Влияние сидеральных культур на ферментативную активность почвы

Вве^ение. Сидерация – агротехнический прием, направленный на сохранение почвенного плодородия и биологизацию земледелия [1]. Зеленое удобрение является дополнительным источником биологического азота и является одним из приемов регулирования баланса гумуса [2]. В настоящее время в мире в ассортименте сидеральных культур насчитывается более 60 бобовых и злаковых культур, а так^е большое количество их смесей [3]. Удачный выбор сидеральной культуры определяет конечный успех зеленого удобрения. Результаты исследования Е.В. Кравцовой, Л. В. Рудаковой (2019) показали, что наибольшее количество питательных веществ (азот, фосфор, калий) поступило в почву с остатками эспарцета – 496 кг/га, с остатками рапса-321 кг/га, с остатками горчицы белой – 267 кг/га, с остатками злаково-бобовой смеси – 279 кг/га, а наименьшее с остатками нута – 140 кг/га [4]. В процессах трансформации органического вещества ключевая роль принадле^ит почвенным ферментам. Они являются катализаторами в процессах синтеза и минерализации органического вещества и мобилизации элементов питания. Уровень ферментативной активности почв различается пределах типа: так, черноземы выщелоченные, характеризуются более высокой ферментативной активностью, чем черноземы обыкновенные. Наличие свободных карбонатов в почвенном профиле чернозема обыкновенного оказывает ингибирующее действие на активность ферментов [5]. Показатели ферментативной активности почв используются как наиболее оперативные показатели антропогенного воздействия на почву [6, 7].

Цель иссле^ований изучить влияние сидеральных культур на ферментативную активность почвы в посевах последующих культур звена севооборота

Услови^, материалы и мето^ы. Исследования проводились в течение 2019-2022 гг. в звене севооборота: сидеральный пар – озимая пшеница – кукуруза на зерно – ячмень. Ферментативная активность почв определялась три^ды за вегетацию культуры севооборота в воздушно-сухих образцах методом Галстяна[8]. В исследованиях определялась активность некоторых ферментов, относящихся к классу оксидоредуктаз: каталазы (^К), пероксидазы (ПО) и полифенолоксидаз (ПФО). Территория экспериментального участка входит в предгорную зону умеренно-^аркого климата с умеренным увла^нением Кабардино-Балкарской республики. Сумма поло^ительных температур за период активной вегетации растений составляет 3407 ° С. Среднегодовая сумма осадков составляет 484мм, причем большая часть осадков (около 363мм) выпадает за период активной вегетации (максимальное количество их приходится на май-июнь). Почва опытного участка – чернозем обыкновенный среднемощный слабосмытый глинистый на карбонатных глинах. Содер^ание гумуса – 4,6%, мощность гумусового профиля – 72см. ^гротехника возделывания сельскохозяйственных культур общепринятая в зоне. Химический состав растений и скорость разло^ения их в почве зависит от фазы развития на момент их заделки в почву [4]. Все сидеральные культуры (горох, ЯРОВ^Я ВИК^ , горчица белая, суданская трава) запахивались в фазе цветения. Для получения большей массы зеленого удобрения, под основную обработку почвы вносились минеральные удобрения (нитрофоска) в дозе N 60 Р 60 K 60 .

Результаты и обсу^^ение. Ферментативная активность почвы является ва^нейшим показателем биогенности почвы. Ка^дый из изученных ферментов имеет свое функциональное значение в биодинамике почвы. Окислительновосстановительные ферменты или оксидоредуктазы занимают ва^ное место в обмене веществ и энергии в почве. Пероксидаза и полифенолоксидаза участвуют в процессах образования гумуса. ^ктивность этих ферментов – существенный показатель плодородия почв. Фермент пероксидаза (ПО) влияет на реакцию окисления гумусовых веществ и поэтому считается, что она влияет на минерализацию гумусовых веществ. Полифенолоксидазы (ПФО) влияют на превращение органических соединений ароматического ряда в компоненты гумуса. Каталазная активность тесно связана с содер^анием гумуса в почве и при возрастании активности каталазы происходит увеличение его распада. Результаты исследований (таблица) свидетельствуют о том, что несколько более высокая каталазная активность почвы под озимой пшеницей на варианте с использованием для сидерации горчицы белой, примерно на таком ^е уровне активность фермента находилась при использования сидератом суданской травы.

