Технология no-till как фактор активности почвенных беспозвоночных в агрочерноземах Ставропольского края

Технология no-till как фактор активности почвенных беспозвоночных в агрочерноземах Ставропольского края

Автор: Кутовая О.В., Никитин Д.А., Гераськина А.П.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Почва и продуктивность агроэкосистем

Статья в выпуске: 1 т.56, 2021 года.

Бесплатный доступ

Почвенная макро- и мезофауна чрезвычайно чувствительна к разным способам сельскохозяйственной обработки, поэтому почвенные беспозвоночные используются в качестве биоиндикаторов экологического состояния агроценозов. Поскольку макро- и мезофауна в значительной степени контролируют водный баланс почвы и участвуют в формировании гумуса, особенное внимание следует уделять им в засушливых регионах, в первую очередь в Черноземье. В настоящей работе впервые дана интегрированная оценка плотности населения и эколого-функционального разнообразия макро- и мезофауны чернозема обыкновенного в Ставропольском крае. Показана возможность использования этих групп беспозвоночных животных в качестве биоиндикаторов экологического состояния агроценозов. Доказано, что применение технологии no-till стимулирует активность и численность всех групп макро- и мезофауны. Цель работы - оценка численности и таксономического разнообразия эколого-функциональных групп макро- и мезофауны при различных технологиях обработки почвы (традиционная вспашка с оборотом пласта и no-till) в условиях внесения минеральных удобрений и без них на южных агрочерноземах Ставропольского края. Опыты по использованию технологии no-till на фоне применения или отсутствия минеральных удобрений проводили в 2012-2019 годах в опытном хозяйстве ФГБНУ Северо-Кавказского Федерального научного аграрного центра (Шпаковский р-н Ставропольского края). В 2019 году исследовали делянки полей с тремя типами учитываемых факторов: обработка почвы (вспашка с оборотом пласта и по технологии no-till); наличие/отсутствие удобрений; сельскохозяйственные культуры. Почва - чернозем обыкновенный среднемощный слабогумусированный тяжелосуглинистый на лессовидных карбонатных суглинках. В севообороте возделывали кукурузу ( Zea mays L.) сорта Машук, сою ( Glycine max L.) сорта Дуниза (до 2018 года), которая впоследствии была заменена горохом ( Pisum sativum L.) сорта Фаэтон, озимую пшеницу ( Triticum aestivum L.) сорта Дея, подсолнечник ( Helianthus annuus L.) сорта Баграт. Контролем служила необрабатываемая залежная почва вблизи опытных полей. Удобрения вносили при посеве в расчетных дозах (озимая пшеница - N160P90K60, подсолнечник - N72P58K32, кукуруза - N80P48K48, соя или горох - N60P60K60). Почвенную макрофауну учитывали методом раскопки площадок 25×25×30 см и ручного разбора почвенных проб. Почвенную мезофауну выделяли методом эклекторов из почвенного монолита и учитывали с помощью микроскопа «Биомед-5 ПР ЛЮМ» (Россия) при увеличении ×40. Среди макрофауны на всех полях наиболее многочисленны были многоножки ( Myriapoda ), имаго и личинки жесткокрылых ( Coleoptera ), пауки ( Araneae ) и дождевые черви ( Lumbricidae ). Среди дождевых червей доминировали Aporrectodea caliginosa , в то время как единичные экземпляры A. rosea были обнаружены только на залежи. Минимальную численность A. caliginosa (32 экз/м2) отмечали под горохом и подсолнечником при традиционной обработке, максимальную - под кукурузой на делянках no-till и на вспаханных участках (соответственно 556 и 512 экз/м2). В целом численность дождевых червей на полях no-till оказалась выше под всеми культурами (кроме подсолнечника) по сравнению со значениями на вспаханных делянках. Среди других групп почвенной макрофауны наиболее многочисленны были многоножки (до 1500 экз/м2), а также пауки (до 500 экз/м2) и жуки (до 500 экз/м2). Единично встречались мокрицы ( Oniscidea ) и моллюски ( Gastropoda ). Плотность многоножек, пауков, жесткокрылых и дождевых червей для вариантов no-till всегда была выше, чем для вспаханных полей вне зависимости от вида сельскохозяйственной культуры. Внесение минеральных удобрений, как правило, сокращало численность и разнообразие представителей макрофауны. Среди мезофауны по численности и разнообразию преобладали клещи ( Acari ) и коллемболы ( Collembola ). Мезофауна полей no-till была таксономически более разнообразной, чем вспаханных делянок. Минимальная численность мезофауны выявлена под горохом и кукурузой, максимальная - под озимой пшеницей и подсолнечником. В целом на распределение почвенных беспозвоночных (макро- и мезофауны) значительное влияние оказывал способ обработки почвы, однако на показатели численности часто влияла и сельскохозяйственная культура. Применение удобрений снижало биоразнообразие макрофауны и уменьшало ее численность на всех делянках, независимо от способа обработки почвы.

