Изменение биохимических характеристик серых лесных почв при разных агроэкологических нагрузках
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Обзор литературы 6
1.1 Биологические показатели плодородия и биохимические процессы,
протекающие в почве 6
1.2 Изменение направленности биохимических процессов при проведении
ресурсосберегающих систем обработки 10
1.3 Влияние органических удобрений на биологические показатели
плодородия почвы 13
2 Объекты и методы исследования 17
2.1 Условия и методика проведения исследований 17
2.1.1 Условия места проведения исследований 17
2.1.2 Климатические условия 23
2.1.3 Методика стационарного полевого опыта 26
2.1.4 Методика полевых и лабораторных исследований 30
3 Полученные результаты 36
3.1 Влияние обработок на изменение общего углерода в пахотном горизонте
серых лесных почвах 36
3.2 Влияние обработок почв на ферментативную активность уреазы 41
3.3 Влияние обработок почв на ферментативную активность каталазы 44
3.4 Влияние обработок почв на ферментативную активность фосфатазы ... 46
3.5 Влияние обработок почв на ферментативную активность
полифенолоксидазы 48
3.6 Влияние обработок почв на ферментативную активность пероксидазы 50
3.7 Коэффициент гумификации по отношению активности
полифенолоксидазы (ПФО) к активности пероксидазы (ПО) в вариантах эксперимента 52
3.8 Урожайность полевых культур при использовании разных технологий возделывания 53
Разработка практических рекомендаций по решению рассматриваемой экологической проблемы 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 58
ПРИЛОЖЕНИЯ
1 Обзор литературы 6
1.1 Биологические показатели плодородия и биохимические процессы,
протекающие в почве 6
1.2 Изменение направленности биохимических процессов при проведении
ресурсосберегающих систем обработки 10
1.3 Влияние органических удобрений на биологические показатели
плодородия почвы 13
2 Объекты и методы исследования 17
2.1 Условия и методика проведения исследований 17
2.1.1 Условия места проведения исследований 17
2.1.2 Климатические условия 23
2.1.3 Методика стационарного полевого опыта 26
2.1.4 Методика полевых и лабораторных исследований 30
3 Полученные результаты 36
3.1 Влияние обработок на изменение общего углерода в пахотном горизонте
серых лесных почвах 36
3.2 Влияние обработок почв на ферментативную активность уреазы 41
3.3 Влияние обработок почв на ферментативную активность каталазы 44
3.4 Влияние обработок почв на ферментативную активность фосфатазы ... 46
3.5 Влияние обработок почв на ферментативную активность
полифенолоксидазы 48
3.6 Влияние обработок почв на ферментативную активность пероксидазы 50
3.7 Коэффициент гумификации по отношению активности
полифенолоксидазы (ПФО) к активности пероксидазы (ПО) в вариантах эксперимента 52
3.8 Урожайность полевых культур при использовании разных технологий возделывания 53
Разработка практических рекомендаций по решению рассматриваемой экологической проблемы 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 58
ПРИЛОЖЕНИЯ
Для современной системы земледелия, развивающейся в условиях глобальных климатических перемен, большое значение имеют биологические факторы, служащие основой плодородия почв и поддерживающие уровень интенсивности синтеза и разложения гумуса, органических соединений азота и фосфора, необходимых для успешного функционирования растительного сообщества. Известно, что микробиологическая активность, совместно с комплексом ферментов, многогранно изменяется под действием различных технологий, применяемых для выращивания культур. Почвенные ферменты участвуют в биогеохимическом цикле почвенного углерода (C), азота (N) и фосфора (P), которые можно использовать в качестве ранних чувствительных индикаторов изменений питательных веществ в почве, вызванных изменением среды в результате применения различных технологий, применяемых человеком для выращивания различных культур. Реакция почвенных ферментов на антропогенные факторы происходит быстрее, чем в других почвенных переменных, например, биологической активности [64]. Следовательно, активность почвенных ферментов может рассматриваться как первейший и наиболее чувствительный индикатор при оценке качества почвы в случае их антропогенного использования. Кроме того, показатели ферментативной активности имеют ряд преимуществ по сравнению с другими биологическими характеристиками, заключающихся в большей стабильности ферментативных параметров за счет прочной связи с органическими и минеральными компонентами почвы [66, 67].