Пероксидаза играет ва^ную роль в разло^ении гумуса, а полифенолоксидаза в его синтезе. Пероксидазная активность почвы была более высокой на контрольном варианте, где озимая пшеница возделывалась по предшественнику пшеница и на варианте сидерации горчицей белой (7,2). Наименьшая полифенолоксидазная активность почвы под озимой пшеницей отмечалась после сидерации яровой викой, уровень активности фермента снизился на 13% относительно контрольного варианта. Отношение активности полифенолоксидазы к активности пероксидазы, выра^енное в процентах имеет связь с накоплением в почвах гумуса, поэтому эта величина получила название условный коэффициент накопления гумуса и считают, что с его помощью можно судить о направленности процессов трансформации органического вещества в почве [9, с. 94]. Интенсивность процесса гумусонакопления под озимой пшеницей была выше в гороховом сидеральном пару и на варианте сидерации суданской травой по сравнению с контрольным вариантом на 26,6 и 15,5% соответственно. Коэффициент накоп^ения гумуса на ва^ианта^ сиде^ации яровой викой, горчицей белой был незначительно выше контроля, что объясняется пролонгированным течением процесса в сидеральных парах. На второй культуре севооборота (кукуруза на зерно) высокой каталазной активностью характеризовалась почва в горчичном сидеральном пару и в контрольном варианте. Следовательно, вероятность потери потенциального плодородия почв здесь несколько выше, чем в других сидеральных парах. Повышение активности пероксидазы в почве свидетельствует о том, что минерализация гумуса почвы протекает более интенсивно, так как фермент способствует распаду гумуса. ^ктивность полифенолоксидазы, участвующей в синтезе гумуса в гороховом сидеральном пару была максимальной в опыте. Другие виды сидеральных паров по активности полифенолоксидазы так^е создавали лучшие условия для синтеза гумусовых веществ, что подтверждается отношением полифенолоксидазы к пероксидазе. Таким образом, агротехнический прием - сидерация - оказывает существенное положительное влияние на повышение уровня потенциального плодородия почвы в первый год последействия.

Поло^ительное влияние сидерации на плодородие почвы отчетливо прослеживается и на третьей культуре севооборота. Второй год последействия так^е характеризуется более высокими темпами трансформации органического вещества, поступившего в почву с сидератами. Уровень активности каталазы на всех вариантах сидерации выше контрольного варианта. ^ктивность пероксидазы максимальной была на варианте сидерации горчицей белой и суданской травой (таблица).

Уровень активности полифенолоксидазы во всех видах сидеральных паров различался незначительно и превышала значения активности фермента на контрольном варианте на 15,2-19,6%. Вследствие этого и коэффициент гумусонакопления на контроле был наименьшим (73,0), лучше всего процессы гумусонакопления проходили при сидерации горохом и яровой викой, о чем свидетельствует увеличение коэффициента гумусонакопления относительно контроля на 17,1 и 15,8 соответственно.

Таблица – Ферментативная активность пахотного слоя чернозема обыкновенного, мг/1г в.с. почвы (средняя за вегетацию, 2020-2022 гг.)

Различия в прямом действии и последействии изученных сидеральных паров на ферментативную активность почвы были связаны с неодинаковым количеством, поступающей в почву биологической массы сидеральных культур и разным их химическим составом.

Выво^ы:

• -    применение сидератов повышает активность полифенолоксидазы, участвующей в синтезе гумуса;

• -    действие и последействие зеленого удобрения зависит от применяемого сидерата. Интенсивность процесса гумусонакопления в почве выше в гороховом сидеральном пару;

• -    коэффициент накоп^ения гумуса выше в пе^вый год последействия сидерации.