АГРОХИМИЯ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ
УДК 631.417.2
ВЛИЯНИЕ ИЗВЕСТКОВАНИЯ НА КОМПЛЕКС ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ И ГУМУСОВОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ В МНОГОЛЕТНЕМ ОПЫТЕ © 2014 г. Л. Г. Бакина1, М. В. Чугунова1, Т. Б. Зайцева1, З. П. Небольсина2
1Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН, 197110, Санкт-Петербург, ул. Корпусная, 18 2Ленинградский НИИ сельского хозяйства, п. Белогорка, Гатчинский р-н Ленинградской обл., ул. Институтская, 1
Поступила в редакцию 08.04.2013 г.
Изучено влияние длительного применения разных, в том числе повышенных доз извести на комплекс почвенных микроорганизмов и гумусовое состояние дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы в условиях многолетнего полевого опыта. Выявлено уменьшение содержания лабильных гумусовых веществ, извлекаемых из почвы 0.1 М щелочной вытяжкой, и органического вещества, экстрагируемого горячей водой. При внесении извести наблюдается значительный рост численности всех изученных физиологических групп бактерий, а численность микромицетов, наоборот, уменьшается в 3.5—4.2 раза. Однако известкование не приводит к изменениям комплекса почвенных микроорганизмов и содержания органического вещества, что в свою очередь свидетельствует о нормальном функционировании почвенной (эко)системы в целом.
Ключевые слова: лабильные гуминовые вещества, численность микроорганизмов, функциональное состояние почвенного микробоценоза.
БО1: 10.7868/80032180X14020026
ВВЕДЕНИЕ
Известно, что не только общее содержание и запасы органического вещества, но и особенности его качественных характеристик определяют плодородие почв. Кроме того, именно качественные показатели гумуса являются надежными диагностическими признаками, позволяющими судить о направленности трансформации органического вещества почв при различных антропогенных, в том числе агрогенных воздействиях. Как справедливо указывают многие авторы [12, 21, 29, 35, 37], корректно оценить действие агротехнических приемов на содержание и качество гумуса возможно только в длительных опытах, на основании изучения гумусового состояния почв в течение достаточного для выявления динамики процессов времени.
Одним из важнейших способов коренного улучшения господствующих в нечерноземной зоне кислых почв является известкование — эффективный прием химической мелиорации. Влияние известкования на агрохимические свойства почв заключается в первую очередь в нейтрализации почвенной кислотности и изменении степени минерализации почвенного раствора за счет насыщения его кальцием и (реже) магнием. Оче-
видно, при этом могут измениться не только скорость, но и направленность химических и биохимических процессов превращения и закрепления в почве органического вещества. С другой стороны, известно, что известкование почвы приводит к существенным изменениям почвенных микро-боценозов — не только их структуры и состава, но и физиологической активности. Как показывают многочисленные исследования, в результате внесения удобрений и извести в почвах усиливаются биохимические процессы, численность прокари-отных микроорганизмов возрастает, в микробном составе увеличивается доля бацилл и актиноми-цетов, а количество микромицетов наоборот снижается [13, 25—27, 40]. Однако в литературе встречаются сообщения и об ингибирующем воздействии известкования на отдельные группы прокариотных микроорганизмов, в частности, на актиномицеты, принимающие активное участие в минерализации органического вещества почвы [16, 39]. Установлено, что в известкованных почвах по сравнению с их целинными аналогами на фоне роста численности микроорганизмов различных физиологических групп может происходить значительное снижение функциональной активности почвенных микробоценозов [32]. В связи с этим важно сопряженное изучение влия-
ния известкования на почвенную микробиоту, ее функциональную активность и на результат этой активности — содержание и качественный состав органического вещества произвесткованных почв.
Согласно современным представлениям, функционирование системы гумусовых веществ в почвах поддерживается благодаря наличию и определенному соотношению в органическом веществе почвы лабильных и устойчивых (стабильных) форм гумуса. Подразделение гумуса на эти две основные категории — лабильные и устойчивые — осуществляется в зависимости от способности к трансформации под влиянием биохимического воздействия. Лабильные формы гумуса легко подвергаются биодеструкции и быстро минерализуются. Устойчивые (или, что более корректно, относительно устойчивые) формы гумуса значительно сложнее поддаются разложению микроорганизмами и сохраняются в почве в течение длительного времени.
Значение различных по отношению к биодеструкции компонентов органического вещества в процессах почво- и гумусообразования очевидно. Лабильное органическое вещество, в том числе и лабильные гумусовые соединения, являются ближайшим резервом питательных элементов для растений и микроорганизмов и выполняют защитные функции в отношении устойчивых форм гумуса и всей системы гумусовых веществ. Труд-номобилизуемые гумусовые вещества являются запасным фондом энергии и питательных веществ, определяют важнейшие физико-химические свойства почвы и судьбу в ней органических и минеральных соединений, создают благоприятные экологические условия для развития растений и микроорганизмов.
