«внии агроэкоинформ»




Скачать 267,83 Kb.
Название«внии агроэкоинформ»
страница1/2
Дата публикации01.10.2013
Размер267,83 Kb.
ТипДокументы
pochit.ru > Биология > Документы
  1   2


УДК 631.46
Изменение биологической активности

дерново-подзолистых почв при их окультуривании
Миненко А.К.
«ВНИИ Агроэкоинформ»
Аннотация
В обзоре публикаций рассмотрены возможности диагностирования степени окультуренности дерново-подзолистых почв по микробиологическим показателям, а также зависимость состава и активности микробиологического сообщества почвы от содержания в ней гумуса, фосфора, калия, кислотного режима, физических свойств и уровня продуктивности возделываемых растений.
Ключевые слова:^ МИКРОБОЦЕНОЗ, ПОЧВА, ПЛОДОРОДИЕ, ФЕРМЕНТАТИВНАЯ АКТИВНОСТЬ, ГУМУС, ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО, ОВ – ПОТЕНЦИАЛ, АЗОТФИКСАЦИЯ, ДИАГНОСТИРОВАНИЕ, УРОЖАЙ

________________________________________________________________________
Одной из главных теоретических и практических проблем почвенной микробиологии является обоснование путей направленного функционирования микроорганизмов для повышения плодородия почв. Для этого необходимо знание связей и закономерностей, проявляющихся в различно складывающихся условиях среды между микробным сообществом, с одной стороны, и степенью окультуренности, физико-химическими и другими свойствами почвы, особенностями возделываемых растений, с другой. В решении этой проблемы встречаются значительные трудности, связанные с высокой динамичностью биохимических процессов, протекающих в почве, большой гетерогенностью и сложностью структуры как самого микробного сообщества, так и среды его обитания – почвы, а также неуправляемостью гидротермического режима.

Наиболее продуктивно это направление микробиологии развивалось в период 50-80 гг. прошлого столетия, когда в стране проводились масштабные и глубокие исследования, выпускались монографии, сборники, методические руководства, проводились съезды, конференции, симпозиумы микробиологов, почвоведов, земледелов. Экспериментальные материалы использовались для обоснования новых технологических приемов и в рекомендациях по интенсификации земледелия. Большой вклад в познание почвенных процессов и факторов, их определяющих, внесен как советскими микробиологами и энзимологами (Мишустин, Красильников, Новогрудский, Лазарев, Аристовская, Рыбалкина, Купревич, Щербакова, Звягинцев, Берестецкий, Федоров, Емцев, Шильникова, Никитин, Рахно, Андреюк, Самцевич, Доросинский, Круглов, Березова, Возняковская, Галстян, Хазиев, Клевенская, Чундерова, Гузев и многие другие), так и рядом зарубежных ученых (Пошон, Де Баржак, Гофманн К., Александер, Руссель, Сэги и другие).

В настоящем кратком обзоре рассматриваются некоторые исследования этого периода, проведенные, преимущественно, на дерново-подзолистых почвах, имеющих невысокий уровень естественного плодородия, на которых особенно важно более продуктивно использовать их биологический потенциал.

Особенности естественных дерново-подзолистых почв, заключающиеся в резко кислой реакции, выраженной дифференциации почвенных горизонтов и характеризующиеся относительной бедностью питательными элементами и органическим веществом, слабо выраженной структурой и наличием инертного подзолистого горизонта, а также промывным режимом, определяют и невысокий уровень их биологической активности /1, 2, 3, 4/.

Ввод дерново-подзолистых почв в культуру с применением комплекса агротехнических мероприятий (известкование, удобрения и др.) резко изменяет условия существования микроорганизмов. Почва обогащается необходимыми для микрофлоры минеральными элементами, органическими соединениями, азотом и в определенной мере теряет особенности своей биологии, происходит изменение количественного и качественного состава микробоценоза: возрастает удельный вес бактерий, а в их составе бацилл, снижается численность плесневых грибов, появляются требовательные к условиям питания микроорганизмы, нитрифицирующие бактерии, усиливаются биохимические процессы, в частности, синтезирующие гумус /3, 4, 5, 6/.

