Влияние удобрений на почву. Минеральные удобрения и свойства почвы. Влияние минеральных удобрений на почвы

Внесение минеральных удобрений оказывает значительное влияние на популяции вредных организмов, которые в неподвижном (пропагулы фитопатогенов, семена сорняков) или малоподвижном (нематоды, личинки фитофагов) состоянии длительное время выживают, сохраняются или обитают в почве. Особенно широко в почвах представлены возбудители обыкновенных корневых гнилей (В. sorokiniana, виды p. Fusarium ). Название вызываемых ими заболеваний - "обыкновенные" гнили - подчеркивает широту ареалов на сотнях растений-хозяев. Кроме того, они относятся к разным экологическим группам почвенных фитопатогенов: В. sorokiniana - к временным обитателям почвы, а виды рода Fusarium - к постоянным. Это делает их удобными объектами для выяснения закономерностей, характерных для группы почвенных, или корневых, инфекций в целом.
Под влиянием минеральных удобрений агрохимические свойства пахотных почв существенно меняются по сравнению с их аналогами на целинных и залежных участках. Это оказывает большое влияние на выживаемость, жизнеспособность, а следовательно, и численность фитопатогенов в почве. Покажем это на примере В. sorokiniana (табл. 39).

Приведенные данные свидетельствуют, что воздействие агрохимических свойств почвы на плотность популяции В. sorokiniana является более значительным в агроэкосистемах зерновых культур, чем в естественных экосистемах (целинные почвы): индекс детерминации, свидетельствующий о доле влияния рассматриваемых факторов, составляет соответственно 58 и 38 %. Чрезвычайно важно, что самыми значимыми экологическими факторами, изменяющими плотность популяции возбудителя в почве, являются в агроэкосистемах - азот (NO3) и калий (K2O), а в естественных экосистемах - гумус. В агроэкосистемах возростает зависимость плотности популяции гриба от pH почвы, а также содержания подвижных форм фосфора (P2O5).
Рассмотрим более подробно влияние отдельных видов минеральных удобрений на жизненный цикл почвенных вредных организмов.
Азотные удобрения.
Азот относится к основным элементам, необходимым для жизнедеятельности как растений-хозяев, так и вредных организмов. Он входит в состав четырех элементов (Н, О, N, С), из которых на 99 % состоят ткани всех живых организмов. Азот как седьмой элемент таблицы Менделеева, имеющий во втором ряду 5 электронов, может достраивать их до 8 или терять, замещаясь кислородом. Благодаря этому образуются устойчивые связи с другими макро- и микроэлементами.
Азот является составной частью белков, из которых создаются все их основные структуры и которые обусловливают активность генов, включая систему растения-хозяева - вредные организмы. Азот входит в состав нуклеиновых кислот (рибонуклеиновой РНК и дезоксирибонуклеиновой ДНК), обусловливающих хранение и передачу наследственной информации об эволюционно-экологических взаимоотношениях вообще и между растениями и вредными организмами в экосистемах, в частности. Поэтому внесение азотных удобрений служит мощным фактором как стабилизации фитосанитарного состояния агроэкосистем, так и его дестабилизации. Это положение получило подтверждение при массовой химизации сельского хозяйства.
Растения, обеспеченные азотным питанием, отличаются лучшим развитием надземной массы, кустистостью, площадью листовой по-верности, содержанием хлорофилла в листьях, белковостью зерна и содержанием в нем клейковины.
Главными источниками питания азотом как растений так и вредных организмов являются соли азотной кислоты и соли аммония.
Под влиянием азота изменяется главная жизненная функция вредных организмов - интенсивность размножения, а следовательно и роль возделываемых растений в агроэкосистемах как источников воспроизводства вредных организмов. Возбудители корневых гнилей временно увеличивают свою популяцию в отсутствии растений-хозяев, используя минеральный азот, вносимый в виде удобрений, для непосредственного потребления (рис. 18).

