Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 8
1.1. Почвенная фауна и ее роль в формировании плодородия почв 8
1.2. Почвенная мезофауна агроценозов чернозема обыкновенного 14
1.3. Почвенные микроартроподы агроценозов чернозема обыкновенного 21
1.3.1. Клещи (Acarina) 24
1.3.2. Ногохвостки (Collembola) 26
1.4. Влияние агротехнических и агрохимических мероприятий на сообщество микроартропод пахотных почв 30
1.5. Влияние средств защиты растений и органо-минеральных веществ на комплекс микроартропод пахотных почв 40
2. Почвенно-климатические условия района и методы исследований 46
2.1. Агроклиматическая характеристика 46
2.2. Почвенный покров 52
2.3. Значение биологического фактора в формировании гумуса 57
2.4. Характеристика агроценоза многолетних трав и биоудобрений 62
2.5. Методы исследований 73
3. Энтомологическая характеристика агроценоза многолетних трав 77
3.1. Мезофауна агроценоза многолетних трав 77
3.2. Микроартроподы агроценоза многолетних трав 85
4. Влияние биоудобрений «весна» и «белогор» на биологическую активность чернозема обыкновенного агроценоза многолетних трав 108
4.1. Влияние биоудобрений «Весна» и «Белогор» на микроартропод почвы агроценоза многолетних трав (микроартроподный аспект) 108
4.2. Влияние биоудобрений «Весна» и «Белогор» на микроорганизмы почвы агроценоза многолетних трав (микробиологический аспект) 118
4.3. Влияние биоудобрений «Весна» и «Белогор» на агрохимические показатели и ферментативную активность почвы агроценоза многолетних трав (агрохимический и ферментативный аспекты) 122
4.4. Влияние биоудобрений «Весна» и «Белогор» на биометрические показатели и продуктивность растений агроценоза многолетних трав (биометрический аспект) 131
Выводы 136
Литература 139
Приложения 171
- Почвенная мезофауна агроценозов чернозема обыкновенного
- Значение биологического фактора в формировании гумуса
- Микроартроподы агроценоза многолетних трав
- Влияние биоудобрений «Весна» и «Белогор» на микроорганизмы почвы агроценоза многолетних трав (микробиологический аспект)
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время одной из наиболее значимых проблем является снижение плодородия пахотного горизонта почв агро-ценозов. Среди комплекса причин этого явления ведущая роль принадлежит дегумификации, являющейся прямым следствием замены природных экосистем агроценозами, для которых характерно снижение биологической активности почвы. Это связано с механической обработкой почвы, сменой растительного покрова, динамикой поступления в почву органических остатков, которые вызывают изменение температурного, водного, воздушного и окислительно-восстановительного режимов почвы. Такие условия ускоряют процессы минерализации и являются причиной возникновения в почвах дефицита свежего органического вещества по сравнению с почвами естественных биоценозов. Усиление микробиологической нагрузки на гумус приводит к более интенсивному его разложению. Одновременно наблюдается сокращение биологического разнообразия и численности почвообитающих животных. Потому все проводимые мероприятия должны быть направлены на восстановление естественного почвообразования, которое немыслимо без участия почвообитающих организмов.
Известно, что урожайность сельскохозяйственных культур и биологическая активность почвы находятся в прямой зависимости, поэтому большое значение приобретают способы активизации биологических процессов в ней (Ка-задаев и др., 1997; Симонович и др., 2002; Симонович, 2003). В связи с этим перспективным представляются экологически безопасные препараты микробного синтеза, способные активизировать почвенную биоту, а также все биологические процессы, протекающие в почве. Поэтому изучение влияния биологически активных препаратов микробного синтеза на различные группы почвообитающих организмов, агрохимические показатели и ферментативную активность, а также на рост и развитие сельскохозяйственных культур представляет интерес не только с зоологической точки зрения, но и с точки зрения почвообразовательного процесса.
