Регистрация / Вход
Прислать материал

Применение показателей ферментативной активности в диагностике состояния почв под сельскохозяйственными угодьями

Сведения об участнике
ФИО
Абдрахманова Анастасия Александровна
ФИО (на английском языке)
Abdrahmanova Anastasiya Aleksandrovna
Название организации
Южный Федеральный Университет
Тезисы
Название
Применение показателей ферментативной активности в диагностике состояния почв под сельскохозяйственными угодьями
Название (на английском языке)
Application of enzymatic activity as a soil status indicators under the influence of long-term tillage
Соавторы (ФИО, организация, город, страна)
Даденко Евгения Валерьевна, Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия
Соавторы (на английском языке)
Dadenko Evgeniya Valerievna
Содержание

В условиях все возрастающей сельскохозяйственной нагрузки на почвенный покров актуальным является вопрос изучения их устойчивости почв  и плодородия. Биологическая активность почв отражает способность почвы выполнять ее функции и имеет решающее значение в обеспечении ее устойчивости. Ферментативная активность почв является одним из объективных показателей биологической активности, отражающий интенсивность и направленность протекающих в ней биохимических процессов.

Основная цель работы – изучение влияния сельскохозяйственного освоения - распашки на ферментативную активность чернозема обыкновенного. Исследованы пахотные варианты чернозема обыкновенного в сравнении с почвами целинной и многолетне-залежной степи памятников природы  «Персиановская степь», находящегося на территории учхоза «Донское» ДонГАУ Октябрьского района, Ростовской области и «Степь приазовская», находящегося на территории учхоза ЮФУ «Недвиговка» Мясниковского района, Ростовской области. Пахотные варианты черноземов находятся в непосредственной близости от их целинных аналогов. На пашнях применяется система основной обработки (отвальный вариант) со стандартным набором агроприемов.

Лабораторно-аналитические исследования выполнены с использованием общепринятых в почвоведении, экологии  и биологии методов. Изучена активность ферментов двух классов: оксидоредуктаз (каталаза, дегидрогеназа (ДГ), пероксидаза (ПО) и полифенолоксидаза (ПФО)) и гидролаз (b-фруктофуранозидаза, или инвертаза и фосфатаза).

Распашка и сельскохозяйственное использование почв оказывает серьезное влияние на физические параметры, такие как плотность, водоудерживающая способность, пористость, структурно-агрегатный состав. Физические характеристики почвы, в значительной степени контролируют ее биологическую активность, прежде всего, через звено поступления ферментов в почву и их иммобилизацию (Галстян, 1974).

Дополнительной характеристикой процессов синтеза и распада гумусовых веществ является изучение активности окислительных ферментов полифенолоксидазы и пероксидазы, участвующих в процессах гумусообразования. Активность пероксидазы и полифенолоксидазы на пашне выше, чем на нераспахиваемом участке на 21% и 34% соответственно. При этом содержание органического вещества наоборот выше на почвах под степной растительностью. Следовательно,  процессы новообразования гумуса и его разложения в почвах пашни протекают намного интенсивнее, чем в почвах под естественными сообществами. Что может приводить к еще большим потерям органического вещества.

В наших исследованиях корреляционный анализ показал, достоверную отрицательную зависимость активности пероксидазы и полифенолоксидазы от влажности (коэффициенты корреляции соответственно равны - 0,64 и - 0,62). Зависимость от содержания гумуса составила - 0,55 и - 0,60.

Если сравнивать между собой степной и залежный участок, то можно сказать, что целинный чернозем по изученным показателям опережает чернозем залежи.

Активность пероксидазы и полифенолоксидазы выше в почвах пашни, но только в верхних горизонтах, подвергающихся непосредственному воздействию. На глубине 40-50 см активность этих ферментов в черноземе пахотного и целинного участка, а также пахотного и залежного практически не отличается. Хотя различия в содержании гумуса на этой глубине еще значительны.

Активность каталазы при сельскохозяйственном использовании меняется незначительно. При профильном рассмотрении биологических свойств черноземов обыкновенных активность каталазы также является малоинформативным показателем. Ее активность в нижележащих горизонтах, как и в верхних горизонтах, несколько ниже в пахотных вариантах, чем в целинном и многолетнезалежном черноземе. Различия в активности ферментов между целинным и пахотным, залежным и пахотным вариантами чернозема на глубине 40-50 см не отмечены.

Активность дегидрогеназы при сельскохозяйственном использовании снижается значительно (28% и 52%). Что связано в первую очередь со снижением содержания гумуса.  Максимальные отличия в пахотных, целинных и залежных вариантах отмечены в верхних, подвергающихся наибольшему воздействию горизонтах. Причем уже на глубине 20 см активность дегидрогеназы ниже более чем на 30%, по сравнению с верхним горизонтом. Различия в активности ферментов между целинным, залежным и пахотным вариантом чернозема сохраняются вплоть до глубины 30-40 см. Ниже достоверно значимых отличий не отмечено.

Активность инвертазы снижается при распашке почв. Снижение активности фермента составляет 38 и 58%. Для изученных черноземов коэффициент корреляции активности инвертазы и содержания гумуса равен 0,89. Также показана отрицательная зависимость между инвертазной активностью и активностью пероксидазы и полифенолоксидазы.

Характер снижения активности фермента вниз по почвенному профилю довольно резкий. Разница в активности фермента на глубине 20 см, по сравнению с верхним горизонтом составляет 30% и более. На глубине 40-50 см пашня целина и залежь по инвертазной активности друг от друга практически не отличаются.

В наших исследованиях активность фосфатазы на пашне превышает таковую на целинном и залежном участке. Степень отличий составила 44 и 17% соответственно. Таким образом, уровень активности фермента не зависел от содержания гумуса, значительно снижающегося при распашке.

Сельскохозяйственное использование черноземов приводит к изменению показателей ферментативной активности. Максимальные отличия отмечены в верхних, подвергающихся наибольшему воздействию горизонтах. Изменение биологических показателей вниз по профилю более резкое в целинных и залежных вариантах по сравнению с пашней.

Изученные биологические показатели значительно различаются по степени устойчивости к сельскохозяйственному использованию, что позволяет выделить более чувствительные и информативные диагностические показатели и, следовательно, наиболее приемлемые для диагностики состояния агропочв.

При распашке в наибольшей степени изменяется активность инвертазы и дегидрогеназы. Активность каталазы снижается незначительно. Активность пероксидазы, полифенолоксидазы и фосфатазы, наоборот, увеличиваются. Что также может служить диагностическим показателем для изучения последствий распашки на черноземы. 

Благодарности
Исследование выполнено при государственной поддержке ведущей научной школы Российской Федерации (НШ-9072.2016.11).