В отличие от минерального азота, действие органики на возбудителей болезней происходит через микробное разложение органического вещества. Поэтому увеличение органического азота в почве коррелирует с ростом популяции почвенной микрофлоры, среди которой существенную долю составляют антагонисты. Обнаружена высокая зависимость численности популяции гельминтоспориозной гнили в агроэкосистемах от содержания минерального азота, а в естественных, где преобладает органический азот - от содержания гумуса. Тем самым условия азотного питания растений-хозяев и возбудителей корневых гнилей в агро- и естественных экосистемах различаются: они более благоприятны в агроэкосистемах при обилии азота в минеральной форме, и менее - в естественных экосистемах, где минеральный азот присутствует в меньшем количестве. Связь численности популяции В. sorokiniana с азотом в естественных экосистемах тоже проявляется, но количественно менее выражена: доля влияния на популяцию составляет в почвах естественных экосистем Западной Сибири 45 % против 90 % в агроэкосистемах. Наоборот, доля влияния органического азота более весома в естественных экосистемах - соответственно 70 % против 20 %. Внесение азотных удобрений на черноземах значительнее стимулирует размножение В. sorokiniana в сравнении с фосфорным, фосфорно-калийным и полным удобрениями (см. рис. 18). Однако эффект стимуляции резко различается в зависимости от форм азотных удобрений, усваиваемых растениями: он был максимальным при внесении нитрата магния, натриевой селитры и минимальным - при использовании сульфата аммония.
По данным И. И. Черняевой, Г. С. Муромцева, Л. Н. Коробовой, В. А. Чулкиной и др., сульфат аммония на нейтральных и слабощелочных почвах достаточно эффективно подавляет прорастание пропагул фитопатогенов и снижает плотность популяций таких широко распространенных фитопатогенов как виды родов Fusarium, Helminthosporium, Ophiobolus и утрачивает это качество при совместном внесении с известью. Механизм подавления объясняется поглощением иона аммония корнями растений и выделением в ризосферу корней иона водорода. В результате этого в ризосфере растений повышается кислотность почвенного раствора. Прорастание спор фитопатогенов подавляется. Кроме того, аммоний - как менее подвижный элемент - обладает пролонгированным действием. Он поглощается почвенными коллоидами и постепенно высвобождается в почвенный раствор.
Аммонификация осуществляется аэробными и анаэробными микроорганизмами (бактериями, актиномицетами, грибами) , среди которых выявлены активные антагонисты возбудителей корневых гнилей. Корреляционный анализ показывает, что между численностью В. sorokiniana в почвах и численностью аммонификаторов на черноземных почвах Западной Сибири существует обратная тесная зависимость: r = -0,839/-0,936.
Содержание азота в почве оказывает влияние на выживаемость фитопатогенов на(в) инфицированных растительных остатках. Так, выживаемость Ophiobolus graminis и Fusarium roseum была выше на соломе в почвах, богатых азотом, в то время как для В. sorokiniana , наоборот, - в почвах с низким его содержанием. При усилении минерализации растительных остатков под влиянием азотно-фосфорных удобрений происходит активное вытеснение В. sorokiniana: популяция возбудителя гнили на растительных остатках при внесение NP в 12 раз меньше, чем на растительных остатках без внесения удобрений.
Внесение азотных удобрений усиливает рост вегетативных органов растений, накопление в них небелкового азота (аминокислот), доступного для патогенов; растет обводненность тканей, уменьшается толщина кутикулы, клетки увеличиваются в объеме, оболочка их становится тоньше. Это облегчает проникновение возбудителей в ткани растений-хозяев, усиливает их восприимчивость к болезням. Чрезмерно высокие нормы внесений азотных удобрений вызывают дисбаланс в питании растений азотом и повышенное развитие болезней.
Е. П. Дурынина и Л. Л. Великанов отмечают, что высокая степень поражения растений при внесении азотных удобрений связана со значительным накоплением небелкового азота. Другие авторы связывают это явление с изменением количественного соотношения аминокислот при патогенезе болезней. Более сильное поражение ячменя В. sorokiniana отмечено в случае высокого содержания глутамина, треонина, валина и фенилаланина. Напротив, при высоком содержании аспарагина, пролина и аланина поражение было незначительным. Содержание серина и изолейцина повышается в растениях, выросших на нитратной форме азота, а глицина и цистеина - на аммонийной.
Установлено, что вертициллезная инфекция усиливается, когда в корневой зоне преобладает нитратный азот и, наоборот, ослабляется при замене его на аммонийную форму. Внесение под хлопчатник высоких доз азота (более 200 кг/га) в виде аммиачной воды, сжиженного аммиака, сульфата аммония, аммофоса, мочевины, цианамида кальция приводит к более значительному повышению урожая и существенному подавлению вертициллезной инфекции, чем при внесении аммиачной и чилийской селитры. Различия в действии нитратных и аммонийных форм азотных удобрений вызваны их различным влиянием на биологическую активность почвы. Соотношение С: N и отрицательное действие нитратов ослабевают на фоне внесения органических добавок.
Внесение азотных удобрений в аммонийный форме снижает процесс размножения овсяной цистообразующей нематоды и повышает физиологическую устойчивость к ней растений. Так, внесение сульфата аммония снижает численность нематоды на 78 %, а урожайность зерна увеличивается на 35,6 %. В то же время применение нитратных форм азотных удобрений, наоборот, способствует увеличению популяции овсяной нематоды в почве.