Установлено, что порошкообразный концентрат лизина в сочетании с минеральными удобрениями положительно влияет на почвообитающих микроартропод, активизирует рост и развитие почвенных микроорганизмов, повышает коэффициент использования растениями минеральных удобрений, что приводит к увеличению урожайности пропашных культур, а также является эффективным средством в защите всходов пропашных культур от почвенных вредителей (Казадаев, 1975, 1979; 1985 б; Пономаренко и др., 1980, 1982, 1987; Казадаев, Пономаренко, 1982, 1997; Коган и др., 1987; Симонович, 2003).
Для расширения сферы использования концентрата лизина в растениеводстве на его основе было разработано биоудобрение «Весна», а также биоудобрение нового поколения «Белогор», которые целесообразно применять для активизации почвенного плодородия и оздоровления окружающей среды.
Цель исследований - комплексная оценка эффективности биоудобрений «Весна» и «Белогор» в поддержании и повышении биологической активности чернозема обыкновенного агроценоза многолетних трав.
Задачи исследований:
Дать энтомологическую характеристику чернозема обыкновенного агроценоза многолетних трав.
Изучить распределение микроартропод по генетическим горизонтам чернозема обыкновенного.
Выявить влияние биоудобрений «Весна» и «Белогор» на различные показатели биологической активности чернозема обыкновенного агроценоза многолетних трав (почвенных членистоногих (герпетобионтов, микроартропод), микрофлору, содержание гумуса и NPK, ферментативную активность).
Определить эффективность действия биоудобрений «Весна» и «Белогор» на биометрические показатели растений и продуктивность агроценоза многолетних трав.
Научная новизна и практическое значение работы. Изучен состав и численность мезофауны и микроартропод в течение вегетационного периода на
агроценозе при многолетнем (19 лет) возделывании бобово-злаковых культур. Выявлены сезонные изменения структуры группировок клещей и ногохвосток.
Впервые представлено распределение видового состава и количества особей мелких членистоногих по генетическим горизонтам чернозема обыкновенного. Впервые представлен видовой состав гамазовых клещей чернозема обыкновенного агроценоза многолетних трав.
Обоснована эффективность применения биоудобрений «Весна» и «Бело-гор» на черноземе обыкновенном агроценоза многолетних трав. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что использование биоудобрений при внесении их в чернозем обыкновенный под луговой агроценоз улучшает условия произрастания растений, повышая биологическую активность почвы, тем самым способствуя формированию большей фитомассы по сравнению с контролем, что позволяет рекомендовать использование биоудобрений в растениеводстве с целью повышения продуктивности сельскохозяйственных культур.
Материалы диссертации используются в курсах «Биология почв», «Местная фауна», «Биодиагностика и биоиндикация», «Зоология беспозвоночных» на кафедрах зоологии, экологии и природопользования в Южном федеральном университете.
В работе представлены результаты комплексных исследований. Все данные были получены лично автором или при его непосредственном участии. В проведении исследований кроме автора принимали участие: научный сотрудник НИИ биологии ЮФУ, канд. биол. наук Е.И. Симонович, канд. биол. наук. A.M. Кременица, научные сотрудники лаборатории биогеоценологии Ботанического сада ЮФУ Л.Н. Сидоренко, О.Ю. Костенко, доцент кафедры агрохимии и почвоведения ЮФУ, канд. с.-х. наук Л.Ю. Гончарова, а также студенты и магистры кафедры агрохимии и почвоведения и кафедры зоологии.
Сбор, камеральная обработка фактического материала, статистическая обработка и анализ полученных данных проведены самостоятельно.
Видовой состав панцирных клещей определен канд. биол. наук
7 У .Я. Штанчаевой (г. Махачкала), гамазовых клещей - канд. биол. наук О.Л. Макаровой (г. Москва), ногохвосток - канд. биол. наук A.M. Кременицей (г. Ессентуки).
Автор признателен за помощь в выполнении практической части работы сотрудникам кафедры экологии и природопользования. Особую благодарность автор выражает д.с.-х.н., зав. кафедрой СИ. Колесникову и д.г.н. К.Ш. Казееву.
