Введение к работе
Актуальность темы. Глобальные изменения в структуре земельных угодий и интенсивное использование почв привели к нарушению стабильности основных потоков вещества и энергии в биосфере и признанию необходимости контроля над параметрами экологического состояния почв (Бурлакова, Пивоварова, Соврикова, 2005) За счет процессов деградации (эрозия, минерализация гумуса, закисление), вызванных традиционными системами земледелия, плодородие почв постоянно снижается Это связано с тем, что традиционные технологии земледелия, включающие вспашку с оборотом пласта, отчуждение растительных остатков с поверхности поля, не создают благоприятных условий для развития почвенной биоты (De Souza Andrade, 2001, Tebrugge, 2001) Характер и интенсивность антропогенного вмешательства существенно сказываются на численности и биомассе почвенных микроорганизмов и их распределении по профилю, окультуривание почвы приводит к общему уменьшению микробной биомассы (Полянская, Лукин, Звягинцев, 1997)
За последние десятилетия в мировой сельскохозяйственной практике широко распространились ресурсосберегающие технологии минимальной и нулевой обработки почвы, которые замещают традиционные интенсивные технологии возделывания зерновых и других видов культур (Conservation agriculture, a worldwide challenge, 2001) Непосредственно в процессе производства продукции они обеспечивают защиту почв как главного природного ресурса, снижение затрат труда и топлива, снижение энергоемкости и металлоемкости производства (Crovetto, 1996, Koller, 2001, Pronin, 2003) Однако недостаточно изученным остается вопрос о влиянии минимизации обработки почвы на состояние плодородия тяжелых суглинистых почв при лимитированном поступлении влаги в условиях лесостепного Заволжья Дефицит влаги является одним из факторов, приостанавливающим микробиологические процессы в почвах, при этом большая часть микроорганизмов переносит засуху в анабиотическом состоянии (Мишустин, Емцев, 1987)
Цель и задачи исследований. Целью работы было изучение влияния различных технологий основной обработки почвы, таких как минимальная обработка и нулевая обработка почвы (прямой посев), по сравнению с традиционной технологией, включающей отвальную вспашку, на наиболее чувствительные к агротехническим воздействиям параметры эколого-биохимического состояния почв агроценозов лесостепного Заволжья
В соответствии с поставленной целью нами решались следующие задачи
-
Проведение сравнительного анализа численности основных групп почвенных микроорганизмов (бактерий, грибов и актиномицетов) в динамике по трем срокам вегетации культуры озимой пшеницы при различных технологиях основной обработки
-
Анализ влияния различных технологий основной обработки на ферментативную активность почвы, установление корреляции с численностью микроорганизмов
-
Изучение степени деструкции растительных остатков в почве в зависимости от технологии основной обработки
-
Изучение влияния минимизации обработки почвы на влажность и агрофизические показатели почв
Научная новизна. Впервые для чернозема обыкновенного лесостепного Заволжья выявлены особенности качественного и количественного состава микробоценозов, а также их биохимической активности в комплексе с агрофизическими показателями под воздействием технологий минимальной и нулевой обработки почвы при возделывании озимой пшеницы по разным предшественникам севооборота
Теоретическая и практическая значимость. Результаты проведенных исследований дополняют современные представления о влиянии минимизации обработки почвы при возделывании озимой пшеницы на функционирование почвенных микробоценозов и активность ферментативных процессов и в целом на эколого-биохимическое состояние почвы
Результаты работы служат объективной основой для рекомендации сельскохозяйственному производству зоны лесостепного Заволжья при возделывании озимой пшеницы использовать технологии нулевой обработки почвы независимо от предшественника и минимальной обработки почвы в зернопропашном севообороте Данные технологии поддерживают биологическую активность почвы и ее агрофизические характеристики в пределах оптимальных параметров и позволяют осуществлять рентабельное производство зерна без потери устойчивости агроэкосистем
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
1 Почвы агроценозов лесостепного Заволжья характеризуются
значительными сезонными колебаниями численности основных групп
микроорганизмов и менее существенными изменениями этого показателя в
зависимости от технологии обработки почвы Сокращение механической
нагрузки на почву приводит к перераспределению численности микрофлоры в
зависимости от глубины, не изменяя общей численности в пахотном горизонте
2 Такие биохимические показатели почвы, как каталазная и сахаразная
активности, в значительной степени зависят от агротехнических приемов, а
уреазная активность - от метеорологических условий года
-
Степень деструкции растительных остатков находится в прямой зависимости от количества колониеобразующих единиц грибов, а также определяется технологией обработки почвы
-
Сокращение механической нагрузки на почву не приводит к переуплотнению пахотного горизонта чернозема обыкновенного и поддерживает плотность почвы в пределах оптимальных значений для возделывания озимых колосовых культур
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и заседаниях кафедры биохимии ГОУ ВПО «Самарский государственный университет» (2004-2007 гг), на Международной научно-практической конференции Самарского НИИСС (Самара, 2003 г), VI
Международной научно-практической конференции по сберегающему земледелию (Москва, 2004 г), Международной научно-практической конференции ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» (Самара, 2005 г ), всероссийских научно-технических конференциях Computer-based conferences (Нижний Новгород, 2006 г), Международном форуме по проблемам науки, техники, образования (Москва, 2006 г )
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ
Декларация личного участия автора. Настоящая диссертационная работа является результатом комплексных исследований, выполненных лично автором в 2003-2006 гг Автором диссертации самостоятельно проведены экспериментальные исследования, осуществлены обработка и анализ полученных данных, разработаны основные теоретические положения, выводы и практические рекомендации Все опубликованные работы написаны автором или при непосредственном его участии Доля личного участия автора в написании публикаций составляет 60-90%
Объем н структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов Работа изложена на 127 страницах машинописного текста (всего 170 страниц), включает 18 таблиц, иллюстрирована 29 рисунками, содержит 18 приложений Библиографический список включает 190 источников, в том числе 11 - зарубежных авторов
Исследование проводилось в 2003-2006 гг на опытном поле ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» Кинельского района Самарской области, расположенном в Центральной зоне на водоразделе рек Большой Кинель и Сок Климат этой местности характеризуется резко выраженной континентальностью, жарким сухим летом, холодной зимой с оттепелями и метелями, интенсивно протекающей весной, частыми суховеями летом, недостатком осадков и неравномерностью их распределения по месяцам и по отдельным годам Жаркие и засушливые годы чередуются с влажными и прохладными Среднегодовое количество осадков составляет 408 мм, а за вегетационный период в среднем 241 мм Однако в отдельные годы бывают существенные отклонения от среднемноголетней нормы Средняя продолжительность теплого периода составляет 145-150 дней
Среднегодовая температура воздуха за 2003-2006 гг на 1,5-2,5С превышала среднемноголетную Среднегодовой уровень осадков в 2003 г был близок к среднемноголетнему, в то время как в 2004 г и в 2006 г в 1,4 раза его превышал, а в 2005 г был на 16% ниже среди емноголетнего значения В целом погодные условия за годы исследования (2003-2006 гг) можно охарактеризовать как контрастные, что позволило более объективно оценить действие изучаемых факторов на эколого-биохимические характеристики почв
Рельеф опытного поля выровненный с незначительным уклоном в северовосточном направлении, облесенность окружающей территории 8-10%
Почва поля имеет реакцию среды близкую к нейтральной (рНсол=6,7), сравнительно большую поглотительную способность Обеспеченность пахотного горизонта легкогидролизуемым азотом, подвижным фосфором и обменным калием повышенная, содержание гумуса среднее
