АГРОХИМИЯ, 2007, № 8, с. 71-75
УДК 631.46
ИЗМЕНЕНИЕ НЕКОТОРЫХ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЧВ ЛЕСОСТЕПИ ПРИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
© 2007 г. Н. В. Полякова, Н. В. Редькина
Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия 603107 Нижний Новгород, просп. Гагарина, 97 Поступила в редакцию 22.02.2007 г.
Исследовали количество основных групп микроорганизмов, отражающих процессы трансформации органического вещества в двух типах почв: серой лесной и черноземе оподзоленном. Установлено, что микробиологическая активность почв определяется видом угодья и интенсивностью антропогенных нагрузок.
ВВЕДЕНИЕ
Распашка и сельскохозяйственное использование почв оказывает большое влияние на многие свойства почвы. Этим обусловлены нарушения в функционировании почвы как природного тела в формировании и активности ее живой фазы, в первую очередь микроорганизмов, так как именно они являются чуткими реагентами на изменения окружающей среды [1, 2]. Величина численности микроорганизмов является важнейшим показателем, определяющим интенсивность круговорота веществ в экосистеме и направление почвообразовательного процесса. Уменьшение процентного содержания микроорганизмов в структуре органического вещества почв пашни отражает нарушение сложившегося в экосистеме равновесия, изменение структуры органического вещества почвы с уменьшением содержания в нем на протяжении вегетационного периода активно-мета-болирующей фракции почвенной микрофлоры и потерей органического вещества [3].
Особое значение в настоящее время приобретает изучение направления и интенсивности микробиологических процессов в связи с тем, что различные виды землепользования сопровождаются как окультуриванием почв, так и, в ряде случаев, выводом их из сельскохозяйственного оборота и формированием "бросовых" (залежных) земель.
Целью данной работы было установить характер изменений количественного содержания основных физиологических групп микроорганизмов, участвующих в трансформации органического вещества почв в категориях земель: лес (целина), пашня (слабоокультуренная, среднеокультурен-ная, сильноокультуренная), залежь.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
В качестве основного метода исследования использовали сравнительно-генетический: сравнивали в разной степени окультуренные пахотные варианты серых лесных и черноземных почв с аналогичными почвами леса и залежи (12-15 лет). Сильноокультуренные почвы регулярно получают органические и минеральные удобрения, они отличаются повышенным содержанием гумуса и более благоприятными физическими и агрохимическими свойствами. Слабоокультуренные участки располагаются вдали от селений (чаще всего примыкают к лесному массиву), удобрения сюда не вносятся, многие из них, в силу экономических причин, составили категорию "залежных" земель. На среднеокультуренных почвах ранее проводили известкование и вносили небольшое количество минеральных удобрений, в настоящее время используются под многолетние травы (до 5-6 и более лет пользования) или в полевых севооборотах. Все изучаемые участки находятся в одинаковых геоморфологических и гидрологических условиях. Образцы почв отбирали в конце августа - начале сентября 2003 и 2004 гг. на территории Дальнеконстантиновского (почва - серая лесная типичная среднесуглинистая на лессовидном суглинке) и Арзамасского (чернозем оподзоленный малогумусный тяжелосуглинистый на лессовидном суглинке) районов. Характеристика основных физико-химических показателей изучаемых почв представлена в табл.1.
Количественный учет микроорганизмов проводили в высушенных почвенных образцах методом посева на стандартные питательные среды в соответствии с методикой [4]. На мясо-пептонном агаре (МПА) учитывали общее число бактерий, использующих органический азот, на крахмало-аммиачном агаре (КАА) - численность бактерий,
Таблица 1. Физико-химические показатели почв лесостепи
Угодье
Плотность, г/см3 Гумус, Рнн2о рНКС1 нг 5 ЕКО
% мг-экв/100г почвы
V, %
Серая лесная почва (Дальнеконстантиновский р-н)
Лес 1.10 3.0 5.6 4.8 3.1 13.5 16.6 81.2
Залежь 12 лет 1.25 2.1 5.9 4.9 2.6 16.4 19.0 86.1
Слабоокультуренная 1.28 2.5 5.8 5.2 2.3 16.1 18.4 87.5
Среднеокультуреная 1.32 2.7 5.9 5.0 2.2 18.9 21.1 89.6
НСР05 0.09 0.3 0.1 0.1 0.1 2.3 2.2 1.9
Чернозем оподзоленный (Арзамасский р-н)
Лес 1.07 4.5 6.2 5.2 5.3 31.5 36.8 85.6
Залежь 15 лет 1.07 5.7 6.2 5.6 4.2 32.0 36.2 88.3
Слабоокультуренная 1.15 4.0 6.8 6.1 3.3 34.1 37.4 91.2
Среднеокультуреная 1.03 4.2 6.2 5.2 2.1 29.8 31.9 93.3
Сильноокультуренная 1.04 5.3 5.9 5.0 5.4 27.8 33.2 83.6
НСР05 0.05 0.7 0.2 0.2 0.7 1.9 1.8 2.8
утилизирующих минеральные формы азота, на среде Чапека-Докса учитывали почвенные микроскопические грибы. Посев проводили в 5-кратной повторности из двух экспериментально подобранных разведений. Посев инкубировали при температуре 20-24°С в течение одной недели. Далее подсчитывали общее число колоний, выросших на данной среде, и определяли общую численность микроорганизмов определенной физиологической группы.
