Статья: Гидроморфизм дерново-подзолистой почвы смешанных культур разных сроков высева

Калининградский НИИ сельского хозяйства -

филиал ФГБНУ «ФНЦ кормопроизводства и агроэкологии имени В. Р. Вильямса»

Гидроморфизм дерново-подзолистой почвы смешанных культур разных сроков высева

Краснопёров А.Г.

Буянкин Н.И.

Чекстер Н.Ю.

Аннотация

Установлено, что макроструктура почв зависит от степени гидроморфизма дерново-подзолистой почвы. Так в почвенных агрегатах различного размера (1-2 мм; 2-3 мм; 3-5 мм; 5-10 мм; больше 10 мм) количество аммонификаторов и иммобилизаторов углерода было больше в мелких фракциях. В мелких фракциях общая биогенность почвы возрастала до 207-58 млн/г, интенсивность дыхания почвы увеличивалась до 42-27 СО2 мг/кг. Размер почвенных агрегатов определяет количество и состав почвенных микроорганизмов, развивающихся в них.

Выявлено, что под влиянием сидеральных и средообразующих культур в смешанных культурах разного срока высева из-за обилия растительных остатков в почве происходила активная трансформация гумусовых веществ.

Изучение фракционного состава лабильного гумуса в севооборотах показало увеличение в нём доли гуминовой кислоты, соответственно, до 45-44-39-38 %. В общем гумусе почв гуминовая кислота составила 22-21-18 %, фульвокислота - 27-29 %. Степень гумификации органического вещества в изучаемых севооборотах соответствовала 82, 78, 61 и 64 %.

В севооборотах 3 и 4 наблюдалось уменьшение в лабильном гумусе доли гуминовой кислоты до 38-39 % и возрастание доли менее ценной для растений фульвокислоты: до 61-62 %.

Фитомасса сидератов, активизируя бактериальную почвенную микрофлору, повышала фунгистазис, снижала инфекционный потенциал и предохраняла растения от поражения фитопатогенами. В результате заболеваемость корневой гнилью озимой пшеницы снизилась до 15%, ярового ячменя - до 20%.

Регулируя режим гидроморфизма дерново-подзолистой почвы, можно влиять на количество почвенных микроорганизмов, определяющих интенсивность почвенно-биологических процессов, происходящих в почве, и, как следствие этого, на её плодородие.

Ключевые слова: ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТАЯ ПОЧВА, РАЗМЕРЫ ПОЧВЕННЫХ АГРЕГАТОВ, МИКРОБНЫЙ ЦЕНОЗ, СРЕДООБРАЗУЮЩИЕ И СИДЕРАЛЬНЫЕ КУЛЬТУРЫ, СЕВООБОРОТ, ВЕСЕННИЕ И ЛЕТНИЕ СМЕШАННЫЕ ПОСЕВЫ

Введение

Одним из реальных путей сохранения и воспроизводства плодородия почвы и создания благоприятных условий среды для возделывания сельскохозяйственных культур является активизация биологических факторов формирования урожая за счет использования органического вещества агрофитоценоза (сидеральных культур, промежуточных культур летнего посева, пожнивных, корневых остатков и др.).

Введение в полевые севообороты яровых и озимых бобовых растений улучшает обеспеченность сельскохозяйственных культур биологическим, не техногенным азотом. При этом минеральные удобрения, особенно азотные, следует вносить в небольших дозах.

Известно, что ключевая роль в формировании и воспроизводстве почвенного плодородия, оптимизации питания растений, защите посевов от фитопатогенов принадлежит почвенным микроорганизмам, основная масса которых является гетеротрофами, т.е. нуждается в готовом органическом веществе [1].

Известно, что основными требованиями к выбору земельного участка под научные стационарные опыты является типичность и однородность в почвенном отношении. На месте закладки стационарного долголетнего опыта рекомендуется детально изучать морфогенетические, агрохимические и гидрологические свойства. Это позволяет вскрыть причины пестроты урожайности и степень влияния гидроморфизма почвы на делянках стационарного опыта [2].

Цель исследований - установление связи физических параметров дерново-подзолистой почвы с урожайностью в летних и смешанных посевах озимых и яровых бобово-злаковых культур.

Условия, материалы и методы

Исследования проводили в 2015-2017 гг. на стационаре опытного поля отдела земледелия ФГБНУ «Калининградский НИИ сельского хозяйства». В физико-географическом аспекте участок находится в пределах Полесской моренной равнины. Абсолютные отметки над уровнем моря - 17-18 м. Почвы осушаются системой закрытого гончарного дренажа. Изучение агрофизических и агрохимических свойств пахотного горизонта (0-20 см) на делянках площадью по 100 м2 с одновидовыми и смешанными посевами озимых и яровых бобово-злаковых культур проводилось в двух четырехпольных и двух пятипольных севооборотах (табл. 1, рис. 1).

Таблица 1. Схема результате чередования культур опытном в опытных севооборотах на стационаре викав 2017 году

Рис. 1. Космический снимок полевого стационара

Летние посевы проводились с теми же культурами, разница - в сроке посева. Весенние сроки - вторая половина апреля. Летние посевы проводились в первой декаде июля.

