Проблемы накопления гумуса и его роль в плодородии почвы интересовали ученых с давних времен. Тем не менее, и в настоящее время остается много вопросов, касающихся процессов гумификации растительных остатков, влияния различных агротехнических приемов на гумусообразование. Особенно актуальными эти вопросы становятся в связи с экологизацией земледелия и внедрением нулевых обработок почвы, способных, по мнению ряда отечественных и зарубежных ученых, остановить потери основного органического вещества почвы – гумуса [3,6,8]. В настоящее время весьма перспективно биологическое направление изучения проблем сохранения плодородия почвы при разработке новых агротехнических приемов. По мнению ряда ученых, активность почвенных ферментов является более устойчивым и чувствительным показателем при оценке биологической активности почв их оценке [2,5].
Нами изучалось влияние способов основной обработки почвы на активность полифенолоксидазы и пероксидазы в течение трех лет на опытном поле кафедры агрохимии и земледелия, расположенном в УЧХОЗе ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА, в поле чистого пара в севообороте со следующим чередованием культур: 1. Пар чистый; 2.Озимая пшеница; 3. Соя; 4. Яровая пшеница; 5. Ячмень. Варианты способов основной обработки почвы: 1. Овальная обработка почвы на глубину 25-27 см (Вспашка); 2. Безотвальная обработка почвы на глубину 14-16 см (Рыхление); 3. Без осенней механической обработки почвы (Нулевая). Почва опытного участка – чернозем типичный среднегумусный среднемощный тяжелосуглинистый, имеет реакцию среды (pH) близкую к нейтральной, среднее содержание гумуса в пахотном слое составляет – 8%.
Активность почвенных ферментов, пероксидазы и полифенолоксидазы, определялась по модифицированным методикам А.Ш.Галстян [7] . Почвенные образцы отбирались с четырех глубин 0-5 см, 5-10 см, 10-20 см и 20-30 см в начале и конце вегетационного периода (май, август).
Для оценки степени увлажнения принято пользоваться гидротермическим коэффициентом (ГТК). По Селянинову, если ГТК больше 1,6 условия увлажнения характеризуются как избыточно-влажные, если ГТК равен 1,0 и ниже – как засушливые, и если ГТК равен 0,4 и ниже – как сухие. В 2008 году гидротермический коэффициент за период май – сентябрь составил 0,89,что позволяет характеризовать этот вегетационный период как засушливый. В 2009 году он составил 0,59, что характеризует его как очень засушливый. ГТК в 2011 году был равен 1,51, что характеризует вегетационный период как очень влажный, близкий к избыточному увлажнению.
Результаты исследований.
Полифенолоксидаза осуществляет окисление фенолов за счет кислорода воздуха до хинонов, которые способны к быстрой полимеризации, конденсации и образованию гумусобоподобных веществ. Таким образом, определение данного показателя позволяет оценить условия накопления веществ, идущих на образование гумусовых молекул.
Рис.1 Активность полифенолоксидазы в слое почвы 0-30 см в зависимости
от способов основной обработки почвы
В наших исследованиях высокая активность полифенолоксидазы (рис.1) в начале вегетационного периода в пахотном слое наблюдалась в варианте отвальной обработки почвы на глубину 25-27 см в 2008 и 2011 годах при достаточно высоком уровне увлажнения. Данная тенденция сохранилась и к концу вегетации. Однако в очень засушливых условиях вегетационного периода 2009 года наблюдалось преимущество варианта без осенней механической обработки почвы. В среднем за три года исследований более высокая активность полифенолоксидазы отмечена в варианте отвальной обработки почвы, Это свидетельствует о благоприятных условиях для гумификации растительных остатков в данном варианте опыта, то есть в условиях достаточной аэробности пахотного слоя.
Пероксидаза катализирует окисление фенолов за счет кислорода перекиси водорода и участвует в процессе минерализации гумусовых веществ, то есть действие пероксидазы противоположно действию полифенолоксидазы.
Рис.2. Активность пероксидазы в слое почвы 0-30см в зависимости
от способов основной обработки почвы
Как видно из рисунка 2, в 2009 и 2011 годах влияние способов основной обработки почвы на активность данного фермента было несущественным. Однако в условиях дефицита влаги вегетационного периода 2009 года (ГТК=0,59) отмечалась высокая активность пероксидазы в варианте отвальной обработки почвы, что возможно связано с большим образованием перекиси водорода в стрессовых условиях среды как продукта неполноценного дыхания. Увеличение активности пероксидазы в данном варианте опыта свидетельствуют о нежелательных процессах в почве с позиции гумусонакопления – преобладании процессов распада над синтезом гумусовых веществ.