Численность микроорганизмов в окультуренных почвах – выше, чем в целинных, и составляет в слабоокультуренных слабогумусированных дерново-подзолистых почвах от 500 тыс. до 1,5 млн./г, а в хорошо окультуренных – 3-25 млн./г /7/. Ферментативная активность освоенных почв выше в нижней части пахотного горизонта по сравнению с соответствующим слоем почвы под лесом. В вышележащем слое ферментативная активность почвы под лесом очень высока, особенно супесчаной почвы, а в ней особенно – инвертазы /8/.

Неосвоенная дерново-подзолистая почва характеризуется низким уровнем активности протеазы и уреазы, но при повышении степени окультуренности почвы активность названных ферментов, а также нитрифицирующая способность, численность нитрификаторов и аммонификаторов повышаются /9/. Т.В. Аристовская /10/ отмечает, что влияние окультуривания на изменение микробоценоза в условиях подзолистой зоны проявляется значительно сильнее, чем в других зонах. С повышением окультуренности почвы увеличивается общая численность микроорганизмов, и происходит дальнейшая перегруппировка ее состава /3, 4, 10, 11/. Также изменяются показатели биохимической активности почвы. Так, по данным А.И. Чундеровой /8, 12/, обнаруживалась тесная связь между уровнем окультуренности подзолистых почв и активностью ферментов азотного режима – протеазы и уреазы (r = 0,66 и 0,60), а также полифенолоксидазы (r = 0,71) и дегидрогеназы (r = 0,51), но выявлена и слабая связь с окультуренностью почвы инвертазы, фосфатазы, каталазы и обратная зависимость с пероксидазой.

Среди микроорганизмов наиболее определенно с окультуриванием почвы возрастает количество бацилл, которые, как известно, осуществляют более глубокую трансформацию органического вещества /13/. Количественный состав бацилл сдвигается в сторону, характерную для почв более южного типа. Помимо бацилл, как отмечал Н.А. Красильников /7/, с окультуриванием почв возрастает численность представителей родов Pseudomonas и Bacterium, азотобактера, актиномицетов, грибов и др., термофилов, аэробов и анаэробов. При этом «трудно сказать, какие из этих представителей являются наиболее показательными для окультуренных почв» /7, стр. 213/. Тем не менее, он все же считает, что индикаторной культурой может быть азотобактер. Е.Н. Мишустин /14/ с этой целью предлагает использовать термофильные бактерии.

По некоторым данным, при окультуривании почвы изменяется видовой состав целлюлозоразлагающих микроорганизмов /3, 15/. Если в почвах слабоокультуренных преобладают плесневые грибы, то в хорошо окультуренных развиты зеленоокрашенные вибрионы и цетофаги. С повышением окультуренности в почвах снижается содержание токсинообразующих микроорганизмов /16, 17/.

Наблюдаемые изменения приводят к мнению, что степень окультуренности почвы можно оценивать по микробиологическим показателям /18, 19, 20/. Также считается, что урожай и плодородие почвы более связаны не с наличием питательных веществ, а с интенсивностью их круговорота, осуществляемого микрофлорой /12, 21/. В связи с этим отмечается, что наиболее «индикаторными» процессами являются: выделение почвой СО2, активность разложения клетчатки, ферментативная активность (протеаза, уреаза, дегидрогеназа, полифенолоксидаза, пероксидаза), аммонификация, нитрификация, несимбиотическая азотфиксация, синтез свободных аминокислот /22, 23, 24, 25, 26/.

Некоторые исследователи отдают предпочтение отдельным показателям, считая, что именно выделяемый ими показатель наиболее связан с плодородием почвы или урожайностью, или отображает биологическую активность почвы /27/. Следует при этом иметь в виду и мнение А.Ш. Галстяна /28/, который считает, что, исходя из активности отдельных ферментов, как известно, обладающих строгой специфичностью, трудно оценивать не только плодородие, но и общую биологическую активность разных типов почв. В этом случае необходимо определение гидролаз и оксидоредуктаз. Но в пределах одного типа почвы возможно определение только одной группы ферментов.