В современном сельском хозяйстве Российской Федерации наиболее активно используются серые лесные почвы, особенно для выращивания кормовых, зерновых и плодоовощных культур. Серые лесные почвы занимают третье место в почвенном покрове после подзолистых и заболоченных почв в Нечерноземной зоне России. Серые лесные почвы обычно встречаются большими массами, что делает их наиболее перспективными для сельскохозяйственного использования. Особенно это касается темно-серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом, почвы которых в настоящее время в целинном состоянии встречаются редко. Изучение серых лесных почв приобретает, в связи с этим актуальность, так как эти почвы являются отражением современного процесса лесостепного почвообразования и в связи с их высокой аграрной освоенностью [47].
Для изучения изменения биохимических характеристик серых лесных почв при разных агроэкологических нагрузках были исследованы нарушенные образцы серой лесной среднесуглинистой почвы с экспериментального полигона Владимирского НИИСХ (г. Суздаль) в апреле 2023 года. На данном полигоне с 1986 года проводится многолетний полевой эксперимент по оценке эффективности влияния различных основных обработок почвы на урожай сельскохозяйственных культур.
Цель исследований: сравнительная оценка ферментативной активности серой лесной среднесуглинистой почвы при разных агроэкологических нагрузках.
Задачи исследований:
1. Анализ литературных данных по влиянию различных агротехнологий на свойства почв и их ферментативную активность
2. Изучение влияния разных технологий обработки почв на содержание органического вещества и минерального азота в серой лесной почве
3. Оценка ферментативной активности серых лесных почв при различных антропогенных нагрузках.
4. Оценка урожайности культур при различных агроэкологических нагрузках
5. Практические рекомендации по использованию изученных агротехнологий на серых лесных почвах
В современном сельском хозяйстве Российской Федерации наиболее активно используются серые лесные почвы, особенно для выращивания кормовых, зерновых и плодоовощных культур. Серые лесные почвы занимают третье место в почвенном покрове после подзолистых и заболоченных почв в Нечерноземной зоне России. Серые лесные почвы обычно встречаются большими массами, что делает их наиболее перспективными для сельскохозяйственного использования. Особенно это касается темно-серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом, почвы которых в настоящее время в целинном состоянии встречаются редко. Изучение серых лесных почв приобретает, в связи с этим актуальность, так как эти почвы являются отражением современного процесса лесостепного почвообразования и в связи с их высокой аграрной освоенностью [47].
Для изучения изменения биохимических характеристик серых лесных почв при разных агроэкологических нагрузках были исследованы нарушенные образцы серой лесной среднесуглинистой почвы с экспериментального полигона Владимирского НИИСХ (г. Суздаль) в апреле 2023 года. На данном полигоне с 1986 года проводится многолетний полевой эксперимент по оценке эффективности влияния различных основных обработок почвы на урожай сельскохозяйственных культур.
Цель исследований: сравнительная оценка ферментативной активности серой лесной среднесуглинистой почвы при разных агроэкологических нагрузках.
Задачи исследований:
1. Анализ литературных данных по влиянию различных агротехнологий на свойства почв и их ферментативную активность
2. Изучение влияния разных технологий обработки почв на содержание органического вещества и минерального азота в серой лесной почве
3. Оценка ферментативной активности серых лесных почв при различных антропогенных нагрузках.
4. Оценка урожайности культур при различных агроэкологических нагрузках
5. Практические рекомендации по использованию изученных агротехнологий на серых лесных почвах
1. Проведен анализ литературных источников по влиянию различных технологий на ферментативную активность почв. Все исследования свидетельствуют о существенной значимости ферментов как индикаторов качества почв. Почвенные ферменты увеличивают скорость реакции, с которой разлагаются растительные остатки и высвобождаются доступные для растений питательные вещества. Наиболее важными ферментами почв являются уреаза, каталаза, протеаза, фосфатаза, полифенолоксидаза и пероксидаза.
