Целлюлозоразлагающая активность почвы это

Разложение целлюлозы микроорганизмами при использовании различных технологий обработки почвы

Анализ опытных исследований по выявлению влияния ресурсосберегающей технологии на интенсивность разложения целлюлозы микроорганизмами. Характеристика особенностей видового состава и частоты встречаемости целлюлозоразрушающих грибов в пахотном слое почвы.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАЗЛОЖЕНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ МИКРООРГАНИЗМАМИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

Карипов Р.Х., к.с.х.н. Муранец А.П., к.биол.н

КАТУ им. С.Сейфуллина, Астана

На численность и активность комплекса микроорганизмов, участвующие в разложении целлюлозы оказывают влияние ряд факторов, основными из которых является аэрация почвы, влагообеспеченность, количество растительных остатков. Излишняя плотность и низкая влажность почвы отрицательно влияет на развитие микроорганизмов и их активность. Наибольшая разрушение полотна наблюдалось в верхних горизонтах почвы при использовании традиционных и минимальных технологий и достигало 25%. При этом интенсивность разложения целлюлозы по мере углубления в почвенном профиле существенно снижается. При использовании нулевых технологий лишь в верхнем 10 см слое наблюдалась незначительная биологическая активность почвы. В нижележащих слоях почвы она была минимальной, убыль целлюлозы составляла всего 1% от веса заложенного полотна. При нулевой технологии повышается частота встречаемости в почве грибов рода Fusarium, что может увеличивать вероятность корневых инфекций при монокультуре.

Ключевые слова: нулевые технологии, интенсивность разложения целлюлозы, обработка почвы, темно-каштановые почвы

Интенсивность разложения целлюлозы в почве определялась совместным действием нескольких факторов в первую очередь погодными условиями, физическими свойствами и химическим составом почвы, а также количеством органического вещества, поступающего в почву. Наибольшая интенсивность разложение целлюлозы наблюдалось при использовании традиционной технологии и достигала 25% разложения льняного полотна.

Топыра?та?ы целлюлоза ыдырау ?ар?ындылы?ы бірнеше факторлар?а, бірінші кезекте ауа райы жа?дайларына, топыра?ты? физикалы? ?асиеті ж?не химиялы? ??рамына, сондай-а? топыра? енетін органикалы? заттарды? м?лшерімен сия?ты аралас іс-?рекеттер ар?ылы аны?талды. Целлюлоза ыдырау ?ар?ындылы?ы д?ст?рлі технологияны пайдалану кезінде бай?алып, ж?не зы?ырды? 25 % ыдырауына ?ол жеткізілді.

The intensity of cellulose decomposition in the soil was determined by the combined action of several factors. These factors are weather conditions, physical properties and chemical composition of the soil, as well as the amount of organic substances entering the soil. The greatest intensity of cellulose decomposition was observed when using conventional technology, and reached a 25 % expansion of linen.

(С. Amerman, 1977; Р. Сornich, 1981; James A. Roberison, 1984; Х.П. Ален, 1985; Е.И. Рябов, 2003)

Интенсивное возделывание культур (севообороты, обработка почвы, мелиорация, внесение минеральных и органических удобрений, пестицидов и ряда других веществ) вызывает те или иные сдвиги в почвенных процессах.

В настоящее время широко внедряются нулевые технологии, применение которых, по сравнению с традиционными, позволяет существенно снизить затраты. По данным ФАО ООН, по технологии нулевой обработки обрабатывается около 100 млн. гектаров, среди которых 84% площадей находится на Американском континенте. Лидерами по применению технологий сберегающего земледелия являются страны — ведущие экспортеры зерна: США, Аргентина, Бразилия, Австралия, Канада. По мировой статистике, Россия, также входит в число остальных стран с площадью под сберегающим земледелием около 1 млн. га 2.

Темно-каштановые почвы Северного Казахстана находятся в зоне сухой степи, где дефицит влаги препятствует росту растений и активности микроорганизмов и, следовательно, замедляет разрушение растительных остатков.

Целесообразность того или иного способа обработки почвы во многом определяется наличием растительных остатков и соотношением процессов их накопления и разложения в почве. На скорость накопления и разложения растительных остатков в темно-каштановой почве влияют способы обработки почвы, влагообеспеченность и длительность возделывания пшеницы на одном и том же поле. Целью наших исследований было изучение интенсивности разложения целлюлозы в почве под посевами пшеницы сорта Целинная — Юбилейная, в зависимости от технологии обработки почв.

Целлюлоза — наиболее распространенный полисахарид растительного мира. В состав целлюлозы (клетчатки) входит более 50% всего органического углерода биосферы. Высшие растения на 15-50% состоят из целлюлозы.

В связи с большим количеством синтезируемой в природе целлюлозы микроорганизмы, ее разлагающие, играют очень важную роль в процессе минерализации и круговороте углерода. Разнообразие микрофлоры, способной разлагать целлюлозу в почве, позволяет проводить трансформацию этого вещества в различных условиях аэрации, при кислом или щелочном рН, низкой или высокой влажности и температуре. Для большинства микроорганизмов, разлагающих целлюлозу, характерна высокая специфичность по отношению к этому веществу. Целлюлозу разлагают аэробные микроорганизмы (бактерии и грибы) и анаэробные мезофильные и термофильные бактерии.