Специальное двухлетнее исследование по оценке окультуренности дерново-подзолистых почв биологическими показателями проведено Л.А. Карягиной /29/. Были подобраны по три участка суглинистых и супесчаных почв одного генезиса, но различающиеся степенью окультуренности по содержанию гумуса и кислотности. Из учитываемых шести групп микроорганизмов (аммонификаторы, бактерии на КАА, олигонитрофилы, споровые, актиномицеты, плесневые грибы) только численность споровых закономерно повышалась с окультуриванием почвы. Более четкие изменения происходили с биохимическими показателями. Все они (дегидрогеназа, инвертаза, нитрификация, целлюлозолитическая и потенциальная азотфиксирующая способности почвы), кроме одного случая (дегидрогеназа на суглинках), имели более высокие значения на почве высокого плодородия и самые низкие значения – при низком плодородии.

Д. Ацци /30/ на основании анализа данных проведенных опытов, в которых рост урожайности ячменя был тесно связан с гумусированностью и уровнем биологической активности почвы, делает вывод, что о плодородии почв подзолистого типа можно судить по активности инвертазы, полифенолоксидазы, дегидрогеназы, способности почвы к несимбиотической фиксации азота, распаду клетчатки, выделению СО2 и содержанию спорообразующих бактерий, причем качественный состав последних также зависит от окультуренности почвы.

Обобщив ряд зарубежных работ, Ж. Пошен и Г. Баржак делают вывод /31, стр. 514/ «о существовании связи между биологической активностью почвы (микрофлорой) и ее плодородием в широком понимании этого термина (урожайность культур, обилие и мощность спонтанной растительности)». При этом высказывается ряд оговорок, которые можно сформулировать следующим образом. Предположение о возможности использования многочисленной группы аммонификаторов, обусловливающих минерализацию органического вещества в почве, не подтвердилось. В отличие от этого, хороший связь с плодородием получена при изучении процессов аммонификации и нитрификации. Правда, в отношении последнего нет единого мнения, но очевидно, что «в нормальных условиях нитрификационная способность лишь в исключительных случаях может оказаться лимитирующим фактором плодородия» /31, стр. 513/. Сомнительна связь между плодородием почвы и способностью фиксировать азот (азотобактер, клостридиум). По наличию азотобактера также трудно судить, насколько оно связано с плодородием, а не с рН или содержанием Са и Р. Способность почвы к расщеплению клетчатки зависит, главным образом, от содержания в ней азота в усвояемой форме, в основном, нитратов. Кроме того, важную роль в расщеплении клетчатки играют грибы, связь которых с плодородием почвы сомнительна. Авторы справедливо отмечают, что лишь немногие группы микроорганизмов подвергались систематическому анализу в отношении их связи с плодородием почвы, но имеющиеся данные все же свидетельствуют о наличии связи между активностью микроорганизмов и плодородием почв, как окультуренных, так и неокультуренных.

Таким образом, с учетом отмеченных оговорок, ряд авторов считает возможным диагностирование уровня плодородия по совокупности микробиологических показателей и даже, правда, весьма приблизительно, на основе отдельных из них /32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40/. Это открывает возможность прогнозирования характера влияния агротехнических приемов на плодородие почвы /41, 42, 43/.

Когда говорят о плодородии почвы, возникают трудности с объективной оценкой самого понятия «плодородие». Как справедливо отмечает Л.А. Карягина /29/, у исследователей нет единого понятия «плодородие» почвы /44, 45, 46, 47, 48, 49/. Но если оценить плодородие по баллам бонитировки, считает И.Л. Клевенская /50/, то между этим показателем и почти всеми микробиологическими тестами существует тесная положительная связь. И, таким образом, о плодородии можно судить по многим биологическим показателям: численность микроорганизмов, интенсивность процессов нитрификации, азотфиксации, аммонификации, разрушение клетчатки, протеолитическая и общая биологическая активность.

Зачастую за единственный критерий плодородия почвы берется урожай сельскохозяйственных культур, с которым и сопоставляются микробиологические показатели. Между тем, как отмечает Ф.Х. Хазиев /51/, эффективное плодородие почвы, в первую очередь, функционально связано с ее ферментативной активностью. По мнению некоторых исследователей, уровень урожайности не может быть единственным показателем плодородия /29, 52/. С. Руссель /52/ считает, что фактическое плодородие почвы зависит от уровня агротехники в данном хозяйстве, а потенциальное плодородие определяется максимальным урожаем, который может быть получен при всех доступных в данных условиях средствах и факторов производства (оптимальные сроки и высокое качество работ, качественные семена и высокоурожайные сорта, широкое применение удобрений и средств защиты растений) и затратах. Имеют значения и физико-химические свойства почвы.

