+7 (342) 299 99 69

пн-пт с 900 до 1800

logotype

Влияние сложного компоста на почвенную биоту в черноземе обыкновенном

Современное состояние сельскохозяйственных земель степной зоны Краснодарского края в результате интенсификации сельскохозяйственного производства характеризуется деградацией почв, снижением их плодородия, обеднением флоры и фауны.

Почвенные животные влияют на почвенное плодородие, модифицируя состав питательных элементов при экскреции продуктов жизнедеятельности, измельчении и перемешивании органических и неорганических частиц, изменении микробиологической активности (Бызов, Рабинович, 2011). Из всего комплекса сложных и разнообразных воздействий почвенных животных на формирование и свойства почвы наиболее существенным является участие их в трансформации органических веществ - процессах минерализации и гумификации. Участие почвенных беспозвоночных проявляется в следующих почвенных процессах:

  • в механическом размельчении и перемешивании отмерших растительных и животных остатков с минеральными частями почвы,
  • во влиянии кишечных ферментов на перерабатываемые массы,
  • в направленном влиянии на микробиологические процессы,
  • в осуществлении так называемых «цепей питания» в почве (Чернова, 1966).

На кафедре общей биологии и экологии Кубанского ГАУ ведутся исследования по использованию сложного компоста на основе отходов промышленности, быта и сельскохозяйственного производства в сельском хозяйстве, в частности изучение влияния сложного компоста на биоту почвы..

Методика и условия проведения исследований. По основным климатическим характеристикам территория района исследований относится к зоне умеренно континентального климата с неустойчивым увлажнением, осадков за год выпадает 450-600 мм. Среднегодовая температура воздуха +9,8°С. Абсолютный максимум температуры +38°С, абсолютный минимум -26°С. Преобладающее направление ветров северовосточное (СВ) в июле и восточное (В) в январе. Рельеф местности равнинный со слабыми всхолмлениями. Тип почвы чернозем обыкновенный.

Полевой опыт был заложен осенью 2007 г. на базе ОАО «Заветы Ильича» Ленинградского района Краснодарского края. Опыт включал следующие варианты:

  • 1) Контроль (NP);
  • 2) Сложный компост + NP.

В опыте под посев озимой пшеницы вносился сложный компост на основе отходов промышленных и сельскохозяйственных производств в дозе 65—70 т/га. Сложный компост включал в себя следующие компоненты: свежий навоз КРС (50 т), фосфогипс (7 т) и отходы растениеводства. Площадь опытного участка составила 25 га, контрольного (с внесением только минеральных удобрений) — 27 га. За период с 2007 по 2012 гг. севооборот был представлен чередованием следующих сельскохозяйственных культур: озимая пшеница - кукуруза на зерно - озимая пшеница - сахарная свекла - озимая пшеница.

Численность микроорганизмов определяли методом посева разведений почвы на плотные и жидкие питательные среды (МПА, КАА, ГА, Виноградкого, Чапека). Изучение таксономического состава проводилось с использованием определителей по установленным морфологическим и физиолого-биохимическим признакам изолированных колоний. Численность микроорганизмов выражали в КОЕ/г почвы.

Для учета почвенной мезофауны применялись прямые методы, согласно которым производилась выкопка почвенных образцов на глубину 20 см и площади 20x20 см и ручная разборка (Гиляров, 1965). Выявленных беспозвоночных помещали в фиксирующий раствор, состоящий из 40% формалина, 70° спирта и дистиллированной воды. Фиксированный материал рассматривали в поле зрения микроскопа БИОМЕД - 3. За период исследования было отобрано 76 почвенных образцов.

Для подсчета количества нор мышевидных грызунов (нор/га) на опытных участках были заложены по 10 делянок площадью 25 x 25 м. При определении различных групп животных использовали следующие руководства: М.С. Гиляров, Л.В. Арнольди (1964); Т.С. Перель (1979); Б.М. Мамаев и др. (1976) и др. Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью программы Microsoft Excel 2007.

