Сельскохозяйственная академия т ф. Персикова А. Р. Цыганов И. Р. Вильдфлуш

Таблица 68

Вариант опыта

Численность микроорганизмов, КОЕ/г с.п.

Общая биогенность, КОЕ/г с.п.

Коэффициент минерализации

аммонификаторы

усваивающие минеральный азот

олигонитрофилы

нитрифицирующие

микромицеты

1

2

3

4

5

6

7

8

Люпин узколистный (1999 г.)

1. Контроль

8,52 × 106

3,04 × 106

7,38 × 105

8,97 × 104

1,63 × 103

12,39 × 106

0,36

2. Р40К60 вразброс

5,47 × 106

1,97 × 106

1,95 × 106

5,62 × 104

1,45 × 103

9,45 × 106

0,36

3. Р40К60 вразброс + сапронит

7,15 × 106

1,20 × 107

3,01 × 106

1,01 × 105

1,29 × 103

22,26 × 106

1,67

4. Р40К60 лентами + сапронит

1,17 × 107

1,19 × 107

4,25 × 106

1,25 × 105

3,39 × 103

27,98 × 106

1,02

5. Р40К60 лентами

3,42 × 106

4,56 × 106

1,90 × 106

1,05 × 105

5,13 × 103

9,99 × 106

1,33

Исходная почва

1,50 × 106

2,90 × 106

1,08 × 106

6,72 × 104

5,20 × 102

5,55 × 106

1,93

Люпин узколистный (2000 г.)

1. Контроль

9,4 × 106

62,9 × 106

7,1 × 106

208,0 × 103

34,8 × 103

79,6×106

6,69

2. Р40К60 вразброс

6,8 × 106

37,1 × 106

6,61 × 106

295,0 × 103

35,4 × 103

51,1×106

5,45

3. Р40К60 вразброс + сапронит

8,6 × 106

46,1 × 106

18,5 × 106

389,4 × 103

28,3 × 103

73,6×106

5,36

4. Р40К60 лентами + сапронит

11,7 × 106

49,1 × 106

4,7 × 106

351,0 × 103

21,1 × 103

65,9×106

4,19

5. Р40К60 лентами

11,0 × 106

54,1 × 106

13,7 × 106

510,0 × 103

67,3 × 103

79,4×106

4,92

Продолжение табл. 67

1

2

3

4

5

6

7

8

Яровая пшеница (1999 г.)

1. Контроль

3,42 × 106

6,84 × 105

2,96 × 105

1,64 × 105

1,56 × 103

4,57 × 106

0,20

2. N90Р60К90 лентами

3,27 × 106

1,06 × 106

6,30 × 105

1,79 × 105

1,94 × 103

5,14 × 106

0,32

3. N90Р60К90 вразброс

5,62 × 106

1,90 × 106

5,93 × 105

2,20 × 105

4,82 × 103

8,34 × 106

0,34

4. N90Р60К90 лентами + ризобактерин + фитостимофос

3,73 × 106

1,52 × 106

6,76 × 105

0,904 × 104

1,25 × 103

6,02 × 106

0,41

5. N90Р60К90 вразброс + ризобактерин + фитостимофос

4,18 × 107

2,20 × 106

3,19 × 105

1,40 × 105

2,31 × 103

6,84 × 106

0,53

6. Исходная почва

3,12 × 106

4,56 × 106

0,76 × 106

1,01 × 1 05

1,24 × 103

8,54 × 106

1,16

Яровая пшеница (2000 г.)

