УДК 631.51:631.453:631.466.1

ФИТОТОКСИЧНОСТЬ ГРИБНОГО КОМПЛЕКСА В ВЫЩЕЛОЧЕННОМ ЧЕРНОЗЕМЕ ПРИОБЬЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

А.А. ДАНИЛОВА

Изучали фитотоксичность грибного комплекса выщелоченного чернозема Приобья при традиционной вспашке и «нулевой» обработке. Установили, что многолетнее (более 20 лет) прекращение основной обработки в сочетании с усилением пестицидной нагрузки на агроценоз сопровождалось повышением фитотоксичности микофлоры почвы.

Ключевые слова: почвенные грибы, фитотоксичность, «нулевая» обработка, пестицидный стресс.

 

Одно из экологически значимых свойств почвенного микробного комплекса — фитотоксичность — тесно связано с разложением растительного опада. Установлено, что на начальных этапах этого процесса фитотоксичность наиболее часто проявляют грибы (1-4). Согласно М.В. Горленко, фитотоксичность сапротрофных грибов обеспечивает им преимущества в борьбе за питательный субстрат (5). Другие авторы пришли к заключению, что и в природе, и при сельскохозяйственном производстве существуют постоянно действующие механизмы накопления, разрушения и удаления из среды фитотоксинов (6).
Установлено, что в Приобье при длительном отсутствии вспашки (15-20 лет и более) урожайность яровой пшеницы на стерневых фонах, несмотря на применение средств химизации, уменьшается примерно на 10-15 % (7). На основании анализа данных литературы (8, 9) мы предположили, что одной из причин этого могут быть микробиологические процессы, связанные с многолетней минерализацией однообразного растительного опада в ограниченном объеме почвы.
Цель наших исследований заключалась в изучении динамики фитотоксичности почвенных грибов при различных способах механической обработки почвы.
Методика. В 2001-2005 годах в условиях зернопарового севооборота сравнивали свойства почвы при обычной вспашке и «нулевой» обработке   при двух вариантах пестицидной нагрузки. В экстенсивном варианте применяли гербицид против двудольных, в интенсивном — два гербицида (против двудольных и злаковых сорняков), фунгицид и при необходимости инсектицид. Схема защитных мероприятий подробно описана нами ранее (7). Наблюдения проводили на заключительной и первой культурах севооборота в условиях многолетнего опыта Сибирского НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства Россельхозакадемии (ГНУ СибНИИЗХим), заложенного в 1981 году. Годовое количество осадков в районе проведения опыта (северная лесостепь Новосибирского Приобья) составляет 390-450 мм, сумма температур воздуха выше 10 °C — около 1800 °C. Почва — чернозем выщелоченный среднемощный среднесуглинистый, сфор-мированный на лессовидных суглинках, с содержанием гумуса 5,1-5,5 %, общего азота — 0,34 %, обменного калия и подвижного фосфора — соответственно 13 и 29 мг/100 г.
Для оценки роли количества и состава растительных остатков, накапливаемых в почве при отсутствии вспашки, в формировании фитотоксичности грибов в 2003-2005 годах определяли степень ее проявления в почве под однолетней пропашной культурой (картофель), многолетними травами (кострец безостый), насаждениями березы, разнотравно-злаковым лугом (целина) и естественным лиственным лесом (10). Эксперимент осуществляли в условиях многолетнего опыта, заложенного в 1980 году на территории ботанического питомника Сибирского НИИ растениеводства и селекции Россельхозакадемии (СибНИИРС) (Новосибирский р-н).
На основе известных методик определения токсигенности почвенной микофлоры (11, 12) мы разработали и опробовали упрощенный способ определения фитотоксичности грибного комплекса почвы (13), который позволяет совместить учет числа колоний, первичную оценку таксономического состава, а также установления токсигенности как комплекса в целом, так и отдельных колоний.
В качестве тест-растений использовали проростки кукурузы и пшеницы. Ингибирование роста корней вычисляли по формуле О.А. Берестецкого (11): Аф (%) = 100 - (До - Дн/Дк - Дн) ½ 100, где До, Дк — длина корней проростков через 24 ч в опыте и контроле, мм; Дн — начальная длина корней, мм. Допустимый уровень фитотоксичности, вычисленный по этой формуле, составляет 30 %.

Результаты. Количество мортмассы в слое почвы 0-10 см при  вспашке составило 0,93, при «нулевой» обработке — 1,15 г С/кг почвы. Число грибных зачатков равнялось соответственно 39-97 и 50-100 тыс. КОЕ/г почвы, при повышении пестицидного фона отмечали устойчивую тенденцию к увеличению этого показателя.