Самую искреннюю признательность за помощь и содействие в подготовке данной работы автор выражает своему научному руководителю - доктору биологических наук, профессору кафедры зоологии Анатолию Анисимовичу Каза-даеву.
Почвенная мезофауна агроценозов чернозема обыкновенного
Термин «мезофауна» в нашей литературе давно применяется по отношению к крупным беспозвоночным, легко учитываемым в полевых условиях при ручной разборке почвенных проб (Гиляров, 1975а). К представителям данной размерной группы можно отнести личинок насекомых (в частности, жесткокрылых), а также энхитреид, паукообразных, многоножек, червей, моллюсков. Они обитают в полостях между почвенными агрегатами и в силу определенных особенностей обладают способностью к вертикальным миграциям. На их выживаемость и поведение особое влияние оказывают почвенные условия, прежде всего температура и влажность, а также плотность и аэрация среды обитания.
Они способствуют распаду и минерализации животных и растительных остатков, механически размельчают их, а затем разлагают в процессе обмена веществ. Таким образом, являясь компонентами биоценозов, они оказываются важным фактором формирования их (Гиляров, 1965). Поэтому исследование сообществ почвообитающих животных представляет собой необходимое звено в комплексном изучении агроценозов (Григорьева, 1950; Кипенварлиц, 1961; Гиляров, 1965а, 1976; Алейникова, 1976).
Особенности формирования агроценозов зависят как от характера почвы, так и от типа растительности, а также от возделываемой культуры (Григорьева, 1950). Однако немалую роль в этом играет также и структура самого сообщества, подверженного сукцессии. Большое влияние на ход становления агроценозов оказывает последовательность культур, выращиваемых на данном участ 15 ке. При возделывании монокультуры, например, наблюдается стабилизация условий. Она проявляется не только в повышении гомогенности сообщества, но и в снижении общей численности животного населения и среднего обилия видов, а также в повышении относительного количества хищных и в снижении относительного количества растительноядных групп фауны (Григорьева, 1950, 1962; Григорьева, Заева, 1964). Такие агроценозы закономерно сближаются с природными биоценозами.
В условиях севооборота агроценозы отличаются кратковременностью существования; сукцессия при этом, едва успев начаться, тут же прерывается посевом другой культуры; преимущества к размножению и возрастание численности оказываются на стороне растительноядных компонентов сообщества. Основным биологическим барьером, регулирующим численность вредных фитофагов, становятся активные неспециализированные хищники, приспособившиеся к условиям пашни (Григорьева, 1950).
С другой стороны, севооборот снижает экономическое значение целого ряда растительноядных насекомых (фитофагов). Особенно критические условия создаются для видов, обладающих слабыми миграционными способностями и имеющих продолжительный жизненный цикл (Гиляров, 1976, 1982). Таким образом, обилие и видовой состав мезофауны будут различаться под монокультурой и в условиях севооборота. Так, например, бессменное возделывание кукурузы, озимой ржи и яровой пшеницы на постоянных участках ведет к значительному снижению численности проволочников и их вредоносности по сравнению с возделыванием этих культур в севооборотах. Одновременно возрастает численность жужелиц, главным образом, хищных и разноядных видов. Однако, по некоторым данным (Морозов, 1973), почвенная энтомофауна монокультурных полей и полей севооборота в общих чертах сходна.
Включение в севооборот многолетних трав еще в большей степени, чем при монокультуре, усиливает процессы стабилизации в агроценозе. При этом происходит обогащение сообщества почвообитающими насекомыми (Гиляров, 1976; Гиляров, Пономаренко, 1980; Криволуцкий, 1995), снижается численность таких вредителей, как хлебный жук и проволочники. Т.Г. Григорьева (1950) отмечает, что травопольный севооборот с правильной системой обработок и чередованием культур является основным условием, ограничивающим численность проволочников на пахотных землях.
Однако в вопросе о том, каким образом посевы многолетних трав влияют на почвенную мезофауну, исследователи до сих пор еще не пришли к единой точке зрения. По мнению М.С. Гилярова (1982), общее повышение численности почвенных животных при многолетнем возделывании кормовых трав хотя и полезно для увеличения плодородия, однако, во-первых, она не регулируется, а во-вторых, вместе с полезными организмами увеличивается и число вредных.
