БИОГЕННОСТЬ ПОЧВЫ

Микроорганизмы в почве

Биологическая активность почвы - один из важнейших показателей плодородия черноземов. Процессы разложения растительных остатков, синтез и минерализация гумуса, превращение труднодоступных форм питательных веществ в усвояемые для растений формы, ход аммонификации, нитрификации и фиксации свободного азота воздуха обусловлены деятельностью почвенных микроорганизмов. Почвенно-климатические условия также оказывают влияние на интенсивность микробиологических процессов и их динамику, поэтому биогенность почвы во многом зависит от построения обрабатываемого слоя.

Мы придаем особое значение биологическим основам земледелия на черноземах. Черноземы насыщены жизнью и познание закономерностей биологических процессов, протекающих в них, является ключом к познанию плодородия.

Биогенность почвы нами характеризуется несколькими показателями: общее количество микроорганизмов и их групповой состав, ферментативная активность, содержание в почве подвижных форм питательных веществ, гуминовых кислот и выделение почвой углекислоты.

Наши данные согласованно показывают, что все эти показатели лучше по вспашке на глубину 20-22 см и 25-27 см, чем по рыхлению. Дальнейшее увеличение глубины отвальной обработки не усиливало микробиологическую деятельность в почве.

Условия питания сельскохозяйственных культур определяют их урожай. В северо-западных районах Центрально-Черноземной полосы при сравнительно достаточном количестве осадков, особенно в летний период, вопросы обеспечения растений влагой занимают как бы второе место, а питания - основное. В то же время на юго-востоке зоны определяющей величину урожая становится влага. Хотя нельзя отрицать, что по мере интенсификации сельскохозяйственного производства и повышения сборов урожая, снабжение растений элементами питания и в южных районах становится все более и более важным.

Рассматривая микроорганизмы почвы как средство минерализации органического вещества и ликвидации дефицита минерального питания растений, необходимо создавать для них оптимальные условия жизни.

Эффективность большинства агротехнических приемов, направленных на улучшение питания растений, тесно связана с микробиологической активностью почвы. Если изучаемый агротехнический прием способствует биологической активности в почве, то он в большинстве случаев является эффективным приемом. Достаточно указать на данные по эффективности минеральных удобрений на фоне различных способов обработки почвы. Как правило, эффективность минеральных удобрений связана с уровнем биологической активности почвы: чем больше биологическая активность, тем выше полезное действие удобрений. Внесение минеральных удобрений либо в более глубокие слои почвы, либо по вариантам с малой биологической активностью, приводит к снижению их эффективности.

Важное место в изменении микробиологической деятельности занимает глубина обработки, с которой связано количество кислорода и доступность органического вещества.

Данные исследований показывают, что между способами обработки глубокими и мелкими, отвальными и безотвальными - существуют различия. В условиях северо-западной части зоны на выщелоченных черноземах большая микробиологическая активность в почве развивается по отвальной вспашке на нормальную глубину 20-22 см, а на юго-востоке зоны по отвальной вспашке - на глубину 20-22 см и 25-27 см. Увеличение глубины вспашки или уменьшение ее в большинстве случаев ведет к значительному понижению биологической активности. Такое явление, по нашему мнению, обусловлено следующими причинами:

1. При проведении более глубокой вспашки (в данном случае на 30-32 или 35-37 см) наиболее активизированная часть поверхностного слоя 0-5 или 0-10 см, будучи заделана на глубину 25-30-35 см, из-за недостатка кислорода и под воздействием уплотнения быстро теряет свою активность. Нижний слой (25-30-35 см), обладающий меньшей микробиологической активностью и имеющий более инертное органическое вещество, при выносе на поверхность медленнее активизируется, чем при вспашке на 20-22 см, что и вызывает между ними различия.

Меньшее количество микроорганизмов при лущении почвы в основном обусловлено увеличенной ее плотностью.

2. По вариантам безотвального рыхления на различную глубину меньшая биологическая активность почвы обусловливается отсутствием оборота пласта и большим объемным весом почвы, чем по вспашке. Например, в стационарном опыте института им. В.В. Докучаева по изучению эффективности различных способов обработки почвы в севообороте наибольшее количество бактерий на мясопептонном агаре было по отвальным обработкам на глубину от 20-22 см до 25-27 см.

Известно, что в верхнем слое почвы под воздействием физикохимических процессов и света органическое вещество становится более доступным микроорганизмам, и, как следствие, этот слой обладает большим плодородием, чем все нижележащие слои пахотного горизонта. Это обстоятельство и вызывает необходимость ежегодного или периодического оборота пласта. При вспашке с оборотом на нормальную глубину 20-22-25 см резко повышается плодородие всего пахотного слоя, нижнего за счет сброшенного вниз 0-5-10 см активного верхнего слоя, а верхнего за счет быстрого нарастания биологической активности вынесенного на поверхность 10-20 см слоя (табл. 12).