Еще

Нулевая обработка почвы, вспашка, черноземы, почвенные беспозвоночные, макрофауна, мезофауна, биоиндикация

Короткий адрес: https://sciup.org/142229463

IDR: 142229463   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2021.1.199rus

Список литературы Технология no-till как фактор активности почвенных беспозвоночных в агрочерноземах Ставропольского края

  • Tsiafouli M.A., Thebault E., Sgardelis S.P., De Ruiter P.C., Van Der Putten, W.H., Birkhofer K., Hemerik L., de Vries F.T., Bardgett R.D., Brady M.V., Bjornlund L., Jergensen H.B., Christensen S., Hertefeldt T.D., Hotes S., Gera Hoi W.H., Frouz J., Liiri M., Mortimer S.R., Setala H., Tzanopoulos J., Uteseny K., Pizl V., Stary J., Wolters V., Hedlund K. Intensive agriculture reduces soil biodiversity across Europe. Global Change Biology, 2015, 21(2): 973-985 (doi: 10.1111/gcb.12752).
  • Priya K.C., Mani I., Parray R.A. Long term effect of different tillage systems on soil physical properties and yield of wheat. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 2019, 8(2): 21822185.
  • Pekrun C., El Titi A., Claupein W. Implications of soil tillage for crop and weed seeds. In: Soil tillage in agroecosystems. CRC Press, Boca Raton, FL, USA, 2002: 115-146.
  • Pelosi C., Pey B., Hedde M., Caro G., Capowiez Y., Guernion M., Peigné J., Piron D., Bertrand M., Cluzeau D. Reducing tillage in cultivated fields increases earthworm functional diversity. Applied Soil Ecology, 2014, 83: 79-87 (doi: 10.1016/j.apsoil.2013.10.005).
  • Pelosi C., Pey B., Caro G., Cluzeau D., Peigné J., Bertrand M., Hedde M. Dynamics of earthworm taxonomic and functional diversity in ploughed and no-tilled cropping systems. Soil and Tillage Research, 2016, 156: 25-32 (doi: 10.1016/j.still.2015.07.016).
  • Zagatto M.R.G., Niva C.C., Thomazini M.J., Baretta D., Santos A., Nadolny H., Cardoso G.B., Brown G.G. Soil invertebrates in different land use systems: how integrated production systems and seasonality affect soil mesofauna communities. Journal of Agricultural Science and Technology B, 2017, 7: 158-169.
  • Dekemati I., Simon B., Vinogradov S., Birkás M. The effects of various tillage treatments on soil physical properties, earthworm abundance and crop yield in Hungary. Soil and Tillage Research, 2019, 194: 104334 (doi: 10.1016/j.still.2019.104334).
  • Jernigan A.B., Wickings K., Mohler C.L., Caldwell B.A., Pelzer C.J., Wayman S., Ryan M.R. Legacy effects of contrasting organic grain cropping systems on soil health indicators, soil invertebrates, weeds, and crop yield. Agricultural Systems, 2020, 177: 102719 (doi: 10.1016/j.agsy.2019.102719).
  • Frouz J. Effects of soil macro- and mesofauna on litter decomposition and soil organic matter stabilization. Geoderma, 2018, 332: 161-172 (doi: 10.1016/j.geoderma.2017.08.039).
  • Jouquet P., Dauber J., Lagerlof J., Lavelle P., Lepage M. Soil invertebrates as ecosystem engineers: intended and accidental effects on soil and feedback loops. Applied Soil Ecology, 2006, 32(2): 153-164 (doi: 10.1016/j.apsoil.2005.07.004).