Результаты исследований. Микробиологический анализ почвы участка, где вносили сложный компост, показал, что доминирующее положение занимает прокари-отный комплекс, его численность на несколько порядков превышает численность микроскопических грибов. Общая численность бактерий на опытных участках в период проведения исследований варьировала в широких пределах (от 8х10-6 КОЕ/г до 24х10-5 КОЕ/г) (таблица 1).

Таблица 1. Влияние сложного компоста на численность эколого-трофических групп микроорганизмов

Вариант опыта

Aммoнифи-цирующие, *10-6

Aмилoлити-

ческие, *10-6

Oлигoтрoфныe, *10-5 ^EA-

Нитрифицирующие, титр

Контроль (NP)

16

8

34

10-5

Сложный компост +NP

24

16

38

10-3

При внесении в почву сложного компоста отмечается увеличение численности всего микробного сообщества. Этот факт, видимо, связан с изменением условий почвенной среды. Микроорганизмы чутко реагируют на изменения почвенных условий. Снижение рН до 7,1 и улучшение аэрации способствуют активизации микробиологических процессов. Сложный компост, расширяющий экологические возможности верхнего слоя почвы, ингибирует развитие нитрифицирующих бактерий и заметно наращивает широту и потенциал (Волошина, Гукалов, 2009).

Одной из важнейших таксономических групп микроорганизмов, участвующих в процессах почвообразования, являются актиномицеты, которым принадлежит важнейшая роль в круговороте минеральных элементов,и которые осуществляют в трофической цепи любой экосистемы функции микробов редуцентов (таблица 2). Внесение сложного компоста заметно сдерживает развитие процессов денитрификации азота и по сравнению с обычной технологией сокращает его потери примерно в 1,3 -1,5 раза. При внесении сложного компоста происходит консервация азота в аммонийной форме, снижаются его потери, вызываемые денитрификацией и вымыванием нитратов. Применение сложного компоста сдерживает процессы нитрификации и денитрификации и способствует экономному расходованию почвенного азота.

Таблица 2 — Численность микроорганизмов на крахмально-аммиачном и голодном агаре (среднее за 2008-2012 гг.)

Вариант опыта

Амилолитические микроорганизмы (среднее значение), 10-6 КОЕ/г

Олиготрофные микроорганизмы, 10-4 КОЕ/г

 

общее количество

из них актино-мицетов

общее количество

из них актино-мицетов

Контроль (NP)

8

1

34

11

Сложный компост + NP

16

3

38

22

При анализе полученных результатов, выявлено, что на голодном агаре численность и видовое разнообразие актиномицетов было значительно выше. Широкое распространение имели представители таких родов, как Streptemyces, No-cardia, Nocardiopsis, Micromonospora, наиболее редко встречающимися родами были Streptosporangium, Saccharomonospora.

При использовании сложного компоста на протяжении всего периода исследований встречались представители следующих родов: Streptemyces, Micromonospora, Streptosporangium, Nocardia.Наиболее распространенным в исследуемых почвах оказался род Streptemyces, который входит в состав микробного комплекса, осуществляющего процесс разложения сложных органических веществ и характеризующегося достаточно широким популяционным спектром. Наиболее часто в микробоценозах почвы встречались актиномицеты, относящиеся к секции Cinereus с выраженным обилием в сериях Chromogenes, Violaceus, Aureus.

Важное значение в развитии сложного компоста имеют плесневые и дрожжевые грибы. Это одна из крупных экологических групп, участвующих в минерализации органических остатков. Благодаря наличию разнообразных гидролитических ферментов грибы этих таксонов активно участвуют в превращениях соединений азота и способствуют улучшению структуры почвы через агрегацию ее частиц. Среди дрожжевых грибов наиболее часто встречались представители родов Lypomyces и Candida. Чаще всего они проявляли активность в бактериально-дрожжевом комплексе азотфиксирующих микроорганизмов. Наиболее часто из микробных сообществ исследуемых почв выделялись представители родов Penicillium (38,1%), Trichoderma (16,2%), Aspergillus (10,5%),Fusarium (8,4%), Rhizopus (7,6%), Cladosporium (6,7%), Alternaria (5,6%) и другие.

