Мінеральні добрива поділяють на фізіологічно кислі, фізіологічно лужні і фізіологічно нейтральні. До фізіологічно кислих відносять ті доб рива, з яких рослини використовують поживні речовини у катіонній фо рмі, в той час як аніон, що залишився, підкислює ґрунт, наприклад сір чанокислий амоній. До фізіологічно лужних відносять добрива, що міс тять поживний елемент у аніонній формі, наприклад азотнокислий на трій. До фізіологічно нейтральних відносять добрива, в яких поживні елементи знаходяться одночасно у катіонній і аніонній формах, напри клад, азотнокислий амоній.
Вплив мінеральних добрив на ґрунтову мікробіоту залежить від до зи і виду добрив, вирощуваної культури, типу ґрунту, метеорологічних умов та ін.
У дерново-підзолистих ґрунтах істотні зміни в мікробних угрупован нях викликає внесення навіть невисоких доз добрив (МеоРвдКбо). в той час як на більш родючих чорноземних ґрунтах вплив таких доз несуттє вий. У сірому опідзсленому, чорноземному, темно-каштановому ґрунтах тільки високі дози добрив (N(00-120^ 100- 120^ 50- 120) справляють істотний вплив на мікробні уфуповання.
Встановлено, що у більшості випадків застосування мінеральних добрив у помірних дозах (Мзо-воРбо-аоКво-ю) позитивно впливає на розви ток мікроорганізмів і активність мікробних процесів, а підвищені дози (МігоРівоКгто ' більше) часто пригнічують активність фіксації азоту, ніт рифікації, розкладу важкорозчинних фосфатів і целюлози; у той же час зростають швидкості денітрифікації і деструкції гумусу. Пояснюється це тим, що мікробне угруповання прагне врівноважити свій стан до такого співвідношення поживних речовин, який характерний для даного типу фунту. Так, при внесенні амонійного або нітратного азоту у ф унті вини кає надлишок засвоюваних форм азоту, що пригнічує процес фіксації мікроорганізмами атмосферного азоту; в той же час активність денітри ф ікації значно зростає І надлишок азоту у вигляді N2 надходить до ат мосферного повітря. Виходячи з цього, стає зрозумілим той факт, що внесення у фунт мінеральних азотних добрив посилює розвиток мікро організмів, що утилізують мінеральні форми азоту; чисельність денітрифікуючих бактерій також збільшується.
Фосфорні добрива меншою мірою впливають на співвідношення бактерій циклу азоту, проте вони пригнічують фосфатазну активність мікроорганізмів, а також гальмують процес вивільнення фосфору з його нерозчинних мінеральних сполук.
За умов застосування високих доз мінеральних добрив часто вияв ляють збільшення вмісту мікроміцетів, серед яких зростає КІЛЬКІСТЬ фі
г и
топатогенних І токсиноутворюючих вцдів. Зростання кількості мікроско пічних грибів можна пояснити підкисленням фунтового розчину при внесенні фізіологічно кислих добрив. Після вапнування фунтів, удобре них високими дозами фізіологічно кислих мінеральних добрив, частка мікроскопічних грибів у мікробному ценозі зменшується.
Тривалий досвід використання мінеральної системи удобрення по казав, що для стабільного функціонування афоценозів і збільшення їх ньої продуктивності необхідне постійне доповнююче введення органіч ного матеріалу, особливо за умов застосування високих доз азотних добрив.
Пояснюється це порушенням співвідношення вмісту вуглецю й азо ту у фунті. Відношення С:А/ у бактерій коливається в межах від 3:1 до 8:1, у грибів може досягати 16:1. Загальне правило розкладу органічно го субстрату полягає у наступному: якщо С:А/ мікробної маси більше С:Л/ органічного субстрату, то мінералізація останнього сприяє збагаченню фунту азотом; навпаки, якщо С:ЛІ мікроорганізмів менше від такого співвідношення в органічному субстраті, то у перебігу процесу деструк ції відбудеться споживання азоту із запасів ґрунту.
Наприклад, за умов внесення азотних мінеральних добрив і нестачі доступних вуглецевих субстратів у ґрунті мікроорганізми споживають вуглець, депонований у гумусі. Тобто забезпечення у достатній кількості основними біогенними елементами спонукає мікроорганізми використо вувати як джерела енергії органічну речовину фунту. Крім того, внаслі док бурхливого розвитку мікроорганізмів підвищується швидкість міне ралізації органічних рештків, а к окислення іде до кінцевих продуктів - С 02 та НгО. Вуглець рослинних залишків не гуміфікується, а практично по вністю асимілюється мікроорганізмами або виділяється у вигляді СОг.