  • Zikeli S., Gruber S. Reduced tillage and no-till in organic farming systems, Germany—Status quo, potentials and challenges. Agriculture, 2017, 7(4): 35 (doi: 10.3390/agriculture7040035).
  • Pretty J., Bharucha Z.P. Sustainable intensification of agriculture: greening the world's food economy. Routledge, 2018.
  • Методы почвенно-зоологических исследований /Под ред. М.С. Гилярова. М., 1975.
  • Ashworth A.J., DeBruyn J.M., Allen F.L., Radosevich M., Owens P.R. Microbial community structure is affected by cropping sequences and poultry litter under long-term no-tillage. Soil Biology and Biochemistry, 2017, 114: 210-219 (doi: 10.1016/j.soilbio.2017.07.019).
  • Pelosi C., Barot S., Capowiez Y., Hedde M., Vandenbulcke F. Pesticides and earthworms. A review. Agronomy for Sustainable Development, 2014, 34(1): 199-228 (doi: 10.1007/s13593-013-0151-z).
  • Liu H., Carvalhais L.C., Crawford M., Dang Y.P., Dennis P.G., Schenk P.M. Strategic tillage increased the relative abundance of Acidobacteria but did not impact on overall soil microbial properties of a 19-year no-till Solonetz. Biology and Fertility of Soils, 2016, 52(7): 1021-1035 (doi: 10.1007/s00374-016-1138-0).
  • Никитин Д.А., Иванова Е.А., Железова А.Д., Семенов М.В., Гаджиумаров Р.Г., Тха-кахова А.К., Чернов Т.И., Ксенофонтова Н.А., Кутовая О.В. Оценка влияния технологии no-till и вспашки на микробиом южных агрочерноземов. Почвоведение, 2020, 12: 1508-1520 (doi: 10.31857/S0032180X20120084).
  • Kasprzak K. Soil Oligochaeta III — The family of Earthworms (Lumbricidae). In: The keys to indicate the invertebrates of Poland. PWN, Warsaw, 1986.
  • Ruiz N., Lavelle P., Jiménez J. Soil macrofauna field manual: technical level. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, 2008.
  • Цховребов В.С., Фаизова В.И. Почвы и климат Ставрополья. Вестник АПК Ставрополья, 2015, S2: 21-34.
  • Pizl V. Succession of earthworm population in abandoned fields. Soil Biology and Biochemistry, 1992, 24(12): 1623-1628 (doi: 10.1016/0038-0717(92)90160-Y).
  • Гераськина А.П. Население дождевых червей (Lumbricidae) на зарастающих полях. Зоологический журнал, 2009, 88(8): 901-906.
  • Bedano J.C., Domínguez A., Arolfo R., Wall L.G. Effect of Good Agricultural Practices under no-till on litter and soil invertebrates in areas with different soil types. Soil and Tillage Research, 2016, 158: 100-109 (doi: 10.1016/j.still.2015.12.005).
  • Sandor M., Brad T., Maxim A., Sandor V., Onica B. The effect of fertilizer regime on soil fauna. Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca. Agriculture, 2016, 73(2): 353-354 (doi: 10.15835/buasvmcn-agr:12445).
  • Fusaro S., Gavinelli F., Lazzarini F., Paoletti, M.G. Soil Biological Quality Index based on earthworms (QBS-e). A new way to use earthworms as bioindicators in agroecosystems. Ecological Indicators, 2018, 93: 1276-1292 (doi: 10.1016/j.ecolind.2018.06.007).
  • Dane S., Laugale V., Lepse L., Silina D. Influence of legumes on soil fertility in strawberry-legume intercropping. Research for Rural Development, 2017, 2: 26-32 (doi: 10.22616/rrd.23.2017.045).
