В опыте (8.II) изучалось влияние нескольких уровней загрязнения серой лесной почвы медью на численность микроорганизмов. Установлено, что за счет закрепления плодородной почвой большего количества меди, активность большинства микроорганизмов во всем диапазоне загрязнения была выше, чем в неплодородной почве.

В опыте (8.III) микробная биомасса при всех предложенных концентрациях кадмия в почве была наибольшей в плодородной почве: при фоновой концентрации она составила для 1 сут. 1187 мкг С/г почвы, 10 сут. – 1590, 35 – 1005 и 57 – 891 мкг С/г почвы, что соответственно на 540; 761; 541 и 554 мкг С/г почвы больше неплодородного варианта. При этом разница по мере нарастания загрязнения между вариантами увеличивалась: в 1 сут. для 10 ПДК она составила 658; 30 ПДК – 667 и 100 ПДК – 710 мкг С/г почвы. В 1 сут. в плодородном варианте угнетения жизнедеятельности микроорганизмов вообще не произошло в отличие от неплодородного варианта, так как величина микробной биомассы при указанных концентрациях кадмия была выше фоновой концентрации.

Примечание: 1 – грибы; 2 – аммонифицирующие бактерии; 3 – бактерии, использующие органические азотосодержащие вещества; 4 – бактерии, ассимилирующие азот минеральных солей; 5 – нитрифицирующие бактерии; 6 – целлюлозоразрушающие бактерии; 7 – актиномицеты

Рисунок 4 – Численность микроорганизмов (ось Y) в слое 0–15 см (106 КОЕ/г) серой лесной почвы в зависимости от кислотной нагрузки (ось X) и плодородия

Длительное применение минеральных удобрений (NPK) не только не привело к снижению количества микробной биомассы, но и обусловило ее достоверное увеличение на 73 мкг С?г-1 в сравнении с вариантом без удобрений (табл. 11).

Таблица 11 – Значения микробной биомассы (МБ), базального дыхания (БД) и метаболического коэффициента (qCO2)*

Вариант МБ, мкг С?г–1

почвы БД, мкг С-СО2?г–1

почвы час-1 qCO2,

мкг CO2 – С мг-1 Смик час-1

Без удобрений 268 0,54 2,0

NPK 341 0,55 1,6

НСР05 45 0,06

По базальному (фоновому) дыханию различия не выявлены. Поэтому в целом можно констатировать, что длительное внесение минеральных удобрений на серой лесной почве не ослабевает ее биологическую активность.

5. Агрохимический аспект устойчивости

Формы калия и калийная буферность. За более чем сорокалетнюю историю проведения многолетних полевых опытов вопросы, связанные с изучением калийной и фосфатной буферности, не изучались. Однако эти показатели могут отражать условия, обеспечивающие устойчивое питание растений. Мы попытались установить основные факторы, которые оказывают влияние на формирование буферности серой лесной почвы к калию и фосфору. В специальной литературе практически отсутствуют данные о влиянии последействия удобрений на буферность.

Одним из главных неблагоприятных проявлений в земледелии является снижение потенциала питания растений. В наших опытах несколько лет в почву не вносились минеральные и органические удобрения. В опыте с комплексным окультуриванием в течение последних 5-ти лет возделывалась люцерна посевная, которая отличается высоким выносом калия из почвы. Таким образом, были спровоцированы условия для потери серой лесной почвой данного элемента. В варианте с органоминеральной системой удобрения содержание обменного калия снизилось до 17 мг/100 г. При такой обеспеченности почва в состоянии реализовывать функцию по снабжению сельскохозяйственных растений калием, так как величина десорбции (-?Кo) составила -0,012 мг-экв/100 г. (табл. 12).

По сравнению с вариантом продолжающегося окультуривания серой лесной почвы способность к десорбции снизилась на 87%, а к поддержанию равновесного состояния, соответствующего высокому уровню плодородия, на 75%.