Азот лежит в основе всех ростовых процессов в растении. В связи с этим поражаемость растений болезнями и вредителями слабее при оптимальном питании растений. При повышении развития болезней на азотном фоне питания катастрофического снижения урожайности не происходит. Ho сохранность продукции при хранении значительно снижается. Благодаря интенсивности ростовых процессов соотношение между пораженной и здоровой тканью органов при внесении азотных удобрений изменяется в сторону здоровой. Так, при поражении зерновых культур корневыми гнилями на азотном фоне питания одновременно происходит рост вторичной корневой системы, в то время как при дефиците азота рост вторичных корней подавляется.
Таким образом, потребности растений и вредных организмов в азоте как элементе питания совпадают. Это приводит как к росту урожайности при внесении азотных удобрений, так и к размножению вредных организмов. Более того, в агроэкосистемах преобладают минеральные формы азота, особенно нитратная, которые непосредственно потребляются вредными организмами. В отличие от агроэкосистем, в естественных экосистемах преобладает органическая форма азота, потребляемая вредными организмами только при разложении органических остатков микрофлорой. Среди неё много антагонистов, подавляющих всех возбудителей корневых гнилей, но особенно специализированных, как В. sorokiniana. Это ограничивает размножение возбудителей корневых гнилей в естественных экосистемах, где их численность постоянно поддерживается на уровне ниже ПВ.
Дробные внесения азотных удобрений в сочетании с фосфорными, замена нитратной формы на аммонийную, стимулируют общую биологическую и антагонистическую активность почв, служат реальными предпосылками стабилизации и снижения численности вредных организмов в агроэкосистемах. К этому добавляется положительное действие азотных удобрений на повышение выносливости (адаптивности) к вредным организмам - энергично растущие растения обладают повышенными компенсаторными способностями в ответ на поражение и повреждения, наносимые им возбудителями болезней и вредителями.
Фосфорные удобрения.
Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, макроэргических соединений (АТФ), участвуя в синтезе белков, жиров, углеводов, аминокислот. Он принимает участие в фотосинтезе, дыхании, регуляции проницаемости мембран клеток, в образовании и переносе энергии, необходимой для жизнедеятельности растений и животных. Основная роль в энергетических процессах клеток, тканей и органов живых организмов принадлежит АТФ (аденозинтрифосфорной кислоте). Без АТФ не могут проходить ни процессы биосинтеза, ни распада метаболитов в клетках. Роль фосфора в биологическом переносе энергии уникальна: устойчивость АТФ в средах, где идет биосинтез, больше устойчивости других соединений. Это связано с тем, что богатая энергией связь защищена отрицательным зарядом фосфорила, отталкивающим молекулы воды и ионы ОН-. В противном случае АТФ легко подвергалась бы гидролизу и распаду.
При обеспечении растений фосфорным питанием в них усиливаются процессы синтеза, активизируется рост корней, ускоряется созревание сельскохозяйственных культур, возрастает засухоустойчивость, улучшается развитие генеративных органов.
Главным источником фосфора для растений в агроэкосистемах являются фосфорные удобрения. Растения поглощают фосфор в начальные фазы роста и очень чувствительны к его недостатку в этот период.
Внесение фосфорных удобрений оказывает значительное влияние на развитие корневых гнилей. Этот эффект достигается даже при внесении удобрений в небольших дозах, в рядки при посеве. Положительное действие фосфорных удобрений объясняется тем, что фосфор способствует усиленному росту корневой системы, утолщению механических тканей, а главное, определяет поглотительную (мета-болитическую) активность корневой системы.
Корневая система пространственно и функционально обеспечивает поглощение, транспорт и метаболизм фосфора. Причем значение корневой системы для поглощения фосфора неизмеримо выше, чем азота. В отличие от нитратов, анионы фосфора поглощаются почвой и остаются в нерастворенной форме. Растение может получить их только благодаря корням, непосредственно вступающим в контакт с анионами в толще почвы. Благодаря правильному фосфорному питанию снижается предрасположенность к возбудителям болезней со стороны корневой системы, особенно вторичной. Последнее совпадает с повышенной физиологической активностью вторичных корней в снабжении растения фосфором. Каждая единица объема вторичных корней получала (в опыте с мечеными атомами) в два раза больше фосфора в сравнении с зародышевыми корнями.
Внесение фосфорного удобрения замедляло развития обыкновенной корневой гнили во всех изученных зонах Сибири даже тогда, когда в “первом минимуме” в почве находится азот (северная лесостепь). Положительное действие фосфора сказывалось и при основном и при рядковом внесении в небольшой (Р15) дозе. Рядковое удобрение более целесообразно при ограниченном количестве удобрений.
Эффективность фосфорных удобрений для вегетативных органов растений различается: оздоровление подземных, особенно вторичных корней проявлялось во всех зонах, а надземных - только в увлажненных и умеренно увлажненных (подтайга, северная лесостепь). В пределах одной зоны эффект оздоровления от фосфорного удобрения на подземных органах был в 1,5-2,0 раза выше, чем на надземных. На почвозащитных фонах обработки в степной зоне особенно эффективны в оздоровлении почвы и вегетативных органов растений яровой пшеницы азотно-фосфорные удобрения в расчетной норме. Усиление ростовых процессов под влиянием минеральных удобрений приводило к повышению выносливости растений к обыкновенной корневой гнили. При этом ведущая роль принадлежала тому макроэлементу, содержание которого в почве минимально: в горно-степной зоне - фосфору, в северной лесостепи - азоту. В горно-степной зоне, например, выявлена корреляция между уровнем развития корневых гнилей (%) по годам и величиной урожайности зерна (ц/га):

