Влияние различных систем защиты растений на ферментативную активность чернозема

Ферментативная активность почвы -это совокупность биохимических процессов, катализируемых внеклеточными почвенными ферментами, основная часть которых закрепляется на почвенных частицах или стабилизуется в почвенном растворе. Почвенные ферменты - это природные биокатализаторы, представляющие собой высокомолекулярные белковые вещества, источниками которых могут быть растения, микроорганизмы, водоросли, грибы, животные. Ферменты не только значительно ускоряют биохимические реакции (в десятки и сотни раз), но и делают возможным само протекание этих реакций при обычной нормальной температуре [1, 2].

На ферментативную активность почв оказывают влияние как естественные факторы (температура, влажность, гранулометрический и физико-химический состав почв и др.), так и антропогенные (механическая обработка почвы, внесение удобрений, гербицидов, биопрепаратов, мелиорантов) [3, 4]. Поступающие в почвы минеральные удобрения, химические средства защиты растений, стимуляторы роста и другие химические соединения являются физиологически и химически более активными, чем её естественные составляющие.

Поэтому даже в небольших концентрациях они могут изменять уровень ферментативной активности почвы от сильного активирования до полного ингибирования [1, 3].

Средства защиты растений в виду своей высокой токсичности опосредованно влияют и на биологическую активность почв. В связи с этим цель нашей работы -изучить влияние химических и биологических средств защиты растений на ферментативную активность чернозема.

Объекты и методы исследования. Исследования проводились на опытных полях ФГБНУ ФРАНЦ в Аксайском районе Ростовской области. Почва - чернозем обыкновенный карбонатный, выращиваемая культура - нут сорта Донплаза, предшественник - озимая пшеница. Схема опыта включала 6 вариантов (табл. 1). Образцы почв отбирались с помощью бура из гумусового горизонта каждые 20 см до глубины 80 см. Сроки отбора - до обработки средствами защиты растений и через 2 недели после обработки. Активность каталазы определяли газоволюметрическим методом, активность инвертазы - методом Галстяна, активность фосфатазы - методом Галстяна и Арутюняна [5].

Таблица 1. Схема полевого опыта

Результаты исследования. Каталаза является весьма распространенным в почвах ферментом класса оксидоредуктаз, а ее активность – важный показатель генезиса почв и индикатор воздействия на почвы антропогенных факторов. Под действием каталазы токсичная для растений перекись водорода разрушается, в результате чего образуется вода и молекулярный кислород [1, 3].

Инвертаза осуществляет гидролитическое расщепление сахарозы и ее производных по гликозидным связям до мономеров. Активность инвертазы в значительной степени отражает содержание в почве легкогидролизуемых углеводов, являющихся энергетическим материалом для многих почвенных гетеротрофов [1].

Фосфатаза, как и инвертаза относится к классу гидролаз. Она отвечает за минерализацию органического фосфора, в связи с чем, играет важную роль в обеспечении растений этим элементом. При недостатке в почве доступного фосфора происходит дополнительное выделение ферментов микроорганизмами и растениями, что ве- дет к возрастанию фосфатазной активности.

По шкале оценки степени обогащенно-сти почв ферментами Д.Г. Звягинцева [6] исследованный чернозем обыкновенный карбонатный под культурой нута относится к категории среднеобогащенных и богатых по содержанию в них каталазы и к средней категории по степени обогащен-ности инвертазой и фосфатазой.

Исследованный чернозем характеризуется относительно высокой активностью каталазы – 9,9-11,9 мл О2 /1 г / 1 мин (табл. 2). Выявлена тенденция снижения активности каталазы после обработки химическими средствами защиты растений. В вариантах на среднем фоне удобрений эта тенденция выражена наиболее четко, что подтверждает установленный ранее эффект снижения активности каталазы при внесении минеральных удобрений [3].

При обработке нута биологическими средствами защиты резкого снижения каталазной активности не наблюдалось, она оставалась примерно на том же уровне, что и до обработки препаратами.

Таблица 2. Ферментативная активность почвы в зависимости от фона удобрений и системы защиты растений (до и после обработки препаратами)

Активность инвертазы варьировала по вариантам опыта от 30,4 до 36,8 мг глюкозы на 1 г за 24 часа (табл. 2). Снижение активности инвертазы происходит как на контроле, так и на всех вариантах после применения различных средств защиты растений. Уровень снижения инвертазы без удобрений на контроле составил 5,0%, на варианте с химической защитой – 7,2%, а на варианте с биологической защитой – 4,9%. На среднем фоне удобрений эти цифры составили соответственно 3,6%, 15,6% и 4,1%, то есть наибольшее снижение уровня активности инвертазы про- изошло при применении средств химической защиты растений на среднем фоне удобрений.

Обработка химическими средствами защиты растений вызвала стимуляцию активности фосфатазы почвы (табл. 2). Увеличение активности фосфатазы отмечается и на контроле, что говорит об активном поглощении фосфора растениями, снижении количества доступного фосфора в почве, а в связи с этим – повышении активности этого фермента. Следует отметить, что на вариантах без удобрения повышение активности фосфатазы более существенное, чем на среднем фоне удобрения. На вариантах с биологической системой защиты растений активность фосфатазы остается примерно на том же уровне до и после применения средств защиты.

Таким образом, обработка средствами химической защиты растений по-разному действует на различные ферменты, снижая активность каталазы и инвертазы и стимулируя активность фосфатазы. При обработке средствами биологической защиты растений происходит стимуляция активности каталазы и ингибирование активности инвертазы. При этом активность фосфатазы сохраняется на одном уровне.