Сельское хозяйство/2. Земледелие, почвоведение и агрохимия

Д.с.х.н., профессор Калдыбаев С., к.с.х.н. Малимбаева А.Д.,

к.б.н. Ошакбаева Ж.О.

Казахский национальный аграрный университет, Казахстан

Изменение биологической активности темно-каштановой почвы в зависимости от длительности применения минеральных удобрений в севообороте

Еще в середине ХХ века П. А. Костычев одним из первых указал на большую роль ферментов в почвообразовательных процессах: «Мы совершенно недооцениваем того темпа, которым могут дать в некоторых случаях биохимические почвенные процессы, в данной области открываются самые широкие перспективы не только в смысле переворота понятий о превращении веществ в почве, но и для земледелия». Активность почвенных ферментов затрагивает наиболее важнейшие для почвообразования циклы превращения углерода, азота, фосфора, серы и других элементов, а также окислительно-восстановительные процессы. Ферментативная активность отражает напряженность и направленность биохимических процессов, протекающих в почве. Роль ферментов как катализаторов обмена веществ и энергии в почве и почвенных процессах значительна и не заменима.

Выращивание культур бессменно или в различных севооборотах оказывает влияние на ферментативную активность почвы. В исследованиях разных авторов было установлено как положительное, так и отрицательное влияние удобрений на активность ферментов. Так, в исследованиях Е.Т. Тазабековой [1] на обыкновенных черноземах было установлено положительное действие севооборота на активность гидролитических ферментов инвертазы, уреазы, АТФазы и дегидрогеназы под яровой пшеницей, кукурузой при условии их чередования в среднем выше, чем при бессменном возделывании на 29-50%. Также в этих исследованиях были получены аналогичные данные на орошаемых сероземах под монокультурой хлопчатником и хлопчатником в хлопково-люцерновом севообороте.

В исследованиях А.Ш. Галстяна [2,3] установлено различное влияние удобрений на ферментативную активность почв. Автор, утверждает, что действие ферментов является показателем биологической активности почвы при исследованиях вопросов применения удобрений. Результаты исследований показали, что минеральные удобрения повышают активность инвертазы, что же касается каталазы и пероксидазы, то ее активность под влиянием удобрений снижается. Подавление активности окислительно-восстановительных ферментов в почве происходит, как считает автор, под действием кислотных остатков, вносимых удобрений. Также исследованиями было установлена прямая зависимость между ферментативной активностью и содержанием в почве основных питательных элементов.

Цель работы: Выявить характер изменения биологических свойств темно-каштановой почв при длительном применении удобрений в севообороте.

Объекты исследования: 4-польный интенсивный овощной севооборот, заложенный в 1992 году на орошаемой предгорной темно-каштановой почве; культура поздняя капуста.

Результаты наших исследований показали, что длительное и систематическое применение минеральных удобрений в севооборотах различно действуют на активность ферментов. Минеральные удобрения повышают активность инвертазы, фосфатаза и уреазы, снижают активность каталазы, а активность фермента дегидрогеназы по вариантам опыта изменяется мало. Причем, активность ферментов выше в слое 0-20 см, чем 20-40 см слое почвы (таблица 1).

Таблица 1 – Биологическая активность темно-каштановой почвы при длительном применении удобрений под посевами поздней капусты, выращиваемой в овощном севообороте

Вариант опыта	Слой почвы, см	Активность ферментов
		инвертаза мг глюкозы на 1 г почвы за 4 часа	уреаза мг NH4 на 1 г почвы за сутки	каталаза мл КМnО4 на 1 г почвы за 20 мин	дегидрогеназа мг ТФФ на 1 г почвы за 24 часа	Фосфатаза мг Р2О5 на 1 г почвы за час
Контроль	0-20	15,5	2,0	12,5	6,3	4,5
	20-40	9,5	1,6	8,6	3,2	2,2
N1 Р1 К1	0-20	18,2	3,2	11,0	5,9	6,5
	20-40	10,0	2,0	7,6	2,8	3,0
N2 Р2 К2	0-20	20,5	3,8	10,2	6,0	7,2
	20-40	12,0	2,0	7,0	2,5	5,0
N3 Р3 К3	0-20	24,0	5,4	9,0	5,2	8,4
	20-40	13,8	3,0	5,5	3,4	4,5

Анализы показали, что активность инвертазы и уреазы темно-каштановой почвы под поздей капустой повышалась от доз вносимых удобрений. Так, на удобренных вариантах активность инвертазы составила в слое 0-20 см 8,6-11,2 мг глюкозы на 1 г почвы за 4 часа, тогда как на варианте без удобрений она составила 8,0 мг глюкозы на 1 г почвы за 4 часа. Активность уреазы возросла на удобренных вариантах от 3,0 до 4,7 NH₄ на 1 г почвы за сутки. При повышении доз фосфорного удобрения (90-135-180 кг/га) активность фермента фосфатаза увеличивается, и составила 3,5-4,7-7,2 мг Р₂О₅ на 1 г почвы за час соответственно дозе фосфорного удобрения. На контроле и варианте NК активность фосфатазы 2,5 и 2,4 мг Р₂О₅ на 1 г почвы за час соответственно. Активность дегидрогеназы в слое почвы 0-20 см на вариантах с удобрениями составила 1,5-2,2 мг ТФФ на 1 г почвы за 24 часа, что по сравнению с контрольным вариантом изменилась не намного – 1,8 мг ТФФ на 1 г почвы за 24 часа.

Активность каталазы на варианте без удобрений составила 9,0 мл КМnО₄ на 1 г почвы за 20 мин. На вариантах с удобрениями происходит инактивация фермента, и активность ее составила 8,2-5,2 мл КМnО₄ на 1 г почвы за 20 мин., подавление активности происходит при увеличении дозы, вносимых удобрений.

Снижение активности каталазы от применения удобрений отмечают многие исследователи. Исследования А.Ш. Галстяна [89] подтверждают это явления и объясняют тем, что подавление активности каталазы в почве происходит под действием кислотных остатков вносимых удобрений. Каталаза – двухкомпонентный фермент, простетическая группа которых содержит атом железа. Кислотные остатки, вносимых удобрений имеют большое химическое родство с атомом железа. Они то и вытесняют гидроксильный ион гематина и исключают возможность образования промежуточных перекисных соединений. Следовательно, не происходит присоединения перекиси водорода к ферменту, что приводит к инактивации каталазы.

На основании результатов исследований по ферментативной активности каштановых почв можно сделать следующий вывод. Отзывчивыми показателями ферментативной активности и показателями эффективного и потенциального плодородия почвы при применении удобрений является активность гидролитических ферментов инвертазы и уреазы, а также фосфатазы. Инактивация окислительно-восстановительного фермента каталазы не означает, что удобрения снижают биологическую активность каштановых почв.

Литература:

1. Тазабекова Е.Т. Ферментативная активность почв Республики Казахстан и пути регулирования – Алматы, 1998 г.

2. Галстян А. Ш. Ферментативная активность почв. Ереван: Айастан, 1974.-275с

3. Галстян А. Ш. К оценке степени плодородия почвы ферментативными реакциями. В кн.: Микроорганизмы в сельском хозяйстве. - М.: МГУ, 1963. - С. 327-335.