ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ

Ежегодное внесение в почву минеральных удобрений изменяет и условия  существования почвенных микроорганизмов, которые также нуждаются в минеральных элементах. При благоприятных климатических условиях численность микроорганизмов и их активность после внесения удобрений значительно возрастает. Усиление размножения микроорганизмов в удобренных почвах сказывается на активизации процессов, протекающих в почве.

В связи с этим целью данных исследований было изучение изменения микробоценоза почв чернозема южного при многолетнем применении минеральных удобрений (с 1961 года). В течение трех лет на стационарных опытах НПЦЗХ им. А.И. Бараева проводились микробиологические исследования по изучению влияния минеральных удобрений при бессменном посеве пшеницы, пшеницы по пару, различных культур в плодосменном севообороте на микробоценоз почвы. Видовой и численный состав почвенных микроорганизмов определяли методом посева на питательные среды. Целлюлозолитическую активность почвы определяли аппликационным методом и методом посева почвенной суспензии на питательные среды.

Внесение минеральных удобрений и применение гербицидов в 2012г активизировало развитие бактерий, усваивающих минеральный азот на фоне длительного беспарового возделывания пшеницы до 19,4 млн./г, почвенных грибов – 10,7тыс./г почвы и положительно повлияло на развитие всех групп микроорганизмов, такая же динамика наблюдается и при посеве пшеницы после пара (Табл.1).

Таблица 1 Численность микроорганизмов, ассимилирующих органический и неорганический азот в почве в слое (0- 20 см) под посевами пшеницы в среднем за период 2012-2014гг

Это можно объяснить более высокой минерализацией азота в паровом поле. А на варианте бессменного возделывания пшеницы это действие азотно-фосфорных удобрений. Высокая численность микроорганизмов, развивающихся за счет минеральных источников азота (КАА) и являющихся показателем развития минерализационных процессов в почве, определила активность этих процессов при внесении минеральных удобрений и гербицидов. При бессменном возделывании пшеницы без применения удобрений зафиксирована тенденция к снижению содержания аммонифицирующих бактерий, потребляющих органический и минеральный азот, почвенных микромицетов, целлюлозоразрушающих микроорганизмов по сравнению с внесением удобрений и гербицидов. В соответствии с характером распределения органических веществ по почвенному профилю число аммонификаторов убывает с глубиной. Среди микроорганизмов, выделенных на МПА, преобладают неспороносные формы. Проведенные исследования по  изучению микробиологической активности  почвы в бессменных посевах пшеницы, с применением и без применения гербицидов и удобрений в 2013г показали неоднозначное действие последних на почвенный микробоценоз. Так, на варианте с применением гербицидов при бессменном посеве пшеницы происходила стимуляция роста бактерий, ассимилирующих неорганический азот. Их количество в среднем за вегетацию составляло 35,8 тыс. КОЕ/г почвы. Меньше всего их наблюдалось на варианте с применением, как гербицидов, так и удобрений  при  бессменном посеве пшеницы, несмотря на превалирование этих микроорганизмов в фазу созревания пшеницы, что возможно обусловлено высоким содержанием влаги в почве за счет выпавших осадков. В среднем за три года исследований количество бактерий, утилизирующих неорганический и минеральный азот остается высоким при внесении минеральных удобрений в бессменном посеве пшеницы.

Внесение минеральных удобрений и применение гербицидов в 2012г активизировало развитие бактерий, усваивающих минеральный азот на фоне длительного беспарового возделывания пшеницы до 19,4 млн./г, почвенных грибов – 10,7тыс./г почвы и положительно повлияло на развитие всех групп микроорганизмов, также динамика наблюдается и при посеве пшеницы после пара (Табл.2). Это можно объяснить более высокой минерализацией азота в паровом поле. А на варианте бессменного возделывания пшеницы это внесение азотно- фосфорных удобрений. Высокая численность микроорганизмов, развивающихся за счет минеральных источников азота (КАА) и являющихся показателем развития минерализационных процессов в почве, определила активность этих процессов при внесении минеральных удобрений и гербицидов. При бессменном возделывании пшеницы без применения удобрений зафиксирована тенденция к снижению содержания аммонифицирующих бактерий, потребляющих органический и минеральный азот, почвенных микромицетов, целлюлозоразрушающих микроорганизмов по сравнению с внесением удобрений и гербицидов.

