The changes in soil-biological processes and structure of microbial community of agrochernozems in conditions of different ways of soil cultivation

The impact of soil cultivation methods (tillage with soil overturning at a depth of 20-22 and 14-16 cm, beardless plowing and surface treatment respectively at a depth of 14-16 and 6-8 cm, and also zero or minimal tillage)) on biological activity of various ecology-trophic groups of microorganisms on agronochernozems of the Kamennaya Steppe (Voronezh oblast) using classical inoculation methods on elective media. It is shown that chernozems are highly resistant soils that are resistant to external impacts, preserving high biological activity even at the maximum mechanical treatment. Tillage with soil overturn leads to aeration of the arable horizon and the activity initiation of aerobic microorganisms of the carbon cycle, responsible for the mineralization of both complex and simple organic compounds of the soil. The contribution of microorganisms of the nitrogen cycle (nitrate-reducers and nitrogen fixers) to the overall biological activity of migratory-micellar chernozems of arable land and layland was minimal. The level of mechanical impact on the soil affects the quantitative indices and biological activity of microorganisms in the soil - the stronger the effect, the deeper layers are affected. The processes of entrance for fresh organic matter prevail over the processes of mineralization practically in all variants of the experiment, except for tillage with the soil overturn to a depth of 14-16 cm, as indicated by the values of the mineralization coefficients. The strongest humus-accumulative effect was observed in the variant with zero treatment, which is maximally approximated to such processes, occurred in a layland. Minimal soil cultivation will help to preserve the unique structure of chernozem soil, to increase the flow of fresh organic remains, to preserve the high biological diversity which is specific for natural biocenosises.

биологическая активность, вспашка, поверхностная обработка, нулевая обработка, микробиоценоз, the biological activity, tillage, surface treatment, zero treatment (no-till), microbiocoenosis

1. Василенко Е.С., Кутовая О.В., Тхакахова А.К., Мартынов А.С. Изменение численности микроорганизмов в зависимости от величины агрегатов миграционно-мицелярного чернозема // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева 2014. Вып. 73. С. 85-97.

2. Гребенников А.М. Влияние смешивания посевов на микробиологическую активность почв // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева 2008. Вып. 61. С. 75-82.

3. Гребенников А.М. Воспроизводство плодородия черноземов ЦЧЗ при их сидерации смешанными агросообществами: Автореф. дис. … докт. с.-х. н. М., 2011а. 44 с.

4. Гребенников А.М. Использование сидерации смешанными агросообществами для повышения плодородия типичных черноземов // Плодородие. 2011б. № 2. С. 30-32.

5. Железова А.Д., Тхакахова А.К., Ярославцева Н.В., Гарбуз С.А., Лазарев В.И., Когут Б.М., Кутовая О.В., Холодов В.А. Микробиологические показатели агрегатов типичных черноземов в многолетних полевых опытах // Почвоведение. 2017. № 6. С. 711-717. doi: 10.7868/S0032180X17060120.

6. Заварзин Г.А., Колотилова H.H. Введение в природоведческую микробиологию. М.: Книжный дом Университет, 2001. 256 с.

7. Закс Л. Статистическое оценивание. М.: Статистика, 1976. 598 с.

8. Зинченко М.К., Бибик Т.С., Стоянова Л.Г. Влияние систем удобрений на структуру и изменение отдельных физиологических групп микроорганизмов в серой лесной почве Владимирского ополья // Фундаментальные исследования. № 12. Ч. 3. 2014. С. 552-557.

9. Иванова Е. А., Кутовая О. В., Тхакахова А. К., Чернов Т. И., Першина Е.В., Маркина Л.Г., Андронов Е. Е., Когут. Б.М. Структура микробного сообщества агрегатов чернозема типичного в условиях контрастных вариантов сельскохозяйственного использования // Почвоведение. 2015. № 11. С. 1367-1382. doi: 10.7868/S0032180X15110088.

10. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.

11. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 223 с.

12. Кутовая О.В., Гребенников А.М., Чевердин Ю.И., Маркина Л.Г. Влияние длительности использования агрочерноземов в земледелии на мезофауну и активность микрофлоры // Аграрная Россия. 2017. № 1. С. 2-9.

13. Кутовая О.В., Тхакахова А.К., Чевердин Ю.И. Влияние поверхностного переувлажнения на биологические свойства лугово-черноземных почв Каменной Степи // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2016. Вып. 82. С. 56-70. doi: 10.19047/0136-1694-2016-82-56-70.

14. Лебедева И.И., Чевердин Ю.И., Титова Т.В., Гребенников А.М., Маркина Л.Г. Структурное состояние миграционно-мицелярных (типичных) агрочерноземов Каменной Степи в условиях разновозрастной пашни // Почвоведение. 2017. № 2. С. 227-238. doi: 10.7868/S0032180X17020095

15. Полевой определитель почв России. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучае-ва, 2008. 182 с.

16. Титова В.И., Козлов А.В. Методы оценки функционирования микробоценоза почвы, участвующего в трансформации органического вещества. Нижний Новгород, 2012. 64 с.

17. Balota E.L., Colozzi-Filho A., Andrade D.S., Dick R.P. Microbial biomass in soils under different tillage and crop rotation systems // Biol. Fertil. Soils. 2003. V. 38. No. 1. P. 15-20.

18. Chan K.Y., Mead J.A. Surface physical properties of a sandy loam soil under different tillage practices // Austr. J. Soil Res. 1988. V. 26. No. 3. P. 549-559.

19. Hobbs P.R., Sayre K., Gupta R. The role of conservation agriculture in sustainable agriculture // Philosophical Transactions of the Royal Society B. V. 363, No. 1491, pp. 543-555, 2008. doi: 10.1098/rstb.2007.2169

20. Mathew R.P., Feng Y., Githinji L., Ankumah R., Balkcom K.S. Impact of No-Tillage and Conventional Tillage Systems on Soil Microbial Communities // Applied and Environmental Soil Science. 2012. Article ID 548620. 10 p.

21. Schwab E.B., Reeves D.W., Burmester C.H., Raper R.L. Conservation tillage systems for cotton in the Tennessee Valley // Soil Sci. Soc. Am. J. 2002. V. 66. No. 2. P. 569-577.

22. Staley T.E. Soil microbial biomass alterations during the maize silage growing season relative to tillage method // Soil Sci. Soc. Am. J. 1999. V. 63. No. 6. P. 1845-1847.

23. Trojan M.D., Linden D.R. Macroporosity and hydraulic properties of earthworm-affected soils as influenced by tillage and residue management // Soil Sci. Soc. Am. J. 1998. V. 62. No. 6. P. 1687-1692.

24. Uri N.D. Factors affecting the use of conservation tillage in the United States // Water, Air, and Soil Pollution. 1999. V. 116. No. 3-4. P. 621-638.

25. West T.O., Post W.M. Soil organic carbon sequestration rates by tillage and crop rotation: a global data analysis // Soil Sci. Soc. Am. J. 2002. V. 66. No. 6. P. 1930-1946.

26. World reference base for soil resources 2014. International soil classifica-tion system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports No. 106. FAO, Rome, 2014. 181 p.