И действительно, многие авторы (Пилюгина, 1935; Григорьева, 1950, 1962; Григорьева, Заева, 1964; Долин, 1964; Надворный, 1965; Гиляров, 1982; Миноранский, 1972) отмечают повышенное количество проволочников на посевах многолетних трав по сравнению с другими агроценозами. Неоднократно также указывалось, что после распашки полей, занятых в течение ряда лет кормовыми травами, почва остается в значительной мере насыщенной личинками щелкунов (Соболева-Докучаева, 1960; Надворный, 1965). В ряде случаев наблюдалось закономерное повышение численности проволочников с возрастом кормовых трав (Долин, 1964; Черепанов, 1965; Trojanowski, Szeptycki, 1985). Поэтому многолетние травы зачастую считают основными резервациями щелкунов в севообороте.
Однако, по данным А.С. Космачевского (1959, 1974), в почве под многолетними травами происходит уменьшение численности проволочников вследствие анаэробных и неблагоприятных трофических условий. При правильном агротехническом уходе за травами, обеспечивающем густой травостой и быстрое задернение почвы, плотность проволочников не только не возрастает, но может прогрессивно снижаться.
Неоднократно указывалось, что под многолетними травами происходит накопление жужелиц. Однако необходимо принимать во внимание тот факт, что задернение почвы снижает их активность в уничтожении проволочников и других фитофагов (Григорьева, 1950), вследствие чего на старых посевах плотность хищников может значительно снизиться. Из многоножек на полях многолетних трав преимущественно обитают геофилы, которые являются более ксерофильными формами, чем кивсяки и костянки (Миноранский, 1977).
Незначительная плотность стафилинид на посевах многолетних трав была отмечена в Ростовской области (Локтионов, Пономаренко, 1975; Локтионов, 1981). В Среднем Поволжье, напротив, под люцерной наблюдалась максимальная численность этих жуков по сравнению с пропашными и зерновыми культурами (Утробина, Тихомирова, 1962). В агроценозах Ростовской области, по данным В.А. Миноранского (1974), численность стафилинид невелика и колеб-лется обычно в пределах 0,2 - 3,0 экз./ м .
В литературе содержится также довольно много противоречивых сведений о влиянии на почвенную фауну отдельных культур многолетних трав. При многолетнем возделывании люцерны происходит уплотнение почвы и понижение ее влажности, что создает неблагоприятные условия для проволочников. В связи с этим отмечается (Степанова, 1968), что на полях, вышедших из-под многолетней люцерны, личинок щелкунов всегда меньше, чем после других культур. Вследствие значительного уплотнения и иссушения почвы под посевами люцерны создаются неблагоприятные условия для большинства представителей почвенной фауны (Долин, 1964). Однако, по данным Г.А. Андреевой (1971), увеличение плотности проволочников наблюдалось при многолетнем возделывании люцерны и эспарцета.
Под посевами житняка (Пилюгина, 1935) с годами накапливаются личинки щелкунов. При этом плотность их здесь обычно выше, чем при выращивании костра и люцерны. В.Г. Долин (1964), наоборот, отмечает, что из многолетних трав именно поля житняка наиболее слабо заселяются проволочниками. Пырей как абориген естественных залежей и как сорняк на посевах культурных трав играет главную роль в накоплении проволочников (Пилюгина, 1935).
Таким образом, почвенные жесткокрылые являются одной из наиболее многочисленных групп мезофауны почвы. Причем большую группу почвенных насекомых составляют многоядные фитофаги, которые наносят существенный ущерб сельскохозяйственным культурам.
Значение биологического фактора в формировании гумуса
Интегральным критерием оценки почвенного плодородия является общее содержание, запасы и качественный состав гумуса, который, являясь обязательным компонентом всех наземных экосистем, представляет собой устойчивый продукт разложения в почве органических остатков.