Корреляция имеет обратный характер: чем слабее развитие корневых гнилей, тем выше урожайность зерна, и наоборот.
Аналогичные результаты получены в южной лесостепи Западной Сибири, где обеспеченность почвы подвижными формами P2O5 была средней. Недобор зерна от обыкновенной корневой гнили самым высоким оказался в аарианте без применения удобрений. Так, в среднем за 3 года он составил по ячменю сорта Омский 13709 32,9 % против 15,6-17,6 в случае внесения фосфорного, фосфорно-азотного и полного минерального удобрений, или почти в 2 раза выше. Внесение азотного удобрения, даже если азот находился в почве в “первом минимуме”, сказывалось главным образом на повышении выносливости растений к болезни. В результате этого, в отличие от фосфорного фона, корреляция между развитием болезни и урожайностью зерна по азоту статистически не доказана.
Многолетние исследования, проведенные на Ротамстедской опытной станции (Англия), свидетельствуют о том, что биологическая эффективность фосфорных удобрений против корневых гнилей (возбудитель Ophiobolus graminis ) зависит от плодородия почв и предшественников, изменяясь от 58 % до 6-и кратного положительного эффекта. Максимальная эффективность достигалась при комплексном применении фосфорных удобрений с азотными.
По данным исследований, проведенных на каштановых почвах Республики Алтай, существенное снижение популяции В. sorokiniana в почве достигается там, где фосфор содержится в почве а первом минимуме (см. рис. 18). Добавление а этих условиях азотных удобрений в норме N45 и даже калийных в норме К45 фитосанитарное состояние почв практически не улучшает. Биологическая эффективность фосфорного удобрения в дозе Р45 составила 35,5 %, а полного удобрения - 41,4% по сравнению с фоном, без применения удобрений. При этом существенно возрастает количество конидий с признаками деградации (разложения).
Повышение устойчивости растений под влиянием фосфорного удобрения ограничивает вредоносность проволочников, нематод, сокращая критический период в результате интенсификации ростовых процессов на начальных фазах.
Внесение фосфорно-калийных удобрений оказывает прямое токсическое действие на фитофагов. Так, при внесении фосфорно-калийных удобрений снижается численность проволочников в 4-5 раз, а при добавлении к ним азотных удобрений - в 6-7 раз по сравнению с их исходной численностью, и в 3-5 раз по сравнению с контрольными данными без применения удобрений. Особенно резко снижается популяция посевного щелкуна. Действие минеральных удобрений на снижение численности проволочников объясняется тем, что покровы вредителей обладают избирательной проницаемостью к солям, содержащимся в минеральных удобрениях. Быстрее других проникают и наиболее токсичны для проволочников катионы аммония (NH4+), затем катионы калия и натрия. Наименее токсичны катионы кальция. Анионы солей удобрений можно расположить в следующем убывающем порядке по их токсическому действию на проволочников: Cl-, N-NO3-, PO4-.
Токсическое действие минеральных удобрений на проволочников изменяется в зависимости от гумусности почв, их механического состава и величины pH. Чем меньше органического вещества содержится в почве, ниже pH и легче механический состав почвы, тем выше токсическое действие минеральных, в том числе фосфорных удобрений на насекомых.
Калийные удобрения.
Находясь в клеточном соке, калий сохраняет легкую подвижность, удерживаясь митохондриями в протоплазме растений днем и частично выделяется через корневую систему ночью, а днем вновь поглощается. Дожди вымывают калий, особенно из старых листьев.
Калий способствует нормальному течению фотосинтеза, усиливает отток углеводов из пластинок листьев в другие органы, синтез и накопление витаминов (тиамина, рибофлавина и др.). Под влиянием калия растения приобретают способность удерживать воду и легче переносить кратковременную засуху. У растений утолщается клеточная оболочка, повышается прочность механических тканей. Эти процессы способствуют повышению физиологической устойчивости растений к вредным организмам и неблагоприятным абиотическим факторам внешней среды.
По данным Международного института калийных удобрений (750 полевых экспериментов) калий снижал поражаемость растений грибными болезнями в 526 случаях (71,1 %), был неэффективным в 80 (10,8%) и увеличивал поражаемость в 134 (18,1 %) случаях. Он особенно эффективен в оздоровлении растений в увлажненных прохладных условиях даже при высоком содержании его в почве. В пределах Западно-Сибирской низменности калий стабильно производил положительный эффект оздоровления почв в зонах подтайги (табл. 40).

