивало засоренность посевов кукурузы в 1,3-1,6
раз, а поверхностная обработка более чем в 2 раза.
Плотность сложения почвы имела
определенную динамику в зависимости от способа основной обработки почвы. К
посеву кукурузы верхний слой почвы 0-10 см имел близкие значения плотности
из-за одинакового рыхления в предпосевной период. В слое 10-20 см наибольшее
уплотнение было по дискованию – 1,29 г/см3, а наименьшее по ярусной
вспашке – 1,15 г/см3.
Вопрос о необходимости оборачивания и
перемешивания пахотного слоя является очень важным в теории механической
обработки почвы. Основными доводами преимущества гомогенного строения пахотного
слоя служат: равномерная по всей толще обрабатываемого слоя биогенность, улучшение
минерального и водного питания за счет равномерного распределения по толщине
пахотного слоя корней, отсутствие процессов снижения плодородия подпахотного
слоя.
Таким образом, по нашему мнению,
преимущество минимальных обработок почвы состоит в экономии ГСМ, повышении
производительности выполняемых работ. Для широкого внедрения минимальной и
нулевой обработок почвы необходимо учитывать особенности
почвенно-климатических условий. Для
научно-обоснованных рекомендаций применения новых систем обработки почвы очень
важно расширить их всесторонние научные исследования.
1. Мишустин
Е.Н. Микроорганизмы и продуктивность земледелия/ Е.Н. Мишустин – М.: Наука. –
1972. – 343 с.
2. Квасников В.В. Интенсивность выделения
углекислоты из почвы при отвальной и безотвальной вспашках/ В.В. Квасников,
М.И. Комаров// Почвоведение. – 1957. - №7. – С. – 47-51.
3. Сидоров М.И. Плодородие и обработка
почвы/ М.И. Сидоров. - Воронеж: Центрально-черноземное кн. изд-во. – 1981. – 96
с.
4. Верзилин В.В. Сидерация в условиях
Центрального Черноземья/ В.В. Верзилин, Н.Н. Королев, С.И. Коржов// Земледелие.
– 2005. - №3. – С. -10-12.
5. Кутовая Н.Я. Суммарные показатели
биологической активности почвы при различных обработках обыкновенного
чернозема/ Н.Я. Кутовая. науч. труды Каменная степь. – 1984. – С. – 22-30.
6. Щербаков А.П. Биодинамика черноземов
Центрально-Черноземной полосы/ А.П. Щербаков [и др.]// Антропогенная эволюция
черноземов. - Воронеж. – 2000. – С.- 120-144.
С.И. Коржов, Т.А. Трофимова
Микробиологическая активность чернозема выщелоченного
Различные способы обработки почвы неодинаково влияют на
распределение растительных остатков в обрабатываемом слое.
Это приводит к неравномерному развитию почвенных
микроорганизмов в слоях почвы 0-10, 10-20 и 20-30 см.
Different methods of soil cultivation infuence
the spreading of plant
remains in the cultivating layez. It renelts in
unegual development of soil
microorganisms in the layers of soil of 0-10,
10-20 end 20-30 cm.