Материалы и методика исследований

Полевые опыты по выявлению влияния ресурсосберегающей технологии на интенсивность разложения целлюлозы микроорганизмами, являющийся одним из показателей интенсивности микробиологической деятельности, в посевах яровой пшеницы проводились на полях землепользования АО «Акмола — Феникс»», Акмолинской области в четырехпольном севообороте.

Изучались следующие варианты:

— традиционная технология включала послеуборочное рыхление почвы плоскорезом-глубокорыхлителем ПГ-3-5 на 23-25см, ранневесеннее боронование агрегатом БМШ-15, предпосевную обработку культиватором ОП-8 и посев сеялкой Джон — Дир 1830 со стрельчатыми лапами;

— минимальная технология состояла из осеннего чизельного рыхления на 23-25см, предпосевного опрыскивания гербицидом Ураган форте в дозе 2 л/га (за 7-8 дней до посева) и посева яровой пшеницы сеялкой Джон — Дир 1830 с анкерными сошниками;

— нулевая технология без механические обработки, перед посевом проводилось опрвскивание гербицидом Ураган форте в дозе 2 л/га и посев сеялкой Джон — Дир 1830 с анкерными сошниками;

Потенциальная активность разложения целлюлозы в почвах определялась в полевых условиях разложение целлюлозы в тёмно-каштановой почве под посевами рыжика ярового методом аппликаций.Аэробные целлюлозоразрушающие микроорганизмы выделяли на среде Гетчинсона.

На численность и активность комплекса микроорганизмов, участвующие в разложении целлюлозы оказывают влияние ряд факторов, основными из которых является аэрация почвы, влагообеспеченность, количество растительных остатков. Многочисленными исследованиями установлено, что чрезмерно рыхлое и слишком плотное сложение почвы ухудшают условия жизни растений и оказывают негативное влияние на биологические процессы в ней. Излишняя плотность почвы ограничивает распространение корней, увеличивает теплопроводность и отрицательно влияет на развитие микроорганизмов почвы и процессы, в которых они участвуют. Вместе с тем чрезмерное рыхление, при обработке ухудшая контакт семян с почвой, также оказывает негативное влияние на биоценозы почвы.

Известно, что для каждого вида растений существует оптимальная плотность почвы. Для большинство зерновых культур она составляет 1,2-1,3 г/см3. Эти параметры очевидно и определяют возможные пределы минимализации обработки почвы. В засушливых условиях рыхлое сложение пахотного слоя является одной из причин ухудшения водного режима почвы.

Анализ показал, что перед посевом яровой пшеницы по традиционной технологии обработки плотность почвы слоя 0-30 см была в пределах 1,07 -1,15 г/см3. При использовании нулевых показателей этот показатель повышался до 1,3 г/см3

На комплекс почвенных микроорганизмов также большое влияние оказывают органические вещества, поступающие в почву из растительных остатков. В наших исследованиях наибольшее количество стерни сохранилось варианту с использованием нулевых технологий. При отсутствии механической обработки на поверхности почвы полностью сохраняется стерня,которая способствует не только накоплению зимних осадков, но и эффективно защищает почву от ветровой эрозии. Как видно из таблицы 1 на этом варианте перед посевом яровой пшеницы имелось в среднем за 2009-2011годы 171 шт./м2 стерни,что на 141 и 73 шт./м2 стерни соответственно больше,чем на вариантах с традиционной и минимальной технологией обработки почвы.

Таблица 1-Количество стерни в зависимости от технологии обработки почвы

Источник

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ НА ЦЕЛЛЮЛОЗОРАЗАГАЮЩУЮ АКТИВНОСТЬ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ

Ранее установлено, что эффективность одних органических удобрений на серых лесных почвах может быть в 2 раза более низкой, чем эквивалентных доз минеральных удобрений. В силу значительного варьирования агрохимического состава органогенных отходов их эффективность может меняться в широких пределах и зависеть от вида удобрений и способов их внесения [4, 5].

Очевидно, использование различных систем удобрения оказывает заметное влияние на изменение активности почвенной микрофлоры. Проявленияизменений под действием тех или иных приемов в сельскохозяйственном производстве чаще всего возникают не сразу, что делает их оценку в значительной мере субъективной. Поэтому обычно применяемые методы анализа физических и химических свойств почв для оценки их трендов часто не отражают в полной мере существующую действительность. В этом случае для более полного понимания происходящих изменений в почвенно-биотическом комплексе преимущество имеют живые микроорганизмы. Разнообразные микроорганизмы, обитающие в пахотном слое почвы, чутко реагируют на изменяющиеся условия, в то время как морфологические, химические свойства почв более консервативны и являются результатом накопления медленно протекающих процессов 2.

Как правило, на активность почвенной микрофлоры существенное влияние оказывают уровень аэрации и влажности почвы, энергетические составляющие процесса, находящегося в прямой зависимости от внесенного в почву свежего органического вещества, а также культуры севооборота и температурного режима.

