Известно, что кремний вообще и его природный представитель – диатомитовая агроруда в частности, способны оказывать положительное действие как на урожайность и качество культурных растений [1, 2, 3], так и на показатели плодородия почвы [4, 5]. Однако действие кремниевых руд на микробиологическую составляющую почв пашни в настоящий момент остается на стадии активного изучения [6, 7].
Цель исследования. В свете данной проблемы была поставлена цель изучить влияние различных доз диатомита на аммонифицирующие свойства микрофлоры почвы и зерновых культур в условиях вегетационных опытов: изменение численности N-сапротрофов и протеазной активности почвы под действием диатомита и минеральных удобрений.
Материалы и методы исследования
В 2012 году в рамках единой темы было заложено два вегетационных опыта с яровой пшеницей сорта Курская 2038 и кукурузой сорта РООС-299МВ по схеме, включающей контроль без удобрений, фон NРК и четыре испытуемые дозы диатомита – Д1, Д2, Д3 и Д4 (1.5, 3.0, 4.5 и 6.0 г/кг почвы для яровой пшеницы и 2.0, 4.0, 6.0, 8.0 г/кг почвы для кукурузы), которые изучали на фоне удобрений и на неудобренной почве [8].
Опыты были заложены на светло-серой лесной легкосуглинистой почве (АПАХ), до закладки характеризующейся как низкогумусированная (1.9%), слабокислая (5.4 ед. рН) с повышенным содержанием подвижных соединений фосфора (140 мг/кг) и калия (124 мг/кг). В опытах использовали сосуды Митчерлиха на 5 кг почвы под пшеницу и на 10 кг под кукурузу; опыт двухфакторный, биологическая повторность в опыте четырехкратная.
Объект изучения – диатомит Инзенского месторождения (Ульяновская обл.) с химической характеристикой (% на сух. вещество): общего SiO2 – 82.5, в том числе аморфного SiO2 – 42.0; Р2О5 – 0.05; К2О – 1.06 и др. В качестве фона использовали Nаа (34.6%), Рс (26.0%) и Кх (58.0%) в дозе по 0.2 г/кг д.в.
Для оценки влияния диатомита на сапротрофную часть микробиоценоза почвы определяли численность аммонифицирующих микроорганизмов чашечным методом на мясо-пептонном агаре (МПА) с отделением ризосферы по Красильникову; активность протеазы определяли по Галстяну и Арутюнян. Микробиологический и биохимический анализ почвы выполнены из свежих образцов, отбор которых проводился после уборки культур [9].
Результаты исследования
и их обсуждение
Результаты учета численности аммонифицирующих микроорганизмов и активности протеолитических ферментов приведены в таблице.
Влияние диатомита на аммонифицирующие свойства микробиоценоза почвы
|
№ п/п |
Вари-анты |
Численность аммонификаторов (МПА), ×107 КОЕ/1 г абс.-сух. почвы |
Активность протеазы, мг глицина/1 г абс.-сух. почвы |
||||||||
|
пшеница |
кукуруза |
пшеница |
кукуруза |
||||||||
|
П* |
Р* |
РЭ* |
П |
Р |
РЭ |
П |
Р |
П |
Р |
||
|
1 |
К |
2.5 |
14.8 |
5.9 |
25.6 |
28.4 |
1.1 |
1.31 |
5.15 |
2.50 |
7.54 |
|
2 |
Д1 |
3.4 |
14.9 |
4.4 |
29.7 |
30.7 |
1.0 |
2.20 |
5.39 |
3.15 |
7.93 |
|
3 |
Д2 |
4.8 |
17.2 |
3.6 |
30.3 |
32.3 |
1.1 |
2.58 |
5.42 |
4.26 |
8.03 |
|
4 |
Д3 |
5.9 |
20.2 |
3.4 |
34.8 |
36.6 |
1.1 |
3.74 |
5.74 |
6.35 |
9.93 |
|
5 |
Д4 |
5.9 |
20.4 |
3.4 |
30.8 |
34.2 |
1.1 |
4.29 |
5.78 |
6.07 |
9.76 |
|
6 |
Фон |
4.7 |
34.8 |
7.4 |
26.4 |
29.5 |
1.1 |
2.74 |
5.36 |
7.25 |
11.42 |
|
7 |
Ф + Д1 |
7.1 |
47.9 |
6.7 |
34.5 |
33.3 |
0.9 |
3.13 |
5.86 |
8.56 |
11.52 |
|
8 |
Ф + Д2 |
8.4 |
60.9 |
7.3 |
38.1 |
33.6 |
0.8 |
3.99 |
5.74 |
9.78 |
11.86 |
|
9 |
Ф + Д3 |
10.2 |
63.5 |
6.2 |
43.8 |
40.2 |
0.9 |
4.05 |
6.02 |
9.95 |
13.47 |
|
10 |
Ф + Д4 |
10.0 |
61.9 |
6.1 |
40.9 |
39.3 |
0.9 |
4.13 |
6.17 |
9.25 |
13.22 |
|
НСР05 |
3.2 |
5.1 |
– |
8.0 |
5.7 |
– |
1.29 |
1.51 |
2.42 |
1.41 |
|
*П – неризосферная почва, Р – почва ризосферы, РЭ – ризосферный эффект.
Данные таблицы показывают, что почва под растениями кукурузы в большей степени заселена аммонификаторами, чем почва яровой пшеницы, среди причин чего, вероятнее всего, следует указать на различия в размерах биомассы корневой системы растений пшеницы и кукурузы. Влияние диатомита на прирост численности заметно, но не имеет стабильной закономерности: количество аммонификаторов повышается не всегда адекватно увеличению дозы диатомита. Однако во всех наблюдаемых случаях с неризосферной почвой достоверное повышение числа КОЕ на неудобренном фоне начинается с вариантов тройной дозы диатомита, в то время как на фоне NPK – с двойной (на пшенице) и одинарной (на кукурузе) дозы кремниевого вещества.
Достоверный микробиологический отклик ризосферы от повышения дозы диатомита на неудобренном фоне у обеих культур начинается с тройной дозы, а на фоне удобрений – с одинарной дозы у пшеницы и с тройной у кукурузы.
Увеличение численности аммонификаторов в почве, как известно, сопровождается усилением их биохимической активности. Результаты показывают, что в целом активность разложения белковых веществ почвы (протеазная активность) при внесении кремнийсодержащего вещества выше на фоне минеральных удобрений. При этом биохимическая активность в ризосфере зерновых культур во всех случаях выше, чем в неризосферной почве, а достоверное повышение активности протеаз в половине случаев отмечается уже при двукратной (на фоне NPK) или трехкратной (на неудобренном фоне) дозе диатомита.
Выводы
Таким образом, использование диатомита как в комплексе с минеральными удобрениями, так и без них, способствует повышению численности и биохимической активности аммонифицирующих микроорганизмов в почве зерновых культур. При этом статистически достоверная доза диатомита, оказывающая влияние на аммонифицирующие свойства микробиоценоза почвы, за счет полного минерального удобрения зачастую имеет тенденцию снижения с тройной (4.5 г/кг для пшеницы и 6.0 г/кг для кукурузы) до двойной (3.0 г/кг для пшеницы и 4.0 г/кг для кукурузы).