2. Установлено, что изменение биохимических характеристик серых лесных почв под влиянием различных агроэкологических нагрузок является сложным и многофакторным процессом.
3. В рамках проведенного исследования были изучены изменения биохимических характеристик серых лесных почв под влиянием различных агроэкологических нагрузок. Повышение активности ферментов, таких как фосфатаза в варианте ежегодной безотвальной обработки на глубину 6-8 см, уреаза в варианте комбинированной обработки на глубину 28-30 см, каталаза в варианте целины и ежегодной безотвальной обработки на глубину 6-8 см, полифенолоксидаза в варианте ежегодной отвальной вспашки на глубину 20¬22 см и пероксидаза в варианте ежегодной отвальной вспашки на глубину 20¬22 см свидетельствует о положительном влиянии агроэкологических нагрузок на микробиологические процессы в почве и улучшение её плодородия.
4. Расчёт Кгум (по отношению ПФО/ПО) показал, что во всех вариантах эксперимента он был меньше 1, что свидетельствовало о преобладании процессов минерализации гумусовых веществ над их синтезом. Минерализация органического материала более активно протекает в условиях отвальной и безотвальной вспашки на 20-22 см. В то время как применение комбинированной обработки и безотвальной вспашки на 6-8 см - несущественной иммобилизации органического вещества.
5. Определена большая продуктивность яровой пшеницы при применении 4 варианта - комбинированной обработки на глубину 28-30 см.
6. Комплексный подход к управлению агроэкологическими нагрузками, включающий разумное использование удобрений, минимальную обработку почвы, регулирование кислотности и использование покровных культур, является ключом к поддержанию и улучшению биохимических характеристик серых лесных почв. Это способствует повышению их экологической устойчивости и агрономической эффективности.
Таким образом, результаты данного исследования подчеркивают важность интегрированных агроэкологических практик для улучшения биохимических характеристик серых лесных почв. Рекомендуется продолжать исследования в этом направлении, с акцентом на долгосрочные изменения и адаптацию агротехнических приемов к специфическим условиям различных регионов.
2. Установлено, что изменение биохимических характеристик серых лесных почв под влиянием различных агроэкологических нагрузок является сложным и многофакторным процессом.
3. В рамках проведенного исследования были изучены изменения биохимических характеристик серых лесных почв под влиянием различных агроэкологических нагрузок. Повышение активности ферментов, таких как фосфатаза в варианте ежегодной безотвальной обработки на глубину 6-8 см, уреаза в варианте комбинированной обработки на глубину 28-30 см, каталаза в варианте целины и ежегодной безотвальной обработки на глубину 6-8 см, полифенолоксидаза в варианте ежегодной отвальной вспашки на глубину 20¬22 см и пероксидаза в варианте ежегодной отвальной вспашки на глубину 20¬22 см свидетельствует о положительном влиянии агроэкологических нагрузок на микробиологические процессы в почве и улучшение её плодородия.
4. Расчёт Кгум (по отношению ПФО/ПО) показал, что во всех вариантах эксперимента он был меньше 1, что свидетельствовало о преобладании процессов минерализации гумусовых веществ над их синтезом. Минерализация органического материала более активно протекает в условиях отвальной и безотвальной вспашки на 20-22 см. В то время как применение комбинированной обработки и безотвальной вспашки на 6-8 см - несущественной иммобилизации органического вещества.
5. Определена большая продуктивность яровой пшеницы при применении 4 варианта - комбинированной обработки на глубину 28-30 см.
6. Комплексный подход к управлению агроэкологическими нагрузками, включающий разумное использование удобрений, минимальную обработку почвы, регулирование кислотности и использование покровных культур, является ключом к поддержанию и улучшению биохимических характеристик серых лесных почв. Это способствует повышению их экологической устойчивости и агрономической эффективности.
Таким образом, результаты данного исследования подчеркивают важность интегрированных агроэкологических практик для улучшения биохимических характеристик серых лесных почв. Рекомендуется продолжать исследования в этом направлении, с акцентом на долгосрочные изменения и адаптацию агротехнических приемов к специфическим условиям различных регионов.