Систематическое и длительное применение калийных удобрений позволяет на серых лесных почвах создать условия устойчивого калийного режима. С момента прекращения внесения удобрения прошло 3 года. За это время содержание обменного калия снизилось по сравнению с данными 2001 г. на 4-5 мг/100 г и составило около 20 мг/100 г.; в варианте без удобрений – 9 мг/100 г. Если бы удобрения продолжали вносить, количество обменного калия составило бы на около 25 мг/100 г. На этом сравнительном фоне во всем диапазоне добавленного КCl (от 0 до 1,2 мг-экв/л) сохраняется та же закономерность и в отношении активности калия: в соответствии с указанным выше порядком вариантов ARo составила в среднем 1,1?10-3 М/л0,5; 0,2 и 1,9?10-3 М/л0,5, а ?Кo – -0,04 мг-экв/100 г.; 0,005 ((0) и -0,06 мг-экв/100 г. (табл. 12).

Таблица 12 – Калийное состояние серой лесной почвы

Вариант ВД ОБ НГ КР сК+ аК+ AR ?Кo ARo PBCк

калий, мг/100 г 10–3 М/л

Без удобрений Опыт 1

0,4 14 75 221 0,0078 0,0074 0,3 0,008 0,2 18–21

последействие 1,5 17 60 283 0,0260 0,024 0,8 –0,012 0,5 22–26

без последействия 3,5 22 64 300 0,0620 0,058 2,0 –0,090 2,0 45–50

Опыт 4

Без удобрений 0,5 9 75 230 0,0156 0,0146 0,5 0,005 0,2 22–32

последействие 1,1 20 80 310 0,0416 0,039 1,2 –0,040 1,1 33–42

без последействия 1,5 25 83 324 0,0468 0,044 1,5 –0,060 1,9 28–32

Опыт 5

Без удобрений не опр. 10 не опр. не опр. 0,0160 0,015 0,6 0,006 0,2 23–25

ОСУ 4,7 39,9 45 314 0,2000 0,200 4,7 –0,200 20 10–15

Примечание: калий: ВД – водорастворимый; ОБ – обменный; НГ- необменно-гидролизуемый; КР – кислоторастворимый; ?Кo в мг-экв/100 г; ARo в М/л?10–3

Увеличение калийной буферности (PBCк) в варианте «МСУ+последействие» по сравнению с контролем объясняется сохранением способности почвы отдавать калий в раствор; снижение буферности в варианте «МСУ без последействия» – повышенной активностью калия. Полученные данные опыта с органическим удобрением свидетельствуют о его исключительной роли в формировании высокой десорбционной способности почвы и активности калия, отношение которых минимальное – 10-15. Однако это не указывает на низкую устойчивость почвы. Активизация общего потока калия из почвы связана с влиянием органического вещества, постоянно пополняющего почвенный раствор калием и поддерживающего его на относительно высоком уровне.

Данные калийного режима, полученные при обследовании серой лесной тяжелосуглинистой почвы в учхозе «Стенькино», позволяют в диапазоне вариации содержания гумуса, кислотности и обеспеченности калием изучить их влияние на формирование компонентов PBCк. Установлено следующее: при содержании обменного и легкоподвижного калия в почве соответственно ниже 12 и 1 мг/100 г относительная активность калия крайне низкая (0,5-0,7?10-3?М/л). При возрастании количества обменного калия в 2 раза значение ARo увеличивается в 7 раз, -?Кo в 10 раз, РВСк в 2,2 раза (табл. 13). Улучшение обеспеченности почвы калием на фоне увеличения гумуса до 3,5% способствует улучшению функционального состояния компонентов буферности.

Таблица 13 – Влияние содержания калия (мг/100 г) и гумуса (%) на компоненты калийной буферности серой лесной почвы

Условие ARo,?10-3 М/л –?Кo, мг-экв/100 г РВСк

Обменный калий (К2Ообм.)

К2Ообм. ?12 ?0,5 ?0,01 20