Роль гуминовых веществ в биосфере и формировании почвенного плодородия, в общем, определяют следующие моменты: 1. В составе гумуса имеются элементы, играющие незаменимую роль в питании растений. При минерализации гуминовых соединений эти элементы высвобождаются и становятся доступными растениям, т.е. гумус является резервом питательных веществ (Тюрин, 1937, 1965; Кононова, 1943, 1951, 1963; Вильяме, 1951; Рудаков, 1951; Пейве, 1961; Возбуцкая, 1968; Александрова, 1972, 1980; Садовникова и др., 1975; Орлов, Орлов и др., 1985; Туев, 1989; Орлов, 1990,1992; Тейт, 1991; Ehwald, 1974; Wersum, 1974). 2. Гуминовые вещества, обладая высокой поглотительной способностью, образуют устойчивые органоминеральные комплексы с кальцием, магнием, микроэлементами и др., закрепляя их в почве и предохраняя от вымывания за пределы почвенного профиля (Ремезов, 1957; Возбуцкая, 1968; Орлов, 1992). 3. Обладая свойством связывать минеральные частицы, гуминовые кислоты участвуют в образовании агрегатов, тем самым играя важную роль в создании прочной почвенной структуры (Антипов-Каратаев и др., 1948; Вильяме, 1951; Кононова, 1943,1951; Рудаков, 1951; Тейт, 1991; Тюрин, 1965). 4. Гумус, стимулируя рост и развитие растений, особенно на начальной стадии, является физиологически активным веществом и играет роль, подобную витаминам в животных организмах (Кононова, 1951, 1972; Христева, 1954; Пейве, 1961; Тюрин, 1965; Александрова, 1972; Безуглова, 1979, 1986; 2001; Орлов и др., 1985; Алиев, 1988; Горовая, 1988,1993; Орлов, 1990).
Экологическая роль органического вещества почвы и его важнейшего компонента - гумуса, заключается в том, что он является одним из существенных передаточных звеньев, через которые углерод живых организмов поступает в геологический цикл, внося изменения в газовый состав атмосферы (Дерга-чева, 1989). Большая часть углекислоты образуется в процессе микробиологического разложения органического вещества почв. Непрерывное поступление ее из почвы в приземный слой воздуха оказывает огромное влияние на развитие растений и их фотосинтез. Известно, что даже незначительное повышение СОг в приземном слое воздуха может увеличивать урожай на 30-100 % и более. Таким образом, гумус, составляющий основной фонд органического веще 59 ства в почвах, следует расценивать как один из наиболее важных регуляторов углекислоты в природе (Ковда, 1973). Особая роль гумуса проявляется в его комплексном влиянии на все показатели плодородия почв: физические, химические и биологические (структура, плотность, емкость поглощения, водо-удерживающая способность, реакция среды, биогенность и другие).
Таким образом, процесс гумификации следует рассматривать как один из важных природных биохимических процессов, имеющий исключительное значение в экологическом, почвенно-генетическом и хозяйственном отношении.
Поступающий в почву органический материал по своему химическому составу крайне неоднороден. Основными органическими соединениями, поступающими в почву и составляющими материальную основу для развития в них минерализационных и гумификационных процессов, являются органические остатки растений, микроорганизмов и животных. В общем, только от 10 и до 25 % органических остатков подвергаются гумификации, а остальное их количество полностью минерализуется с образованием СОг, Н2О, NHL» , NO3, Р043+ , К+, Са2+ и других минеральных элементов, входящих в состав растений (Кононова, 1943).
Основной источник гумусовых веществ в зоне степей - корневая масса травянистой растительности (8-28 т/га). Отмирающая корневая система, проникающая в толщу почвы, способствует формированию мощных гумусовых горизонтов в черноземах. Биомасса сухого вещества бактерий в верхнем (0-20 см) горизонте 0,12-0,75 т/га. За счет биомассы актиномицетов, грибов и водорослей, с учетом большой скорости размножения микроорганизмов и смены нескольких генераций за год общая масса микроорганизмов в почве может достигать 1/3 поступающих в почву растительных остатков. Размеры органических остатков при отмирании почвенных животных невелики и не превышают 100-200 кг сухого вещества на 1 га (Кононова и др., 1949).