Почвенная мезофауна - важный фактор почвообразования, влияющий на все свойства почвы, включая ее плодородие. Деятельность почвенной фауны ускоряет гумификацию и минерализацию растительных остатков, повышает пористость почвы, ее водо- и воздухопроницаемость. Микро - и мезофауна оказывают заметное влияние на окружающую их среду. Во-первых, они влияют на структуру почвы, разрыхляя и измельчая ее, а во-вторых, изменяют ее в химическом отношении, например, дождевые черви.

Таксономический состав почвенной мезофауны в первый год исследования при использовании сложного компоста включал 6 классов: Insecta (Насекомые), Araneae (Пауки), Crustaceae(Ракообразные), Myriapoda (Многоножки), Olygochaeta (Малощетинковые черви), Gastropoda (Брюхоногие моллюски) (таблица 3).

Таблица 3 — Состав и средняя численность почвенной мезофауны (экз/м2) на опытном поле севооборота (среднее за период 2008-2012 гг.)

2008 год

2009 год

2010 год

2011

год

2012 год

Состав почвенной мезофауны

озимая пшеница

кукуруза

озимая пшеница

сахарная свекла

озимая пшеница

 

Контроль

Сложныйкомпост +

от

Контроль

Сложныйкомпост + NP

Контроль

Сложныйкомпост +

от

Контроль

Сложныйкомпост + ОТ

Контроль

Сложныйкомпост + NP

(№>)

 

(№>)

 

(№>)

 

(№>)

 

(ОТ)

 