Рис. 1. Подавление роста корней у проростков тест-куль-туры под влиянием грибов, выделенных из почвы при вспашке (а) и «нулевой» обработке (б) на экстенсивном (А, В) и интенсивном (Б, Г) фоне пестицидной нагрузки.
А, Б — заключительная культура севооборота, В, Г — первая культура после пара; I, II и III — соответственно май, июль и сентябрь. Контроль — выращивание тест-культуры на стерильной среде Чапека. Горизонтальной линией показан допустимый уровень фитотоксичности, вычисленный по формуле О.А. Берестецкого (11).

Частота проявления фитотоксичности в исследуемой почве оказалась достаточно высокой. Показатели были низкими весной и повышались ко второй половине вегетационного периода, что может свидетельствовать о менее значительном вкладе  микоты в подавление роста зерновых на стадии проростков (рис. 1). Однако остается открытым вопрос о возможной роли в этом процессе микотоксинов, сохранившихся в почве с осени.
На стерневом фоне («нулевая» обработка) в слое почвы 0-10 см фитотоксичность грибного комплекса была почти в 2 раза выше, чем при вспашке. При этом повышение пестицидной нагрузки сопровождалось увеличением токсигенности грибов. Так, в 2001 году все пять случаев подавления роста проростков тест-растений выявили на интенсивном химическом фоне, причем четыре из них — при «нулевой» обработке. В последующие годы на стерневых фонах отклонения от контроля отмечали в 2-3 раза чаще, чем при вспашке.
Высокая чувствительность грибов к воздействию пестицидов известна достаточно давно. Испытание более 300 пестицидов с помощью разнообразных почвенных тестов показало, что грибы угнетаются меньшими их дозами и на более длительный срок по сравнению с бактериями и актиномицетами (14, 15). При этом в ответ на усиление неблагоприятных факторов среды может происходить повышение фитотоксичности грибов (16-18).
Наблюдения, проведенные одновременно на двух полях севооборота (первая и заключительная культура после пара), позволили сделать вывод, что парование выщелоченного чернозема Приобья способствует существенному снижению микотоксичности почвы. Высокая эффективность черного пара в очищении почвы от фитотоксичных грибов установлена и в других регионах (19).
Динамика фитотоксичности грибов и методы борьбы с ней изучены в основном в агроценозах с высоким насыщением теми или иными культурами (6, 9, 11, 12). Основной причиной подобного эффекта в указанных условиях признано снижение разнообразия почвенной микрофлоры в результате поступления в почву однообразных по составу растительных остатков и, как следствие, усиление конкурентной борьбы за источники пищи. Однако некоторые авторы высказывают предположение о более широком распространении фитотоксичности в природе и указывают на конкретные факты ее проявления, в частности в целинных почвах (20, 21).


Рис. 2. Подавление прорастания зерен пшеницы под влиянием грибов, выделенных из почв различных фитоценозов в мае (а) и сентябре (б): I, II, III, IV и V — соответственно пашня, многолетние травы, насаждения березы, разнотравно-злаковый луг и естественный лиственный лес.