Внесение калийных удобрений даже при высоком содержании калия в почвах всех трех зон существенно снижало заселенность почв В. sorokiniana. Биологическая эффективность калия составляла 30-58 % против 29-47 % фосфорного и при неустойчивой эффективности азотного удобрения: в подтайге и северной лесостепи положительна (18-21 %), в горно-степной зоне - отрицательна (- 64 %).
Общая микробиологическая активность почвы и концентрация в ней K2O оказывают решающее воздействие на выживаемость Rhizoctonia solani. Калий способен повышать приток углеводов в корневую систему растений. Поэтому наиболее активно формирование микоризы пшеницы идет при внесении калийных удобрений. Микоризообразование снижается при внесении азота из-за расхода углеводов на синтез азотсодержащих органических соединений. Влияние фосфорного удобрения было в этом случае несущественным.
Кроме влияния на интенсивность размножения возбудителей и выживаемость их в почве, минеральные удобрения воздействуют на физиологическую устойчивость растений к инфекции. При этом калийные удобрения усиливают в растениях процессы, задерживающие распад органических веществ, повышают активность каталазы и пероксидазы, снижают интенсивность дыхания и потери сухих веществ.
Микроэлементы.
Микроэлементы составляют обширную группу катионов и анионов, которые оказывают многогранное воздействие на интенсивность и характер спороношения возбудителей болезней, а также устойчивость к ним растений-хозяев. Важнейшей особенностью действия микроэлементов является их относительно малые дозы, необходимые для ослабления вредоносности многих заболеваний.
С целью снижения вредоносности болезней рекомендуется применять следующие микроэлементы:
- гельминтоспориоз зерновых культур - марганец;
- вертициллез хлопчатника - бор, медь;
- корневая гниль хлопчатника - марганец;
- фузариозное увядание хлопчатника - цинк;
- корнеед свеклы - железо, цинк;
- ризоктониоз картофеля - медь, марганец,
- рак картофеля - медь, бор, молибден, марганец;
- черная ножка картофеля - медь, марганец;
- вертициллез картофеля - кадмий, кобальт;
- черная ножка и кила капусты - марганец, бор;
- фомоз моркови - бор;
- черный рак яблони - бор, марганец, магний;
- серая гниль клубники - марганец.
Механизм действия микроэлементов на разных возбудителей болезней различен.
В ходе патогенеза корневых гнилей на ячмене, например, нарушаются физиолого-биохимические процессы и разбалансируется элементный состав растений. В фазе кущения снижается содержание К, Cl, Р, Mn, Cu, Zn и растет концентрация Fe, Si, Mg и Ca. Подкормка растений микроэлементами, в которых растение испытывает дефицит, стабилизирует метаболитические процессы в растениях. Тем самым возрастает их физиологическая устойчивость к возбудителям.
Различные возбудители нуждаются в различных микроэлементах. На примере возбудителя техасской корневой гнили (возбудитель Phymatotrichum omnivorum ) показано, что только Zn, Mg, Fe увеличивают биомассу мицелия возбудителя, в то время Ca, Co, Cu, Al угнетают этот процесс. Поглощение Zn начинается со стадии прорастания конидий. У Fusarium graminearum Zn влияет на образование желтых пигментов. Большинство грибов требуют наличия в субстрате Fe, В, Mn, Zn, хотя и в разных концентрациях.
Бор (В), воздействуя на проницаемость клеточных мембран растений и транспорт углеводов, изменяет их физиологическую устойчивость к фитопатогенам.
Выбор оптимальных доз микроудобрений, например, при внесении Mn и Co на хлопчатнике, снижает развитие вилта на 10-40 %. Применение микроэлементов является одним из эффективных способов оздоровления картофеля от парши обыкновенной. По данным известного немецкого фитопатолога Г. Бразда (G. Brazda), марганец снижает развитие парши обыкновенной на 70-80 %. Условия, способствующие поражению клубней картофеля паршой, совпадают с факторами марганцевого голодания. Есть прямая зависимость между развитием парши обыкновенной и содержанием марганца в кожуре клубней картофеля. При недостатке марганца кожура становится шершавой и трескается (см. рис. 4). Возникают благоприятные условия для заражения клубней. По данным ВНИИ льна, при недостатке бора в почве у льна нарушается транспорт углеводов, способствующий нормальному развитию ризосферных и почвенных микроорганизмов. Внесение бора в почву уменьшает агрессивность возбудителя фузариоза льна в два раза при росте урожайности семян на 30 %.
Влияние микроудобрений на развитие фитофагов и других почвенных вредных организмов изучено недостаточно. Они в большей степени применяются для оздоровления посевов от наземно-воздушных, или листо-стеблевых, вредных организмов.
Микроэлементы применяются при обработке посевного и посадочного материала. Они вносятся в почву вместе с NPK, либо при опрыскивании растений или при поливе. Во всех случаях эффективность микроудобрений в защите растений от почвенных вредных организмов, особенно фитопатогенов, возрастает при внести их на фоне полного минерального удобрения.
Полное минеральное удобрение. Внесение полного минерального удобрения на основе агрохимических картограмм и нормативного метода оказывает наиболее благоприятное влияние на фитосанитарное состояние почв и посевов в отношении почвенных, или корне клубневых, инфекций, оздоравливая почву и корнеклубнеплоды, которые используются на продовольствие и на семена.
Оздоровление почв с помощью полного минерального удобрения под яровую пшеницу и ячмень происходит практически во всех почвенно-климатических зонах (табл. 41).