Цель наших исследований — оценить влияние различных систем удобрения на основе применения навоза КРС, помета птицы и минеральных удобрений на целлюлозоразлагающую активность почвенной микрофлоры. В данных исследованиях использовался аппликационный метод с применением льняной ткани, который позволяет оценить по скорости и степени разложения льняного полотна интенсивность развития целлюлозоразлагающей почвенной микрофлоры[2].

Исследования выполнялись на серой лесной почве среднесуглинистого механического состава. Содержание гумуса в пахотном горизонте варьировало от 3,14 до 3,93 %, подвижного фосфора (по Кирсанову) — от 79 до 155 мг/кг, обменного калия (по Масловой) — от 139 до 170 мг/кг. Содержание общего азота в пахотном горизонте варьировало от 0,20 до 0,24 %; рН_КС1 – от 5,1 до 5,5; гидролитическая кислотность — от 3,5 до 5,1 мг-экв/100 г почвы.

Система удобрения:

В исследованиях применяли три вида органических удобрений: навоз крупного рогатого скота на соломистой подстилке, помет кур на мелко соломистой подстилке и помет гусей на опилочной подстилке (табл. 1).

1. Химический состав органических удобрений

Дозы органических удобрений рассчитывали, исходя из внесения на 1 га200 кг азота. Они составили: навоз КРС – 28 т/га в вариантах с полными дозами и 14 т/га в вариантах с половинными дозами навоза; куриный помет – 29 и 15 т/га, соответственно; гусиный помет – 50 т/га. Контролем служил вариант без внесения удобрений. Агротехника общепринятая. Во время уборки солома зерновых культур измельчалась и позже запахивалась.

Наиболее интенсивное разложение льняной ткани отмечалось в слое почвы 0-20 см. Согласно шкале изменения биологической активности почвы апликационным методом степень разложения ткани опытных образцов во все годы исследований (рис. 1) характеризовалась как слабая (20-40 %) и очень слабая ( 2 + 0,0011х₂х₃,

n = 10, R = 0,965, R 2 = 0,931, дов. интервал = 2,7 %.

Не установлено значимой связи степени разложения клетчатки микрофлорой с внесением азотных минеральных удобрений.

Азот, вносимый с органическими удобрениями, снижал скорость разложения клетчатки. Это может быть связано с антагонистическими взаимоотношениями целлюлозоразлагающих микроорганизмов с микрофлорой, осуществляющей трансформацию азотсодержащих органических соединений.

Повышающее разложение клетчатки действие минеральных фосфорных удобрений наблюдалось при внесении за три года более 138 кг/га Р₂О₅.

Установлено и совместное высокое положительное действие на увеличение разложения клетчатки фосфора вносимых органических и минеральных удобрений. Оно обусловлено участием фосфатов в биохимическом разложении клетчатки. Поэтому для повышения скорости разложения соломистых и пожнивно-корневых остатков важно также применять и фосфорные удобрения.

Таким образом, установлено, что степень разложения клетчатки на серых лесных почвах Владимирского ополья повышалась от применения органических и минеральных фосфорных удобрений. Азот органических и минеральных удобрений не оказывал положительного влияния на этот процесс. Фосфор вносимых органических удобрений совместно с фосфором минеральных повышал интенсивность разложения клетчатки. Это увеличение обусловлено участием фосфатов в биохимическом разложении клетчатки.

1. Звягинцев, Д.Г. Почва и микроорганизмы. М.: Колос, 1986.-256 с.
2. Методы почвенной микробиологии и биохимии/Под ред. Д.Г. Звягинцева. – М.: МГУ, 1991. – 301 с.
3. Минеев, В.Г. Химизация земледелия и природная среда.- М.:Агропромиздат, 1990. 287 с.

1. Окорков В.В., Фенова О.А., Окоркова Л.А. Эффективность систем удобрения на серых лесных почвах Ополья//Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук, № 4, 2014. – С. 38-40.

1. Окорков В.В., Фенова О.А., Окоркова Л.А. Опыт длительного использования удобрений на серых лесных почвах Владимирского ополья//Агрохимия, № 10, 2014. – С. 53-63.

1. Попов, П.Д. Органические удобрения: Справочник /П.Д.Попов, В.И., Хохлов, А.А. Егоров и др. М.: Агропромиздат, 1988. – 207 с.

1. Русакова И.В. Воспроизводство плодородия при длительном использовании соломы. Сб. «Система использования органических удобрений и возобновляемых ресурсов в ландшафтном земледелии». Владимир, 2013. – С. 211-220.[schema type=»book» name=»ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ НА ЦЕЛЛЮЛОЗОРАЗАГАЮЩУЮ АКТИВНОСТЬ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ» description=»В полевом опыте изучено влияние систем удобрения на целлюлозоразлагающую активность в серых лесных почвах Владимирского ополья. Выявлено положительное влияние на нее фосфора как органических, так и минеральных удобрений. Не установлено повышающего действия на нее азота органических и минеральных удобрений. » author=»Окорков Владимир Васильевич, Семин Игорь Валерьевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-04″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_27.06.2015_06(15)» ebook=»yes» ]

Источник