Направленность биохимических процессов в черноземе при компостировании с соломой в модельном опыте
Автор: Наими О.И.
Журнал: Международный журнал гуманитарных и естественных наук @intjournal
Рубрика: Биологические науки
Статья в выпуске: 6-2 (33), 2019 года.
Бесплатный доступ
В модельном опыте изучали биохимическую активность чернозема обыкновенного при компостировании с соломой озимой пшеницы. Биохимические процессы в почве во многом определяются биологическими показателями плодородия, в частности, ферментативной активностью. При внесении соломы в почву ферментативная активность каталазы и инвертазы существенно возрастает. Обработка соломы гуматами повышает ферментативную активность, способствуя увеличению скорости процессов разложения соломы.
Биохимические процессы, ферментативная активность, чернозем обыкновенный, солома, гуминовый препарат
Короткий адрес: https://sciup.org/170186442
IDR: 170186442 | DOI: 10.24411/2500-1000-2019-11303
Текст научной статьи 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 20-22оС 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.
Вариант |
Срок компостирования, месяцы |
||||
0 |
3 |
5 |
7 |
9 |
|
1 – контроль (почва + солома) |
7,9 |
8,8 |
8,9 |
10,1 |
10,7 |
2 – почва + солома + N |
8,0 |
9,4 |
9,5 |
10,5 |
11,4 |
3 – почва + солома + BIO-Дон |
7,9 |
9,1 |
9,2 |
10,3 |
11,2 |
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
Вариант |
Срок компостирования, месяцы |
||||
0 |
3 |
5 |
7 |
9 |
|
1 – контроль (почва + солома) |
18,6 |
21,8 |
22,5 |
25,5 |
25,7 |
2 – почва + солома + N |
18,7 |
24,2 |
24,7 |
28,0 |
28,4 |
3 – почва + солома + BIO-Дон |
18,5 |
22,2 |
22,7 |
25,6 |
26,5 |
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-
Список литературы Направленность биохимических процессов в черноземе при компостировании с соломой в модельном опыте
- Еремин Д.И., Ахтямова А.А. Возможности ускорения разложения соломы яровой пшеницы в условиях лесостепной зоны Зауралья//Агропродовольственная политика России. 2015. № 4 (40). С. 35-38.
- Наими О.И., Безуглова О.С. Полиенко Е.А. Куцерубова О.Ю. Воспроизводство плодородия чернозема обыкновенного карбонатного при внесении соломы и гуминовых препаратов//Достижения науки и техники АПК. 2018. № 8. С. 11-16.
- Русакова И.В., Воробьев Н.И. Использование биопрепарата Баркон для инокулирования соломы, применяемой в качестве удобрения//Достижения науки и техники АПК. 2011. № 8. С. 25-28.
- Наими О.И. Применение гуминовых препаратов для разложения соломы в почве//Сб.: Гуминовые вещества в биосфере: Материалы VII Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 90-летию со дня рождения профессора Д.С. Орлова и III Международной научной школы. -М., 2018. -С. 129-130.
- Хазиев Ф.Х. Системно-экологический анализ ферментативной активности почв. -М.: Наука, 1982. -204 с.
- Наими О.И. Гумусное состояние и биологическая активность чернозёмов обыкновенных (североприазовских) при длительном сельскохозяйственном использовании//Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 3 (53). С. 161-164.
- Хазиев Ф.Х. Ферментативная активность почв. -М.: Наука, 1976. -180 с.
- Звягинцев Д.Г. Биологическая активность почв и шкалы для оценки некоторых ее показателей//Почвоведение. 1978. № 6. С. 48-54.
- Купревич В.Ф., Щербакова Т.А. Почвенная энзимология. -Минск: «Наука и техника», 1966. -274 с.