Биологическая эффективность полного минерального удобрения изменялась по зонам от 14 до 62 %: более высокой она была в относительно увлажненных зонах, чем в засушливой (Кулундинская степь), а в пределах зоны - в бессменных посевах, где отмечалась худшая фитосанитарная ситуация.
Роль минеральных удобрений в оздоровлении почв снижается, когда высеваются семена, зараженные фитопатогенами. Зараженные семена создают микроочаги возбудителя инфекции в почвы и вдобавок возбудитель, находившийся на(в) семенах, первым занимает экологическую нишу на пораженных органах растений.
Все минеральные удобрения, снижающие pH на дерново-подзолистой почве, негативно влияют на выживаемость пропагул В. sorokiniana в почве (r = -0,737). Так, калийные удобрения, подкисляя почву, снижают численность популяции фитопатогена, особенно в недостаточно влажной почве.
Повышение физиологической устойчивости растений к болезням приводит к оздоровлению подземных и надземных вегетативных органов. Еще Д. Н. Прянишников отмечал, что у голодающих растений пропорциональное развитие вегетативных органов нарушается. В зонах достаточного (тайга, подтайга, предгорья) и умеренного (лесостепь) увлажнения в Западной Сибири под влиянием полного минерального удобрения существенно возрастает оздоровление как подземных (первичные, вторичные корни, эпикотиль), так и надземных (прикорневые листья, основание стебля) вегетативных органов. В то же время в засушливых условиях (Кулундинская степь) увеличивается количество здоровых корней, особенно вторичных. Оздоровление вегетативных органов растений на удобренном фоне связано преимущественно с улучшением фитосанитарного состояния почвы (r = 0,732 + 0,886), а также с повышением физиологической устойчивости вегетативных органов к фузариозно-гельминтоспориозным заболеваниям, преобладанием в них процессов синтеза над гидролизом.
Для повышения физиологической устойчивости к возбудителям болезней важен баланс питательных веществ, особенно в отношении N-NO3, P2O5, K2O, который различается по культурам. Так, для повышения физиологической устойчивости растений картофеля к болезням отношение N: P: К рекомендуется 1: 1: 1,5 или 1: 1,5: 1,5 (преобладают фосфор и калий), а для повышения физиологической устойчивости хлопчатника к вилту на полях, заселенных пропагула-ми возбудителя выше ПВ, выдерживают N: P: К как 1: 0,8: 0,5 (преобладает азот).
Полное минеральное удобрение влияет на популяции фитофагов, обитающих в почве. Как общая закономерность отмечено снижение численности фитофагов при отсутствии заметного отрицательного влияния на энтомофагов. Так, смертность проволочников зависит от концентрации солей в почве, состава катионов и анионов, осмотического давления жидкостей в теле проволочников и наружном почвенном растворе. С повышением интенсивности обмена веществ у насекомых растет проницаемость их покровов для солей. Особенно проволочники чувствительны к минеральным удобрениям весной и летом.
Действие минеральных удобрений на проволочников зависит также от содержания гумуса в почве, ее механического состава и величин pH. Чем меньше в ней органического вещества, тем выше токсическое действие минеральных удобрений на насекомых. Биологическая эффективность NK и NPK на дерново-подзолистых почвах Белоруссии, внесенных под ячмень в звене севооборота ячмень - овес - гречиха, достигает в снижении численности проволочников соответственно 77 и 85 %. В то же время численность энтомофагов (жужелиц, стафилинид) в процентном отношении к вредителям не уменьшается, а в ряде случаев даже возрастает.
Систематическое применение полного минерального удобрения на полях ОПХ НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева способствует снижению численности и вредоносности проволочников до уровня ЭПВ. Вследствие этого в хозяйстве не требуется применения инсектицидов против этих вредителей.
Минеральные удобрения существенно ограничивают интенсивность размножения почвенных, или корне-клубневых, вредных организмов, снижают численность и длительность выживания их в почве и на(в) растительных остатках из-за повышения биологической и антагонистической активности почвы, роста устойчивости и выносливости (адаптивности) растений к вредным организмам. Внесение азотных удобрений повышает преимущественно выносливость (компенсаторные механизмы) растений к вредным организмам, а внесение фосфорных и калийных - физиологическую устойчивость к ним. Полное минеральное удобрение совмещает оба механизма положительного действия.
Устойчивый фитосанитарный эффект минеральных удобрений достигается дифференцированным подходом по зонам и культурам при определении доз и баланса питательных веществ макро- и микроудобрений на основе агрохимических картограмм и нормативного метода расчета. Однако с помощью минеральных удобрений кардинальное оздоровление почв от возбудителей корневых инфекций не достигается. Отдача зерна от возрастающих доз минеральных удобрений в условиях химизации земледелия снижается, если сельскохозяйственные культуры возделываются на почвах, инфицированных выше порога вредоносности. Это обстоятельство требует совместного применения фитосанитарных предшественников в севообороте, минеральных, органических удобрений и биологических препаратов для обогащения ризосферы растений антагонистами и снижения инфекционного потенциала возбудителей в почвах ниже ПВ. Для этого составляются почвенные фитосанитарные картограммы (ФПК) и на их основе разрабатываются мероприятия по оздоровлению почв.
Оздоровление почв является на современном этапе развития сельского хозяйства фундаментальной предпосылкой для повышения устойчивости и адаптивности агроэкосистем при переходе к адаптивно-ландшафтному земледелию и адаптивному растениеводству.