1. Контроль

26,9 × 106

46,4 × 106

39,4 × 106

770,0 × 103

10,0 × 103

113,47 ×106

1,72

2. N90Р60К90 лентами

223,0 × 106

123,4 × 106

44,8 × 106

310,0 × 103

120,4 × 103

391,6 ×106

0,55

3. N90Р60К90 вразброс

133,2 × 106

110,5 × 106

57,1 × 106

300,0 × 103

196,0 × 103

301,3 ×106

0,83

4. N90Р60К90 лентами + ризобактерин + фитостимофос

29,5 × 106

65,8 × 106

10,8 × 106

420,0 × 103

124,0 × 103

106,6 × 106

2,23

5. N90Р60К90 вразброс + ризобактерин + фитостимофос

13,9 × 106

37,9 × 106

16,4 × 106

320,0 × 103

79,8 × 103

68,6 ×106

2,73

Продолжение табл. 67
1	2	3	4	5	6	7	8
Картофель (1999 г.)
1. Без удобрений	3,80 × 106	2,28 × 106	0,71 × 106	1,14 × 105	3,68 × 103	6,91 × 106	0,60
2. N120Р60К90	2,74 × 106	6,38 × 106	2,03 × 106	1,64 × 104	2,85 × 103	11,17 × 106	2,33
3. Подстилочный навоз 50 т/га + N60Р60К90 + ризобактерин + фитостимофос	2,57 × 107	8,13 × 106	2,55 × 106	1,52 × 105	3,31 × 103	36,54 × 106	0,32
4. Вермикомпост 5 т/га + N60Р60К90 + ризобактерин + фитостимофос	8,29 × 106	1,39 × 107	2,28 × 106	3,39 × 104	2,88 × 103	24,51 × 106	1,68
Исходная почва	3,31 × 106	4,80 × 106	2,09 × 106	7,69 × 104	9,08 × 102	10,3 × 106	1,45
Картофель (2000 г.)
1. Без удобрений	17,1 × 106	46,1 × 106	9,6 × 106	520,0 × 103	56,0 × 103	73,3×106	2,69
2. Навоз 50 т/га + N60Р60К90 + ризобактерин + фитостимофос	6,5 × 106	65,2 × 106	3,3 × 106	390,0 × 103	52,0 × 103	75,4×106	10,0
3. Вермикомпост 5 т/га + N60Р60К90 + ризобактерин + фитостимофос	21,5 × 106	38,4 × 106	12,9 × 106	530,0 × 103	64,4 × 103	73,4×106	1,78
4. N120Р60К90	51,7 × 106	42,0 × 106	11,8 × 106	810,0 × 103	30,0 × 103	106,3×106	0,81

1 - аммонификаторы, 2 – усваивающие минеральный азот, 3 – олигонитрофилы,

4 – нитрификаторы, 5 - микромицеты

брос. Соответственно сужается соотношение между двумя этими группами, и коэффициент минерализации снижается с 1,93 (исходная почва) до 0,36 (контроль и Р₄₀К₆₀ вразброс).

Общее число аммонифицирующих бактерий, утилизирующих органические азотсодержащие соединения, в фазе бутонизации – начала цветения люпина увеличивается по всем вариантам опыта в среднем на 21%, а численность микроорганизмов, усваивающих минеральный азот уменьшается в среднем на 14,8% по сравнению с исходной почвой.

В 2000 г. в ризосфере узколистного люпина в период бутонизации – начала цветения численность микроорганизмов доминирующих групп существенно различалась (табл. 68). В сравнении с контролем в варианте с фосфорно-калийными удобрениями, внесенными вразброс, снижается общая биогенность ризосферы в основном за счет уменьшения численности аммонифицирующих (на 28%) и усваивающих минеральный азот микроорганизмов (на 41%). Ленточное внесение Р₄₀К₆₀, напротив, стимулирует развитие всех исследуемых групп микроорганизмов, в результате чего возрастает общая биогенность ризосферы на 29%.

Инокуляция клубеньковыми бактериями оказывает определенное воздействие на микробоценоз ризосферы люпина. В первую очередь, это касается численности олигонитрофильных микроорганизмов, имеющих существенное значение в азотном балансе почвы.

Двухлетние исследования показали, что предпосевная обработка семян препаратом клубеньковых бактерий (сапронит) оказала стимулирующее влияние на размножение олигонитрофильных микроорганизмов: в среднем их количество в ризосфере люпина, выращиваемого на фоне ленточного внесения фосфорно-калийных удобрений, возросло в 2,3 раза, на фоне внесения Р₄₀К₆₀ вразброс – в 2,75 раза в сравнении с контролем. В вариантах без инокуляции численность олигонитрофильных микроорганизмов незначительно отличалась от контроля (табл. 69).

Соответственно уровню активности микробиологических процессов происходит накопление биологической массы растений. Семенная продуктивность люпина узколистного была максимальной в варианте с ленточным применением фосфорно-калийных удобрений и инокуляцией сапронитом – 36,3 ц/га к.ед. [271].

