Изменение микробиологического профиля дерново-подзолистой почвы при углублении пахотного слоя

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Создание мощного корнеобитаемого однородного биологически активного горизонта путем окультуривания подпахотных слоев почвы является одной из задач земледелия. Особенно важно это для дерново-подзолистых почв из-за характерной для них резкой дифференциации генетических горизонтов по плодородию, водно-физическим свойствам и биологической активности. Плодородием обладает только пахотный обрабатываемый слой, в котором находятся органические вещества, до 95% корневой массы, микроорганизмы и продукты их деятельности. Нижележащие подпочвенные горизонты, подзолистый и иллювиальный, имеют очень плотное сложение, бедны органическим веществом, а населенность их микроорганизмами ниже в десятки и сотни раз. Однако для окультуривания подпахотного горизонта только рыхления недостаточно, так как он, вследствие своей бесструктурности, быстро снова уплотняется.

По рассматриваемому вопросу в НИИСХ ЦРНЗ (Немчиновка Московской области) группой почвенной микробиологии были проведены исследования биологической активности почвы в ряде полевых опытов отдела земледелия по углублению пахотного слоя.

Изменение микробиологического состояния почвы при применении орудий, рыхлящих или перемешивающих подпахотные слои суглинистой почвы, исследовали в двух опытах. В первом опыте изучали последействие на 6-й, 7-й, 8-й годы двух способов углубления пахотного слоя: постепенного припахивания в течение нескольких лет по 2-4 см (до 30 см) и применения почвоуглубляющих лап.

Почва дерново-слабоподзолистая среднесуглинистая слабоокультуренная с гумусовым горизонтом 18-20 см.

На 6 и 7 годах опыта в углубляемом слое почвы (24-30 см) отмечалась более высокая биологическая активность при постепенном припахивании до 30 см, главным образом, за счет активизации микрофлоры, осуществляющей трансформацию азота. В качестве примера в таблице 1 приведены показатели активности уреазы на 7-й год опыта, также показывающие при этом положительное влияние известкования.

Таблица 1. Влияние способа углубления пахотного слоя и известкования на уреазную активность (N-NH4 мг/кг) на 7-й год последействия

В 8-м году опыта уровни общей биологической активности пахотного слоя 0-20 см и припахиваемого 24-30 см были близкими (табл. 2). Следует отметить, что в слое 24-30 см при припашке с возрастанием в 2-5 раз нитрифицирующей способности увеличивалась и численность в 3,4-6,2 раза нитрификаторов (учитываемых на жидкой среде).

При сравнении двух способов углубления пахотного слоя постепенная припашка до глубины 30 см в большей мере, чем при пользовании почвоуглубителями, способствовала увеличению численности и активности микроорганизмов, осуществляющих превращение в почве азота, фосфора и углерода в течение не менее 8 лет. Различия между обработками в большей мере проявлялись в слое 24-30 см и стабильнее на произвесткованном фоне.

Таблица 2. Биологическая активность почвы при углублении пахотного слоя (в год опыта, среднее за вегетацию в относительных величинах)

пахотный почвенный корнеобитаемый

Во втором опыте исследовалось последействие трехъярусной вспашки, проводимой на глубину 45 см, предположительно эффективно окультуривающей подпахотный слой. При этой обработке взрыхляется (вспашка) и оставляется на месте пахотный слой 0-20 см, а слои почвы 25-35 и 35-45 см меняются местами.

На 2-й год опыта трехъярусная вспашка способствовала увеличению в подпахотном слое численности учитываемых микроорганизмов на МПА и КАА и, особенно, фосформинерализующих, не вызвавших, однако, соответствующего возрастания фосфатазной активности, что свидетельствовало об улучшении фосфорного режима почвы.

На 5-й год последействия обработок данные, полученные на 3 закладках опыта и усредненные, свидетельствовали о проявившихся тенденциях понижения общей численности учитываемых шести групп микроорганизмов в слое 0-20 см и повышения в слое 28-34 см при глубокой обработке почвы. Наиболее существенно в обоих слоях изменялась численность актиномицетов. В обоих слоях почвы достоверных различий по влиянию изучаемых обработок на показатели биохимической активности почвы не отмечено.

На 5-й год опыта также рассматривалась биологическая активность углубляемого слоя в зависимости от некоторых агротехнических факторов (табл. 3). После многолетних трав оценка показателей биологической активности при ярусной обработке (вар. 4) составляла 117% по сравнению с обычной вспашкой (вар. 3, 100%), а после яровых культур - 102% (вар. 8). После многолетних трав более высокими были показатели численности бактерий, нитрифицирующей способности, активности уреазы, а после однолетних растений - численности микромицетов, активности инвертазы. Включение в звено севооборота чистого пара (дел. 12) вместо вико-овса (дел. 4) понизило оценку показателей биологической активности на 9% за счет снижения численности актиномицетов, нитрифицирующей способности, активности уреазы. Общий уровень биологической активности почвы под озимой пшеницей в удобренном звене севооборота (дел. 10) и в неудобренном (дел. 4) был близок.