Внесение в почву удобрений не только улучшает питание растений, но изменяет и условия существования почвенных микроорганизмов, которые также нуждаются в минеральных элементах. При благоприятных климатических условиях численность микроорганизмов и их активность после удобрения почвы значительно возрастают.

Стимуляциониый эффект минеральных удобрений на почвенную микрофлору, а в еще большей степени навоза весьма наглядно демонстрирует опыт, проведенный на дерново-подзолистой почве Сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева (Е.Н. Мишустии, Е.3. Теппер). Более 50 лет назад по инициативе Д.Н. Прянишникова был заложен стационарный длительный опыт по изучению влияния разных удобрений на почву. Для микробиологического исследования брались образцы со следующих делянок.

Бессменный пар: 1) неудобрявшаяся почва; 2) почва, ежегодно получавшая минеральное удобрение; 3) почва, ежегодно удобрявшаяся навозом.

Бессменная рожь: 1) неудобрявшаяся почва; 2) почва, ежегодно получавшая NРК; 3) почва, ежегодно удобрявшаяся навозом.

Семипольный севооборот с клевером: 1) неудобрявшаяся почва (пар); 2) почва, ежегодно удобрявшаяся навозом (пар).

В среднем почвы, удобрявшиеся минеральными удобрениями, за год получали на 1 га 32 кг азота, 32 кг фосфора (Р 2 0 5) и 45 кг калия (К 2 0). Навоз вносили в количестве 20 т на 1 га ежегодно.

Таблица 1

Как следует из данных табл.1, почвы, длительное время бывшие под паром, сильно обеднились микроорганизмами, так как в них не поступали свежие растительные остатки. Выше всего численность микроорганизмов была в почве, находившейся под бессменной рожью, куда поступали в значительных количествах растительные остатки.

Внесение минеральных удобрений в почву, находившуюся все время в состоянии пара, заметно увеличило общую биогенность. Существенного влияния на численность микронаселения почвы под бессменной рожью применение минеральных удобрений не оказало.

В большинстве случаев минеральные удобрения несколько снизили относительную численность актиномицетов и увеличили содержание грибов. Это явилось результатом некоторого подкисления почвы, которое отрицательно влияет на первую группу почвенного микронаселения и усиливает размножение второй. Навоз во всех случаях резко стимулировал размножение микроорганизмов, так как с навозом в почву вносится богатый комплекс минеральных и органических веществ»

Различия, имевшиеся в системе удобрений, резко сказались на свойствах почвы и ее урожайности. Почва, находившаяся 50 лет в парующем состоянии, потеряла около половины запаса перегноя. Внесение минеральных удобрений существенно уменьшило эту потерю. Удобрения стимулировали образование микробами перегноя.

Средний урожай за период опыта приводится в табл. 2, составленной на основании данных В. Е. Егорова.

Таблица 2

Влияние разных удобрений, внесенных в дерново-подзолистую почву, на урожай сельскохозяйственных культур (в ц/га)

В севообороте урожаи были значительно выше, чем при бессменных культурах. Во всех случаях, однако, удобрения существенно повышали урожай. Более эффективным было полное органическое удобрение, т. е. навоз.

Минеральные удобрения обычно обладают «Физиологической» кислотностью. При использовании их растениями накапливаются кислоты, подкисляющие почву. Перегноя и илистые фракции почвы могут нейтрализовать кислые вещества. В таких случаях говорят о «буферных» свойствах почвы. В разобранном нами примере почва обладала хорошо выраженными буферными свойствами и длительное применение удобрений не привело к существенному снижению величины рН. В результате деятельность микроорганизмов не была угнетена. Не отмечалось и вредного последействия удобрений на растения.

В легких песчаных почвах буферность слабо выражена. Длительное применение на них минеральных удобрений может привести к сильному подкислению, в результате которого в раствор переходят токсические соединения алюминия. Вследствие этого биологические процессы в почве подавляются, а урожайность падает.