Растительные остатки по химическому составу главным образом представлены углеводами и лигнином. Одним из наиболее важных для гумификационных процессов полисахаридов является целлюлоза. Содержание ее в растительных остатках достигает 50 % и более. Лигнина в одревесневевших тканях растений содержится 18-30 %, Обычно до 75 % целлюлозы минерализуется микроорганизмами до конечных продуктов 0( и воды, и только около 25 % используется для синтеза других органических соединений.
Поступающие в почву растительные остатки перерабатываются почвенными животными и микроорганизмами. Участие может быть как прямым, так и косвенным. Прямое участие микроорганизмов состоит в том, что продукты разложения этих соединений используются непосредственно в синтезе перегнойных кислот. Косвенное - в использовании животными и микроорганизмами продуктов распада этих соединений для построения своего тела и синтеза веществ ароматической структуры, которые после их отмирания участвуют в образовании перегнойных кислот. Основная масса сухого вещества бактерий состоит из белков, химический состав, особенности строения и характер связей, в молекулах которых существенно сказываются на доступности их микробиологическому разложению и в значительной степени определяют их участие в биохимических процессах гумусообразования. Азот гумусовых веществ своим происхождением в значительной степени обязан продуктам ресинтеза почвенных микроорганизмов. Многие исследователи (Аристовская, 1980; Туев, 1984) отмечают важное значение микробных метаболитов и отмерших клеток микроорганизмов в формировании азотных фрагментов гумусовых веществ (Туев, 1989).
Микроартроподы агроценоза многолетних трав
Кроме изучения мезофауны агроценоза многолетних трав проводился учет численности мелких членистоногих (микроартропод) в течение вегетационного периода (май, июль, октябрь) по методике, подробно описанной в главе 2. За 19 лет существования агроценоза многолетних трав в почве чернозема обыкновенного в горизонте профиля 0-20 см сформировался специфический комплекс микроартропод, среди которых большинство групп клещей и ного-хвосток, по характеру питания являясь сапрофагами, несомненно, играют важную роль в круговороте веществ, влияя на продуктивность агроценоза.
Рассматривая динамику численности микроартропод, мы выделяли 5 основных групп: панцирные, гамазовые клещи, акароидно-тромбидиформный комплекс клещей, ногохвостки и прочие беспозвоночные. В результате исследования выявлено, что в 2006 г. наибольшая числен-ность микроартропод (тыс. экз./м ) наблюдалась в мае - 56,9, в том числе панцирных клещей - 10,5, гамазовых - 19,4, клещей акароидно-тромбидиформно-го комплекса - 10,1, ногохвосток - 4,5, прочих беспозвоночных - 12,4. В июле численность всех исследуемых групп снизилась в 1,8 раз по сравнению с численностью в мае, а в октябре возросла в 1,3 раза по сравнению с численностью в июле (табл.8).
Вертикальное распределение микроартропод по почвенному профилю на глубину 0-20 см показало, что основная масса мелких членистоногих ( 60 %) была сосредоточена в горизонтах 0-10 см в течение вегетационного периода. Это объясняется тем, что в этом почвенном горизонте сосредоточена основная масса корневых систем многолетних трав (Везденеева, 2006; Везденеева и др., 2007).
Весной (май) максимальная численность панцирных, гамазовых клещей, клещей акароидно-тромбидиформного комплекса, а также ногохвосток и прочих беспозвоночных сконцентрирована в горизонте 0-10 см, а с глубиной зафиксировано снижение численности всех исследуемых групп мелких членистоногих (прил. 2). В летний период отмечено постепенное снижение численности панцирных клещей и клещей акароидно-тромбидиформного комплекса с увеличением глубины. Максимальная численность гамазовых клещей наблюдалась в слое 10-15 см. У ногохвосток и прочих беспозвоночных отмечен всплеск численности в слое 0-5 см (прил. 3). Осенью все группы клещей и прочих беспозвоночных сконцентрированы в горизонте 5-10 см, а ногохвостки - в верхнем слое почвы 0-5 см (прил. 4). Таким образом, вертикальное распределение микроартропод на агроценозе многолетних трав зависит от гидротермических условий и обилия органического вещества. Из всех групп микроартропод нами представлен видовой состав панцирных клещей и ногохвосток.
