Направленность биохимических процессов в черноземе при компостировании с соломой в модельном опыте

Перспективы использования соломы зерновых культур в качестве органического удобрения давно привлекают внимание исследователей. Высокое содержание органического вещества, созданного непосредственно на месте потребления, является бесспорным достоинством соломы, однако ее применение в качестве органического удобрения сдерживается низкой скоростью разложения в почве. Для ускорения процессов биотрансформации соломы в почву вместе с соломой вносят азотные удобрения, а также обрабатывают солому различными биопрепаратами, в том числе гуминовыми [1, 2, 3, 4].

Протекающие в почве биохимические процессы во многом определяются биологическими показателями плодородия, в частности, ферментативной активностью. Ферменты, представляющие собой мощные природные биокатализаторы, принимают активное участие в процессах разложения, гумификации и минерализации растительных остатков в почве, гидролизе органических соединений, синтезе и распаде гумуса, а также в других биохимических процессах. Высокая активность ферментов сохраняется довольно продолжительное время, хотя и подвержена изменению под влиянием факторов внешней среды, как естественных, так и антропогенных [5, 6]. В связи с этим актуальным является изучение интенсивности биохими- ческих процессов в почве, которые обуславливают ускорение разложения соломы при ее запашке.

Объекты и методы исследования . Изучение биохимической активности почв проводилось в условиях модельного опыта. Почву из пахотного слоя (чернозем обыкновенный карбонатный) смешивали с измельченной до 2-3 см соломой озимой пшеницы из расчета 6 т/га, и компостировали при температуре 20-22^оС и влажности почвы 60% от ПВ.

Модельный опыт был заложен в трехкратной повторности и включал три варианта: 1 – почву компостировали с соломой без внесения удобрений и биологических препаратов (контроль); 2 – почву компостировали с соломой с внесением минерального азотного удобрения в дозе 10 кг/т; 3 – почву компостировали с соломой с внесением гуминового препарата BIO-Дон.

Обработка гуминовым препаратом проводилась однократно при закладке опыта в дозе 2 л/га. Активность каталазы и инвертазы определяли методами А.Ш. Галстяна [7]. Результаты обработаны методами статистического анализа с помощью Excel; в тексте статьи и в таблицах приведены средние величины.

Результаты и обсуждение. Среди показателей биологической активности почв ферментативная активность является наи- более стабильным параметром несмотря на то, что она может существенно варьировать в пространстве и во времени. При оценке антропогенного воздействия на почвы важным показателем считается активность окислительновосстановительных ферментов, к которым относится каталаза, и гидролитических ферментов, к которым относится инвертаза.

Каталаза разрушает токсичную для растений перекись водорода, которая образуется в результате биохимических реакций окисления – восстановления органических соединений, в процессе метаболизма аэробных организмов и дыхания растений [5]. Содержание в почве органического вещества является важным фактором, регулирующим активность каталазы. При внесении соломы в почву происходит рост численности аэробной микрофлоры, участвующей в процессах разложения соломы и образующих перекись в результате своей жизнедеятельности, что ведет к активизации биохимических процессов окисления-восстановления и увеличению активности каталазы [2, 8, 9].

Согласно нашим исследованиям, активность каталазы в черноземе до внесения соломы составляла в среднем 7,9 мл О 2 /1 мин/1 г почвы. Несмотря на некоторое увеличение каталазной активности за пять месяцев компостирования почвы с соломой, почва оставалась в разряде среднеобеспеченных по шкале Звягинцева [8]. Во второй половине опыта наблюдалось увеличение темпов роста активности каталазы, почвы по всем вариантам перешли в категорию высоко обогащенных по этому ферменту (табл. 1).

Таблица 1. Динамика активности каталазы (мл О2/1 мин/1 г) при компостировании поч- вы с соломой.

На контрольном варианте по всем срокам наблюдения активность каталазы была наименьшей. Как внесение азотного удобрения, так и обработка гуминовым препаратом стимулировали активность каталазы. За все время эксперимента активность каталазы на контроле увеличилась на 35,4%, на варианте с гуминовым препаратом Bio-Дон на 41,8%, а на варианте с минеральным азотом – на 44,3%.

Инвертаза принадлежит к классу гидролаз и осуществляет реакции гидролиза сахарозы и ее производных по гликозидным связям до мономеров, обогащая почвы доступными для растений и микроорганизмов питательными элементами [5]. Ак- тивность инвертазы находится в прямой зависимости от содержания органического вещества в почве и в значительной степени отражает содержание в ней легкогидролизуемых углеводов – энергетического материала для многих почвенных гетеротрофов [8].

Содержание в соломе большого количества углеводов и близких к ним соединений (до 60% от биомассы) ведет к тому, что внесение ее в почву стимулирует развитие пула гетеротрофных организмов и биохимических процессов гидролиза легкодоступных углеводов. Соответственно повышается и активность инвертазы, которая катализирует эти процессы (табл. 2).

Таблица 2. Динамика активности инвертазы (мг глюкозы/24 ч/1 г) при компостирова- нии почвы с соломой

За 9 месяцев активность инвертазы выросла на контроле – на 38,2%, на варианте с азотным удобрением – на 51,9%, на варианте с гуминовым препаратом Bio-Дон – на 43,2%.

Таким образом, проведенные исследо- шение биохимической активности чернозема. Обработка гуминовым препаратом ведет к более существенному росту уровня активности каталазы и инвертазы по сравнению с контролем, но уступает таковому в варианте с внесением минерального азо- вания подтвердили, что при компостиро- та.

вании соломы с почвой происходит повы-