Подобное неблагоприятное действие минеральных удобрений наблюдалось на легких супесчаных почвах Соликамской сельскохозяйственной станции (Е. Н. Мишустин и В. Н. Прокошев). Для опыта был взят трехпольный севооборот со следующим чередованием культур: картофель, брюква, яровая пшеница. В почву ежегодно вносили N и Р 2 0 5 по 90 кг/га, а К 2 0 -- 120 кг/га. Навоз давали два раза в три года по 20 т/га. Известь вносили из расчета на полную гидролитическую кислотность -- 4,8 т/га. Перед микробиологическим исследованием почвы прошли четыре ротации. В табл. 3 даются материалы, характеризующие состояние отдельных групп микроорганизмов в исследованных почвах.

Таблица 3

Влияние разных удобрений на микрофлору подзолистой песчаной почвы Соликамской сельскохозяйственной станции

Из данных таблицы следует вывод, что применение NРК в течение ряда лет существенно снизило численность микроорганизмов в почве. Не пострадали лишь грибы. Это произошло вследствие значительного подкисления почвы. Внесение извести, навоза и их смесей стабилизовало почвенную кислотность и благоприятно сказалось на микронаселении почвы. Заметно изменился состав целлюлозных микроорганизмов в связи с удобрением почвы. На более кислых почвах преобладали грибы. Все типы удобрений способствовали размножению миксобактерий. Внесение навоза усилило размножение Суtорhаgа.

Интересны данные, иллюстрирующие величины урожая сельскохозяйственных культур на различно удобрявшихся почвах Соликамской сельскохозяйственной станции (табл. 4).

Таблица 4

Влияние удобрений, внесенных в песчаную почву, на урожай сельскохозяйственных культур (в ц/га)

Цифры таблицы показывают, что минеральные удобрения постепенно снижали урожай, причем пшеница начала страдать раньше, чем картофель. Навоз оказал положительное влияние. В общем микробное население реагировало на изменение почвенного фона примерно так же, как и растительность.

На нейтральных буферных почвах минеральные удобрения даже при длительном их применении положительно действуют на почвенную микрофлору и растения. В табл. 5 приводятся результаты опыта, в котором черноземные почвы Воронежской области удобрялись разными минеральными туками. Азот вносили из расчета 20 кг/га, Р 2 0 5 --60 кг/га, К 2 О -- 30 кг/га. Развитие почвенного микронаселения усилилось. Однако высокие дозы удобрений, используемые длительное время, тоже могут снизить рН и подавить рост микрофлоры и раcтений. Поэтому при интенсивной химизации следует учитывать физиологическую кислотность удобрений. Вокруг кусочков минеральных или органических удобрений в почве создаются радиальные микрозоны, содержащие различную концентрацию питательных веществ и имеющие различное значение рН.

Таблица 5

Влияние минеральных удобрений на численность микрофлоры черноземной почвы (в тыс/г)

В каждой из подобных зон развивается своеобразная группировка микроорганизмов, характер которого определяется составом удобрений, их растворимостью и т. д. Таким образом, было бы ошибочно думать, что удобренные почвы во всех точках имеют однотипную микрофлору. Микрозональность, впрочем, свойственна и неудобренной почве, о чем упоминалось ранее.

Усиление размножения микроорганизмов в удобренных почвах сказывается на активизации процессов, протекающих в почве. Так, заметно усиливается выделение почвой С0 2 («дыхание» почвы), что является следствием более энергичного разрушения органических соединений и перегноя. Понятно, почему в удобренных почвах растения наряду с внесенными элементами используют большие количества питательных веществ из почвенных запасов. Особенно наглядно это проявляется в отношении азотных соединений почвы. Опыты с минеральными азотными удобрениями, меченными N 15 , показали, что размер мобилизации азота почвы под их влиянием зависит от типа почвы, а также дозировок и форм использованных соединений.

Усилившаяся деятельность микроорганизмов в удобренных почвах одновременно приводит к биологическому закреплению части внесенных минеральных элементов. Некоторая часть минеральных азотсодержащих веществ, например соединения аммония, может закрепляться в почве и в силу физико-химических и химических процессов. В условиях вегетационного опыта в почве связывается до 10--30% дисперсно внесенных азотных удобрений, а в полевых условиях -- до 30--40% (А.М. Смирнов). После отмирания микроорганизмов азот их плазмы частично минерализуется, но частично переходит в форму перегнойных соединений. До 10% закрепленного в почве азота может быть использовано растениями в следующем году. Примерно в таком же темпе освобождается остальной азот.

Особенности микробиологической активности в разных почвах влияют на превращение азотных удобрений. На них существенно влияет техника внесения минеральных туков. Гранулирование, например, уменьшает контакт удобрений с почвой, а следовательно, и микроорганизмами. Это существенно повышает коэффициент использования удобрений. Все сказанное в значительной мере относится и к фосфорным удобрениям. Поэтому делается понятным значение учета микробиологической деятельности почвы при разработке вопросов рационального использования удобрений. Биологическое закрепление калия в почве происходит в относительно небольших количествах.

Если азотные удобрения наряду с другими минеральными соединениями активизируют деятельность сапрофитной микрофлоры, то фосфорные, а также калийные соединения усиливают активность свободноживущих и симбиотических азотофиксаторов.