Особенности биотехнологического земледелия Минск
|
Скачать 3.68 Mb.
|
|
4.3. ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ НА ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ Ферменты – биологические катализаторы белковой природы, которые образуются живыми организмами, характеризуются мощностью, лабильностью и специфичностью действия. Им принадлежит важнейшая роль в обмене веществ. Ферментативная активность почвы определяет направленность и интенсивность биохимических процессов в почве и является одним из важнейших биологических показателей, определяющих почвенное плодородие. Многие исследователи [35, 39, 40, 48, 62, 63] отмечают, что объективным интегральным показателем суммарной биологической активности почвы является ее ферментативная активность. Поскольку без ферментов не происходит ни один биологический процесс, связанный с образованием и разрушением гумуса, их активность рассматривается в качестве критерия оценки степени окультуренности почв, напряженности протекающих в них биологических процессов, то есть всего комплекса параметров, объединенных в понятие «плодородие почвы». Поэтому, по их мнению, ферментативную активность следует использовать для объективного диагностирования почв. Современная энзимология насчитывает шесть классов ферментов. В почве обнаружены все ферменты, но существенное значение имеют оксиредуктазы (каталаза, полифенолоксидаза и др.), так как в основе синтеза гумусовых компонентов почвы лежат окислительно-восстановительные процессы, в которых участвуют соответствующие ферменты. Различные фенольные соединения растительных остатков после их окисления при участии оксидаз переходят в биологически активную хиноидную форму и впоследствии, в результате реакций конденсации, полимеризации и связывания с азоторганическими соединениями, образуют молекулы гуминовых кислот. Однако сведений о взаимосвязи ферментативной активности, агрофизических свойств почвы, агротехнических мероприятий (обработка почвы с оборотом и без оборота пласта, удобрениями, наземной растительностью) очень мало, если не считать общих положений. Поэтому исследования в этом направлении представляются перспективными в том отношении, что позволят получить более полное представление о влиянии отдельных агротехнических приемов на продуктивность и устойчивость экосистем и оптимизировать антропогенное воздействие на почву. Уровень ферментативной активности можно рассматривать как потенциальный резерв биологической активности почвы, который может полностью реализоваться в дальнейшем, а может в зависимости от каких-либо факторов не реализоваться совсем. Он создается не за один-два года, это результат всего предшествующего развития почвы, ее окультуривания, и обусловлен, прежде всего, содержанием органического вещества [40]. Поскольку биохимические показатели, с одной стороны, характеризуют потенциальную активность определенных физиолого-биохимических процессов, а с другой – являются результирующей величиной уже произошедших изменений в биогеоценозе, то эти показатели можно использовать для экологической характеристики почв. Они, как считает Д. Г. Звягинцев [40], не характеризуют интенсивность реально протекающих в природе процессов, а только указывают на потенциальную способность сохранять гомеостаз при меняющихся внешних воздействиях. Задача состоит в том, чтобы фиксировать изменения, которые происходят в ферментативном комплексе при сельскохозяйственном использовании почв для выяснения роли ферментов с разной устойчивостью и локализацией в почвенном метаболизме и, в целом, в экологической стабильности биогеоценозов. Ферментативная активность в наших опытах определялась по методикам, апробированным в лаборатории почвенной энзимологии института экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича и БелНИИПА. Метод определения активности фосфатазы основан на определении минерального фосфора, полученного в результате ферментативного гидролиза бета-глицерофосфата натрия, содержание которого определяется с применением молибденово-кислого аммония и эйконогена, где образующийся в процессе реакции фосфатно-молибденовый комплекс фотоколориметрически идентифицируется при длине волны 670 нм. Активность фосфатазы выражают в мг Р на 5 г почвы за 24 часа. Протеолитическую активность почвы определяли по количеству кислоторастворимых продуктов, образующихся при гидролизе казеина 15 %-м ТХУ, и раствором Фолина со спектрофотоколориметрическим окончанием (SPEKTROMOM-204) при длине волны 700 нм, выраженную в тирозиновом эквиваленте. Активность протеазы выражают в мг тирозина на 5 г почвы за 18 часов. В основу метода определения активности инвертазы положена реакция редуцирующих сахаров, образующихся при ферментативном гидролизе добавленного в почву раствора сахарозы с 305-динитросалициловой кислотой с последующим фотоколориметрическим окончанием окрашенных растворов при длине волны 508 нм. Активность инвертазы выражают в мг глюкозы на 1 г почвы за 4 часа. Каталазную активность почвы определяли газометрическим методом, основанным на учете кислорода, выделившегося в результате каталитического действия почвы на перекись водорода, с использованием трис-буфера рН–7,2 и 3%-й Н2О2. Активность каталазы выражают в мл О2 на 5 г почвы за 2 минуты. Активность пероксидазы и полифенолоксидазы определяли по методу Л. А. Корягиной, Н. А. Михайловской. В качестве субстрата использовался гидрохинон, который окислялся под действием пероксидазы в присутствии кислорода перекиси в 1,4-н-бензохинон, имеющий желтую окраску. Спиртовую вытяжку колориметрировали на фотоколориметре с синим светофильтром. Определение активности полифенолоксидазы проводили таким же способом, за исключением того, что в реакционную среду не вносили перекись водорода. Активность пероксидазы и полифенолоксидазы выражают в мг бензохинона на 10 г почвы за 1 час при 30 ºС. Отбор почвенных образцов для анализа проводился в следующие сроки: 1 – апрель; 2 – в период цветения культуры (июль); 3 – после уборки культуры (сентябрь). Азоторганические соединения, поступающие в почву, претерпевают ряд сложных биохимических превращений, интенсивность которых характеризует активность протеолитических ферментов. Катализируя начальный этап мобилизации органического азота, протеазы играют ведущую роль в жизни почвы, так как обусловливают динамику накопления усвояемых форм азота [11]. Анализы показали (табл. 14), что на опыте с оборотом пласта активность протеазы в апреле была достаточно высокой и находилась в пределах 1,49–2,02 мг. На участке без оборота она была несколько ниже: 1,54–1,80 мг. Таблица 14 Влияние удобрений и способов обработки почвы на протеазную активность (картофель), 1999 г.