На урожайность влияют не только плодородие, но и другие факторы жизни растений: погода, биологические особенности растений, распространение болезней и вредителей, полегаемость злаков и др. /41, 53, 54/. Нередки случаи, когда на участках с более высоким эффективным плодородием почвы получают меньший урожай из-за полегаемости растений, чем на соседних, менее плодородных участках, где растения не полегли.

Чтобы иметь возможность диагностировать плодородие почвы микробиологическими показателями, необходимо располагать сведениями о зависимости последних от определенных свойств почв, изменяющихся с их окультуриванием. Следует иметь в виду, что в естественных условиях уровень микробиологических показателей определяется, как правило, совокупностью многих экологических факторов. Так, активность ферментов связана с химическими и физико-механическими свойствами почвы, содержанием органического вещества, гранулометрическим составом, кислотностью и ее природой, составом почвенного поглощающего комплекса /28/.

Особенно важным показателем для бедных органическим веществом дерново-подзолистых почв является содержание гумуса. В пахотных горизонтах этих почв суглинистого гранулометрического состава гумуса содержится 1,7-2,5%. Как правило, более богатые органическим веществом (кроме торфяников и заболоченных почв) или более гумусированные почвы имеют более высокий уровень биологической активности /55/. При этом только часть микробиологических показателей непосредственно связана с превращением гумусовых веществ. Упоминается о связи с гумусом инвертазы, полифенолоксидазы, пероксидазы, протеазы, целлюлазы, уреазы, аспарагиназы /6, 9, 56, 57, 58/. Органическое вещество способствует развитию микроорганизмов той своей частью, которая легко используется как источник питания. Это свежие растительные и животные остатки и продукты полураспада, не успевшие перейти в гумус, а также ряд веществ синтеза и др. /7/.

На высокую зависимость содержания в почве карбогидраз (инвертазы, амилазы, галактозидазы, глюкозидазы) от гумуса указывает Ф.Х. Хазиев /51/. Но такая зависимость не проявлялась у уреазы, протеазы, глицерофосфатазы. Исследования же, проведенные на черноземных почвах, дали основание утверждать, что накопление в почвах гумуса и азота и повышение активности гидролитических ферментов азотного обмена представляют единый процесс /58/.

В исследовании Л.А. Карягиной /29/ корреляционные отношения составили: между гумусом и аммонификаторами – 0,89, бациллами – 0,73, бактериями на КАА – 0,55, актиномицетами – 0,63, плесневыми грибами – 0,40, нитрификаторами – 0,72, нитратонакоплением – 0,55, синтезом свободных аминокислот – 0,60, распадом клетчатки – 0,75, каталазой – 0,61, инвертазой – 0,73, уреазой – 0,70, аспарагиназой – 0,81. Эти отношения были достоверны при уровне значимости 0,05, кроме случая с грибами. Аналогичные связи обнаруживались между этими микробиологическими показателями и содержанием общего углерода и азота. Делается вывод, что накопление органического вещества и, соответственно, повышение биологической активности почвы представляют собой единый процесс.

Близкие к этим результаты были получены в исследовании Т.Н. Кулаковской и Л.М. Стефанькиной /60/ на такой же дерново-подзолистой супесчаной почве. Была выявлена тесная корреляция между содержанием в почве гумуса и нитрификацией (r = 0,539), разрушением клетчатки (r = 0,744), споровыми (r = 0,740), бактериями на КАА (r = 0,422), актиномицетами (r = 0,648), а также активностью инвертазы (r = 0,739) и каталазы (r = 0,702) при высокой степени достоверности (уровень значимости 0,01-0,001).

Микробиологические показатели, приведенные выше в исследовании Л.А. Карягиной /29/, были хорошо связаны с кислотным режимом почвы (pHKCl, Hг, Al, S, V), причем связь с гидролитической кислотностью и подвижным алюминием имела вид обратной зависимости. У общего количества микроорганизмов на КАА отсутствовала связь с Hr, Al, S, у нитрификаторов – с Al, у процесса нитратонакопления – с pH, Hr, у плесневых грибов – с S и V, связь с pH носила обратный характер.