Группу панцирных клещей (Oribatei) относят к комплексу сапрофагов. Благодаря симбиотическим отношениям с грибами и микроорганизмами, клещи освоили широкий круг объектов питания из разных таксономических групп растительного мира и способны утилизировать такие труднодоступные для других беспозвоночных-сапрофагов растительные остатки, как хвойный опад, покровы корней, покровы свежего листового опада, проводящие ткани. Экскременты орибатид представляют собой тонкозернистую массу с высоким содержанием минеральных форм питания (Стриганова, 1980). В почве клещи-сапрофаги активно участвуют в разрушении растительных остатков. Они питаются и в подстилке, и в минеральных горизонтах, способствуя трансформации органики и ее перераспределению в почвенных горизонтах.
Всего в почве агроценоза многолетних трав было обнаружено 25 видов панцирных клещей, относящихся к 15 семействам и 18 родам (Везденеева и др., 2007). Доминантными видами орибатид в течение вегетационного периода оказались Tectocepheus velatus (109 особей за сезон), Epllohmannia cylindrica (86 видов), Oribatella reticulata (60), Protoribates alatus (43), Pilogalumna allifera (40), Oppiella nova, Oribatula tibialis, Zygoribatula frisiae (no 30 особей). Субдоми нантными видами были Punctoribates punctum (18), Oppia minus (17), Camisia lapponica, Ceratozetes contiguus (no 15 особей). Наряду с этим такие виды, как Scutozetes lanceolatus, Protoribates capucinus, Zygoribatula cognata, Oppia unicarinata были весьма редки и встречались в единичных экземплярах.
Анализ полученных данных показал, что наибольшая численность ори-батид зафиксирована в мае - 10,5 тыс. экз./м2, в июле численность снизилась до 6,8 тыс. экз./м , а в октябре - повысилась до 8,2 тыс. экз./м (табл. 8). Анализ вертикального распределения орибатид на агроценозе многолетних трав показал, что 70-80 % панцирных клещей сосредоточено в мае на глубине 0-5 см, в июле и октябре - на глубине 5-Ю см.
Влияние биоудобрений «Весна» и «Белогор» на микроорганизмы почвы агроценоза многолетних трав (микробиологический аспект)
Микроорганизмы почвы являются активной частью природных биоценозов. Отличаясь разнообразием биохимических функций и высокой физиологической активностью, они обусловливают направленность процессов, происходящих в почве, играя существенную роль в создании плодородия.
Микробиоценоз обладает способностью трансформировать сложные биологически активные вещества, прямо или косвенно влияющие на рост и развитие растений. В свою очередь, растения также способны выделять биологически активные вещества, оказывая влияние на почву и почвенную биоту. К числу выделяемых растениями и микроорганизмами активных продуктов обмена относятся органические кислоты, аминокислоты, углеводы, витамины, фитогормоны. Эти вещества играют важную роль во взаимоотношениях высших растений с почвенными микроорганизмами, способствуя, с одной стороны, размножению гетеротрофной микрофлоры почвы, с другой стороны - интенсивному росту и развитию растений. Они также активизируют фиксацию азота, улучшают водный режим почвы, вызывают пробуждение семян и ускоряют их прорастание.
Почвенные грибы, являясь в большинстве своем сапрофитами, начинают разрушение таких стойких соединений, как гумус, лигнин, хитин, дубильные вещества, клетчатка, делая возможным дальнейшее их использование другими организмами, а также активно участвуют в превращениях соединений азота и способствуют улучшению структуры почвы, агрегируя почвенные частицы. В процессе жизнедеятельности грибы также выделяют различные физиологически активные вещества: ферменты, органические кислоты, витамины, антибиотики, токсины, влияющие на развитие других микроорганизмов и высших растений. Актиномицеты трансформируют и разрушают сложные органические соединения (целлюлозу, хитин, лигнин, гумус и др.), недоступные многим микроорганизмам (Hartenstein, 1982).
