ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТА КАТАЛАЗЫ БУРОЙ ЛЕСНОЙ КИСЛОЙ ПОЧВЫ ЧАЙНОЙ ПЛАНТАЦИИ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ВЕДЕНИИ КУЛЬТУРЫ В УСЛОВИЯХ СУБТРОПИКОВ РОССИИ
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт цветоводства и субтропических культур,354002 Россия, Краснодарский край, г. Сочи, ул. Я. Фабрициуса 2/28
E-mail: *****@***ru
Культура чая чрезвычайно требовательна к условиям произрастания (4), поэтому ее возделывание сопровождается применением высоких доз минеральных удобрений. Длительное применение минеральных удобрений на чайных плантациях привело к существенному изменению физико-химических свойств почв (6). При этом свойства почвы: физические, кислотно-основные, обеспеченность основными биогенными элементами не всегда отражают состояние агроэкосистемы, обеспечивающее адаптивность и стабильность агроценоза. В связи с этим актуальным является изучение показателей ферментативной активности почв, как дополнительных интегральных критериев оценки состояния таких сложных биологических объектов, как агроэкосистемы чайных плантаций.
Одним из наиболее универсальных и информативных показателей состояния стабильности микробоценоза является фермент каталаза. Этот фермент катализирует реакцию разложения перекиси водорода на кислород и воду. Активность каталазы обнаруживается практически во всех почвах и варьирует в зависимости от температуры и влажности, влияющих как на биогенность почвы, так и непосредственно на скорость ферментативной реакции (2).
Цель исследований на данном этапе – изучить особенности влияния минеральных удобрений на активность каталазы бурых лесных кислых почв чайной плантации.
Исследования проводились на базе длительного полевого многофакторного опыта, включенного в реестр Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами. Опыт заложен в 1986 г. на чайной плантации сорта Колхида, расположенной в прибрежной полосе Большого Сочи, почва бурая лесная кислая на элюво-делювии аргиллитов. Опыт содержит 16 вариантов различных сочетаний и доз минеральных удобрений, в двукратной повторности. Шаг удобрений в период гг.: по азоту – кг д. в./га, по фосфору – кг д. в./га, по калию – кг д. в./га. Формы используемых удобрений: аммиачная селитра, двойной суперфосфат, хлористый калий. Также на общем фоне макроудобрений (N360 P60 K50) заложен опыт с внесением в почву микроэлементов Са, Mg, S, Zn, B. Размер опытных делянок - 50м2. Удобрения по схеме опыта вносили согласно зональным методическим указаниям: 60% азотных и 100% фосфорных и калийных удобрений в марте - апреле, 40% азотных - в июне, в виде подкормки.
Свойства почвы участка многофакторного полевого опыта, который до закладки опыта был достаточно хорошо выровнен по содержанию питательных веществ и другим агрохимическим характеристикам, существенно изменились в результате длительного (20-ти летнего) применения минеральных удобрений и значительно различались по вариантам опыта. Так снижение рНсол составило с 4,0-4,2 до 3,2-3,5. Отмечалось достоверное увеличение содержания подвижного алюминия с 25-30 до 70-90 мг/100г. Наряду с этим произошло существенное выщелачивание кальция (с 6-8 до 2-3 мг-экв/100г) и магния (с 5-7 до 2-3 мг-экв/100г). Отмечалось стабильное увеличение уровня обеспеченности бурых лесных почв чайной плантации: азотом с 6-8 до 10-15 мг/100г, фосфором с 25-30 до 80-120 мг/100г, калием с 25-30 до 60-80 мг/100г на вариантах с высокими дозами соответствующих удобрений (5).
Таким образом, в пределах опыта выделились довольно контрастные по почвенным условиям варианты, различные по уровню обеспеченности основными элементами питания (от низкой до высокой, даже избыточной по отдельным элементам), по кислотно-основным характеристикам и в целом по уровню плодородия.
Активность каталазы определяли объемным газометрическим методом в модификации (6). Отбор почвенных образцов проведен весной (март), до внесения удобрений. Активности фермента определяли в свежих образцах.
Исследования показали, что почвы фоновой территории (буково-грабовый лес) по шкале оценки степени обогащенности ферментами (19характеризовались как среднеобогащенные каталазой (табл. 1). Активность этого фермента в почве чайной плантации по вариантам варьирует от 0,9 до 21,5 единиц ферментативного действия (мл О2/1г почвы за 1 минуту). На варианте без внесения удобрений почва переходит в разряд богатой каталазой. Отмечается четкая тенденция снижения активности каталазы в почве при внесении удобрений, по сравнению с фоном. Так, при внесении одинарных доз удобрений активность каталазы снижается в два раза. Самый низкий уровень активности (в 7 раз ниже фонового) зафиксирован при внесении самых высоких (тройных) доз удобрений (табл. 1).
Таблица 1. Активность фермента каталазы, мл О2 на 1г почвы за 1 мин
Вариант (N-P-K) | Активность каталазы |
Лес (фон) | 10,9 ± 3,3 |
0-0-0 | 19,2 ± 2,3 |
(одинарные дозы) | 5,9 ± 1,3 |
3,1 ± 1,0 | |
(двойные дозы) | 1,4 ± 0,5 |
(тройные дозы) | 1,4 ± 0,2 |
Блок с микроэлементами | |
(фон) | 1,4 ± 0,5 |
В + фон | 3,9 ± 1,5 |
Са + фон | 3,8 ± 1,4 |
S + фон | 2,1 ± 0,6 |
В блоке опыта с микроэлементами установлено некоторое положительное влияние бора и кальция на активность каталазы. Почва на этих вариантах по сравнению с «бедным» фоном приближается к разряду среднеобогащенных ферментом каталазой.
Таким образом, для бурых лесных кислых почв активность каталазы следует рассматривать как информативный показатель состояния почв чайных плантаций при применении минеральных удобрений. При 20-летнем ведении культуры на варианте без удобрений бурая лесная почва чайной плантации относится к разряду богатой по степени обеспеченности каталазой. Внесение же двойных и тройных доз минеральных удобрений ингибировало активность каталазы (в 7 раз), переводя исследуемую почву в разряд бедной (1-3 ед. ферментативного действия) по обеспеченности каталазой.
ЛИТЕРАТУРА
1. , Зенова почв. М.: МГУ, 1989.
2. Галстян активность почв Армении. Ереван. 1974
3. Дараселия активность основных типов почв западной Грузии. Тбилиси, 1979.
4. , , Цанава чая в СССР. Изд-во "Мецниерба", 1989, 560с.
5. , Козлова агроэкологического мониторинга состояния агроэкосистем чайных плантаций при различных уровнях минерального питания в условиях Черноморского побережья Краснодарского края. Материалы Международной конференции «Биоресурсы, биотехнологии, экологически безопасное развитие регионов юга России», 3-5 октября 2007 г. Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2007.- с.9-13
6. Минеев по агрохимии. М.: МГУ, 2001, 687с.