Внесение удобрений повышало этот показатель. Так в опыте с оборотом пласта в июле он возрастал до 3,07 мг, без оборота – до 3,86 мг. Причем применение ассоциативных микроорганизмов положительно сказывалось на активности протеазы. Ее активность на навозном фоне (40 т/га) в вариантах РК + ас. уд. и NPK + ас. уд. в опыте с оборотом пласта была максимальной и составила соответственно 3,07 и 2,10 мг. В еще большей степени активность фермента возрастала на участке без оборота пласта. К третьему отбору (сентябрь) в целом активность протеазы уменьшалась. Однако следует отметить, что внесение NPK способствует активизации данного фермента и достигает максимального значения. Опыт с оборотом пласта в период уборки на I навозном фоне (40 т/га) – 2,23 мг тирозина на 5 г почвы за 18 часов. На II навозном фоне (80 т/га) в сочетании с ассоциативными удобрениями активность фермента была несколько ниже (2,13 мг). На опыте без оборота пласта подобная закономерность также имела место. Наивысшие показатели протеазной активности имели место в вариантах навоз (80 т) + ас. уд. (2,59 мг) и навоз (80 т) + NPK + ас. уд. (3,09 мг). В целом показатели протеолитической активности были выше в опыте без оборота пласта на 16,2 % и на 14,2 %. Определение активности азотпревращающих ферментов дает возможность оценить роль биохимических процессов в мобилизации почвенного азота. Вероятно, особенности азотного режима сопряжены с изменением активности протеазы, что проявляется в положительной корреляции между активностью протеаз и нитрификационной активностью почвы (r = 0,59). Показателем интенсивности минерализации фосфорсодержащих органических соединений в почве может служить уровень фосфатазной активности. Наиболее существенное влияние на активность данного фермента оказывает органическое удобрение (табл. 15, рис. 12). Так, например, при внесении двойной нормы навоза (80 т) фосфатазная активность увеличилась с 0,49–0,50 до 0,60–0,62 у. е. и была максимальной именно на этих вариантах с оборотом и без оборота пласта. Таблица 15 Влияние удобрений и способов обработки почвы на фосфатазную активность (картофель), 1999 г. Рис. 12. Влияние удобрений и способов обработки почвы на фосфатазную активность (картофель), 2000 г.: 1 – 40 т навоза; 2 – 40 т навоза + NPK; 3 – 40 т навоза + РК + ас. уд.; 4 – 40 т навоза + NPK + ас. уд.; 5 – 80 т навоза; 6 – 80 т навоза + NPK; 7 – 80 т навоза + ас. уд.; 8 – 80 т навоза + NPK + ас. уд. Применение ассоциативных удобрений на I навозном фоне (40 т/га) как в опыте с оборотом пласта, так и без оборота (варианты 3 и 4), а также на II навозном фоне (80 т/га) в опыте с оборотом пласта не сказывалось на усилении активности фосфатазы. Некоторое усиление фосфатазной активности имело место при внесении 80 т/га навоза в опыте без оборота пласта (с 0,50 у. е. на контроле до 0,58–0,59 в 7 и 8 вариантах). В апреле фосфатазная активность была несколько ниже, чем в июле и сентябре. Фосфатаза является довольно лабильным ферментом. В почвенных условиях ее реакция подвержена влиянию многих факторов, тем более таких, как агротехнические мероприятия (применение удобрений и различных способов обработки почвы), агрофизические свойства почвы и особенности погодных условий вегетационного периода. Подытоживая вышесказанное, можно заключить, что основное положительное влияние на изменение фосфатной активности почвы оказали органические удобрения и, в несколько меньшей степени, ассоциативные удобрения. В отношении способа обработки почвы можно констатировать следующее (см. рис. 12): абсолютные показатели фосфатазной активности почвы в среднем по всем вариантам без оборота пласта были выше на 63 % по сравнению со вспашкой в 2000 г. В 1999 г. активность фосфатазы также была выше по бесплужной обработке почвы, но разница составила только 2,8 % (см. табл. 15). Инвертаза участвует в расщеплении дисахаридов, она играет важную роль в формировании предгумусовой фракции из разлагающейся растительной и микробной массы [48, 49]. В