По мнению ряда ученых [1,2], соотношение активности полифенолоксидазы и пероксидазы может использоваться как коэффициент гумификации (Кr), и его значение свыше 1 свидетельствует о преобладании процессов гумусообразования над его минерализацией. Полученные в наших исследованиях значения данного коэффициента (табл.1) свидетельствуют о благоприятных условиях для гумификации растительных остатков и накопления гумусоподобных веществ в варианте отвальной основной обработки почвы при достаточном увлажнении вегетационного периода 2008 и 2011годов. В очень засушливых условиях вегетационного периода 2009 года значения коэффициента были ниже 1, что свидетельствует о неблагоприятных условиях для гумификации растительных остатков и, особенно, при отвальной и безотвальной обработке почвы. В варианте без механической обработки почвы значение коэффициента гумификации было выше и составило в среднем 0,63.
Таблица 1
Коэффициент гумификации (Кr) в зависимости
от способов основной обработки почвы
|
Варианты опыта |
2008 год | 2009 год | 2011 год |
Среднее |
||||||
|
1 |
2 | Среднее | 1 | 2 | Среднее | 1 | 2 |
Среднее |
||
| Вспашка | 5,24 | 2,80 | 4,02 | 0,11 | 0,15 | 0,13 | 2,85 | 1,51 | 2,18 | 2,11 |
| Рыхление | 2,04 | 2,91 | 2,48 | 0,40 | 0,09 | 0,25 | 2,56 | 0,76 | 1,66 | 1,46 |
| Нулевая | 2,14 | 2,08 | 2,11 | 1,10 | 0,15 | 0,63 | 2,41 | 1,49 | 1,95 | 1,56 |
Таким образом, анализ экспериментальных данных, полученных в течение трех лет в поле чистого пара, свидетельствует о более благоприятных условиях для гумификации растительных остатков в варианте отвальной обработки почвы в условиях достаточного увлажнения. В условиях дефицита влаги процессы распада гумусовых веществ преобладают над процессами их синтеза, однако в меньшей степени они проявляются в варианте без механической обработки почвы, в чем, возможно и заключена положительная роль данного способа основной обработки почвы с позиции сохранения органического вещества почвы.
Библиографический список
- Битюкова, Л.Б. Биологические факторы плодородия чернозема левобережной лесостепи УССР при нтенсивном земледелии [Текст] / Л.Б. Битюкова, М.К. Плишко, Н.А.Туев // Микробиологические факторы трансформации органического вещества и плодородие почвы. – Труды ВНИИСХМ. – т.58. – Л.,1988. – С.30-39
- Возняковская, Ю.М. Биологические показатели как индикаторы состояния почвенного плодородия [Текст] / Ю.М. Возняковская // Микробиологические аспекты охраны окружающей среды обитания в условиях интенсивного земледелия. – Труды ВНИИСХМ. – т.60. – Л.,1990. — С. 9-17
- Воронцов, В.А. Системы основной обработки чернозема в Тамбовской области [Текст] / В.А. Воронцов, Л.Н. Вислобокова, Ю.П. Скорочкин // Земледелие. – 2012. – №7. – С. 19-21
- Румянцев, А.В. Влияние ресурсосберегающих технологий на плодородие почвы [Текст] / А.В. Румянцев, Л.В. Орлова // Земледелие. – 2005. – №2. – С. 22-23
- Тихонович, И.А. Микробиологические аспекты плодородия почвы и проблемы устойчивого земледелия [Текст] / И.А. Тихонович, Ю.В. Круглов // Почвоведение. – 2006. – №5(32) – С. 9-12
- Куликова, А.Х. Системы основной обработки и гумусное состояние почвы [Текст] / А.Х.Куликова, А.В.Карпов, Н.В. Семенова // Земледелие. – 2003. – №5. – С.27
- Методические указания по проведению исследований в длительных опытах с удобрениями [Текст]. Ч.1. (Методика проведения опытов и анализ почв) под общей ред. Академика ВАСХНИЛ В.Л. Панникова. – Москва, 1975. – 152с.
- Черкасов, Г.Н. Плодородие чернозема типичного при минимализации основной обработки [Текст]/ Г.Н. Черкасов, Е.В. Дубовик, Д.В.Дубовик и др. // Земледелие. – 2012. – №4. – С. 23-25[schema type=»book» name=»ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ЕЁ ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ» description=»Определена активность почвенных ферментов полифенолоксидазы и пероксидазы и их соотношение (коэффициент гумификации Кr) в пахотном слое при отвальной (на 25-27см) и безотвальной (на 14-16см) основной обработке почвы и без осенней механической обработки почвы (нулевая) в поле чистого пара.» author=»Коваленко Марина Викторовна, Марковская Галина Кусаиновна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-06-14″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)» ebook=»yes» ]