Таблица 2 Численность почвенных микромицетов и целлюлозоразрушающих микроорганизмов, в почве в слое (0-20 см) под посевами пшеницы в среднем за период 2012-2014гг

В соответствии с характером распределения органических веществ по почвенному профилю число аммонификаторов убывает с глубиной. Среди микроорганизмов, выделенных на МПА, преобладают неспороносные формы. Проведенные исследования по  изучению микробиологической активности  почвы в бессменных посевах пшеницы, с применением и без применения гербицидов и удобрений в 2013г показали неоднозначное действие последних на почвенный микробоценоз. Так, на варианте с применением гербицидов при бессменном посеве пшеницы происходила стимуляция роста бактерий, ассимилирующих неорганический азот. Их количество в среднем за вегетацию составляло 35,8 тыс. КОЕ/г почвы. Меньше всего их наблюдалось на варианте с применением, как гербицидов, так и удобрений  при  бессменном посеве пшеницы, несмотря на превалирование этих микроорганизмов в фазу созревания пшеницы, что возможно обусловлено высоким содержанием влаги в почве за счет выпавших осадков. В среднем за три года исследований количество бактерий, утилизирующих неорганический и минеральный азот остается высоким при внесении минеральных удобрений в бессменном посеве пшеницы.

В первый год исследований (2012г) наибольшее содержание микроскопических грибов наблюдалось в варианте с длительным применением минеральных удобрений в бессменном посеве пшеницы, вероятно, в результате значительного подкисления почвы, их численность составила 10,7 тыс. /г почвы. Грибная микрофлора является доминирующей в разложении растительных остатков, поступающих в почву. В черноземной почве наиболее многочисленной группой являются целлюлозоразрушающие микроорганизмы. В последующие годы исследований (2013-2014гг) количество микромицетов увеличивается на варианте без средств химизации. Видовой состав почвенных микромицетов в основном был представлен представителями рода Penicillium. Уровень численности грибов также заметно изменялся в зависимости от возделываемой культуры. В посевах бессменной пшеницы при внесении гербицидов и удобрений наиболее активно происходило размножение целлюлолитиков, в частности бактерий, что возможно свидетельствует о стимулировании жизнедеятельности последних за счет внесенных удобрений. Результаты исследований показали максимальную численность целлюлозоразрушающих микроорганизмов на фоне минеральных удобрений, как в 2012, так и 2013 году (Табл.3). В почвах, наряду с мобилизацией углерода,  одновременно происходит  минерализация  органического вещества с выделением углекислоты, что позволяет дать оценку интенсивности этих процессов. Выделение СО2 из почвы является важным биологическим показателем, который отражает                             функциональное состояние микробоценоза. Наблюдения за эмиссией СО2  в многолетнем опыте с применением удобрений позволили выявить максимальное поступление углекислоты в атмосферу и интенсивность процессов минерализации органического вещества при внесении минеральных удобрений. По нашим наблюдениям на варианте с бессменным возделыванием пшеницы без средств химизации за три года исследований эмиссия СО2  была высокой 2,61 кг/га в час, также высокий уровень выделения углекислого газа отмечен при бессменной кукурузе и

пшеницы с гербицидами 2,61-2,23 кг/га в час.

Таблица 3 Продуцирование углекислого газа с поверхности почвы в севооборотах с посевами пшеницы, за период 2012-2014гг

Следовательно, внесение минеральных удобрений интенсифицирует микробиологическую деятельность, процессы минерализации органических соединений, общую напряженность микробиологических процессов в бессменных посевах пшеницы, уступая только бессменному посеву пшеницы без средств химизации. Минеральные удобрения, увеличивают численность азотсодержащих микроорганизмов, почвенных грибов. Складывающаяся при внесении удобрений структура микробоценоза обеспечивает интенсивность микробиологических и биохимических процессов, достаточную для поддержания устойчивого равновесия в данной экосистеме, получение одинаковых, и часто более высоких урожаев зерновых культур