Произошли изменения в структуре микробного ценоза: перегруппировка в сторону увеличения долевого участия аммонификаторов по всем вариантам опыта. Увеличение в фазе цветения – начала колошения долевого участия нитрификаторов с 1,2% в исходной почве до 3,59% в контроле. Ленточное внесение минерального азота в дозе 90 кг/га д.в. увеличивает количество нитрификаторов в 3 раза по сравнению с применением 60 кг/га д.в. азота в сочетании с ризобактерином (рис. 2).

В результате исследований в 2000 г. отмечается, что при ленточном внесении основного удобрения по сравнению с внесением вразброс увеличивается общая биогенность почвы (107 против 69 млн. КОЕ/г с.п.), но снижается коэффициент минерализации (2,23 против 2,73). В структуре микробоценоза ризосферы яровой пшеницы при внесении удобрений вразброс количество аммонифицирующих микроорганизмов составляет 50 и 57%, при ленточном внесении преобладает группа микроорганизмов, усваивающих минеральный азот (53 и 60%).

Данные, приведенные в табл. 70, отчетливо демонстрируют влияние способов внесения минеральных удобрений и предшественника (люпина) на общую

1 - аммонификаторы, 2 – усваивающие минеральный азот, 3 – олигонитрофилы,

4 – нитрификаторы, 5 – микромицеты
биогенность ризосферы яровой пшеницы, минерализационные процессы в ней и структуру микробоценоза.

Таблица 70

Влияние условий питания на численность микроорганизмов и общую

биогенность почвы под посевами яровой пшеницы (среднее за 1999 – 2000 гг.)

Вариант	Численность микроорганизмов, млн КОЕ/г с.п.					Общая биогенность, КОЕ/г с.п.	Коэффициент минерализации
	аммонифицирующие	усваивающие минеральный азот	oлиго-нитрофильные	нитрифицирующие	микромицеты
Контроль	15,16	23,54	19,85	0,09	0,39	59,03	1,55
N90Р60К90 лентами	16,39	33,43	5,72	0,15	0,21	55,90	2,04
N90Р60К90 вразброс	114,31	62,65	22,70	0,17	0,16	199,99	0,55
N60Р60К90 лентами+БП	8,82	19,71	8,54	0,09	0,16	37,32	2,23
N60Р60К60 вразброс+БП	87,5	56,35	28,71	0,17	0,15	172,88	0,64

Примечание. БП – Ризобактерин + фитостимофос.
Известно, что способы внесения минеральных удобрений существенным образом влияют на трансформацию питательных веществ [113], численность микроорганизмов и микробиологическую активность [272].

Проведенные исследования показали, что в сравнении с контролем (без NРК и инокуляции) на фоне стимуляции развития аммонифицирующих и усваивающих минеральный азот микроорганизмов и снижения численности олигонитрофилов (в 3,5 раза) общая биогенность ризосферы яровой пшеницы при ленточном внесении N₉₀Р₆₀К₉₀ практически остается без изменения. Доминируют в структуре микробоценоза в вариантах с ленточным внесением удобрений микроорганизмы, усваивающие минеральный азот.

Внесение этой же дозы NРК вразброс способствует увеличению биогенности ризосферы яровой пшеницы в 3,4 раза. Доминирующее положение по численности (114,3 млн КОЕ/г с.п.) и долевому участию в микробоценозе при таком способе внесения удобрений занимают аммонифицирующие микроорганизмы.

Отмеченная тенденция характерна и в случае снижения дозы минерального азота на 30 кг/га за счет применения синергетической популяции азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий. При ленточном и разбросном способах внесения удобрений инокуляция семян биопрепаратом стимулирует развитие резидентных азотфиксирующих бактерий: при ленточном способе численность олигонитрофилов в варианте с инокуляцией возрастает в 1,5 раза (8,54 против 5,72), при разбросном – в 1,3 раза (28,71 против 22, 70 млн. КОЕ/г с.п.).

В целом, в опыте с яровой пшеницей биогенность ее ризосферы и, как следствие, микробиологическая активность выше, чем в опыте с люпином (см. табл. 69).

