doi: 10.15389/agrobiology.2021.1.199rus
УДК 631.46:592
Исследования выполнены при поддержке проекта федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на тему «Глобальный климат и агроландшафты России: разработка системы оценки и управления рисками деградации Русских черноземов» (соглашение с Минобрнауки России № 075-15-2019-1689 от 6 декабря 2019 г., уникальный идентификатор проекта RFMEFI60419X0222).
ТЕХНОЛОГИЯ NO-TILL КАК ФАКТОР АКТИВНОСТИ ПОЧВЕННЫХ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ В АГРОЧЕРНОЗЕМАХ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ
О.В. КУТОВАЯ1 ✉, Д.А. НИКИТИН1, А.П. ГЕРАСЬКИНА2
Почвенная макро- и мезофауна чрезвычайно чувствительна к разным способам сельскохозяйственной обработки, поэтому почвенные беспозвоночные используются в качестве биоиндикаторов экологического состояния агроценозов. Поскольку макро- и мезофауна в значительной степени контролируют водный баланс почвы и участвуют в формировании гумуса, особенное внимание следует уделять им в засушливых регионах, в первую очередь в Черноземье. В настоящей работе впервые дана интегрированная оценка плотности населения и эколого-функционального разнообразия макро- и мезофауны чернозема обыкновенного в Ставропольском крае. Показана возможность использования этих групп беспозвоночных животных в качестве биоиндикаторов экологического состояния агроценозов. Доказано, что применение технологии no-till стимулирует активность и численность всех групп макро- и мезофауны. Цель работы — оценка численности и таксономического разнообразия эколого-функциональных групп макро- и мезофауны при различных технологиях обработки почвы (традиционная вспашка с оборотом пласта и no-till) в условиях внесения минеральных удобрений и без них на южных агрочерноземах Ставропольского края. Опыты по использованию технологии no-till на фоне применения или отсутствия минеральных удобрений проводили в 2012-2019 годах в опытном хозяйстве ФГБНУ Северо-Кавказского Федерального научного аграрного центра (Шпаковский р-н Ставропольского края). В 2019 году исследовали делянки полей с тремя типами учитываемых факторов: обработка почвы (вспашка с оборотом пласта и по технологии no-till); наличие/отсутствие удобрений; сельскохозяйственные культуры. Почва — чернозем обыкновенный среднемощный слабогумусированный тяжелосуглинистый на лессовидных карбонатных суглинках. В севообороте возделывали кукурузу (Zea mays L.) сорта Машук, сою (Glycine max L.) сорта Дуниза (до 2018 года), которая впоследствии была заменена горохом (Pisum sativum L.) сорта Фаэтон, озимую пшеницу (Triticum aestivum L.) сорта Дея, подсолнечник (Helianthus annuus L.) сорта Баграт. Контролем служила необрабатываемая залежная почва вблизи опытных полей. Удобрения вносили при посеве в расчетных дозах (озимая пшеница — N160P90K60, подсолнечник — N72P58K32, кукуруза — N80P48K48, соя или горох — N60P60K60). Почвенную макрофауну учитывали методом раскопки площадок 25×25×30 см и ручного разбора почвенных проб. Почвенную мезофауну выделяли методом эклекторов из почвенного монолита и учитывали с помощью микроскопа «Биомед-5 ПР ЛЮМ» (Россия) при увеличении ×40. Среди макрофауны на всех полях наиболее многочисленны были многоножки (Myriapoda), имаго и личинки жесткокрылых (Coleoptera), пауки (Araneae) и дождевые черви (Lumbricidae). Среди дождевых червей доминировали Aporrectodea caliginosa, в то время как единичные экземпляры A. rosea были обнаружены только на залежи. Минимальную численность A. caliginosa (32 экз/м2) отмечали под горохом и подсолнечником при традиционной обработке, максимальную — под кукурузой на делянках no-till и на вспаханных участках (соответственно 556 и 512 экз/м2). В целом численность дождевых червей на полях no-till оказалась выше под всеми культурами (кроме подсолнечника) по сравнению со значениями на вспаханных делянках. Среди других групп почвенной макрофауны наиболее многочисленны были многоножки (до 1500 экз/м2), а также пауки (до 500 экз/м2) и жуки (до 500 экз/м2). Единично встречались мокрицы (Oniscidea) и моллюски (Gastropoda). Плотность многоножек, пауков, жесткокрылых и дождевых червей для вариантов no-till всегда была выше, чем для вспаханных полей вне зависимости от вида сельскохозяйственной культуры. Внесение минеральных удобрений, как правило, сокращало численность и разнообразие представителей макрофауны. Среди мезофауны по численности и разнообразию преобладали клещи (Acari) и коллемболы (Collembola). Мезофауна полей no-till была таксономически более разнообразной, чем вспаханных делянок. Минимальная численность мезофауны выявлена под горохом и кукурузой, максимальная — под озимой пшеницей и подсолнечником. В целом на распределение почвенных беспозвоночных (макро- и мезофауны) значительное влияние оказывал способ обработки почвы, однако на показатели численности часто влияла и сельскохозяйственная культура. Применение удобрений снижало биоразнообразие макрофауны и уменьшало ее численность на всех делянках, независимо от способа обработки почвы.
