doi: 10.15389/agrobiology.2024.1.156rus
УДК 633.2:631.46:631.559
БИОЛОГИЧЕСКИЕ И АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЕМНОЙ ПОЧВЫ ОМСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ В СВЯЗИ С ПРОДУКТИВНОСТЬЮ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР ПРИ ПРИМЕНЕНИИ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
Н.Н. ШУЛИКО ✉, А.Ю. ТИМОХИН, О.Ф. ХАМОВА, В.С. БОЙКО,
Е.В. ТУКМАЧЕВА, И.А. КОРЧАГИНА, А.А. ВЕЙНБЕНДЕР
Мировой опыт выращивания агрокультур свидетельствует о необходимости рационального использования как природных (почвенное плодородие, биопотенциал растений), так и агрогенных (применение удобрений, современные системы земледелия) факторов. Минеральные удобрения оказывают воздействие на количество, активность и разнообразие почвенной микрофлоры за счет увеличения продуктивности системы, возврата растительных остатков и содержания органического вещества в почве. В настоящей работе мы показали, что в результате систематического применения минеральных удобрений биологическое состояние лугово-черноземной почвы остается благоприятным по ряду микробиологических показателей, при этом продуктивность кормовых трав в двух изученных агроценозах повышалась. Целью исследований была оценка влияния удобрений на изменение свойств почвы под различными культурами и на продуктивность этих культур в условиях лесостепной зоны юга Западной Сибири. Исследования проводили в 2020-2022 годах в Омской области в полевом стационарном опыте на участке со средней обеспеченностью подвижным фосфором (по Чирикову). В восьмипольном зернотравяном севообороте под многолетними травами (ежа сборная Dactylis glomerata L. в смеси с эспарцетом песчаным Onobrýchis arenária (Kit.) DC.) и однолетними травами (сорго-суданковый гибрид Sorghum × drummondii (Steud.) Millsp. & Chase) определяли численность различных групп микроорганизмов, ферментативную активность, содержание азота нитратов и нитрификационную способность пахотного слоя почвы, а также урожайность культур. Изучение микробного пула лугово-черноземной почвы в стационарном опыте показало, что развитие ценных в агрономическом отношении групп микроорганизмов происходило интенсивнее под однолетними травами, чем под многолетними. Оптимизация минерального питания (N60P60) смеси ежи сборной с эспарцетом в наибольшей степени стимулировала рост численности фосфатмобилизующих микроорганизмов и почвенных микромицетов соответственно на 118 и 122 % к контролю, под сорго-суданковым гибридом достоверно увеличилось количество амилолитической и олигонитрофильной микрофлоры на 57-90 % к контролю. Анализ изменения общей численности определяемой микрофлоры показал стимулирующее влияние минеральных удобрений на состояние микробоценоза почвы под изученными посевами. Применение минеральных удобрений повлияло на общую численность микробного ценоза в равной степени под многолетними и однолетними травами: увеличение составило 51-52 % по отношению к контролю. Установлено негативное влияние длительного применения минеральных удобрений на активность окислительно-восстановительного фермента каталазы (снижение показателя по отношению к контролю составило до 14 % в зависимости от культуры). На активность гидролитических ферментов (уреаза, инвертаза) использованный агроприем существенного влияния не оказал. Наблюдения за нитратным режимом лугово-черноземной почвы показали, что применение минеральных удобрений в посевах сорго-суданкового гибрида и травосмеси в дозе N60P60 повышало содержание азота нитратов в среднем за вегетацию в два и более раз по отношению к неудобренному варианту. Урожайность многолетних трав в годы исследований составляла 3,84-4,57 т/га сухого вещества в контрольном варианте, 4,82-4,89 т/га с удобрениями Изучаемый агроприем способствовал достоверному увеличению урожайности сорговой культуры на 1,65 т/га сухого вещества, или 39 %, в сравнении с контролем. Урожайность культур имела наиболее сильную прямую корреляционную связь с микрофлорой азотного цикла — амилолитической и протеолитической (соответственно r = 0,98 и r= 0,85; p < 0,05).
Ключевые слова: почвенные микроорганизмы, ферментативная активность, минеральные удобрения, нитратный азот, нитрификационная способность, севооборот, многолетние травы, сорго-суданковый гибрид, урожайность.
N.N. Shuliko ✉, A.Yu. Timokhin, O.F. Khamova, V.S. Boiko,
E.V. Tukmacheva, I.A. Korchagina, A.A. Veinbender
The world experience indicates that both natural factors (soil fertility, plant biopotential, etc.) and agrogenic effects (fertilizers, farming systems, etc.) promote sustainable growing crops. Mineral fertilizers have an impact on the abundance, activity and diversity of soil microflora by increasing the productivity of the system, the return of plant residues and the content of organic matter in the soil. Here we show that as a result of the systematic application of mineral fertilizers, the biological state of meadow-chernozem soil remains favorable for a number of microbiological indicators and for an increase in fodder crop yields. Our purpose was to assess the effects and relationship of application of fertilizers on soil microbiological and agrochemical parameters and, as a result, on crop productivity. The tests were carried out in 2020-2022 in the forest-steppe zone of the South Western Siberia, Omsk region (55.04192°N, 73.46504°E) in a stationary field experiment. The content of mobile phosphorus in the soil according to Chirikov is medium. In eight-field grain-grass crop rotation, a mix of perennial grases Dáctylis glomeráta L. with Onobrýchis arenária (Kit.) DC. and annual sorghum-sudank hybrid grass Sorghum × drummondii (Steud.) Millsp. & Chase were grown. The number of different physiological groups of microorganisms, enzymatic activity, the content of nitrates, the nitrification ability of the arable soil layer, and crop yields were assessed. We revealed that the growth of agronomically valuable groups under annual grasses is more intensive than under perennial grasses. Optimized mineral nutrition (N60P60) of the mixed grass stand stimulated mostly the growth of the phosphate-mobilizing microorganisms and soil micromycetes (by 118 and 122 % compared to control), under the sorghum Sudangrass hybrid, the number of amylolytic and oligonitrophilic microbiota significantly increased by 57-90 % vs. control, respectively. The analysis of changes in the total microbial number showed the stimulating effect of mineral fertilizers on the soil microbocenosis under agricultural crops. The use of mineral fertilizers affected the total microbial numbers equally under perennial and annual grasses, with 51-52 % increase vs. the control without fertilizers. It was revealed that the long-term use of mineral fertilizers negatively affects the activity of catalase, the redox enzyme. The decrease vs. the control was up to 14 % depending on the culture. The activity of hydrolytic enzymes urease and invertase remained not significantly affected. Observations of the meadow-chernozem soil nitrate regime showed that mineral fertilizers used at a dosage of N60P60 in sorghum-Sudangrass hybrid and grass mixture crops increased the soil nitrate nitrogen content during the growing season by two times or more compared to variants without fertilizers. In our research, the yield of perennial grasses over the years was 3.84-4.57 t/ha DM in the control and 4.82-4.89 t/ha DM upon fertilization. The studied technology of mineral fertilizer application significantly increases the yield of sorghum-Sudangrass (by 1.65 t/ha DM, or by 39 % vs. control. Crop yields had the strongest direct correlation with the microbiota of the nitrogen cycle, the amylolytic and proteolytic microorganisms (r = 0.98 and r = 0.85, respectively, p < 0,05).
Keywords: soil microorganisms, enzymatic activity, mineral fertilizers,nitrate nitrogen, nitrification ability, crop rotation, perennial grasses, sorghum-sudangrass hybrid, yield.
ФГБНУ Омский аграрный научный центр, |
Поступила в редакцию |