Причины таких количественных различий, на наш взгляд, могут определяться разным качеством органического вещества, поступающего в почву после культур севооборота. По данным Ю.М. Возняковской и др. [264], сравнительный анализ корневых и пожнивных остатков пшеницы и люпина методом кислотного гидролиза показал, что в остатках пшеницы содержится в 2 раза больше трудногидролизуемой фракции углеводов (целлюлоза) – 251 мг/г против 121 мг/г в люпине и в 2 раза меньше легкодоступных для микроорганизмов водорастворимых углеводов (крахмал, сахар) – 22 мг/г и 47 мг/г соответственно.

Обогащение почвы легкогидролизуемым органическим веществом предшественника (люпина), являющегося основным ресурсом, поддерживающим почвенное плодородие, способствует нормальной жизнедеятельности полезной почвенной микрофлоры. Приведенные данные показывают явное преимущество последействия растительных остатков люпина по сравнению с яровой пшеницей.
5.3. Картофель раннеспелый
В 1999 г. установлена зависимость микробиологической активности почвы от системы удобрения и погодно-климатических условий (табл. 68) при органо-минеральной системе:

• 
  численность аммонификаторов возрастает в 2,5 раза, нитрифицирующих микроорганизмов снижается в 2 раза при внесении вермикомпоста 5 т/га + N₆₀Р₆₀К₉₀ по сравнению с исходной почвой.
  
• 
  общая биогенность в 3 раза выше по сравнению с исходной почвой и в 5 раз по сравнению с контролем при использовании в качестве органического удобрения подстилочного навоза 50 т/га + N₆₀Р₆₀К₉₀.
  
• 
  при применении подстилочного навоза в 5,8 раза увеличивается численность микрорганизмов, усваивающих минеральный азот, по сравнению с вариантом, где вносили вермикомпост.
  

Расчеты показали, что в структуре микробоценоза ризосферы раннеспелого картофеля в контрольном варианте и при внесении подстилочного навоза преобладали усваивающие минеральный азот микроорганизмы (52,2 и 82,7%), при минеральной системе удобрений – аммонифицирующие (46,3%) (рис. 3).

В целом следует отметить, что в условиях слабозасушливого года (ГТК – 1,27) общая биогенность почвы выше при органо-минеральной системе удобрения, коэффициент минерализации – при минеральной системе. При нормальном увлажнении (ГТК – 1,5) коэффициент минерализации значительно выше при



Контроль

Навоз 50 т/га + N60P60K90




Рис. 3. Структура микробоценоза ризосферы раннеспелого картофеля:

1 - Аммонификаторы; 2 - Усваиваивающие минеральный азот; 3 - Олигонитрофилы; 4 - Нитрифицирующие; 5 - Микромицеты.

внесении подстилочного навоза, общая биогенность почвы увеличивается при минеральной системе удобрения.

В таблице 71 приведены средние данные двухлетних наблюдений за численностью доминирующих групп микроорганизмов ризосферы картофеля, выращиваемого в условиях минеральной и органо-минеральной системы применения удобрений на фоне последействия пожнивно-корневых остатков клевера.

Таблица 71

Исследования показали, что общая биогенность почвы с естественным плодородием (контроль) была достаточно высокой, что в большой мере связано с последействием бобового предшественника (клевера). Посевы бобовых, особенно многолетних, как считает М.А. Смурыгин [273], обеспечивают положительный баланс гумуса в почве, улучшают ее структуру, создают благоприятный микробиологический фон. Их положительное действие на последующие культуры проявляется в течение 2 – 3 лет.

На органо-минеральном фоне общая биогенность несколько ниже. Наиболее значительная перестройка микробоценоза зафиксирована при использовании подстилочного навоза: снижается численность аммонифицирующих бактерий более чем в 3,5 раза, олигонитрофильных – в 1,8 раза; стимулируется размножение микроорганизмов, усваивающих минеральный азот. В результате минерализация органического вещества идет более интенсивно (коэффициент минерализации в этом варианте опыта выше контроля в 5,5 раз).

На минеральном фоне удобрений общая биогенность составляет 58,76 млн. КОЕ/г почвы, что выше контроля на 21%. Коэффициент минерализации органического вещества в этом варианте опыта самый низкий – 0,89.

Таблица 72

под посевами клевера (среднее за 1999–2000 гг.)

