Ученые факультета почвоведения МГУ подтвердили гипотезу о снижении микробиологической активности чернозема под действием хлоридов на фоне внесения азотно-фосфорных удобрений. Длительное компостирование образцов типичного чернозема под действием хлорида калия привело к уменьшению численности и биомассы прокариотного комплекса. Авторы исследования также определили устойчивых и чувствительных к повышенному содержанию хлоридов и нитратов в почве представителей прокариотного комплекса. Было показано, что подавление микробиологической активности чернозема при внесении хлорида калия объясняет выявленное ранее уменьшение доступности питательных элементов для растений.
Удобрения традиционно применяются при возделывании сельскохозяйственных культур для увеличения урожайности и пополнения запасов питательных веществ в почве. Значение калийных и азотно-фосфорных удобрений трудно переоценить: недостаток калия, азота и фосфора в почве негативно влияет на рост и развитие большинства сельскохозяйственных культур. Более ранние исследования показали, что применение в качестве калийного удобрения хлористого калия совместно с азотно-фосфорными удобрениями на типичном черноземе может приводить к уменьшению биомассы растений и доступности для них основных питательных элементов. Трансформация в почве различных соединений, в том числе вносимых вместе с удобрениями, осуществляется микробными сообществами, специфичными для каждого типа почв.
«Нами было выдвинуто предположение, что наблюдаемый токсический эффект связан с падением уровня минерального питания растений из-за влияния хлорида калия на функционирование микробного комплекса чернозема. Предварительные данные, полученные в лабораторных условиях методом инициации микробной сукцессии, подтверждали эту гипотезу, – рассказал один из авторов исследования, ассистент кафедры агрохимии и биохимии растений факультета почвоведения МГУ Кирилл Павлов. – На варианте с внесением хлорида калия было обнаружено двукратное уменьшение эмиссии почвой углекислого газа. Промывание почвы несколько сокращало токсический эффект, что позволило связать его возникновение с содержанием в почве легкорастворимых солей. Но устойчивость негативного эффекта указывала на возможность существенных изменений в микробном комплексе почвы и важность его изучения».
В ходе лабораторных экспериментов была оценена микробиологическая активность почвы, проведена оценка численности и структуры прокариотного комплекса.
«Наше исследование показало, что внесение хлорида калия на фоне азотно-фосфорных удобрений снижает активность почвенного микробного сообщества. Это выражается в значимом сокращении дыхания (эмиссии углекислого газа) и нитратного дыхания (эмиссии N2O) в почвенных образцах чернозема. Уменьшение интенсивности дыхания было устойчивым в течение двух лет после внесения удобрений», – объяснила аспирантка кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ Анастасия Власова.
Также было установлено, что негативный эффект хлорида калия на микробиологические свойства плодородного чернозема проявляется при отсутствии засоления почвы по существующим общепринятым градациям. В результате длительного компостирования в образцах типичного чернозема под действием хлорида калия произошло снижение численности и биомассы метаболически активного прокариотного комплекса. Это подтверждает токсическое действие хлорида калия на микробное сообщество почвы. Среди прокариотного сообщества представителей домена Bacteria практически все группы оказались чувствительными к повышенному содержанию хлоридов и нитратов в почве. Для некоторых представителей Actinobacteria чувствительность к ионам хлора подтверждается на родовом уровне (Streptomyces и Micromonospora), а для домена Archaea представители филума Euryarchaeota выявляются как наиболее устойчивые к наличию ионов хлора.
Полученные в исследовании данные помогут в дальнейшем оптимизировать применение удобрений на типичных черноземах – почвах, сформированных в условиях непромывного водного режима и имеющих определенные риски к засолению.
Микробиологические исследования были выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда. Агрохимические эксперименты и анализы водной вытяжки и электропроводности получены в рамках темы НИР «Разработка и оценка комплекса инновационных агрохимических средств, мелиорантов и регуляторов роста в условиях агро-, техногенеза и городской среды» (ЦИТИС: 121041300098-7).
Статья опубликована в журнале «Почвоведение»Источник: МГУ имени М.В.Ломоносова