Кислотность почвы связана с ее ферментативной активностью, так как определяет количественный и качественный состав микрофлоры (основного продуцента ферментов) и влияет на сохранение активности ферментов /51/. В исследовании В.К. Моисеевой /9/ корреляционные отношения рН с протеазой составили 0,72 и с уреазой – 0,78. На тесную связь между рН и протеазой, уреазой, полифенолоксидазой и, в несколько меньшей степени, дегидрогеназой, пероксидазой, а также каталазой указывает А.И. Чундерова /12/.

В меньшей степени микробиологические показатели связаны с содержанием в почве фосфора и калия. По данным Л.А. Карягиной /29/, прямая корреляционная связь первого обнаруживалась с численностью некоторых групп микроорганизмов (аммонификаторы, плесневые грибы, нитрификаторы) и, в несколько меньшей степени, с рядом биологических процессов (нитратонакопление, распад клетчатки, инвертазная активность). Калий в средней степени коррелировал с ферментами (кроме инвертазы) и теснее связан с распадом клетчатки, численностью микроорганизмов на КАА. На невысокую связь содержания в почве Р и К с ферментами указывает А.И. Чундерова /12/. Из учитываемых 8 ферментов с Р2О5 коррелировали протеаза, дегидрогеназа, полифенолоксидаза и с К2О – лишь дегидрогеназа. Имеется также мнение, что связь активности протеазы и уреазы с содержанием в почве азота, фосфора и калия носит переменный характер: небольшие концентрации этих солей повышали активность, очень высокие – снижали. Максимальная активность этих ферментов проявлялась при содержании в почве 15-20 мг Р2О5, 24-27 мг К2О, 6 мг NO3. При повышении их содержания в почве активность ферментов снижалась /9/. В исследовании А.К. Миненко /61/ величина фосфатазной активности почвы зависела от численности микроорганизмов, способных продуцировать фосфатазу, и их индивидуальной активности в продуцировании этого фермента, которая возрастала в среде, обедненной подвижным фосфором.

При изучении основных зональных типов и подтипов почв (в том числе и дерново-подзолистых), И.Л. Клевенская /50/ не обнаружила достоверной связи между содержанием в них общего количества калия и фосфора и 14 биологическими показателями. Но высокая корреляция почти всех этих показателей проявилась с содержанием азота и углерода. Поскольку круговорот Р и К обеспечивается микроорганизмами, то, полагает автор, связь с ними можно обнаружить при подборе соответствующих биологических тестов.

В подобных исследованиях очевидна трудность вычленения значимости отдельных агрохимических показателей, так как при сравнении, например, двух образцов почвы с разным содержанием гумуса, они, как правило, различаются и по другим физико-химическим показателям /31/. По близкой причине при сопоставлении данных проведенных исследований биологической активности почвы в опытах в них затруднительно выявить общую взаимосвязь различных показателей между собой, так как в каждом случае сложившиеся экологические условия различны.

В исследовании Л.А. Карягиной /29/ выявилась тесная связь большинства биологических показателей между собой. На высокую степень связи активности протеазы (r = 0,73) и уреазы (r = 0,64) с нитрифицирующей способностью указывает В.К. Моисеева /9/. В опыте Белорусского НИИ почвоведения на дерново-подзолистой почве возрастание активности уреазы, каталазы, аспарагиназы, инвертазы при удобрении навозом сопровождалось увеличением общей численности микроорганизмов, аммонификаторов и микроорганизмов на КАА /62/. В исследовании НИИСХ микробиологии /63/ данные ферментативной активности (каталаза, инвертаза, уреаза) согласовывались с показателями численности и активности нитрифицирующих бактерий. При изучении приемов мелиоративной обработки малоплодородной дерново-подзолистой почвы в Украинском НИИ земледелия также проявлялась прямая зависимость между численностью микрофлоры, ферментативной активностью и накоплением аминокислот /64/. Интересные данные приводит Н.Н. Мальцева /65/, исследовавшая роль отдельных групп азотфиксаторов в процессе азотфиксации на основных почвенных типах Украины, в том числе и дерново-подзолистых почвах. В опытах с использованием изотопа азота азотфиксирующая способность почвы обнаруживала тесную связь (r = 0,80-0,90) – с количеством олигонитрофилов, среднюю связь (r = 0,56) – с численностью симбиотрофных азотфиксаторов, слабую связь – с бактериями Clostridium и отсутствие связи – с азотобактером.

