Роль почвенной микрофлоры в процессе гумусонакопления для юго-востока ЦЧЗ

В связи возрастающей проблемой сохранения плодородия почвы первостепенное значение приобретает разработка научно обоснованных мероприятий по сохранению гумуса в черноземах ЦЧЗ, стабилизации потенциального и повышению их эффективного плодородия, и на этой основе продуктивности сельскохозяйственных культур. Возрастает необходимость всестороннего изучения влияния факторов интенсификации сельскохозяйственного производства на основные звенья агроэкосистем, важнейший компонент которых - почвенные микробоценозы.

Микроорганизмы являются наиболее подвижной частью органического вещества почвы, способной быстро реагировать на изменения состояния почвы [1]. Учет микробиологических показателей особенно важен в современных экономических условиях землепользования, когда повышение урожайности культур должно достигаться не высокими дозами удобрений, а путем оптимизации биологических и агрохимических свойств почвы [2; 3].

Агротехническое воздействие на пашню оказывает определенное влияние на физиологический состав микрофлоры. По таксономическому составу бактериальных сообществ можно представить их экологи- ческие функции в биогеоценозе и направленность биохимических процессов в почве. Функциональный подход к учету деятельности микрофлоры почвы складывается из индивидуального изучения количества и биологической активности каждой микробной группы, что имеет большое значение при комплексной оценке агроэкосистем. В связи с этим изучение состава, свойств и количественных соотношений различных физиологических групп микроорганизмов дает информацию об агрономических свойствах почвы. Наблюдения за биогенностью исследуемой почвы позволяет определить тренд изменения состава и функционирования микробоцено-за.

Поэтому изучение особенностей жизнедеятельности почвенных микроорганизмов в конкретных условиях представляет интерес в целях поиска рациональных путей регулирования плодородия почвы, выявления резервов его повышения.

Исследования проводились в многолетнем стационарном опыте лаборатории эколого-ландшафтных севооборотов ФГБНУ «НИИСХ ЦЧП» на черноземе обыкновенном, со следующей агрохимической характеристикой слоя 0-40 см перед закладкой опыта: содержание гумуса

6,61%, общего азота – 0,331%, фосфора – 0,210%, калия – 1,80%, сумма поглощенных оснований – 57,0 мг-экв/100 г почвы, рН – 6,58. Размер посевных делянок – 168 м2.

Почвенные пробы отбирали по следующим предшественникам в семипольных севооборотах: в зернопаропропашном севообороте – по черному пару, в зернопаропропашном севообороте – по сидеральному горчичному пару, в зернопаропропашном севообороте – по занятому гороховому пару, в зернопаропропашном севообороте – по эспарцету на сидерат, в зернопаропропашном севообороте – по нуту, в зернопаропропашном севообороте – по сое, в зернотравянопропашном севообороте – по эспарцету на сено, в зернопаропропашном севообороте – с бинарным посевом (озимая пшеница + озимая вика).

Численность эколого-трофических групп микроорганизмов определяли стандартным методом посева разведений почвенной суспензии на плотные питательные среды по методике ВНИИСХ микробиологии (1975). Содержание гумуса определяли по Тюрину в модификации ЦИНАО ГОСТ 26213-91.

Результаты и обсуждение. Проведенные исследования показали, что микробиологическая биомасса почвы изменялась под влиянием различных предшественников озимой пшеницы. Общая численность жизнеспособных микроорганизмов складывалась из численности различных эколого-трофических групп – протеолитической, амилолитической, олигонитрофиль-ной, микромицетов (таблица).

Таблица 1. Влияние предшественников на микробиологический состав почвы под озимой пшеницей в слое 0-30 см (2014-2019 гг.)

*К мин (КАА/МПА) - коэффициент минерализации

** Кпт (МПА+КАА)*(МПА/КАА) - коэффициент трансформации органических соединений

Введение занятого горохового пара и эспарцета на сидерат способствовало наибольшему развитию микробного комплекса и накоплению его биомассы, численность которой увеличилась на 22% по сравнению с черным паром. Это может объясняться обогащением почвы дополнительным энергетическим материалом в виде отмершей корневой массы с узким отношением С:N. Наименьшая численность микроорганизмов отмечается в посевах озимой пшеницы после черного пара (38,28 млн КОЕ/1г почвы). Аналогичная закономерность наблюдалась по численности протеолитической и амилолитической микрофлоры (МПА+КАА). Значительная численность этих микроорганизмов в указанных вариантах может свидетельствовать о достаточно высоком уровне плодородия, так как они оказывают основополагающее влияние на процессы трансформации органического вещества в почве.

