Развитие почвенной микрофлоры
Наблюдения за динамикой развития микрофлоры на полях светло-серой лесной почвы, занятой посевом пшеницы, показывают, что под влиянием углегуминовых удобрений общая численность микроорганизмов в пахотных горизонтах удобренных участков значительно возрастает (табл. 1).
| Варианты опыта | Количество микроорганизмов в 1 г сухой почвы | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Агар | Грибы | Маслянокислые бактерии | Актиномицеты | Аэробные целлюлозные бактерии | Нитрифицирующие бактерии | ||
| 12 ИЮНЯ | |||||||
| Контроль (без удобрений) | 19.106 | 9.103 | 104 | 13.103 | 6.103 | 10.101 | |
| Углегуминовые 0.5 т/га | 268.106 | 15.103 | 105 | 10.103 | 13.104 | 4.103 | |
| Углегуминовые 1 т/га | 284.106 | 19.103 | 106 | 21.103 | 17.104 | 5.103 | |
| Аммиачная вода 240 л/га | 664.106 | 6.103 | 106 | 18.103 | 11.104 | 2.103 | |
| 11 августа | |||||||
| Контроль (без удобрений) | 11.106 | 8.103 | 105 | 17.103 | 11.103 | 20.101 | |
| Углегуминовые 0.5 т/га | 262.106 | 14.103 | 106 | 81.103 | 15.103 | 2.103 | |
| Углегуминовые 1 т/га | 230.106 | 21.103 | 106 | 76.103 | 14.103 | 3.103 | |
| Аммиачная вода 240 л/га | 560.106 | 13.103 | 106 | 95.103 | 8.104 | 10.102 | |
Развитие почвенной микрофлоры в разноудобренной почве, занятой пшеницей
| Тип удобрения | Общая численность микроорганизмов | Активность нитрификации |
|---|---|---|
| Неудобренная почва | Низкая | Слабая |
| Аммиачная вода | Высокая | Слабая в начале сезона |
| Углегуминовые удобрения | Высокая | Активная |
Неудобренная почва характеризуется слабой биогенностью. Лучшие показатели роста и развития микроорганизмов, растущих на питательной среде, имели участки, удобренные аммиачной водой. Общая численность микроорганизмов по фону разных доз углегуминовых удобрений практически была одинаковой, но достаточно высокой по сравнению с контролем.
Позже общее количество микроорганизмов в серой лесной почве несколько уменьшается, однако, наметившаяся зависимость их численности от вида и дозы исследуемых удобрений сохраняется до конца вегетационного сезона.
Влияние на различные группы микроорганизмов
Увеличение общей численности почвенной микрофлоры в первое время взаимодействия аммиачной воды с почвой происходит за счет спороносных аммонификаторов, которые оказываются наиболее стойкими против антисептического действия аммиака. Микроорганизмы, растущие на МПА, хорошо развивались в удобренной аммиачной водой почве, осуществляя в дальнейшем энергичную минерализацию органического вещества почвы и массы погибших от аммиака микробов.
Углегуминовые удобрения, несмотря на то, что обработка угля аммиаком была произведена до полного насыщения, такого антисептического действия на почвенную микрофлору не оказывают. Поэтому по фону углегуминовых удобрений интенсивно развивались грибы и нитрифицирующие бактерии, которые к антисептическому действию аммиака проявляют особую чувствительность.
По фону большей дозы углегуминовых удобрений общее количество грибной флоры увеличивается и несколько изменяется ее видовое разнообразие.
Развитие возбудителей маслянокислого брожения было одинаково активным по всем видам исследуемых удобрений. Таким образом, под воздействием испытуемых удобрений происходят существенные изменения в развитии микроорганизмов, которым придается большое значение в осуществлении процессов освоения растительных остатков и образовании перегнойных веществ.
Считается общепризнанным, что нитрифицирующие бактерии являются единственным возбудителем процессов образования нитратов. Поэтому учет развития нитрификаторов имеет большое значение для характеристики действия исследуемых удобрений.
В условиях наших опытов количество нитрифицирующих бактерий (на выщелоченном агаре с аммонийно-магниевой солью фосфорной кислоты) возрастает по фону большей дозы углегуминовых удобрений.
