В результате многолетних (1986-2014 гг.) наблюдений экспериментально установлены причины и экотоксикологические следствия изменения биологических свойств выщелоченного чернозема Приобья при почвозащитной системе земледелия и регулирования содержания органического вещества в почве путем изменения количества поступающих растительных остатков. Разработано три новых способа для оценки параметров биологической активности почвы. Установлено, что при прекращении вспашки естественный процесс стратификации корнеобитаемого слоя по биогенности (примерно в 3 раза больше в сравнении со вспашкой), снижение скорости минерализационных процессов (дыхательной активности на 10 %, нитрификации на 20 %) способствовали формированию микробиологических предпосылок для ухудшения азотного питания зерновых. Сравнительный анализ показал, что негативные с позиций земледелия микробиологические процессы в условиях минимизации обработки в выщелоченном черноземе Приобья были более выражены в сравнении с почвами южных районов. Однако при изученных уровнях минимизации обработки почвы (чередование вспашки и плоскорезной обработки, глубокая плоскорезная обработка, мелкая плоскорезная, без основной обработки) увеличение срока минимизации не сопровождалось углублением отмеченных процессов и при внесении минеральных удобрений они не ограничивали урожайность зерновых культур. Обоснована экотоксикологическая безопасность многолетней минимизации обработки почвы выщелоченного чернозема северной лесостепи Приобья вплоть до полного отказа от основной обработки. Разработаны новые способы, позволяющие калибровку зависимости «детоксикационная способность почвы - содержание органического вещества», что открывает возможности не только для отслеживания этой экологически значимой функции почвы, но и для прогнозных оценок при разработке новых агротехнологий.
Resulted from long-term (1986-2014) studies, the causes and eco-toxicological effects of changes in biological properties of soils were established regarding leached chernozem of areas near the Ob under conservation farming system and regulation of soil organic matter content by changing plant residues amount. The three new methods were developed to evaluate parameters of biological activity of soil. When discontinued plowing, the natural stratification process in the root layer was found to rise about 3 times as compared with plowing; rate of the mineralization processes decreased (respiratory activity by 10%, nitrification by 20%) that contributed to forming microbiological prerequisites for deterioration of nitrogenous nutrition of grain crops. A comparative analysis showed that the negative, from the farming position, microbiological processes in leached chernozem of areas near the Ob under conditions of reduced tillage were more pronounced as compared with soils of the southern regions. However, when the tillage minimization levels studied such as alternation of plowing and subsoil tillage, deep subsoil tillage, shallow blade cultivation, no-tillage, and others were applied, the increases in lengths of minimization did not accompanied by deepening of the processes above, and crop productivity did not depend on a tillage method under conditions of mineral fertilization. The eco-toxicological safety of long-term reduced tillage of leached chernozem down to complete refusal to till has been proved. The new methods have been developed, which allow calibrating a relationship between detoxification capacity of soil and organic matter content that enables not only to trace this environmentally significant function of soil but also to evaluate new agricultural technologies.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.