Для характеристики распространения эколого-трофических групп микроорганизмов в исследуемой почве, мы сравнили полученные данные со шкалой обогащен-ности почв микроорганизмами [4]. Обеспеченность почвы протеолитическими бактериями (аммонификаторами) характеризуется как богатая и очень богатая, а по численности амилолитической микрофлоры (КАА) - богатая.

Для оценки интенсивности и направленности микробиологических процессов в почве весьма интенсивными показателями являются их количественные соотношения, которые характеризуют интенсивность протекающих в почве процессов распада и выноса элементов питания в целом. С этой точки зрения информативными показателями служат коэффициент минерализации (Кмин) и коэффициент трансформации органических соединений (Кпт). Их величины свидетельствуют о протекающих в почве процессах распада и выноса элементов питания в целом, так как фактически отражают направление энергетических потоков, обусловленных противоположными функциями почвенной микрофлоры [5].

Коэффициент минерализации (Кмин) показывает степень развития амилолитической части почвенного микробоценоза и, соответственно, ее активность в трансформации углеводов почвы и связывании минерального азота. Судя по значениям коэффициента минерализации на протяжении периода исследований, прослеживается тенденция увеличения степени минерализации органического вещества на озимой пшенице после зернобобовых культур и многолетних трав (Кмин 1,71,8).

О глубине микробиологических превращений азотсодержащих соединений в почве судили по коэффициенту трансформации органического вещества (Кпт). Повышение этого показателя свидетельствует о том, что растительные остатки интенсивно трансформируются в органическое вещество почвы и, для поддержания устойчивого равновесия в экосистеме, приближают структуру почвенного микробо-ценоза к оптимальной. Степень микробиологического синтеза растительного материала в органическое вещество почвы на вариантах после эспарцета на сидерат, бинарного посева с озимой викой и зернобобовых предшественников (нут, горох) возрастала до 18% по сравнению с черным паром. Соя, в отличие от других зернобобовых предшественников, в меньшей мере способствовала трансформации органического вещества с коэффициентом, равным 14,32 ед, что было на уровне черного пара.

Выявлена линейная корреляционная зависимость (r=0,61+0,4) коэффициента трансформации органического вещества (Кпт) с содержанием гумуса в зависимости от различных предшественников озимой пшеницы, что может подтверждать необходимость учета и анализа различных групп микроорганизмов и их соотношение при анализе воспроизводства почвы.

По результатам исследований введение сидеральных паров и бинарного посева с озимой викой способствовало накоплению растительных остатков с высоким содержанием углерода, тем самым ослабляя риск почвоутомления, а также способствуя пополнению запасов гумуса. При использовании сидеральных паров (эспарцетово-го и горчичного) выявлена тенденция к повышению содержания гумуса до 7,13% по сравнению с чистым паром. Следует отметить, что разница по содержанию гумуса на исследуемых вариантах находится в пределах ошибки опыта и может быть вызвана пестротой почвенного плодородия. При введении в севооборот бобовых культур (горох, нут, соя, озимая вика) растительные остатки интенсивно трансформируются в органическое вещество почвы. Так, из зернобобовых предшественников лучшим для процесса гумусонакопления являлся вариант с горохом (6,97%). О подобной направленности процесса могут свидетельствовать данные по накоплению гумуса в этих севооборотах.

Заключение. Таким образом, культуры с большим поступлением высокоуглеродистых растительных остатков способствуют созданию положительного баланса и устраняют опасность угнетения почвы. Увеличение коэффициента минерализации указывает на то, что процесс минерализации в почве протекает энергично и регу- лируется условиями чередования. Введе- бовых трав способствует увеличению ние сидеральных паров и многолетних бо- трансформации органического вещества.