  • Makulec G. Density and biomass of earthworms (Lumbricidae) on leys and permanent meadows. Ekologia Polska, 1997, 45(3-4): 815-823.
  • Ventins J. Earthworm (Oligochaeta, Lumbricidae) communities in common soil types under intensive agricultural practice in Latvia. Proceedings of the Latvian Academy of Sciences. Section B, 2011, 65(1-2): 48-56 (doi: 10.2478/v10046-011-0018-0).
  • Гераськина А.П. Экологическая оценка динамики комплекса дождевых червей (Lumbricidae) в ходе восстановительных сукцессий. Смоленск, 2016.
  • Bayley M., Overgaard J., Hej A.S., Malmendal A., Nielsen N.C., Holmstrup M., Wang T. Metabolic changes during estivation in the common earthworm Aporrectodea caliginosa. Physiological and Biochemical Zoology, 2010, 83(3): 541-550 (doi: 10.1086/651459).
  • Бокина И.Г. Хищная энтомофауна стеблестоя овса, возделываемого по технологии no-тШ. Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет), 2018, 1: 72-79.
  • Мордкович В.Г. Степные экосистемы. Новосибирск, 1982.
  • Семеренко С.А. Экологизация контроля насекомых-вредителей в посевах подсолнечника. Масличные культуры, 2011, 2(148-149): 153-158.
  • Wang M., Fu S., Xu H., Wang M., Shi L. Ecological functions of millipedes in the terrestrial ecosystem. Biodiversity Science, 2018, 26(10): 1051 (doi: 10.17520/biods.2018086).
  • Курдюков Ю.Ф., Лощинина Л.П., Попова Ж.П., Шубитидзе Г.В., Кузьмичев Ф.П., Третьяков М.В. Биологические особенности почвы и урожайность озимой и яровой пшеницы в севооборотах черноземной степи Поволжья. Аграрный вестник Юго-Востока, 2010, 3-4(6-7): 67-70.
  • Годунова Е., Сигида С., Патюта М. Почвенная мезофауна степных и лесостепных агроланд-шафтов Центрального Предкавказья. Ставрополь, 2018.
  • Кузнецова Н.А. Население почвообитающих коллембол в градиенте загрязнения хвойных лесов выбросами Среднеуральского медеплавильного завода. Экология, 2009, 6: 439-448.
  • Рахлеева А.А., Семенова Т.А., Стриганова Б.Р., Терехова В.А. Динамика зоомикробных комплексов при разложении растительного опада в ельниках южной тайги. Почвоведение, 2011, 1: 44-55.
  • Prasanthi G., Kumar N.G., Raghu S., Srinivasa N., Gurumurthy H. Study on the effect of different levels of organic and inorganic fertilizers on microbial enzymes and soil mesofauna in soybean ecosystem. Legume Research-An International Journal, 2019, 42(2): 233-237 (doi: 10.18805/LR-3850).
  • Malcicka M., Berg M.P., Ellers J. Ecomorphological adaptations in Collembola in relation to feeding strategies and microhabitat. European Journal of Soil Biology, 2017, 78: 82-91 (doi: 10.1016/j.ejsobi.2016.12.004).
  • Pass G., Szucsich N.U. 100 years of research on the Protura: many secrets still retained. Soil Organisms, 2011, 83(3): 309-334.
  • Гераськина А.П., Кузнецова Н.А. Особенности пространственного микрораспределения почвенных животных в горных сосновых лесах Кавказа. Материалы VI Всеросс. конф. с межд. участием «Горные экосистемы и их компоненты». Махачкала, 2017: 96-97.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp