OPTIMIZATION OF SOIL BIOLOGICAL PROPERTIES IN CROP ROTATIONS WITH PERENNIAL GRASSES

Турусов В.И.¹, Гармашов В.М.², Абанина О.А.³, Дронова Н.В.⁴

¹ член-корреспондент РАН, доктор сельскохозяйственных наук, директор ФГБНУ «НИИСХ ЦЧП», ² кандидат сельскохозяйственных наук, зав. отделом адаптивно-ландшафтного земледелия, ³ кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник лаборатории эколого-ландшафтных севооборотов, ⁴ младший научный сотрудник лаборатории эколого-ландшафтных севооборотов ФГБНУ «НИИСХ ЦЧП».

 ОПТИМИЗАЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ В СЕВООБОРОТАХ С МНОГОЛЕТНИМИ ТРАВАМИ

Аннотация

В статье представлены результаты исследований по влиянию культур и их чередований на биологические свойства почвы в севооборотах с многолетними травами.

Ключевые слова: севооборот, биологическая активность, многолетние травы, микробиологический состав, предшественник.

Turusov V.I.¹, Garmashov V.M.², Abanyna O.A.³, Dronova N.V.^{4 1}Corresponding Member of RAS, PhD in Agriculture, Director of the FGBNU SRAI СCHZ of the V.V. Dokuchaev; ² PhD in Agriculture, Head of the Department of adaptive-landscape systems of agriculture, ³ PhD in Agriculture, Senior Researcher, Laboratory of Ecological and landscape rotations; ⁴ junior researcher at the Laboratory of Ecological and landscape rotations SRAI СCHZ

OPTIMIZATION OF SOIL BIOLOGICAL PROPERTIES IN CROP ROTATIONS WITH PERENNIAL GRASSES

Abstract

The paper presents results of studies on effect of crops and their rotation on biological properties of soil in crop rotations with perennial grasses.

Keywords: crop rotation, biological activity, perennial grasses, microbiological composition, predecessor.

В условиях специализации сельскохозяйственного производства, возделывания зерновых и других культур очень важно учитывать микробиологические изменения, происходящие в почве, а также, интенсивность выделения из почвы углекислого газа, так как эти показатели считаются чувствительными индикаторами, реагирующими на изменение условий среды обитания. Численность, динамика и специфика биологических процессов в почве, зависят от возделываемых культур, систем земледелия и других факторов[1, 2].

Исследования проводились в стационарном опыте лаборатории эколого- ландшафтных севооборотов ФГБНУ «НИИСХ ЦЧП». В опыте изучали 5 севооборотов с различным набором и чередованием культур.

Опыт заложен в четырехкратной повторности в четырех ярусах. Длина посевной делянки – 14,0 м, ширина – 5,6 м. Длина учетной делянки – 12,0 м, ширина – 4,0 м. Площадь учетной делянки – 48,0 м². Площадь посевной делянки – 78,4 м². Почва опытного участка - чернозем обыкновенный среднемощный тяжелосуглинистого гранулометрического состава.

Полученные данные по интенсивности дыхания почвы показали, что многолетние травы, как в прямом действии непосредственно под ними, так и в целом по севообороту, способствовали увеличению интенсивности выделения углекислого газа. Оценивая изменение интенсивности дыхания почвы под ячменем (предшественник эспарцета), можно предположить, что в третьей ротации сохраняется положительное пролонгированное действие запаханных корневых остатков бобовых трав. И наиболее заметные увеличения отмечаются в зерновых севооборотах. Эти изменения могут быть также связаны с тем, что в этих севооборотах отсутствует паровое поле. Как известно, при многократных обработках черного пара отмечается усиление минерализации органического вещества. В условиях зернопаропропашного и зернопаротравянопропашного севооборотов в агрофитоценозах ячменя интенсивность дыхания равнялась 89,2±1,3 и 88,5±1,0 мг СО₂ за сутки с м² (таб.1). Биологическая активность почвы под посевами ячменя, определенная по методу В.И. Штатнова по выделению углекислого газа с поверхности почвы, была максимальной в зернотравяных севооборотах.

Таблица 1 - Интенсивность выделения СО₂  под культурами севооборотов, мг/м²·сутки (среднее за 3 года)

Интенсивность дыхания почвы в среднем составила: при однолетнем использовании эспарцета – 94,5 мг/м² в сутки, при двухлетнем – 93,9 мг/м² в сутки. В посевах многолетних бобовых трав биогенность почвы была существенно выше, с максимальной биологической активностью в зернотравяных севооборотах. Интенсивность дыхания в зернопаротравянопропашных севооборотах, определенная в фазу нарастания вегетативной массы эспарцета, варьировала от 110,5±1,8 до 118,0±1,4 мг/м² в сутки СО₂.

В зернотравяных севооборотах, с отличающимся от зернопаротравянопропашных соотношением возделываемых культур и остаточной биомассы, биологическая активность была выше. Она изменялась в пределах 122,9±1,0 - 127,2±1,3 мг/м² СО₂ в сутки.

Биологическая активность почвы под эспарцетом в период запашки его растительных остатков была ниже по сравнению с первым периодом вегетации, но выявленные закономерности по интенсивности дыхания, отмеченные нами для фазы ветвления, сохранились.