В исследовании же Н.В. Евдокимовой /66/ не обнаруживалось тесной связи между продуцированием СО2, активностью уреазы и инвертазы (r = 0,20-0,34). А.М. Самохвалов /67/ также отмечает слабую прямую и, в ряде случаев, обратную корреляцию между общим количеством микроорганизмов и активностью ферментов (инвертаза, уреаза, фосфатаза, каталаза, дегидрогеназа). Наличие слабой корреляции он объясняет более сложными связями этих величин и опосредованием их какими-то другими факторами (продукция экзоферментов корней и представителей животного эдафона). Е.С. Василенко и А.В. Рыбалкина /68/ не обнаружили в дерново-подзолистых почвах (Московская обл.) постоянной и строгой зависимости между активностью ферментов (инвертаза, периксидаза, протеаза), интенсивностью дыхания и количеством микроорганизмов (бактерии на МПА, актиномицеты, грибы). А.Ш. Галстян /56/ считает, что активность дегидрогеназ как дыхательных ферментов должна коррелировать с общим количеством микроорганизмов.

Приведенные данные и ряд других /9, 12, 21, 69/ свидетельствуют о том, что из агрохимических показателей почвы на состояние микробоценоза большее влияние оказывают величина содержания гумуса и уровень рН.

Слабо изучена связь микробного населения почвы с ее физическими свойствами. М.М. Ландина в своей монографии отмечает: «… изучение влияния физических свойств почв на их биологическую активность еще только начинается» /70, стр. 3/. Водно-физические свойства, как она пишет, дают представление о среде обитания микроорганизмов, состоящей из органоминеральной массы, воды и газов. Д.Г. Звягинцев /71/ важнейшим свойством почвы, определяющим влияние на биологическую активность, считает сорбирование газов и парообразной влаги. Необходимость изучения биофизики почв М.М. Ландина /70/ видит в оптимизации водного, теплового и питательного режимов приемами обработки почвы с целью усиления деятельности активных групп микроорганизмов. Она приходит к выводу, что на светло-серой лесной почве более благоприятные условия для биоты складываются при плотности сложения не более 1,00 г/см3. При этом действие плотности почвы на микроорганизмы осуществляется косвенно через изменение порового пространства в объеме почвы. Поровое же пространство связано с уровнем влажности. Вследствие этого было установлено, что, чем плотнее почва, тем при меньшей влажности происходит подавление биологических процессов. По данным Н.А. Сапожникова /72/, снижение плотности дерново-подзолистой почвы с 1,29 до 1,10 г/см3 привело к увеличению численности аммонифицирующих микроорганизмов с 2,6 до 8,2 млн./г. Оптимальные условия для микроорганизмов на оподзоленных черноземах наблюдались при плотности 1,0-1,1 г/см3 /73/.

Воздушный режим почвы и соотношение аэробных и анаэробных биологических процессов может характеризоваться окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП). Однако надо иметь в виду некоторую условность этого показателя для почв /3/, так как и при высоких показателях Eh (или rH2) в почве могут протекать восстановительные процессы вследствие наличия в ней микрозон с восстановленными условиями.

ОВ–реакции в почве протекают с участием микроорганизмов и связаны с разложением органического вещества, гумуса и синтезом последнего, превращением соединений различных элементов /74/. Величина ОВП складывается под воздействием двух факторов: интенсивности биологических процессов вследствие потребления микроорганизмами кислорода и концентрацией кислорода – агента окисления, определяемого степенью аэрации почвы.

Помимо режима кислорода, как отмечает Д.М. Новогрудский /75/, на ОВП влияет содержание в почве элементов с переменной валентностью (водород, железо, марганец, сера, азот и др.). Эти элементы образуют обратимые ОВ-системы, характеризующиеся отношением концентраций их окисленных и восстановленных форм (например, Fe+++ : Fe++). В разных почвах доминируют разные системы. Определяемый ОВП почв характеризует общее состояние ОВ-систем без выделения отдельных определяющих ее факторов.