Развитие их по фону аммиачной воды, особенно в первую половину вегетационного сезона, было слабым. Все же по сравнению с показателями в неудобренной почве аммиачная вода несколько активировала процессы мобилизаций азота в почве.
Слабое развитие процессов нитрификации в неудобренной почве и активация их исследуемыми удобрениями свидетельствуют о недостатке энергетического материала для нитрификации в светло-серой лесной почве.
Содержание минерального азота на участках, удобренных большей дозой углегуминовых удобрений, возрастало до 4% по отношению к общему азоту в первый срок исследования и до 3,5% — во второй срок, в то время как на участках, удобренных аммиачной водой, минерального азота содержалось несколько меньше в начале и почти в два раза — в конце исследований. Следовательно, воздействие углегуминовых удобрений на процессы мобилизации подвижного азота в почве эффективней воздействия аммиачной воды (табл. 2).
Мобилизация азота в почве
| Варианты опыта | Форма азота | 12 июня | 11 августа | ||
|---|---|---|---|---|---|
| На 100 г почвы, мг | Минеральный азот (в % к общему) | На 100 г почвы, мг | Минеральный азот (в % к общему) | ||
| Без удобрений | Аммиачный | 1,25 | 1,8 | 3,00 | 1,7 |
| Нитратный | 3,11 | 1,87 | |||
| Углегуминовые удобрения 0,5 т/га | Аммиачный | 5,04 | 3,7 | 4,17 | 2,5 |
| Нитратный | 5,76 | 3,24 | |||
| Углегуминовые удобрения 1 т/га | Аммиачный | 7,80 | 4,0 | 8,02 | 3,5 |
| Нитратный | 6,80 | 5,00 | |||
| 25-процентная аммиачная вода 240 л/га | Аммиачный | 5,00 | 3,0 | 4,00 | 2,0 |
| Нитратный | 6,67 | 2,74 | |||
Применение нового вида органических удобрений оказало определенное влияние на динамику развития актиномицетов, учтенных на крахмало-аммиачной среде. Так, рост их колоний на контрольных чашках был едва заметный, тогда как по фону аммиачной воды их колонии достигали значительных размеров и имели большее разнообразие видов. В образцах почвы, удобренной разными дозами углегуминовых удобрений, отличий по интенсивности развития актиномицетов не было.
Однако, при определении влияния исследуемых удобрений на численность отдельных представителей двух основных сообществ почвенной микрофлоры особых отличий по испытуемым видам удобрений не устанавливается. Все же интенсивность процессов аммонификации по углегуминовым удобрениям не достигает интенсивности этих процессов в почве, удобренной аммиачной водой.
Высокая аммонифицирующая активность почвы, удобренной аммиачной водой, указывает на активирование процессов распада органического вещества, происходящего под воздействием аммиака. Это заключение подтверждается возрастающим к концу вегетационного сезона активным развитием актиномицетов и целлюлозных бактерий в почве, получившей аммиачную воду в качестве удобрительного средства. Кроме того, исследованием динамики превращений перегнойных веществ устанавливается значительное увеличение к этому времени содержания водорастворимого перегноя в удобренной аммиачной водой почве.
По данным исследования микробной ассоциации, разрушающей клетчатку, представляется возможным судить о стимулирующем действии углегуминовых удобрений на развитие микроорганизмов, слагающих эту ассоциацию (табл. 3).
Так, в неудобренной почве в разрушении клетчатки в стадии кущения пшеницы принимали участие грибы и бактерии. А в удобренной почве в это время исследования грибы не проявлялись вовсе.
Во вторую половину вегетационного сезона, с увеличением содержания трудноминерализуемых форм органического вещества типа гуминовых соединений, появляются грибы и возрастает количество целлюлозных бактерий и актиномицетов. К этому времени гуминовые соединения, внесенные в почву с углегуминовыми удобрениями, претерпевают значительные изменения (табл. 4).
В образцах почвы, удобренной углегуминовыми удобрениями, возрастает содержание свободных гуминовых кислот и фракций их подвижных форм. Одновременно в них происходит и увеличение содержания водорастворимых перегнойных соединений, возрастающих от меньшей нормы удобрений к большей, накопление которых свидетельствует об усилении процессов минерализации органического вещества самой почвы.
