doi: 10.15389/agrobiology.2020.1.153rus
УДК 631.461:631.872
Работа подержана грантомРНФ № 17-16-01030.
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ
ПАРАМЕТРЫ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ
ПРИМЕНЕНИИ СОЛОМЫ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ,
ИХ СВЯЗЬ С УРОЖАЙНОСТЬЮ
И.В. РУСАКОВА
Экологизация применения удобрений в современном земледелии предусматривает интенсификацию использования биологических источников воспроизводства почвенного плодородия, в первую очередь биоресурсов агроценозов. Послеуборочные остатки сельскохозяйственных культур — один из существенных и легко возобновляемых биоресурсов. В связи с этим биологизированные ресурсосберегающие приемы и агротехнологии включают возврат послеуборочных остатков в почву без отчуждения с поля, что обеспечивает увеличение входа органического углерода, повышение биологического статуса почв, их плодородия и продуктивности. В нашей работе впервые показано, что в результате многолетнего (20 лет) внесения соломы в комбинации с минеральными удобрениями биологическое состояние дерново-подзолистой почвы становится более благоприятным, по ряду микробиологических показателей приближаясь к залежи, с превалированием аккумулятивных процессов накопления микробного и почвенного углерода, а также повышением урожайности. Цель исследования заключалась в оценке влияния многократного внесения соломы зерновых и зернобобовых культур в зернопропашном севообороте (раздельно и в сочетании с минеральными удобрениями) на показатели биологического состояния дерново-подзолистой почвы и урожайность однолетних трав. Исследования проводили в длительном полевом опыте (заложен в 1996 году) на опытном поле Всероссийского НИИ органических удобрений и торфа. Почва — дерново-подзолистая, севооборот — озимая пшеница, люпин (на зерно), картофель, ячмень, однолетние травы (люпин + овес). Схема опыта включала следующие варианты: без удобрений (контроль), минеральные удобрения (МУ, среднегодовая доза N54P51K57), солома озимой пшеницы, люпина, ячменя (по 3 т/га), МУ + солома озимой пшеницы, люпина (по 3 т/га). По завершении 4-й ротации севооборота определяли показатели, характеризующие состав, структуру и метаболическую активность микробного сообщества исследуемой почвы: углерод микробной биомассы (Смик.), численность и соотношение эколого-трофических групп микроорганизмов, базальное дыхание (БД), экофизиологические коэффициенты, общий органический углерод (Сорг.), углерод, экстрагируемый холодной и горячей водой, общий и щелочногидролизуемый азот. Также оценивали урожайность бобово-злаковых трав. Установлено, что многолетнее внесение соломы и МУ в зернопропашном севообороте значительно повлияло на микробную деятельность в ДПП. При ежегодном внесении МУ и удалении всех послеуборочных остатков поддерживалась высокая функциональная активность микроорганизмов, о чем свидетельствовали высокие значения БД и микробного метаболического коэффициента qCO2, однако, судя по низким величинам Смик., Смик./Сорг., Сорг. здесь превалировали деструктивные минерализационные процессы. Внесение соломы без МУ в севообороте не оказало отрицательного влияния на биологические свойства и урожайность, что можно объяснить чередованием в севообороте разнокачественной по биохимическому составу соломы злаковых культур и люпина. Регулярная заделка соломы в комбинации со средними дозами МУ поддерживала сбалансированную обеспеченность микробного сообщества элементами питания и углеродом, способствовала снижению минерализационных процессов, накоплению в почве Смик. и Сорг. Микробная биомасса тесно коррелировала с содержанием в почве общего (r = 0,94; p < 0,05) и легкоразлагаемого углерода (r = 0,89; p < 0.05) и азота (r = 0,95; p < 0,05), урожайность однолетних трав — с большинством определяемых в эксперименте показателей.
Ключевые слова: микробное сообщество, микробная биомасса, солома, минеральные удобрения, дерново-подзолистая почва.
I.V. Rusakova
In modern agriculture, top priority is given to requirements for environmentally friendly application of fertilizers, providing for the intensification of use of biological sources of soil fertility recovery, primarily bioresources of farming ecosystems. One of significant, easily renewable biological resources is field residues of agricultural crops, which, according to many researchers, are the key to sustainable crop production and biosphere preservation. In this regard, one of main requirements for biologically based resource-saving methods and agrotechnologies is the returning of afterharvesting residues back into the soil without alienating the ones from the field, which ensures the enhancement of organic carbon input, improvement of biological status of soils, and their fertility and productivity, in general. A number of domestic and foreign papers prove the plant residues (PR), the structure of which consists of over 80 % of straw of cereals and leguminous crops, to be important for the preservation of favorable microbiological state of the soil. However, there is uncertainty in the qualitative and quantitative evaluations of the effect of the straw on the soil microbial community since the PR burial that may have both positive and negative consequences, which is often noted when introducing straw with a wide C to N ratio. Experimental data available in the scientific literature were obtained mainly when conducting research in laboratory and short-term field experiments with single use of straw as a fertilizer. The data of long field experiments with the repeated introduction of straw in crop rotation are useful for a more complete understanding of the straw effect on the microbialcommunity and the use of this knowledge for the development of effective methods for managing the plant residues. The purpose of this study was to assess the effect of long-term use of straw of cereals and leguminous crops and mineral fertilizers (MF), separately and in combination, on the biological status of sod-podzolic sandy-loam soil. The indicators characterizing the composition, structure and metabolic activity of the microbial community of sod-podzolic soil were determined at the end of the 4th rotation of the 5-course row-crop rotation in a long field experiment: microbial biomass (Cmic), microbial number and ratio of ecotrophic groups of microorganisms (ETGM), basal respiration (BR), and ecophysiological factors. It has been established that the return of afterharvesting residues in combination with medium doses of MF provides a balanced supply of nutrients and organic carbon to the microbial community and contributes to the reduction of mineralization processes and to the accumulation of Cmic. The microbial biomass closely correlated with the content of total (r = 0.94, p < 0.05) and easily decomposable carbon (r = 0.89, p < 0.05) and nitrogen (r = 0.95, p < 0.05) in the soil, and the yield of annual grasses closely correlated with the most part of indicators being determined in the experiment.
Keywords: microbial community, microbial biomass, soil, straw, mineral fertilizers.
Всероссийский НИИ органических удобрений и торфа — |
Поступила в редакцию |