По вариантам рыхления почвы на глубину 20 и 30 см биологическая активность в значительной степени подавляется вследствие отсутствия оборота пласта.

12. Количество бактерий в почве (тыс. штук в 1 г абс. сухой почвы) в опыте с озимой пшеницей (Орловская обл., Шатиловская оп. станция)

Большая биологическая активность почвы по отвальным приемам обработки и особенно по вспашке на глубину в северо-западной части зоны 20-22 см и юго-восточной 20-22 см и 25-27 см еще раз подтверждает, что в условиях Центрально-Черноземной полосы основная обработка черноземов должна производиться, как правило, с оборотом пласта, без излишнего увлечения глубиной.

В свое время В.Р. Вильямс (1938) выдвинул теорию, согласно которой большое положительное значение для активизации биогенности почвы придавалось вспашке с оборотом пласта и углублению пахотного слоя. Перемешивание почвы, по предположению В.Р. Вильямса, приводит к активизации микробиологических процессов в нижнем горизонте, и в то же самое время в условиях аэрации восстанавливается численность микроорганизмов в перемещенном низшем слое. Это предположение нашло подтверждение в ряде опубликованных исследований по микробиологии почвы (Мишустин Е.Н, 1948, Захаров И.С., 1960 и др.).

Несколько иначе поставил вопрос об обработке почвы Т.С. Мальцев, который рекомендовал создавать мощный по глубине пахотный слой, применяя рыхление плугом без отвалов на глубину 40-50 см без оборачивания пласта. Предложения Т.С. Мальцева вызвали значительное расширение работ, связанных с теорией обработки, в частности, повысился интерес к изучению вопроса о характере влияния обработок на микробиологические процессы. Данные микробиологических исследований, наряду с результатами других наблюдений, могут послужить для теоретического обоснования целесообразности применения различных систем и приемов обработки почвы.

Обыкновенные черноземы Каменной Степи имеют довольно высокую биогенность верхнего горизонта, но, начиная с глубины 30 см, численность микроорганизмов уменьшается в 2-2,5 раза, хотя известно, что мощность гумусового горизонта составляет в таких почвах 45-60 см и более. Поэтому особый интерес представляет вопрос о влиянии углубления пахотного слоя на активизацию микробиологических процессов.

В ранневесенний период самая высокая численность микроорганизмов обычно бывает по вспашке на глубину 20-22 см, в 1 грамме почвы в слое 0-40 см их было 33,9 млн штук. Увеличение глубины вспашки до 30-32 см и 35-37 см снизило количество микроорганизмов до 11,2 и

• 14.0 млн штук. При плоскорезной обработке и глубокому безотвальному рыхлению количество микроорганизмов уменьшилось до 19,9 и
• 14.1 млн штук. В конце лета биологическая активность снижалась, что, очевидно, связано с иссушением почвы в период вегетации растений и затуханием жизненных процессов всех организмов вообще.

Различное распределение органических остатков возделываемых культур по профилю обрабатываемого слоя и неодинаковые агрофизические условия, создаваемые различными приемами обработки, отражаются на направленности и интенсивности протекающих в почве микробиологических процессов.

С увеличением глубины вспашки прослеживается некоторое усиление микробиологической активности в слоях почвы 20-30 см и 30-40 см и снижение в слое 0-20 см. Если по вспашке на 20-22 см численность колоний микроорганизмов, учтенных на питательных средах, в слое 30-40 см составила 15-19 % от их количества в почвенном горизонте 0-40 см, то по глубоким вспашкам на 30-32 см и 35-37 см она повышалась до 22-25 %. При плоскорезной обработке почвы отмечалось снижение численности микроорганизмов в слое 30-40 см до 12-14 % от их общего количества.

Различные способы обработки почвы оказали неодинаковое влияние на численность наиболее ценного из азотофиксирующих микроорганизмов - азотобактера. Установлено, что колонии азотобактера на почвенных пластинках, при всей своей зависимости от метеорологических условий года, лучше развиваются в слое, который подвергается обработке. По безотвальным обработкам азотобактер подавлялся не только в нижележащих горизонтах почвы, но и в верхнем слое 0-20 см. В результате этого по обработкам почвы без оборота пласта в слое 0-40 см отмечается снижение численности азотобактера примерно в 4 раза по сравнению с отвальными обработками.

Увеличение глубины вспашки и безотвальные приемы обработки приводят к смещению микробиологических процессов трансформации органического вещества почвы в сторону усиления разложения гумуса. При безотвальных способах обработки в меньшей степени, чем при отвальных, осуществляется фиксация атмосферного азота азотобактером.

Наиболее благоприятная структура микробного ценоза для сохранения плодородия почвы и обеспечения растений минеральными элементами питания складывается при отвальной обработке на глубину от 20-22 см до 25-27 см в сочетании с удобрениями.