Непосредственное воздействие аммиака на состав биоорганоминерального комплекса почвы при применении аммиачной воды значительно повышает интенсивность минерализации перегноя. Отмечаемое при этом разрушение органического вещества почвы происходит за счет фракций, представленных подвижными соединениями гуминовых кислот.
При применении углегуминовых удобрений, наоборот, отмечается накопление гуминовых кислот (табл. 5).
Микроорганизмы, разрушающие клетчатку
| Варианты опыта | Состав микробной ассоциации (%) | Общее число микроорганизмов (тыс./г сухой почвы) | ||
|---|---|---|---|---|
| Грибы | Актиномицеты | Бактерии | ||
| 12 июня | ||||
| Без удобрений | 52,4 | нет | 47,6 | 14,3 |
| Углегуминовые удобрения 0,5 т/га | нет | 55,3 | 44,7 | 198,0 |
| Углегуминовые удобрения 1 т/га | нет | 50,0 | 50,0 | 340,0 |
| 25-процентная аммиачная вода 240 л/га | нет | 53,8 | 46,2 | 241,5 |
| 11 августа | ||||
| Без удобрений | 3,0 | 30,3 | 66,6 | 16,5 |
| Углегуминовые удобрения 0,5 т/га | 0,5 | 83,7 | 15,8 | 95,5 |
| Углегуминовые удобрения 1 т/га | 15,7 | 62,5 | 21,8 | 64,0 |
| 25-процентная аммиачная вода 240 л/га | 5,2 | 57,8 | 37,0 | 216,0 |
Динамика перегнойных соединений
| Варианты опыта | Общий углерод (по Тюрину) % | 12 июня | 11 августа | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Гуминовые кислоты (по С) | Водорастворимые перегнойные вещества (по С) | Гуминовые кислоты (по С) | Водорастворимые перегнойные вещества (по С) | ||
| 12 июня | |||||
| Без удобрений | 1,982 | 0,2106 | 0,01322 | - | - |
| Углегуминовые удобрения 0,5 т/га | 2,671 | 0,3289 | 0,01363 | - | - |
| Углегуминовые удобрения 1 т/га | 2,749 | 0,3376 | 0,01527 | - | - |
| 25-процентная аммиачная вода 240 л/га | 2,762 | 0,2743 | 0,02023 | - | - |
| 11 августа | |||||
| Без удобрений | 1,690 | - | - | 0,1456 | 0,01450 |
| Углегуминовые удобрения 0,5 т/га | 1,735 | - | - | 0,1495 | 0,01685 |
| Углегуминовые удобрения 1 т/га | 1,865 | - | - | 0,2236 | 0,01789 |
| 25-процентная аммиачная вода 240 л/га | 1,783 | - | - | 0,1459 | 0,01909 |
Таким образом, органическое вещество почвы, удобренной аммиач- ной водой, становится более доступным для почвенной микрофлоры и поэтому его минерализация осуществляется быстрее.
Представление об интенсивности и направлении превращения пере- гнойных соединений Дают также данные, определяющие биогенность почвы и плотность ее микроскопического населения на единицу органи- ческого вещества и азота (табл. 5).
Общая численность микроорганизмов
| Варианты опыта | Количество микроорганизмов на 1 г почвы | Количество микроорганизмов на 1 га органического вещества | Количество микроорганизмов на 1 мг азота |
|---|---|---|---|
| Без удобрений | 15 | 441 | 6,817 |
| Углегуминовые удобрения 0,5 т/га | 265 | 5,666 | 102,000 |
| Углегуминовые удобрения 1 т/га | 257 | 5,467 | 83,000 |
| 25-процентная аммиачная вода 240 л/га | 612 | 13,021 | 266,000 |
Как видно из расчетов, приведенных в таблице 5, охват почвы жизнью достигает наибольших размеров в образцах почвы, удобренных аммиачной водой. По фону разных норм углегуминовых удобрений существенных различий в содержании микроорганизмов в 1 г сухой почвы нет. Однако по- сравнению с неудобренной почвой углегуминовые удобрения активируют микробиологическую активность. Общее количество микроорганизмов при применении углегуминовых удобрений возрастает в десятки раз.