исследованиях авторов отмечено, что активность инвертазы (в апреле) по вариантам опыта различалась несущественно и была в пределах 0,81–1,09 единиц по вспашке, 0,93–1,39 по дискованию (табл. 16, рис. 13). Только в опыте без оборота пласта в варианте навоз (80 т) + NPK + ас. уд. она была несколько выше (1,39 ед.). Таблица 16 Влияние удобрений и способов обработки почвы на инвертазную активность (картофель), 1999 г. Более четкие закономерности получены в фазу цветения картофеля (июль); самая низкая инвертазная активность была на вариантах с внесением 80 т/га навоза – 0,98 единиц по вспашке и 1,12 единиц по дискованию. Дополнительное внесение NPK повышало данный показатель соответственно в 1,3 и 1,5 раза. Внесение ассоциативных удобрений способствовало определенному росту инвертазной активности на всех вариантах, причем самые высокие показатели отмечены на вариантах 80 т + NPK + ас. уд. (1,46 у. е.) и 40 т + РК + ас. уд. (1,65 у. е.) – по дискованию и 1,34–1,41 у. ед., соответственно, по вспашке. По всем вариантам опыта активность инвертазы в 1999 г. была на 7,2 % выше по дискованию. Возможно, что данные органо-минеральные комплексы в совокупности с ассоциативными экологическими субстратами обладают более подвижным энергетическим материалом и расщепляются инвертазой активнее. Инвертазная активность в 2000 г. была гораздо выше при дисковании по всем вариантам опыта и срокам отбора (рис. 13). Рис. 13. Влияние удобрений и способов обработки почвы на инвертазную активность (картофель), 2000 г.: 1 – 40 т навоза; 2 – 40 т навоза + NPK; 3 – 40 т навоза + РК + ас. уд.; 4 – 40 т навоза + NPK + ас. уд.; 5 – 80 т навоза; 6 – 80 т навоза + NPK, 7 – 80 т навоза + ас. уд.; 8 – 80 т навоза + NPK + ас. уд. В процессе обмена веществ и энергии в почве важное место принадлежит окислительно-восстановительным ферментам. В основе синтеза гумусовых компонентов почвы лежат окислительно-восстановительные процессы, в которых участвуют такие ферменты, как каталаза, полифенолоксидаза, пероксидаза. Различные фенольные соединения растительных остатков после их окисления при участии оксидаз переходят в биохимически активную хиноидную форму и впоследствии, в результате реакции поликонденсации, полимеризации и связывания с азоторганическими соединениями, образуют молекулы гуминовых кислот. Роль |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 |
Реферат и аннотация. Общие требования. Взамен гост 9-77; Введ. 01.... Гост 0-99 (исо 5127-1-83). Информационно-библиотечная деятельность, библиография. Термины и определения. Взамен гост 0-84, гост 26-80;... |
|
Книга печатается по материалам, представленным доктором сельскохозяйственных... Овсинский И. Е. Новая система земледелия / Перепечатка публикации 1899 г. (Киев, тип. С. В. Кульженко). – Новосибирск: агро-сибирь,... |
|
Н. И. Курдюмов Защита вместо борьбы Несмотря на поразительные успехи в биохимии и колоссальные достижения в технике, эта цифра никак не меняется уже лет сто. И пока... |
|
Минск литература Реализация тиража запрещается без письменного разрешения издателя. Любые попытки |
 |
Контрольные вопросы к экзамену Библия в детском чтении. Ветхий завет, его интерпретация для дошкольников и школьников. Особенности изучения. Новый завет, специфика... |
|
Что же, давайте постигать их вместе! Мир вместо защиты практика природного... Дорогой читатель! Перед Вами обещанная книга о том, как жить на земле почти без химикатов и удобрений. Просто мы еще не осознали... |
|
Наш речевой опыт не оставляет возможности сомневаться в том, что... Вот эти особенности речевой структуры и дают основание называть ее выразительной |
|
С. Я. Гончарова-Грабовская драматургические триптихи н. Рудковского Опубликована в Научные труды кафедры русской литературы бгу. Вып – Минск: ривш. 2013. С. 63 – 87 |
|
Новые поступления в библиотеку 1 ... |
|
Управление реальностью-2 Тираж 5 000 экз. Заказ 0000. Отпечатано с оригинал-макета заказчика в типографии издательства «Белорусский Дом печати». г. Минск |