В исследованиях сочетали микробиологические, биохимические и агрохимические методы. Анализ почвенных образцов проводили по следующим методикам: рНК определяли потенциометрически, обменный калий и подвижные фосфаты - по Кирсанову (ГОСТ Р 54650-2011), гумус - по Тюрину, гидролитическую кислотность - по Каппену, степень насыщенности основаниями - расчетным методом, обменный алюминий - по Соколову. Все анализы выполнены в 4-кратной повторности. Статистическая обработка данных проведена в Excel по стандартным и рекомендованным методам [3, 4, 5].

Полученные данные обработаны статистически и представлены в виде средних арифметических значений за вегетационный период по каждому варианту севооборота.

Результаты и обсуждение

По результатам оценки агрофизических свойств выявлено, что равновесная плотность пахотного горизонта почв неоднородна. Наиболее уплотненной является почва дерново-сильноглееватая легкосуглинистая (ТБ3), находящаяся на пологом склоне и сформировавшаяся подпахотной верховодкой (табл. 2).

Таблица 2. Равновесная плотность почв на опытном участке отдела земледелия под смешанными посевами

В результате проведения анализа агрегатного состава выяснилось, что почвы характеризуются удовлетворительным состоянием по данным сухого рассева. Структура глыбистая. Это следствие применения отвальной вспашки по сырой почве (выше НВ). Процент глыбистой фракции закономерно увеличивается от среднеглееватой почвы ТБ1 к сильноглееватой почве ТБ3. Следовательно, макроструктура почв зависит от степени гидроморфизма [6]. Чем выше период переувлажнения почв, тем более глыбистой становится структура при сухом рассеве (табл. 3).

гидроморфизм почва севооборот

Таблица 3. Агрегатный состав почвы на полевом стационаре отдела земледелия под летними и смешанными посевами

По данным мокрого просеивания установлено, что водопрочность агрегатов увеличивается с нарастанием степени гидроморфизма. Это результат насыщения почвенного поглотительного комплекса ионами кальция на фоне повышенного содержания гумуса. В условиях интенсивного использования пашни общей закономерностью являлось существенное снижение доли агрономически ценных агрегатов. К наиболее чувствительным компонентам почвенной агрономически ценной структуры можно отнести мезоагрегаты размером в интервале от 2 до 5 мм, отмечалось наиболее заметное уменьшение их относительного содержания (наряду с глыбистыми частицами).

В результате проведенных исследований были установлены закономерности изменения активности почвенных микроорганизмов в почвенных агрегатах различных фракций.

Так, в первом севообороте, характеризующемся наибольшей микробиологической активностью, распределение состава микробного ценоза во фракциях различного размера агрегатов дерново-подзолистой почвы выглядело следующим образом (рис. 2).

Важным компонентом почвенной микробиоты являются микроорганизмы (аммонификаторы), использующие органические формы азота и участвующие в деструкции растительных остатков и отмерших корней растений. Общее фоновое количество аммонификаторов было самое высокое в первом севообороте. Так, в почве залежного участка количество данной группы микроорганизмов варьировало в интервале 8,06-12,9 млн. КОЕ в 1 г почвы.

Рис. 2. Состав микробного ценоза во фракциях различного размера почвенных частиц

При этом максимальное количество аммонификаторов, было характерно для агрегатов с минимальным размером 1-2 мм. Увеличение размера структурных отдельностей вызывает закономерное снижение их активности, причем минимальная активность в почве первого севооборота отмечена в агрегатах размером 3 мм - 7,7 млн. КОЕ, во фракции 5 мм - 8,2 млн. КОЕ. Тренд снижения активности аммонификаторов в зависимости от размера частиц почвенных агрегатов наиболее ярко выражен в пахотном слое почвы (см. рис. 2). Необходимо отметить довольно четкую зависимость увеличения численности микроорганизмов, утилизирующих органические формы азота, от уменьшения размера почвенных частиц. Микроорганизмы, произрастающие на крахмало-аммиачном агаре (КАА) и использующие минеральные формы азота для построения собственных клеток, в своем распределении имели четкую зависимость от размера почвенных частиц и характера агрогенного воздействия. Эта группа микроорганизмов относится к активным иммобилизаторам легкодоступного углерода. Более высокое фоновое их количество (16,2-18,9 млн. КОЕ на 1 г почвы) характерно для самых мелких почвенных частиц. Общей закономерностью является снижение количества микроорганизмов с увеличением размера агрегатов. Так, в почве первого севооборота максимальное снижение численности микроорганизмов с увеличением размера структурных отдельностей составляет до 65%. Подтверждением снижения активности данной группы микроорганизмов является достаточно высокий коэффициент корреляции: - r = -0,91±0,17.

Соотношение КАА:МПА показывает отношение общей численности микроорганизмов, использующих минеральный азот, к общему числу микроорганизмов, разлагающих органическое вещество, отражающее степень участия микрофлоры в процессе трансформации органического вещества почвы [7]. Минерализационные процессы органического вещества наиболее выражены в агрегатах более мелкого размера. Подтверждением этого служит увеличение соотношения микроорганизмов, утилизирующих минеральные формы азота, к количеству микроорганизмов, утилизирующих органические формы азота. Так, соотношение КАА:МПА в первом севообороте составило 1,4.

В почве с различной скоростью протекают процессы минерализации и гумификации растительно-корневых остатков. Наиболее активно минерализационные процессы гумуса протекают в первом севообороте. Их численность варьировала в интервале от 4,5 до 5,7 млн. КОЕ в 1 г почвы (см. рис. 2). Увеличение размера мезоагрегатов вызывает снижение активности минерализаторов гумуса. Это подтверждает высокий коэффициент парной корреляции: г = -0,95±0,11.