Количество микроорганизмов, приходящихся на единицу органического вещества и единицу почвенного азота в удобренной почве, указывает на большую напряженность микробиологических процессов и определяет скорость включения перегнойных и азотсодержащих соединений в новые биологические круговороты.
Отличия по плотности микроорганизмов на единицу перегноя и азота в разноудобренной почве определяют также разную длительность периода интенсивной биологической деятельности. В почве, удобренной углегуминовыми удобрениями, микробиологические процессы протекают более равномерно на протяжении всего вегетационного сезона.
Для действия аммиачной воды характерным является неравномерный ход отдельных микробиологическйх процессов, видимо, в силу тех обстоятельств, что аммиак в первое время взаимодействия с почвой частично стерилизует ее и изменяет состояние органического вещества, вызывая усиление подвижности перегноя и перегруппировку среди почвенных микроорганизмов.
В таблице 6 приведены данные, характеризующие влияние исследуемых удобрений на активность процессов нитрификации, учтенных в разноудобренной почве до опыта (контрольная почва в каждом варианте опыта) и после выдержки ее в оптимальных условиях влаги и температуры в течение месяца (табл. 6).
Большое накопление нитратов при выдерживании почвы в благоприятных условиях для развития нитрификаторов устанавливается в образцах, удобренных углегуматами. Усиление нитрифицирующей активности серых лесных почв, при применении углегуминовых удобрений определяется действием гуматов аммония, содержащихся в составе удобрений, как энергетического материала, вызывающего одновременно подъем и общей микробиологической деятельности.
В почве, удобренной аммиачной водой, процессы нитрификации в ранние сроки исследования подавлены антисептическим действием аммиака. Поэтому в почве, получившей в качестве энергетического материала для процесса аммиак и выдержанной в оптимальных условиях температуры и влаги, количество нитратов в ранние сроки развития пшеницы не превышало их количества в контрольной почве этого варианта опыта.
Вместе с тем, растения по фону аммиачной воды наиболее характерные отличия по цвету и мощности имели именно в этот период времени. Очевидно, в этот период развития пшеницы основной формой азотного питания растений была аммиачная форма. В последующие сроки исследования действия аммиачной воды отмечалось на накоплении нитратов, но без преимуществ перед вариантами углегуминовых удобрений.
Активность микробиологических процессов
| Варианты опыта | NO3 (мг на 100 г сухой почвы) | Спелость | ||
|---|---|---|---|---|
| До опыта | В опыте | До опыта | В опыте | |
| Посев пшеницы | ||||
| Без удобрений | 3,1 | 9,0 | 1,84 | 1,4 |
| Углегуминовые удобрения 1 т/га | 6,8 | 41,0 | 5,00 | 2,8 |
| 25-процентная аммиачная вода 240 л/га | 6,6 | 6,5 | 2,74 | 3,5 |
| Посев кукурузы | ||||
| Без удобрений | 5,8 | 13,6 | 3,80 | 2,4 |
| Углегуминовые удобрения 2 т/га | 12,8 | 52,7 | 6,40 | 9,5 |
Повышение энергии нитрифицирующей способности почвы при применении углегуминовых удобрений в условиях малого количества годовых осадков и засушливой весны является фактором, характеризующим новый вид органических удобрений как высокоэффективное удобрительное средство.
Основные выводы
Исследования показали, что углегуминовые удобрения:
- Увеличивают общую численность почвенных микроорганизмов в 10-15 раз по сравнению с неудобренной почвой
- Способствуют развитию нитрифицирующих бактерий, увеличивая содержание NO3 в почве
- Повышают содержание гуминовых кислот в почве на 30-50%
- Обеспечивают более равномерное протекание микробиологических процессов в течение вегетационного сезона
- Увеличивают доступность азота для растений, особенно в форме нитратов
- Стимулируют развитие актиномицетов и целлюлозоразрушающих бактерий
- Менее агрессивно воздействуют на почвенную микрофлору по сравнению с аммиачной водой