Влияние возрастающих доз минеральных удобрений на эмиссию углекислого газа пахотного чернозема лесостепной зоны Зауралья

Живые организмы, населяющие верхний слой почвы являются одним из самых важных компонентов любой почвы, а наиболее важная часть из них — микроорганизмы. Основная роль микроорганизмов в почвообразовательном процессе — разрушение отмерших растений, их остатков и создание сложных органических коллоидных веществ, отвечающих за структурное состояние почвы.

По данным кафедры почвоведения и агрохимии при систематическом внесении возрастающих доз минеральных удобрений под зерновые культуры биологическая активность пашни по сравнению с неудобренной почвой повышалась [1, 2]. Т. Р. Майсямова, проведя ряд исследований, пришла к выводу, что микробиологический состав и активность микрофлоры пахотных почв существенно отличается от целины [3]. По ее мнению, при дефиците растительных остатков микроорганизмы используют гумус в качестве основного источника углерода. Исходя из того, что резкое увеличение активности микроорганизмов до конца вегетации является причиной больших потерь органического вещества в выщелоченном черноземе, перед нами была поставлена задачи изучить изменение микробиологической активности при внесении различных норм минеральных удобрений путем анализа эмиссии углекислого газа пахотного чернозема.

Условия иметодика исследований.

Изучение интенсивности разложения соломы яровой пшеницы проводилось в модельно-полевых опытах на стационаре кафедры почвоведения и агрохимии ГАУ Северного Зауралья, который расположен в северной лесостепи Тюменской области. Почва — чернозём выщелоченный тяжелосуглинистый, сформировавшийся на покровном суглинке. Опыты проводились с 1997 по 2010 год. Удобрения согласно схеме опыта вносились весной под предпосевную культивацию, в форме диаммофоса и аммиачной селитры. Агротехника выращивания зерновых была общепринятой для Западной Сибири. Удобрения вносились по следующей схеме и соответствующих дозах:

1. Без удобрений (контроль);
2. NPK на 3 т/га зерна, N₂₀P₁₁₀;
3. NPK на 4 т/га зерна, N₈₀P₁₆₀;
4. NPK на 5 т/га зерна, N₁₃₀P₂₀₀;
5. NPK на 6 т/га зерна, N₁₇₀P₂₆₀.

Выделение углекислого газа определялась в фазы посев-всходы, кущение-трубкование и перед уборкой по методу Штатнова в трех повторностях на варианте без внесения минеральных удобрений и с планируемой урожайностью зерновых 3,0; 4,0; 5,0 и 6,0 т/га.

Годы проведения опыта по условиям погоды отличались большим разнообразием. Количество осадков за вегетационный период (май-август) изменялось от 121 до 321 мм.

Результаты исследований.

Весной микробиологическая активность чернозема довольно низкая, что является, по мнению А. Г. Ермаковой и Н. М. Сулимовой (1973) характерной особенностью выщелоченных черноземов Тюменской области. Они объясняют этот факт низкой температурой почвы и малым содержанием азота, необходимого для жизнедеятельности микроорганизмов.

При постепенном прогревании, микробиологическая активность почвы усиливается и достигает максимального значения — 22.08 грамм СО₂/м²*час (табл.1). Столь высокому значению способствуют оптимальные факторы необходимые для развития микроорганизмов — температура и влажность. Внесение NPK на урожай 3,0 т/га существенного влияния не оказало, это объясняется тем, что растения пшеницы в период от кущения до колошения активно поглощают питательные вещества из удобрений, тем самым лишая микроорганизмы дополнительного питания.

Таблица 1

При дальнейшем увеличении норм минеральных удобрений, интенсивность выделения углекислого газа резко увеличилась — почти на 10 грамм СО₂/м²*час, что говорит об усиленном питании микроорганизмов и активном размножении. При внесении норм минеральных удобрений на планируемую урожайность зерновых 5,0 т/га интенсивность дыхания уже становится 38.09, что на 16.01 грамм больше контроля. Такое увеличение активности объясняется тем, что питательные вещества, в частности азот, не расходуются полностью в момент кущения-выхода в трубку и достаются микроорганизмам, которые при достаточном количестве углерода резко усиливают свою активность.

Наиболее интересен вариант с планируемой урожайностью 6,0 т/га. В период кущения на этом варианте интенсивность дыхания начинает снижаться по сравнению с вариантом, где вносились минеральные удобрения из расчет на 5,0 т/га яровой пшеницы. Снижение составляет 3,41 грамм СО₂/м²*час, что свидетельствует об угнетении микроорганизмов под действием минеральных удобрений.

К моменту цветения пшеницы микробиологическая активность постепенно снижается и составляет на варианте без использования удобрений 6,38 грамм СО₂/м²*час. Это объясняется, дефицитом азота и низкой влажностью почвы, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов.

Снижение активности наблюдается и на удобренных вариантах, однако по сравнению с контрольным вариантом этот показатель остается на довольно высоком уровне. 10,78–17,52 грамм СО₂/м²*час. Столь высокая активность обусловлена наличием питательных веществ в почве и более лучшей влагообеспеченностью растений и микроорганизмов.

Та же тенденция наблюдается и перед уборкой яровой пшеницы. Необходимо отметить вариант с планируемой урожайностью зерновых 6,0 т/га, на нем перед уборкой была зафиксирована максимальная активность, которая была почти в 3 раза больше контроля. Отрицательного действия высоких доз удобрений не наблюдалось.

Заключение.

Внесение минеральных удобрений на урожай яровой пшеницы до 5,0 т/га резко усиливают микробиологические процессы, которые сохраняются и на более поздних этапах развития яровой пшеницы. Внесение же NPK на 6,0 т/га привело к некоторому угнетению микрофлоры по отношению к предыдущим вариантам, однако, в течение вегетационного периода популяция микрофлоры восстанавливается, о чем свидетельствует интенсивность дыхания в фазу цветения и перед уборкой яровой пшеницы.

Литература:

1. Еремин Д. И. Биологическая активность и нитратный режим выщелоченных черноземов и луговых почв Тобол-Ишимского междуречья / Д. И. Еремин, С. В. Абрамова // Вестник Красноярского ГАУ. 2008. № 2. С. 67–71.
2. Еремин Д. И. Влияние уровня минерального питания на скорость разложения соломы яровой пшеницы в лесостепной зоне Зауралья / Д. И. Еремин, А. А. Ахтямова // Агропродовольственная политика России. № 2(14). 2015. С. 68–71.
3. Майсямова Д. Р. Влияние соломы на численность микроорганизмов чернозема обыкновенного при минимальной обработке / Д. Р. Майсямова, А. П. Лазарев // Аграрный вестник Урала, 2008, № 6, С. 33–35.
4. Ермакова А. Г., Сулимова Н. М. Биологическая активность выщелоченного чернозема Зауралья // Черноземные почвы лесостепи Зауралья. 1973 С. 157.