Отже, для збереження родючості Ґрунту необхідне збалансоване застосування мінеральних добрив разом з органічними. Багаторічний досвід підтвердив доцільність застосування органо-мінврапьноісистеми удобрення, яка позитивно впливає на мікробні угруповання ґрунту, сприяє збереженню його родючості, дає можливість отримувати високі урожаї сільськогосподарських культур.
У зв'язку з переходом на екологічно безпечне біологічне землероб ство все більше господарств застосовують органічну систему удобрен ня, яка передбачає внесення тільки органічних добрив: торфу, гною, компостів, “зелених добрив” (сидератів), а також залишкової неутилізованої сільськогосподарської продукції (стерні, гички буряків, подрібне них стебел соняшнику і кукурудзи, тощо). Більшість ДОСЛІДНИКІВ визна
215
ють позитивний вплив органічних добрив як на мікробіоту, так і на про цеси гумусотворення.
Збільшення загальної біомаси та чисельності мікроорганізмів спо стерігається як при внесенні гною, так і при заорюванні зеленої маси рослин (сидерації) або сухих рослинних решток (соломи). Встановлено, що заорювання у ф унт фітомаси рапсу ярого і кореневих рештків бур куна білого сприяє формуванню міцної трофічної структури мікробних угруповань.
Позитивна дія органічних добрив на мікробні угруповання і родю чість фунту можуть бути забезпечені за умов дотримання оптимального співвідношення ( Ж Такими показниками характеризуються гній, рослинні рештки бобових культур. Так, у зеленій масі конюшини С:Л/ дорівнює 16:1. Проте при заорюванні у ф унт соломи, яка має широке співвідно шення С:И (близько 80:1) мікроорганізми запезпечені достатньою мірою вуглецем, але відчувають дефіцит азоту, який вони можуть поповнити за рахунок підсилення процесу біологічної ф іксації азоту. Якщо умови для азотфіксації у ф унті несприятливі або біологічна фіксація азоту невзмозі відновити баланс С.Л/, то мікроорганізми починають використову вати цей елемент із запасів гумусу. Тому заорювання соломи рекомен дують супроводжувати ‘'азотокомпенсацією”, тобто внесенням збалан сованої дози азотних мінеральних добрив із розрахунку 6 -7 кг азоту на 1 т соломи, яка заорюється.
12.1.2. Системи обробіт ку ф унт у
Поряд з добривами важливим антропогенним чинником у сучасних агроценозах є система обробітку ґрунту. Існує декілька видів обробітку фунту:
•оранка (з обертом скиби);
-мінімальний безпопицевий обробіток (плоскорізний) рихленням знаряддями, які не обертають скиби;
-нульовий - прямий посів по стерні без попереднього обробітку
ґрунту;
-контурний обробіток (протиерозійний вздовж горизонталей на схилах).
Донедавна основним обробітком фунту була оранка. В.Р. Вільямс дає мікробіологічне обґрунтування оранки з обертом скиби. Він виходив з того, що такий обробіток покращує повітряний режим шару фунту на глибину до 30-50 см. Відомо, що накопичення гумусу краще відбуваєть ся у мікроаерофільних умовах у глибоких шарах ґрунту. При перемішу ванні ґрунтових шарів верхній, найбільш збіднений органічною речови-
216
мою шар опиняється на дні борозни, де в мікроаерофільних умовах від бувається відновлення запасів гумусу. Навпаки, нижні шари, збагачені гумусом, опиняються на поверхні, де поживні речовини гумусу швидко розкладаються аеробними мікроорганізмами і стають доступними для рослин. Щорічна оранка змінює пласти І таким чином покращує живлен ня рослин І мікроорганізмів.
Проте існували також інші точки зору щодо способу обробітку ґрун ту. П.О. Костичев показав, що у посушливих умовах півдня мілкий плоскорізний обробіток (на глибину не більше 5 см) без оберту скиби сприяє збереженню запасів вологи, попереджує розвиток ерозійних процесів. Така система обробітку отримала назву ґрунтозахисної. Прибічники цієї системи стверджують, що товща ґрунту аерується завдяки кореневій системі рослин, ходам дощових хробаків. Тому щорічне рихлення ґрунту не є обов'язковим. У 40-х роках минулого сторіччя ґрунтозахисну систе му стали активно застосовувати у США і Канаді. У Росії ідея безплужно го обробітку ґрунту була підтримана й активно розроблялась Т.С. Мальцевим, А.І. Бараєвим, А.Н. Каштановим, а в Україні - М.К. Шикулою.