В нормально аэрируемых почвах ОВ–потенциал находится в пределах 300-650 мв, а динамика его в течение года различается больше, чем размах его величин в разных типах почв /74/. И.С. Кауричев /76/ считает, что в дерново-подзолистых почвах нормального увлажнения величина ОВ-потенциала составляет 550-750 мв и в течение вегетационного периода он относительно выровнен. Имеющиеся же колебания отмечаются в верхних, обогащенных органическим веществом горизонтах, в которых могут изменяться и увлажнение почвы, и микробиологическая активность. Исследуя большой набор типов и подтипов почв, И.Л. Клевенская /50/ не обнаружила связи между микробиологическими критериями и ОВП вследствие, как она полагает, больших колебаний последнего в одной и той же почве.

Микробиологические процессы идут при определенных значениях Eh. Нитраты преобладают при Eh 480 мв, нитраты-нитриты – при 480-340, нитриты – 340-200, окислы азота, молекулярный азот – при < 200 /74/. По И.П. Сердобольскому /77/, наличие в почве окислителей, определяющих Eh ниже 200 мв, отрицательно влияет на развитие растений и, в первую очередь, их корневой системы.

Установлено влияние удобрений на ОВП /78/. Минеральные удобрения на фоне половинных норм извести, вызывая подкисление почвы, усиливали окислительные процессы в пахотном горизонте (Eh повысилась) и увеличивали динамичность ОВ–систем почвы. Навоз, активизируя микрофлору, понижает Eh и стабилизирует ОВ–системы почвы (амплитуда колебаний Eh уменьшается в два раза). Минеральная система при этом усиливает скорость минерализации, а в составе гумусовых веществ преобладают фульвокислоты. В процессе окультуривания ОВП почвы повышается: на пашне он выше, чем под лесом. Отмечается положительная зависимость между выделением CO2 из почвы и ОВП /79/.

Немаловажное значение имеют попытки установить связь микробиологических пользователей с продуктивностью культурных растений. А.Ш. Галстян /80/ справедливо считает, что только с учетом урожая растений можно говорить об активности ферментов как показателей, характеризующих уровень плодородия почвы. В исследовании Л.А. Карягиной /29/ в вегетационно-полевом опыте из 12 микробиологических показателей с урожаем ячменя коррелировало на супеси 9 и на суглинке – 4 (на обоих разностях – нитрификационная и целлюлозолитическая способности, полифенолоксидаза). А в производственном посеве ячменя обнаруживалась связь с его урожаем полифенолоксидазы, инвертазы, выделения СО2. Также в производственном посеве ячменя и на той же дерново-подзолистой супесчаной почве урожай находился в тесной зависимости (r = 0,471-0,910) с 7 микробиологическими показателями, которые указаны выше в исследовании Т.Н. Кулаковской и Л.М. Стефанькиной /60/. Эта связь урожая с процессами превращения органического вещества свидетельствует, что питание растений, во многом, зависит от интенсивности процессов минерализации растительных остатков и почвенного гумуса.

А.И. Чундерова и Т.П. Зубец /81/ считают, что связь урожая с ферментативной активностью почвы выше, чем с агрохимическими показателями и что возможно прогнозировать урожайность по активности почвенных ферментов с использованием математической модели. По данным А.И. Чундероой /12/, такая связь обнаруживалась у протеазы, уреазы, дегидрогеназы, но инвертаза на дерново-подзолистых почвах не может иметь высокую положительную связь с урожаем, так как повышение почвенного плодородия сопровождается повышением уровня рН, а это снижает активность инвертазы.

Т.А. Щербакова /82/ сопоставила 4-летние урожайные данные (картофель, ячмень, вико-овес, озимая рожь) опыта с удобрениями на дерново-подзолистой суглинистой почве с ее ферментативной активностью (инвертаза, протеаза, уреаза, фосфатаза). Тесная положительная связь активности инвертазы отмечена только на третий год опыта под вико-овсом (r = 0,74), что объясняется выделением бобовой культурой большого количества углеводов, которые стимулируют азотфиксацию. В опыте часто уровень активности инвертазы был выше на менее урожайных вариантах. Автор считает, что углеводы, поступившие в корни и неиспользованные в них на синтез органических соединений, выделяются в почву. На основании этого делается вывод о тесной связи инвертазы с деятельностью и развитием растений. Активность протеазы тесно коррелировала с урожаем всех культур (r = 0,74-0,86), а уреазы – с урожаем картофеля (r = 0,86) и озимой ржи (r = 0,76). Не обнаружилась связь урожая с активностью фосфатазы.