В зернопаротравянопропашном севообороте она равнялась 104,1±1,4 - 107,5±1,4 мг/м² СО₂ в сутки, в зернотравяном – 110,3±1,3 - 115,4±1,3 мг/м² СО₂ в сутки. В отличие от севооборотов с многолетним бобовым компонентом биологическая активность в зернопаропропашном севообороте под горохом была слабой и составила всего 87,1±1,2 мг/м² СО₂ в сутки.

Максимальная биологическая активность в фазу всходов отмечена в посевах озимой пшеницы идущей по гороху в зернопаропропашном севообороте - 92,2±1,1 мг/м² СО₂ в сутки.

В зернопаротравянопропашных и зерновых севооборотах в этот период биологическая активность была несколько ниже. Она варьировала в пределах от 82,4±1,1 до 91,2±1,3 мг/м² СО_2. Это связано, по нашему мнению, с различным качественным составом остаточной растительной биомассы возделываемых культур. Корневые остатки однолетней бобовой культуры быстрее минерализуются и способствуют активизации выделения СО₂ из почвы.

В фазу колошения севообороты с многолетними бобовыми травами отличались повышенной биологической активностью.

Результат изучения биологической активности почвы по выделению углекислого газа, при сравнении севооборотов с различным соотношением культур, показывает, что введение в структуру полевых севооборотов многолетнего бобового компонента приводит к активизации жизнедеятельности микроорганизмов в почве.

Микробный пул является одним из наиболее чувствительных компонентов почвы, активно реагирующий на изменение ее плодородия [3].

При возделывании озимой пшеницы по разным предшественникам отмечались тенденции к снижению минерализаторов гумуса по чёрному пару на 13% и увеличению соотношения бактерий, потребляющих минеральный азот (КАА) и бактерий, усваивающих органические формы (МПА) на 15% по сравнению с многолетней бобовой культурой - эспарцетом, что обусловливает различную интенсивность минерализационных процессов в почве (таб. 2). При этом целлюлозолитические микроорганизмы активизируются на 32% по чёрному пару.

Таблица 2 - Влияние предшествующих культур на микробиологический состав почвы под посевами озимой пшеницы в слое 0-30 см, (среднее за 3 года)

Введение в севооборот эспарцета двух лет пользования, в качестве предшественника для озимой пшеницы, увеличивает число бактерий, разлагающих азот органических соединений на 23%, минерализаторов гумуса на 17 %, микромицетов на 27%, по сравнению с чёрным паром. Эспарцет одного года пользования подавляет развитие этих микроорганизмов на 4-12% и почти в 2 раза увеличивает количество колонии азотобактера, по сравнению с эспарцетом двух лет пользования.

Изучение актуальной биологической активности почвы методом разложения льняного полотна так же показало, что включение в полевые севообороты многолетних трав усиливает биологические процессы под озимой пшеницей, о чем свидетельствует увеличение синтеза аминокислот и разложения клетчатки на льняном полотне. После эспарцета различных годов пользования возросло накопление аминокислот, и составило 7,89-9,09%, так же увеличилась интенсивность разложения клетчатки на 36,6% по сравнению с чёрным паром и горохом (таб. 3). Этому может способствовать качественный состав, поступающих в почву растительных остатков после возделывания многолетних трав.

Таблица 3 - Влияние предшественников на интенсивность разложения клетчатки и накопления аминокислот в почве под посевами озимой пшеницы в слое 0-30 см, (среднее за 3 года)

Как показывают результаты исследований, включение в полевые севообороты многолетних бобовых трав, за счёт улучшения качественного состава растительных остатков, способствует росту биологических процессов, о чём свидетельствует увеличение синтеза аминокислот в почве под посевами озимой пшеницы по предшественнику – эспарцет. В севооборотах с многолетними бобовыми травами происходит увеличение накопления аминокислот в 1,2 раза по сравнению с остальными изучаемыми звеньями севооборотов.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что эспарцет способствует максимальному улучшению биологических свойств почвы как непосредственно под самой культурой, так и в целом по звену севооборота.

Литература

1. Биология почв. Изд. 3-е., испр. и доп./ Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. М.: Изд-во МГУ, 2005. 445 с.
2. Турусов В.И. Бобовый компонент севооборота как фактор воспроизводства плодородия почвы/ В.И. Турусов, В.М. Гармашов, О.А. Абанина, Т.И. Михина, Н.В. Дронова //Международный научно-исследовательский журнал. -2014. -№ 11-1(30). -С. 75-76.
3. Турусов В.И. Структура микробного ценоза агрогенных почв и естественных экосистем/ В.И. Турусов, В.М. Гармашов, Л.В. Гармашова//Плодородие.-2011. - №1.-С.34-35.

 

References

1. Biologija pochv. Izd. 3-e., ispr. i dop./ Zvjagincev D.G., Bab'eva I.P., Zenova G.M. M.: Izd-vo MGU, 2005. 445 s.
2. Turusov V.I. Leguminous crop rotation component as a factor of reproduction of soil fertility/ V.I. Turusov, V.M. Garmashov, O.A. Abanina, T.I. Mihina, N.V. Dronova //Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal. -2014. -№ 11-1(30). -S. 75-76.
3. Turusov V.I. Struktura mikrobnogo cenoza agrogennyh pochv i estestvennyh jekosistem/ V.I. Turusov, V.M. Garmashov, L.V. Garmashova//Plodorodie.-2011. - №1.-S.34-35.