Для количественной оценки органического вещества, наиболее подверженного трансформации, предложены различные методы, однако необходимо подчеркнуть, что до сих пор в литературе нет строгого определения терминов "лабильные" и "подвижные" органические вещества, как и нет общепринятых методов их выделения. Нет единодушия в оценке не только информативности, но и пригодности разных методов извлечения лабильных веществ для характеристики гумусового состояния почв. На сегодняшний день в практике отечественных исследований наиболее широкое распространение при изучении активных компонентов в составе гумуса почв получили методы извлечения гумусовых кислот водой, растворами пирофосфата натрия при рН 7 и 0.1 М ШОН [22, 35].
Длительных полевых опытов с известкованием не так много; наблюдения за скоростью изменений в содержании и качественном составе гумуса при известковании единичны, так же как и иссле-
дования биогенности известкованных почв и функциональной активности почвенных микро-боценозов. Таким образом, до сих пор недостаточно изучен вопрос о влиянии известкования на сопряженное изменение таких показателей, как гумусовое состояние почвы и ее биологическая активность. В связи с этим основной целью работы было изучение влияния разных доз извести на комплекс почвенных микроорганизмов и вызываемые ими процессы, в частности на минерализацию органического вещества и на регуляцию экологической обстановки, и также на содержание и качественные показатели гумуса почв.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Изучение влияния известкования на содержание и степень устойчивости (лабильности) гумуса, а также на численность и функциональную активность почвенного микробоценоза изучали в образцах почв длительного опыта по известкованию, заложенного в 1957 г. проф. М.Ф. Корниловым. С 1964 по 2008 гг. работы возглавлял А.Н. Небольсин, с 2008 г. З.П. Небольсина. Опыт заложен на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, расположенной на территории Ленинградского (ранее Северо-Западного) НИИ сельского хозяйства (пос. Белогорка Гатчинского р-на Ленинградской обл.). Исходная агрохимическая характеристика: рН солевой вытяжки (KCl) — 4.3—4.4; гидролитическая кислотность — 4.9— 5.1 смоль(экв)/кг; сумма обменных оснований 1.5—1.8 смоль(экв)/кг; содержание гумуса 2.15— 2.23%; подвижных форм фосфора 7.5—8.5 мг/100 г почвы; подвижных форм калия 9.6—11.8 мг/100 г почвы.
В исследуемом опыте дозы вносимой извести рассчитывали по гидролитической кислотности (Нг). Периодическое известкование проводилось в 1964, 1977, 1988, 2002 гг. В 2002 г. были добавлены варианты с повышенными дозами извести из расчета 2 и 3 Нг. Площадь опытных делянок составляет 50 м2. Образцы для данного исследования отобраны в 2007 г., когда длительность опыта составила 50 лет. Выбраны следующие варианты опыта: контроль (без извести), с периодическим внесением извести в дозах по 1/2 и 1 Нг, с повышенными дозами извести по 2 и 3 Нг в 2002 г., и для изучения длительности последействия известкования — вариант, произвесткованный один раз в 1957 г. дозой по 1 Нг.
К настоящему времени прошло 8 полных ротаций полевого севооборота. Чередование культур в севообороте в первую ротацию включало кормовые бобы и кормовую свеклу. Со второй ротации севооборот следующий: ячмень, два поля многолетних трав, озимая рожь, картофель, овес. Органические, минеральные удобрения и гербициды вносились общим фоном. Всего за 50 лет внесено
Таблица 1. Влияние известкования дерново-подзолистой почвы на численность микроорганизмов основных эколого-трофических групп (п = 4, Р = 0.95)
Вариант опыта (доза извести) Последний год внесения извести Микроми- цеты, х104 КОЕ/г Бактерии
на МПА на КАА актиноми-цеты спорообра-зующие олиготро-фы олигонит-рофилы
х106 КОЕ/г
Контроль 3.8 ± 0.7 0.98 ± 0.2 1.1 ± 0.1 2.1 ± 0.2 0.34 ± 0.05 0.8 ± 0.1 0.9 ± 0.2
1 Нг 2002 1.1 ± 0.1 1.5 ± 0.2 1.5 ± 0.4 5.3 ± 0.8 0.51 ± 0.09 1.6 ± 0.2 1.8 ± 0.4
3 Нг 2002 0.9 ± 0.2 1.6 ± 0.2 1.9 ± 0.3 5.7 ± 0.9 1.02 ± 0.18 2.0 ± 0.3 2.6 ± 0.1
1 Нг 1957 1.7 ± 0.3 1.0 ± 0.1 1.0 ± 0.1 2.0 ± 0.2 0.35 ± 0.04 0.8 ± 0.1 1.1 ± 0.1
органических удобрений 265 т/га, минеральных N2680, Р2430, К2790 кг/га действующего вещества.
Отбор образцов почв для анализов проводился после уборки урожая сельскохозяйственных культур. С каждой делянки тростевым буром отбиралось 28—30 индивидуальных проб, из которых составляли смешанный почвенный образец.
Общее содержание гумуса определяли методом Тюрина, фракционно-групповой состав гумуса — по методу Тюрина в модификации Пономаревой—Плотниковой. Лабильные (подвижные) формы гумуса определяли в следующих вытяжках: 0.1 М ШОН, 0.1 М Ш4Р207 при рН 7 и 10, в водной вытяжке [34] и в горячей воде (при кипячении) по методу Шу
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.