В четырех разновидностях дерново-подзолистых почв Карелии не обнаружено взаимосвязи активности гидролитических ферментов с урожайностью лугов /83/. Рассматривая связи отдельных микробиологических показателей с урожаем, надо иметь в виду и мнение Д.Г. Звягинцева, который отмечает, что известно более 1000 ферментов, присутствующих в почве, поэтому необходима осторожность в переходе от активности одного фермента к характеристике всей ферментативной активности почвы и «работы, в которых устанавливается очень высокий коэффициент корреляции между активностью определенного, произвольно выхваченного, фермента и урожаем растений, представляются просто неправдоподобными» /84, стр. 183/.

Приведенные в обзоре данные свидетельствуют о зачастую встречающихся расхождениях результатов исследований. Это объясняется отсутствием единых методик, сравнением данных, полученных в разное время и разными исполнителями (последнее особенно ощутимо при сравнении численности микроорганизмов), пестротой объекта исследования почвы, очень гетерогенной системой с высокой динамичностью биохимических процессов и микробного сообщества, что отмечается рядом исследователей /1, 50/.

В настоящем сообщении упомянута лишь небольшая часть публикаций в рассматриваемый период, но и они дают представление о направлении исследований по биологической активности дерново-подзолистых почв и свидетельствуют, что уровень продуктивного потенциала этих почв в значительной степени определяется состоянием их микробоценоза, его количественным и качественным составом, его суммарной активностью и интенсивностью биохимических процессов, обусловленной содержанием в почве определенного пула ферментов. Эта подвижная биологическая система в условиях агроценозов подвержена воздействию различного рода факторов, среди которых и антропогенные в виде многих приемов технологий. Изменяя уровень и виды нагрузки на микробную систему, они могут влиять на интенсивность круговорота веществ и пищевой режим почвы, на баланс гумуса, синтез ростактивирующих веществ, азотофиксацию, продуцирование углекислого газа, формирование запасных и лабильных фондов. Это предопределяло в рассматриваемый период и в последующие годы необходимость иметь микробиологическое обоснование при разработке зональных технологий приемов земледелия.

Современные проблемы агроэкологического мониторинга также тесно связаны с микробиологическим состоянием почвы и способами его регулирования.
  1   2

Похожие:

«внии агроэкоинформ» iconКо дню рождения «внии агроэкоинформ»
Деятельность института определяется вынесенными в его название тремя словами: агрономия, экология и информатизация. Именно сочетание...
«внии агроэкоинформ» iconСтатья посвящена 30-летнему юбилею существования фгуп «внии агроэкоинформ»
Фгуп «внии агроэкоинформ» вместе с его предшественниками. Рассказывается о задачах, поставленных перед институтом, направлениях его...
«внии агроэкоинформ» icon«внии агроэкоинформ»
Некоторые требования к элементам ресурсосберегающих технологий возделывания кормовых культур в Нечерноземной зоне
«внии агроэкоинформ» icon«внии агроэкоинформ»
Показаны основные экологические и экономические факторы негативного влияния на качество продукции сельского хозяйства и на плодородие...
«внии агроэкоинформ» icon«внии агроэкоинформ»
Рассматривается ситуация с мелиорируемыми землями и приводится комплекс мероприятий по созданию на них оптимальных условий для успешного...
«внии агроэкоинформ» icon«внии агроэкоинформ»
Рассматриваются результаты исследований по экологической обстановке на животноводческих комплексах, фермах и птицефабриках и влияние...
«внии агроэкоинформ» icon«внии агроэкоинформ»
...
«внии агроэкоинформ» icon«внии агроэкоинформ»
Показано негативное воздействие на свойства почвы многолетнего применения минеральных удобрений: снижается содержание гумуса и ухудшается...
«внии агроэкоинформ» iconАбд «ЭкоАгро» Гогмачадзе Г. Д., Саакян А. Е., Макарова И. А. «Внии агроэкоинформ»
Неблагоприятная экологическая обстановка в агропромышленном комплексе Российской Федерации диктует необходимость создания и ведения...
«внии агроэкоинформ» icon«внии агроэкоинформ»
Работа посвящена становлению, развитию и достижениям экологического образования в России, его состоянию, неадекватному безопасности...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2019
контакты
pochit.ru
Главная страница