Урожайность возделываемых культур и интенсивность микробиологических процессов, протекающих в почве, находятся в прямой зависимости. Поэтому большое значение приобретают способы активизации микробиологических процессов в почве, что позволяет улучшить питание растений и, в конечном счете, увеличить продуктивность культивируемых растений. Одним из способов активизации жизнедеятельности почвенной микрофлоры является внесение минеральных удобрений, а также биологически активных соединений (Казадаев и др., 1997).
Нами в качестве стимулятора роста растений и микрофлоры чернозема обыкновенного использовались биоудобрения «Весна» и «Белогор», состав которых приведен в главе 2. В течение 3 лет (2004-2006 гг.) с опытных участков отбирались почвенные образцы через месяц после внесения биоудобрений в почву агроценоза многолетних трав.
Анализ результатов микробиологических исследований показал, что в течение трех лет исследуемые физиологические группы микроорганизмов неоднозначно реагировали на внесение биоудобрений. Наиболее отзывчивы были бактерии (СПА и КАА), использующие органический и минеральный азот и микроскопические грибы (С-А), использующие органический азот. Их численность увеличивалась на варианте «Весна» в течение трех лет: СПА - на 26,0-30,7 %; КАА - на 69,8-81,7 %; С-А - на 22,2-29,3 % соответственно и на варианте «Белогор»: СПА - 43,5-47,9 %; КАА 121 57,7-66,8 %; C-A - 9,0-15,0 % соответственно по сравнению с контролем (табл. 25-27).
Актиномицеты и азотобактер меньше всего реагировали на внесение биоудобрений: их численность на варианте «Весна» превышала численность на контроле в среднем за три года на 13,0 % и 2,4 %, а на варианте «Белогор» в среднем за два года на 13,0 % и 1,9 %. Микроскопические грибы (среда Чапека), использующие минеральный азот, испытывали угнетение в течение трех лет на варианте «Весна» и двух лет на варианте «Белогор»: их численность на опытных участках была меньше контроля в 1,3 раза.
Таким образом, наличие в биоудобрениях биологически активных соединений и живых микроорганизмов создает активные зоны в местах внесения препаратов и стимулирует развитие большинства физиологических групп исследуемых микроорганизмов. Поэтому использование биоудобрений для регуляции микробиологических процессов экологически безопасно и является одним из способов улучшения условий питания растений.
Агрохимические исследования, проведенные на этих почвах, показывают повышенную способность к накоплению нитратов весной из-за низких температур, а летом - из-за недостаточной влажности почвы. Содержание легкорастворимых фосфорных соединений низкое, а валовые запасы их представлены в основном фосфатами полуторных окислов и трехзамещенными фосфатами кальция, которые непосредственно недоступны растениям. Степень подвижности фосфорных соединений очень низкая, поэтому естественная иммобилизация фосфора из потенциальных источников слабая и не соответствует потребностям сельскохозяйственных растений в период их вегетации (Полтавская, 1978; Полтавская, Коваленко, 1978; 1984).
Одним из условий получения высоких урожаев является обеспечение растений легкоусвояемыми веществами, которые позволяют улучшить питание растений и, в конечном счете, увеличить продуктивность сельскохозяйственных культур. При невысокой подвижности потенциальных форм основных элементов питания, но при значительной обогащенности ими почв, большое значение приобретают возможные способы стимуляции деятельности микроорганизмов, участвующих в расщеплении малодоступных для растений соединений азота и фосфора. В этом отношении весьма перспективным является применение биоудобрений и препаратов микробного синтеза как микробиологического стимулятора (Казадаев, 1995; Казадаев, Пономаренко, 1997).
В задачи проведенных исследований входило выяснение влияния биоудобрений «Весна» и «Белогор» на динамику содержания основных элементов питания растений (N, Р, К) в почве агроценоза многолетних трав.