Вплив обробітку на ґрунтову мікробіоту залежить від ґрунтовокліматичних і метеорологічних умов, агротехніки вирощуваної культури та інш. Слід зазначити, що шари ґрунту на різній глибині різняться як за кількісним, так і за якісним складом мікроорганізмів. Як правило, верхній шар ґрунту (0 -2 см) підлягає висушуванню, інсоляції і є менш населе ним мікроорганізмами. Під ним знаходиться шар, у якому краще збері гається волога, він більш насичений коренями рослин, які виділяють ексудати, тому кількість мікроорганізмів значно зростає. Товщина цього шару залежить від типу ґрунту та його вологозабезпечекня. Чорноземні ґрунти характеризуються найбільш потужним родючим шаром - від 50 до 100 і більше сантиметрів. У більш глибоких шарах ґрунту зменшуєть ся кількість коренів і гумусу, знижується насичення киснем, накопичу ються продукти неповного розкладу органічних рештків, деякі з них мо жуть бути токсичними. Внаслідок цього кількість мікроорганізмів з гли биною зменшується, уповільнюється розклад органічного матеріалу, що сприяє його накопиченню і гуміфікації.
За умов мінімального обробітку залишки рослин на поверхні ґрунту і їхня коренева маса зосереджуються у верхньому шарі (0-10 см). Мініма льний обробіток ґрунту сприяє підвищенню чисельності евтрофної МІКробіоти у шарі ґрунту 0-10 см порівняно з варіантами, де була застосо вана оранка на 25-30 см. Проте у більш глибоких шарах ґрунту (20 - 30 см) спостерігається протилежна закономірність - чисельність мікро організмів при плоскорізному обробітку удвічі менше, ніж на варіантах з
217
оранкою (таблиця 12.1). Накопичення свіжих рослинних залишків у вер хньому шарі ґрунту за таких умов сприяє розвиткові копіотрофних мікро організмів (амоніфікуючих, амілолітичних, целюлозоруйнівних). Мікроб на сукцесія при трансформації рослинних залишків за умов безполицевого обробітку стає подібною до тієї, яка формується у цілинному ґрунті.
Таблиця 12.1
Мікробіологічні показники чорнозему типового за різного обробітку фунту, КУО в 1 г сухого фунту
(за АД. Міхноаською, 1986 р.)
Варіант |
Шар |
Органогетеро- |
Нітрифікуючі |
Автохтонні |
|
ґрунту, |
трофні мікро |
мікроорга |
|||
досліду |
бактерії, тис. |
||||
см |
організми, млн |
нізми, тис. |
|||
|
|
||||
Оранка |
0-10 |
41 |
1,1 |
24,7 |
|
|
10-20 |
25 |
1.1 |
29,2 |
|
|
20-30 |
37 |
0.8 |
33,7 |
|
Плоскоріаний |
0-10 |
57 |
1,3 |
13,6 |
|
обробіток |
10-20 |
23 |
0,9 |
25,0 |
|
Мінімальний |
20-30 |
19 |
0.4 |
30.5 |
|
0-10 |
58 |
1.2 |
16,9 |
||
обробіток |
10-20 |
42 |
0.8 |
22,2 |
|
|
20-30 |
26 |
0,4 |
27,4 |
Розвиток автохтонних мікроорганізмів, які беруть участь у розкладі гумусових сполук, у верхньому шарі ґрунту при оранці відбувається більш активно, ніж при мінімальному і плоскорізному обробітку.
Як відомо, способи обробітку ґрунту мають істотний вплив на його газову фазу. Тому дослідники звертали увагу на співвідношення аероб них і анаеробних мікроорганізмів за різних систем обробітку. Було вста новлено, що чисельність облігатних аеробів (нітрифікуючих бактерій) при оранці є істотно вищою, ніж при мінімальному обробітку. Кількість анаеробних (денітрифікуючих) мікроорганізмів у шарі 20-30 см підвищу ється при безплужному обробітку ґрунту.
Розробка ефективних і екологічно збалансованих агротехналогій ті сно пов'язана з вивченням питання про раціональне об’єднання систем обробітку ґрунту і його удобрення. Поєднання безполицевого обробітку з внесенням органічних добрив сприяє підвищенню активності мікроб них угруповань ґрунту, збільшує їх стійкість і інтегрованість, сприяє фор муванню міцної структури трофічних зв’язків.
218