В контрольном варианте зафиксировано снижение численности микрорганизмов, усваивающих минеральный азот. В вариантах с фосфорно-калийным фоном и применением сапронита, напротив, плотность микроорганизмов этой группы увеличивается в 4,5 и 1,12 раза соответственно.

Такая же тенденция развития наблюдалась и в отношении аммонифицирующих микроорганизмов: снижение их количества в контроле и увеличение плотности в вариантах с Р₄₀К₆₀ и Р₄₀К₆₀ + сапронит в среднем в 1,8 раза.

Возросла численность нитрифицирующих микроорганизмов по всем вариантам. Максимальное их количество отмечается по фосфорно-калийному фону + сапронит (3,27 млн. КОЕ/г с.п.).

Общая биогенность в вариантах с сапронитом в 4,5 раза выше, чем в исходной почве и почти в 4,0 раза, чем в контроле.

В прикорневой зоне клевера, семена которого инокулированы сапронитом, более значительно активизированы процессы, связанные с превращением азотсодержащих соединений, о чем свидетельствует увеличение коэффициента минерализации (табл. 72) (1,45 против 0,25 в контроле и 0,70 по фосфорно-калийному фону).

Целлюлозолитическую активность почвы определяли по интенсивности разложения льняного полотна [274]. Скорость разложения клетчатки в почве

1 - аммонификаторы, 2 – усваивающие минеральный азот, 3 – олигонитрофилы,

4 – нитрификаторы, 5 – микромицеты
зависит от наличия в ней легкодоступного азота, поэтому данный метод позволяет судить об энергии мобилизации почвенных процессов в целом.

Целлюлоза (клетчатка) – наиболее распространенный полисахарид растительного мира, высшие растения на 15 – 50% состоят из целлюлозы. В состав целлюлозы входит более 50% всего органического углерода биосферы и расщепление ее имеет большое значение в круговороте углерода [270].

Являясь очень устойчивой к действию физико-химических факторов, она легко разлагается микроорганизмами с выделением углерода, который в форме различных соединений участвует в создании почвенного плодородия. Целлюлозу разлагают аэробные микроорганизмы (бактерии и грибы) и анаэробные мезофильные и термофильные бактерии. Для большинства микроорганизмов, разлагающих целлюлозу, характерна высокая специфичность по отношению к этому веществу.

В кислых почвах ее разрушают главным образом грибы и в небольшой степени актиномицеты, в нейтральных почвах – грибы, актиномицеты и бактерии. Особенностью целлюлозоразлагающих микроорганизмов является их высокая требовательность к источникам азотного питания. Микроорганизмы почв, разрушающие целлюлозу, служат важнейшими поставщиками органических веществ для разнообразных групп микроорганизмов (в том числе азотфиксирующих), связанных общей пищевой цепью. Поскольку активность целлюлозоразрушающих микроорганизмов зависит также от наличия в почве доступного фосфора и других элементов, то степень распада клетчатки, можно считать, отражает направленность хода микробиологических процессов в целом.

Целлюлозолитическая активность за вегетацию в 1999 г. у яровой пшеницы составила 74; картофеля 78,9, озимой пшеницы 73,9, люпина 75,7%, в 2000 г. 86,8, 83,8, 84,5, 85,0% соответственно (табл. 73).

Исследования показали, что на целлюлозолитическую активность, являющуюся главным звеном микробиологической деятельности, оказали влияние предшественники и условия питания, а также погодно-климатические условия в годы исследований: более активны они были в 2000 г., когда ГТК за май – июль составил 1,91 (в 1999 г. – 1,17)

Более активно разложение целлюлозы происходило после бобовых предшественников и в посевах зернобобовых культур. В среднем за вегетацию у картофеля (предшественник клевер) целлюлозолитическая активность составила 81,4; у яровой пшеницы (предшественник люпин) – 80,4, в посевах люпина узколистного (предшественник озимая пшеница) – 79,2, у озимой пшеницы (предшественник раннеспелый картофель) – 79,8%.

Общая закономерность влияния условий питания сводится к следующему: при минеральной и органо-минеральной системе удобрения по сравнению с контролем (последействие предшественника) повышается активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов в фазе выхода в трубку – начала колошения у зерновых, в период бутонизации – начала цветения у картофеля и люпина от 4 до 14%.