В течение 6 лет проводились микробиологические исследования в опыте по изучению различных способов углубления пахотного слоя супесчаной почвы, подстилаемой суглинистой мореной на глубине 50-70 см (совхоз «Рахмановский» Московской области). Агрохимическая характеристика слоев 0-20 и 30-40 см, соответственно: pHсол. - 4,3 и 4,2; P2O5 - 19,0 и 18,0; K2O - 6,0 и 3,9 мг/100 г. После различных обработок внесены известь (1 г.к.) и навоз (60 т/га). Минеральные удобрения вносили в дозе N90P90K90 (под люпин - N30 P90K90). Особенности глубоких обработок заключались в следующем. Если исследуемые слои почвы обозначить: 0-20 см - а, 20-30 см - б, 30-40 см - в, то после обработок эти слои располагались следующим образом (сверху вниз): при вспашке на 20 см - абв, при вспашке на 30 см - бав, при трехъярусной вспашке - авб, при плантажной - вба.

Проведенные через год обработки по-разному изменяли микробиологический профиль почвы (табл. 4). Вспашка на 20 см привела к значительной его дифференциации: ниже 20 см резко уменьшилась биохимическая активность почвы, а ниже 30 см - и численность микроорганизмов. После вспашки на 30 см биологическая активность была ниже по профилю почвы только в слое 30-40 см вследствие уменьшения численности актиномицетов, «дыхания» почвы, нитрифицирующей способности, активности ферментов. После трехъярусной вспашки биологическая активность по профилю 0-40 см была в опыте наиболее выровненной и высокой. На таком же уровне находилась биологическая активность в исследуемом при плантажной обработке слое 0-30 см.

На третий год опыта (табл. 5) биологическая активность слоя почвы 0-20 см была несколько выше после плантажной вспашки (численность аммонификаторов, актиномицетов, активность уреазы, фосфатазы), а слоя 30-40 см - после трехъярусной вспашки (численность микроорганизмов, активность фосфатазы).

Таблица 3. Относительный уровень биологической активности почвы в последействии на пятый год под озимой пшеницей после разнокачественных вспашек в зависимости от удобрений и чередования культур (в пахотном слое за 100 приняты показатели варианта 1 и в подпахотном - варианта 3)

Исследуемые слои почвы в заключительный год севооборота через шесть лет после разнокачественных обработок имели следующие показатели биологической активности. В слое 0-20 см ее суммарная оценка была выше при всех глубоких обработках по сравнению со вспашкой на 20 см, особенно по численности микроорганизмов на МПА (аммонификаторы), выделению почвой CO2, нитрифицирующей способности, фосфатазной активности (табл. 6). Из трех глубоких обработок несколько выше биологическая активность была при вспашке на 30 см за счет биохимической активности почвы.

Слой почвы 20-30 см имел самую высокую оценку биологической активности при плантажной обработке из всех исследуемых слоев почвы. Ее суммарная оценка составила 318%, а при двух других глубоких обработках - лишь 163 и 189 %, при вспашке на 20 см - 134%. Особенно существенные различия были по нитрифицирующей способности, активности уреазы и инвертазы, численности аммонификаторов, актиномицетов, микромицетов. При двух других способах углубления пахотного слоя биологическая активность была выше, чем при вспашке на 20 см, и между собой существенно не различалась при небольшом преимуществе трехъярусной вспашки (инвертаза, уреаза, нитрифицирующая способность).

В слое почвы 30-40 см общий уровень биологической активности при плантажной вспашке и при вспашке на 20 см почти не различался, но был несколько ниже, чем при вспашке на 30 см и трехъярусной.

В целом в углубляемом слое почвы 20-40 см биологическая активность возрастала при вспашках: на 30 см - на 29%, трехъярусной - на 44%, плантажной - на 85%, а всего по слою 0-40 см увеличилась, соответственно, на 35, 45, 59 %.

Повышение в 1,5 раза количества вносимых минеральных удобрений в одном из вариантов опыта избирательно действовало на показатели биологической активности почвы в зависимости от способов обработки почвы. На 6-й год опыта в исследуемых шести показателях в 27 случаях отмечено положительное влияние удобрений и в 9 - отрицательное. По всем обработкам повышалось выделение почвой CO2, по трем обработкам (кроме плантажной) - нитрифицирующая способность, по вспашкам на 20 и 30 см - также численность бактерий. При плантажной вспашке значительно возросли численность микромицетов и выделение почвой CO2. Не влияли удобрения на активность ферментов, а инвертаза даже понижалась в слое 0-30 см при вспашке на 20 см. Наибольшее влияние удобрений проявлялось при вспашке на 20 см (вар. 13) и наименьшее - при трехъярусной (вар. 7).

Таблица 4. Биологическая активность супесчаной почвы через год после обработок

Таблица 5. Биологическая активность супесчаной почвы через три года после обработок

Таблица 6. Последействие различных обработок на относительную биологическую активность почвенного профиля через 6 лет (максимальная величина каждого показателя принята за 100)

Таким образом, в многолетних полевых опытах по изучению способов углубления пахотного слоя 0-20 см дерново-подзолистой суглинистой почвы было установлено, что микробоценоз, осуществляющий превращение азота, фосфора и углерода, активизируется в слое 0-30 см при постепенном припахивании по 2-4 см на период не менее 8 лет. Более определенно это проявляется на произвесткованном фоне и в слое 24-30 см. Использование почвоуглубителей менее эффективно, а действие трехъярусной вспашки на глубину 45 см было менее продолжительным. Дифференциация микробиологического профиля на дерново-подзолистой супесчаной почве снижалась после глубоких обработок, особенно плантажной и трехъярусной, вследствие повышения микробиологической активности слоя 20-40 см, продолжавшегося не менее 6 лет.

Размещено на Allbest.ru