По нашим данным, фитотоксичность грибов под травами (как сеяными, так и естественными) была существенно выше, чем под картофелем. Количество морт-массы в этих вариантах составило соответственно 2,0-5,0 и 0,7-0,9 г С/кг, число грибных зачатков — около 90 тыс. и 50 тыс. КОЕ/г. Динамика изучаемого показателя в течение вегетационного периода оказалась сходной с таковой при сравнении способов обработки и фонов пестицидной нагрузки: токсигенность грибов весной была низкой и повышалась ко второй половине вегетационного периода, что, очевидно, связано с естественной динамикой поступления растительного опада. Эти факты еще раз указывают на тесную связь между повышением фитотоксичности грибного комплекса почвы и накопления растительных остатков (рис. 2).
Таким образом, прекращение вспашки выщелоченного чернозема Приобья на протяжении более чем 20 лет сопровождается повышением фитотоксичности грибного комплекса в результате сочетанного воздействия естественных и антропогенных факторов — накопления растительных остатков в ограниченном объеме почвы и повышения токсигенности  грибов под влиянием пестицидного стресса. В условиях Приобья этот процесс можно ограничить посредством парования.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. М и р ч и н к  Т.Г. Распространение грибов-токсинообразователей в некоторых типах почв и образование токсинов в естественных условиях. В сб.: Микроорганизмы в сельском хозяйстве. М., 1963: 336-352.
2. Б о н д а р е в с к а я  Ф.Г. Фитотоксические свойства почвенных сапрофитных грибов. Автореф. канд. дис. М., 1969.
3. Б е р е с т е ц к и й  О.А. Фитотоксины почвенных микроорганизмов и их экологическая роль. В сб. тр. ВНИИСХМБ: Фитотоксические свойства почвенных микроорганизмов. Л., 1978: 7-80.
4. Б е р е с т е ц к и й  О.А.,  В о з н я к о в с к а я  Ю.М.,  П о п о в а  Ж.П.,  Б а с к а-
к о в а  Г.П. Микробиологическое почвоутомление под пшеницей и пути его устранения. Вест. с-х. науки, 1984, 10: 10-15.
5. Г о р л е н к о  М.В. Сельскохозяйственная фитопатология. М., 1968.
6. Г р о д з и н с к и й  А.М.,  Г о л о в к о  Э.А. Аллелопатические проблемы почвоутомления. Почвоведение, 1983, 1: 74-81.
7. В л а с е н к о  А.Н.,  С и н е щ е к о в  В.Е.,  С л е с а р е в  В.Н.,  П е р ш и л и н  К.Г.,  К р а с н о п е р о в  А.Г.,  Ю ж а к о в  А.И.,  В а с и л ь е в а  Н.В.,  Ч и ч к а н ь  Т.Н. Совершенствование систем зяблевой обработки черноземов в лесостепи Приобья. Докл. РАСХН, 2004, 3: 45-48.
8. Т и х о м и р о в а  Л.Д. О токсичности почвы в связи со способами ее обработки. Сб. науч. тр. СИБНИИСХОЗ (Омск), 1968, 4: 48-55.
9. К о р о т и ч  А.И. Влияние способов основной обработки светло-каштановых почв на биологическую активность и токсичность пахотного слоя. В сб. науч. тр.: Совершенствование обработки почвы в зональных системах земледелия Волгоградской области. Волгоград, 1985, 90: 61-64. 
10. Г о н ч а р о в  П.Л.,  Ш а р к о в  И.Н.,  Б у к р е е в а  С.Л.,  Д а н и л о в а  А.А. Сравнительная характеристика свойств почвы и процессов превращения органического вещества в различных биогеоценозах лесотепи Приобья. В кн.: Сельскохозяйственная наука в Сибири (1969-1999). Новосибирск, 1999: 151-163.
11. Б е р е с т е ц ь к и й  О.О. Простий метод виявлення фiтотоксичных речовин, утворюваних мiкроорганiзмами. Мiкробiол. журн., 1972, 34(6): 798-799.
12. Б е р е с т е ц к и й  О.А.,  Б о р о в к о в  А.В. Методы количественного учета фитотоксичных форм микроорганизмов в почве и изучение их фитотоксичности. В сб.: Некоторые новые методы количественного учета почвенных микроорганизмов и их свойств. Л., 1982: 36-42.
13. Д а н и л о в а  А.А. Способ определения суммарной фитотоксичности комплекса микроскопических грибов почвы. Патент на изобретение ¹ 2315111. Рег. 20 января 2008 г.
14. М а л и ч е н к о  С.М. Влияние сим-триазинов на микрофлору почв. Мiкробiол. журнал, 1971, 33(6): 734-735.
15. N e b s o n   L.M.,  H e d r i c k  H.I. Influence of an experimental herbicide on soil nitrogen-fixing bacteria and other microorganisms. Soil Sci., 1976, 122(4): 206-215.
16. Р у д а к о в  В.О.,  С п и р и д о н о в  Ю.Я. Влияние гербицидов на почвенные грибы. Микол. и фитопатол., 1979, 13(6): 471-475.
17. М о н а с т ы р с к и й  О.А. Факторы эволюции высокотоксиногенных штаммов рода  Fusarium в агроценозе. С.-х. биол., 1998, 1: 28-34.
18. М о с и н а  Л.В. Микробные метаболиты как индикатор состояния агроэкосистем. Докл. ТСХА, 2002, 274: 543-545.
19. Л о б к о в  В.Т. Содержание фитотоксических форм микрорганизмов в почве под озимой пшеницей в зависимости от способов возделывания. В сб.: Совершенствование полевых севооборотов ЦЧЗ. Воронеж, 1984: 38-43.
20. Г р о д з и н с к и й  А.М. Аллелопатия растений и почвоутомление. Киев, 1991.
21. М и р ч и н к  Т.Г. Почвенная микология. М., 1988.

 

PHYTOTOXYCITY OF FUNGAL COMPLEX IN LEACHED CHERNOZEM OF PRIOB’E DURING DIFFERENT METHODS OF MAIN SOIL CULTIVATION

A.A. Danilova

The phytotoxicity of soil microflora was investigated in leached chernozem of Priob’e during different methods of soil cultivation and against the different backgrounds of mineral nutrition. The author determines a raise of phytotoxycity during long-term (more 20 years) minimization of main cultivation and also its increase against the intensive chemical background.

Key words: soil fungy, phytotoxity, no-tillage, pesticide stress.

ГНУ Сибирский НИИ земледелия и химизации
сельского хозяйства Россельхозакадемии,

630501 Новосибирская обл., пос. Краснообск,
e-mail: hainar@mail.ru

Поступила в редакцию
15 апреля 2008 года

 

Оформление электронного оттиска

назад в начало