Ключевые слова: нулевая обработка почвы, вспашка, черноземы, почвенные беспозвоночные, Lumbricidae, макрофауна, мезофауна, биоиндикация.
O.V. Kutovaya1 ✉, D.A. Nikitin1, A.P. Geraskina2
Soil macro- and mesofauna is highly sensitive to various methods of agricultural cultivation, therefore soil invertebrates are used as bioindicators of agrocenoses ecological condition. Since the macro- and mesofauna to a largely extent control the water balance of the soil and participate in the formation of humus, special attention should be paid to soil fauna in arid regions, primarily in the Cernozem Region. In this work, for the first time, an integrated estimation of the population density and ecological and functional diversity of macro- and mesofauna of Vorony-Calcic Chernozem in the Stavropol region is given. The possibility of using these groups of invertebrates as bioindicators of the ecological status of agrocenoses has been shown. It is proved that the use of no-till technology stimulates the activity and number of all groups of macro- and mesofauna. The purpose of the work is to estimate the numbers and taxonomic diversity of ecological and functional groups of macro- and mesofauna with various technologies of soil cultivation (traditional plowing and no-till) with and without mineral fertilizers on the agrochernozems of the Stavropol region. Experiments on research no-till technology were carried out in 2012-2019 in an experimental farm of the North Caucasus Federal Scientific Agrarian Center (Shpakovsky district of the Stavropol region). In 2019 we studied plots of fields with three types of factors: tillage (plowing and no-till technology); presence/absence of fertilizers; agricultural crops. The soil is Vorony-Calcic Chernozem. Crop rotation: maize (Zea mays L.) variety Mashuk, soybean (Glycine max L.) variety Duniza (until 2018), which was replaced later by peas (Pisum sativum L.) variety Phaeton, winter wheat (Triticum aestivum L.) variety Deya, sunflower (Helianthus annuus L.) variety Bagrat. Deposit soil near the experimental fields served as a control. Fertilizers were applied at the time of sowing (N160P90K60 for winter wheat, N72P58K32 for sunflower, N80P48K48 for corn, and N60P60K60 for soybeans and peas). The soil macrofauna was registered by the method of excavation of areas 25×25×30 cm and manual analysis of soil samples. Soil mesofauna was isolated from the soil monolith by the method of eklectors, identified and counted using a microscope Biomed-5 PR LUM (Russia) at a magnification of ×40. Most abundant among the macrofauna were centipedes (Myriapoda), adults and larvae of coleopterans (Coleoptera), spiders (Araneae) and earthworms (Lumbricidae). Aporrectodea caliginosa dominated among earthworms, while single of A. roseawere found only in deposit lands. The minimum number of A. caliginosa (32 ind/m2) was recorded under peas and sunflower with traditional plowing, the maximum — under corn on no-till plots and on plowed plots (556 and 512 ind/m2, respectively). In general, the number of earthworms was higher in no-till fields under all crops (excluding sunflower) in comparison with plowed plots. Among other groups of soil macrofauna, the most numerous were centipedes (up to 1500 ind/m2), as well as spiders (up to 500 ind/m2) and beetles (up to 500 ind/m2). Woodlice (Oniscidea) and molluscs (Gastropoda) were also encountered. The density of centipedes, spiders, coleoptera and earthworms was always higher for no-till options than for plowed fields, regardless of crop. The application of mineral fertilizers, as a rule, reduced the number and diversity of the macrofauna representatives. Among the mesofauna, ticks (Acari) and collembolans (Collembola) prevailed in terms of abundance and diversity. Mesofauna of no-till fields was taxonomically more diverse than plowed plots. The minimum number of mesofauna representative was found under peas and corn, the maximum — under winter wheat and sunflower. In general, the distribution of soil invertebrates (macro- and mesofauna) was significantly influenced by the method of soil cultivation, however, the agricultural culture often influenced the abundance indicators. The use of fertilizers reduced the biodiversity of macrofauna and decreased its number in all plots, regardless of the method of soil cultivation.
Keywords: no-till, plowing, chernozems, soil invertebrates, Lumbricidae, macrofauna, mesofauna, bioindication.
1ФГБНУ ФИЦ Почвенный институт им. В.В. Докучаева, |
Поступила в редакцию |