Diplura

-

-

-

-

14,8±3,7

4,6±2,1

-

-

8,3±1,9

4,2±1,1

Coleoptera

-

-

3,2±1,6

16,3±3,1-

-

-

8,5±2,5

-

-

-

Carabidae І

25,9±4,7

2,8±1,5

4,8±2,0

-

19,3±10,1

10,2±3,1

25,3±6,3

12,6±3,8

64,1±6,1

28,9±4,7

Elateridae І

-

5,6±2,1

-

4,8±2,0

-

-

-

-

5,7±2,3

2,3±0,8

Tenebrionidae І

-

-

-

5,6±2,1

4,8±1,3

4,6±1,1

3,2±1,1

4,5±1,4

-

-

Scarabaeidae І

-

-

16,7±2,8

6,1±2,5

-

-

-

-

11,3±3,0

5,4±1,7

Scarabaeidae І

26,7±4,8

9,7±2,8

-

-

9,3±2,9

5,6±2,3

-

15,6±3,6

-

-

Staphylinidaе І

25,0±4,6

27,8±4,7

4,0±1,8

14,5±3,4

-

-

4,6±1,3

8,4±2,1

-

4,8±1,6

Diptera p

8,6±2,7

25,0±4,5

-

-

-

-

-

-

-

-

Diptera І

16,4±3,8

6,9±2,3

21,8±2,4

12,7±1,7

21,7±2,5

12,3±3,8

15,2±3,8

-

9,5±2,9

8,6±2,7

Bibionidae І

9,5±2,9

58,3±11,2

-

-

-

-

7,5±1,8

26,3±2,7

-

-

Dolichopodidae І

50,9±6,6

9,7±2,8

10,5±2,9

-

32,4±4,5

23,7±3,6

-

-

-

-

Formicidae І

-

8,4±2,8

14,5±3,4

16,9±3,7

-

-

16,7±2,7

19,5±3,1

8,1±1,4

34,8±3,4

Araneae

10,3±3,0

4,2±1,8

9,7±2,8

-

4,6±2,1

-

2,5±0,8

-

3,4±1,7

-

Oniscidae

-

8,3±2,6

-

15,4±2,6

5,6±2,3

20,4±4,3

6,7±1,2

-

-

-

Symphyla

6,9±2,4

1,4±1,1

8,5±1,1

2,8±0,8

-

-

-

2,1±0,6

-

-

Geophilomorpha

-

2,1±1,3

-

-

8,3±2,8

14,8±3,7

15,8±1,6

20,6±2,3

5,3±1,9

17,6±4,1

Lithobiomorpha

-

6,9±2,3

-

18,5±3,9

-

-

-

12,3±2,9

16,3±2,6

21,8±4,2

Julidae

8,6±2,7

57,0±6,7

21,8±4,2

35,0±4,5

14,8±3,7

44,4±6,4

18,4±2,8

36,7±4,1

-

16,3±2,1

Lumbricidae

25,9±4,7

43,1±5,9

23,4±4,3

48,4±6,2

34,3±5,6

75,4±6,5

29,6±2,6

69,4±5,8

24,3±6,8

66,5±6,5

Enchytraeidae

9,5±2,9

32,0±5,1

14,7±3,8

56,5±6,7

41,9±6,9

77,8±8,5

16,3±1,8

66,3±5,4

35,9±7,0

89,5±7,5

ИТОГО:

224,2±14,1

309,2±18,5

153,6±9,4

253,5±13,1

211,8±23,5

293,8±18,5

170,3±10,3

294,3±17,4

192,2±12,7

300,7±21,8

Примечание: l - личинки насекомых; p - куколки насекомых; i - имаго насекомых.

В ходе проведенных исследований было отмечено варьирование представителей почвенной мезофауны в зависимости от варианта опыта, причем на участке, где вносился сложный компост, наблюдалось заметное увеличение её численности. При использовании сложного компоста наиболее заметно это сказалось на численности таких семейств, как Lumbricidae (Дождевые черви),Enchytraeidae (Энхитреиды), Juli-dae (Кивсяки), причем данная тенденция прослеживалась на протяжении всех периодов исследований.

В варианте с использованием сложного компоста численность представителей семейства дождевые черви (Lumbricidae) на протяжении всего периода исследований варьировала в пределах от 43,1±5,9 до 75,4±6,5 экз/м2, тогда как на контроле составила 23,4±4,3 - 34,3±5,6 экз/м2. При внесении в почву сложного компоста количество энхитреид (Enchytraeidae) в среднем составило 64,42±5,4 экз/м2, а на контроле -23,66±4,6 экз/м2. Такой результат может быть обусловлен свойствами фосфогипса, входящего в состав сложного компоста, который позволяет ускорить переработку растительных остатков в основном однолетних растений (озимая пшеница, подсолнечник и т.д.) и создает благоприятные условия для питания беспозвоночных. Положительное влияние сложного компоста проявляется также в улучшении основных физико-химических свойств почвы. Возможно, что увеличение содержания органического вещества в почве и изменение реакции среды способствовало повышению численности энхитреид и дождевых червей (Петух, 2011). Полученные данные представляют интерес ввиду того, что дождевые черви и энхитреиды являются активнымипе-реработчиками органического вещества, способствуют накоплению в почве гумуса и участвуют в перемешивании различных компонентов субстрата (Гиляров, 1975).

На участках с использованием сложного компоста возросла численность кився-ков (Julidae), причем наибольший показатель (57,0±6,7 экз/м2) был отмечен на посевах озимой пшеницы в первый год применения технологии. Использование сложного компоста способствует увеличению в почве гумата кальция и улучшению влагоемко-сти почвы (Белюченко, Муравьев, 2008). Возможно, что в связи с этим происходит нарастание количества особей сем. Julidae (кивсяки), поскольку они предпочитают почвы с высоким содержанием кальция. Получая кальций с пищей, кивсяки значительную его часть накапливают в своем теле, а другую часть выделяют в почву в виде простых соединений с экскрементами и личиночными шкурками и при отмирании обогащают им поверхностный слой. Высокая пищевая активность, способность к потреблению слабо разрушенного опада и высокая усвояемость пищи делают кивсяков важнейшими агентами почвообразования. Диплоподы могут быть индикаторами почв с высоким содержанием кальция.

В результате исследований было отмечено, что внесение сложного компоста оказывает влияние на состав почвенной мезофауны еще в течение 4-5 лет. При формировании сложного компоста из ряда отходов получается удобрительный комплекс, обеспечивающий прочность образуемых агрегатов и насыщающий почву такими важными элементами, как S, Si, Ca, и рядом микроэлементов. Кроме того, в силу своих высоких коагулянтных свойств сложный компост повышает устойчивость формируемых комплексов и питательных веществ к выщелачиванию из почвы, что имеет важное значение для питания и размножения представителей почвенной мезофауны (Белюченко, 2009).