Все наблюдения проводили в горизонте А1 целинных почв и горизонте Ап на пашне, поскольку, как считают [1], основная биологическая активность и наибольшая биогенность присущи верхним слоям почвенного профиля, максималь-
Таблица 2. Количество микроорганизмов основных физиологических групп в серых лесных почвах (среднее по четырем разрезам), млн. в 1 г сухой почвы
Угодье
Лес
Залежь 12 лет
Слабоокульту-ренная пашня
Среднеокульту-ренная пашня
НСР05
е) ийА
РЕ
о н м
се Р
ча ин лн ( оат К^О срз
КОС«
18.6 19.1 13.1
10.7
2.1
к
из рь
е т к а
р
е)
ула ра (на
я Й
о
из ма
17.1 14.3 13.6
13.5
2.6
с
ее чы ин пн
9 ® И « сч
кр по
ие 2 м
а с к
е д
е р
М А
к е п а
ы
Ю
и гр
0.40 0.24 0.16
0.19
0.06
но обогащенных органическим веществом с наиболее благоприятным для микрофлоры гидротермическим режимом.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Данные о численности основных групп микроорганизмов в исследуемых серых лесных почвах представлены в табл. 2.
Наибольшим содержанием основных групп микроорганизмов характеризовалась почва лесного биотопа. Наибольшее количество бактерий аминогетеротрофов, использующих в пищу главным образом органический азот [5], сосредоточено в почвах залежи и леса и снижалось в пахотных почвах, так как субстрат для их питания поступает только с пожнивными и растительными остатками. Недостаточное количество пищи сдерживало рост численности данной группы микроорганизмов. Примерно одинаковая численность аминогетеротрофов в почвах леса и залежи свидетельствует о том, что почвы, выведенные из состава пашни на протяжении 12 лет, со временем приобретают некоторые свойства лесных почв.
Подобным образом вели себя и бактерии ами-ноавтотрофы, организмы, синтезирующие белок из минеральных соединений азота. Под пологом леса их численность была выше, чем верхних горизонтальных залежи и пашни. Причиной этому может служить то, что почвы слабоокультурен-ной и среднеокультуренной пашни, занятые многолетними травами, не перепахиваются в течение нескольких лет, вследствие чего они уплотняются и в них ухудшаются условия аэрации. А по наблюдениям [6] при вспашке почвы улучшается ее водно-воздушный режим и поверхность почвенных
частиц и растительных остатков обильно заселяется микроорганизмами. Результаты дисперсионного анализа показывают, что статистически достоверной можно считать только разницу между количеством данных микроорганизмов в лесу и всеми другими вариантами опыта. Это указывает на то, что залежь 12 лет, слабоокультуренная и среднеокультуренная пашня имели примерно одинаковые условия для существования организмов, использующих минеральный азот.
Таким образом, серые лесные почвы под лесом характеризуются значительно большей численностью бактерий по сравнению с пахотными вариантами слабо- и среднеокультуренных почв. Это объясняется более высоким разнообразием бактериальных комплексов лесных подстилок, так как при распашке и сельскохозяйственном использовании почв подстилка, как наземный ярус биогеоценоза, элиминируется, исчезают или выявляются в качестве минорных компонентов многие бактерии, характерные для лесных подстилок [7]. Низкая культура земледелия, отсутствие удобрений (как органических, так и минеральных) и выращивание многолетних трав для окультуривания не восполняют численность бактериальной микрофлоры в пахотных почвах.
Почвенные микроскопические грибы в серых лесных (типичных) почвах присутствовали в небольшом количестве на всех угодьях, но преобладали под лесом. В работах [5, 8, 9] отмечается, что сельскохозяйственное использование и особенно окультуривание почв приводит к существенному уменьшению количества микроскопических грибов. Незначительное увеличение числа данных микроорганизмов в среднеокультуренной пашне возможно благодаря тому, что там произрастают многолетние травы (в основном люцерна), количество пожнивно-корневых остатков которых выше, чем количество растительных остатков на сильно засоренном поле слабоокультуренной пашни.
В черноземе оподзоленном наибольшая численность аминогетеротрофов, организмов, использующих в пищу органический азот, наблюдалась на участке залежи (15 лет), которая по условиям произрастания луговой растительности приближалась к целинным аналогам (табл. 3). Почва лесного массива существенно отличалась от залежи по содержанию изучаемых микроорганизмов. Это можно объяснить тем, что залежь (15 лет) обладала более высокой биологической активностью, так как поступление свежего органического вещества с растительными остатками здесь было выше, чем в лесу и на пашне.
В самых малых количествах аминогетеротро-фы находились в почвах слабоокультуренной пашни, их численность достоверно увеличивалась в сильнооокультуренных благодаря повышенным дозам органических удобрений (100 т/га на-
Таблица 3. Количество микроорганизмов основных физиологических групп в оподзоленном черноземе (среднее по четырем разрезам), млн. в 1 г сухой почвы
Угодье
Лес
Залежь 15 лет
Слабоокультуренная пашня
Среднеокультуренная пашня
Сильноокульту-ренная пашня
НСР05
и
и р
е т к а
р
е)
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.