В современных агрохимических исследованиях проблема изучения новых источников питания растений сходится с изучением микробиологических аспектов влияния удобрений на вещество почвы. В частности это касается таких кремнийсодержащих веществ как диатомиты. Применяемые как удобрения, они способствуют укреплению колоса зерновых, а также снижению полегаемости и пораженности посевов за счет повышения прочности соломины и укреплением ее химической составляющей (кремнецеллюлозной мембраны эпидермиса) [3, 4, 5, 6].
С другой стороны, в рамках этого вопроса известно, что почвенный микробный комплекс за счет своих мощных кислотных и ферментных свойств, участвует в процессе разрушения минералов почвы, следствием чего является постепенное восполнение запасов подвижных силикатов за счет повышения содержания доступного кремния [1, 2, 7].
Малоизученным остается способность силикатных микроорганизмов принимать участие в разложении кремнийсодержащих агроруд – диатомитов, применяемых с известной целью повышения продуктивности культурных растений.
Цель исследования
В рамках данной проблемы была поставлена цель изучить в условиях вегетационного опыта влияние различных доз диатомита на численность силикатных микроорганизмов почвы зерновых культур.
Материалы и методы исследования
В 2015 году было заложено два вегетационных опыта с яровой пшеницей сорта Курская 2038 и кукурузой сорта РООС-299 по одной схеме исследования, включающей контроль без удобрений (вар. 1), фон NРК (вар. 6) и четыре испытуемые дозы диатомита – Д1, Д2, Д3 и Д4 (1.5, 3.0, 4.5 и 6.0 г/кг почвы для посевов яровой пшеницы и 2.0, 4.0, 6.0, 8.0 г/кг почвы для посевов кукурузы), которые изучали на фоне удобрений (вар. 7-10) и на неудобренном фоне (вар. 2-5).
Опыт был заложен 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 опыте использовали сосуды Митчерлиха на 5 кг почвы под пшеницу и на 10 кг под кукурузу. Опыт заложен в четырехкратной повторности.
Объект изучения – диатомит Инзенского месторождения (Ульяновская область) с химической характеристикой ( % на сух. вещество): общего SiO2 – 82.5, в том числе аморфного SiO2 – 42.0; Р2О5 – 0.05; К2О – 1.06; СаО – 0.28; MgO – 0.76 и др. В качестве фона (вар. 6-10) использовали Nаа (34.6 %), Рс (26.0 %) и Кх (58.0 %) в дозе по 0.2 г/кг д.в. каждого элемента.
Для оценки влияния диатомита на изменение количества силикатных микроорганизмов почвы определяли их численность чашечным методом на алюмосиликатном агаре с отделением ризосферной части почвы по Красильникову. Микробиологический анализ почвы выполнен в свежих образцах, отбор которых проводился в фазу цветения опытных культур. Биологическая повторность в эксперименте четырехкратная, аналитическая повторность проведения лабораторных анализов – пятикратная.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты учета численности микроорганизмов почвы яровой пшеницы и кукурузы, способных усваивать и мобилизировать силикаты почвы и вносимой высококремнистой породы, приведены на рис. 1 и 2.
Рис. 1. Влияние диатомита на численность силикатных микроорганизмов в почве под яровой пшеницей
Рис. 2. Влияние диатомита на численность силикатных микроорганизмов в почве под кукурузой
Несмотря на явные различия в биомассе корней после уборки культур, при сравнении рисунков видно, что и ризосфера и неризосферная почва яровой пшеницы в большей степени заселена силикатной микрофлорой, чем почва под растениями кукурузы.
Результаты показывают, что в целом увеличение численности микроорганизмов, способных растворять кремниевые соединения, при внесении диатомита выше на фоне минеральных удобрений. При этом в почве под растениями пшеницы фон удобрений способствует повышению численности микрофлоры именно в ризосферной ее части, чего не скажешь об их численности в ризосфере растений кукурузы.
Максимальное количество силикатных микроорганизмов как в почве растений пшеницы, так и в почве под кукурузой, на неудобренном фоне наблюдается при тройной дозе кремниевого вещества (4.5 и 6.0 г/кг), в то время как на фоне NPK – уже при двойной дозе (3.0 и 4.0 г/кг почвы).
При расчетах статистической достоверности полученных результатов анализа математически обоснованное повышение числа КОЕ силикатных микроорганизмов в неризосферной почве под растениями пшеницы также снижается с тройной дозы изучаемого вещества на неудобренном фоне до двойной на фоне удобрений. В ризосфере же таковой является двойная доза диатомита на фоне NPK и одинарная на неудобренном фоне.
Достоверное увеличение численности силикатных микроорганизмов в неризосферной почве под растениями кукурузы начинается при двукратной дозе как в неудобренной почве, так и на фоне NPK. Аналогичная картина наблюдается и в ризосфере растений кукурузы.
Заключение
Таким образом, применение изучаемой агроруды – диатомита Инзенского месторождения способствует повышению численности почвенных микроорганизмов, растворяющих кремниевые соединения, в то время как фон удобрений повышает их активность. По-видимому, фон NPK способствует оптимизации общих условий питания всего микробного пула почвы, что, в свою очередь, повышает его мобилизационный биохимический метаболизм.