Исследования по изучению влияния сложного компоста на популяцию мышевидных грызунов проводили на посевах озимой пшеницы с 2007 по 2012 гг. Наибольший вред сельскохозяйственному производству ОАО «Заветы Ильича» причиняют представители отряда Грызуны (Rodentia), основную часть из которых составляют особи вида Обыкновенная полевка ^^^ш arvalis). Именно в осенне-зимний период грызуны представляют серьезную угрозу посевам, так как самая излюбленная их пища — молодые зеленые проростки растений (Максимов, 1964).

В результате было отмечено, что при использовании сложного компоста количество грызунов снизилось уже в первый год его применения. В декабре 2007 года на опытном участке были обнаружены норы мышевидных грызунов в количестве 9-12 шт./га, что почти в 8 раз ниже, чем на контроле (78-81 нор/га). В феврале 2008 года численность мышевидных грызунов резко снизилась и составила на котроле 16-20 нор/га, тогда как на участке со сложным компостом всего 3-5 нор/га. В августе 2008 года после уборки озимой пшеницы опытный участок отличался небольшим числом нор (7-10 нор/га), в то время как на конроле данный показатель был значительно выше и составил 78-82 нормы/га (рисунок 1).

Количество нор мышевидных грызунов на посевах озимой пшеницы
Рисунок 1 — Количество нор мышевидных грызунов на посевах озимой пшеницы (2007-2012 гг.)

В октябре 2009 года, после уборки кукурузы и перед посевом озимой пшеницы, на опытном участке были оставлены стерневые остатки кукурузы, а на контроле стерневые остатки были полностью выжжены и произведена вспашка. Казалось бы, что количество нор грызунов на контроле должно было быть ниже, чем на опытном участке, так как сжиганием и вспашкой кормовая база и норы мышей должны были быть уничтожены. Следует также отметить, что опытный участок находится возле балки, где произрастает тростник обыкновенный - излюбленное место поселения мышей, и в поисках пищи они заселяют подобные участки.

Однако, судя по результатам исследований, численность мышевидных грызунов на контроле оказалась значительно выше, чем на опытном (Петух, 2012). Аналогичная тенденция в изменении численности популяции грызунов наблюдалась на посевах озимой пшеницы по предшественнику сахарная свекла. Наибольшая численность нор грызунов (до 82 нор/га) наблюдалась на контрольном участке в августе 2012 г.; при использовании сложного компоста данный показатель составил до 8 нор/га.

На основе проведенных исследований в течение пяти лет установлено, что внесение сложного компоста с использованием отхода химической промышленности фосфогипса на полях севооборота способствует снижению численности мышевидных грызунов в посевах озимых культур. Столь заметные различия в численности популяций мышей в посевах связано с некоторыми особенностями фосфогипса: подкислени-ем среды (рН дигидратного фосфогипса до 5,0), наличием (до 30%) большого количества серы, механической структурой, что негативно сказывается на качестве корма для мышей и на их роющей деятельности (Петух, Гукалов, 2009).

Применение органоминерального компоста для борьбы с мышевидными грызунами, представляет особый интерес. Данный способ является очень удобным и экологически безопасным, поскольку компост вносят на всей площади посева сельскохозяйственных культур, он способствует улучшению физических и химических свойств почвы, благоприятствует развитию растений и менее негативно отражается на здоровье человека, чем различные родентициды.

Выводы:

  • Под воздействием сложного компоста происходит усиление биологической активности чернозема обыкновенного: увеличивается численность всего микробного сообщества.
  •  В почве при внесении сложного компоста статистически достоверно возрастает количество представителей семейств энхитреиды (Enchytraeidae), дождевые черви (Lumbricidae), кивсяки(Julidae).
  • Применение технологии сложного компоста на полях севооборота способствует снижению численности популяции мышевидных грызунов в посевах озимой пшеницы по причине их миграции и избегания неблагоприятных для роющей деятельности участков.
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)
  • Комментарии к статье
  • Вконтакте
  • Facebook

Содержимое второго блока