2.3.2. Влияние разных систем обработки, удобрений и защиты растений на активность фермента каталаза

Каталаза является одним из ферментов, присутствующих почти у всех почвенных микроорганизмов. Она разлагает ядовитую для клеток перекись водорода, образующуюся в процессе дыхания живых организмов и в результате различных биохимических реакций окисления органических веществ, на воду и молекулярный кислород.

Активность фермента каталаза в наших исследованиях определялась два раза за вегетацию однолетних трав.

Первое определение проводилось сразу после посева вико-овсяной смеси (табл. 3). Анализ полученных результатов свидетельствует о наличии влияния всех изучаемых факторов. Так при сравнении фонов без внесения удобрений и последействия гербицида можно отметить увеличение активности каталазы в пахотном слое по мере снижения механического воздействия на почву. Однако полученные различия между отвальной системой (О₁) и ресурсосберегающими системами (О₂, О₃, О₄) были не существенными. Следует отметить значительное усиление активности каталазы на варианте с внесением соломы в сочетании с минеральными удобрениями под поверхностную обработку при биотехнологической системе защиты (О₄У₅Г₁).

Таблица 3 - Влияние разных по интенсивности систем обработки и удобрений на каталазную активность почвы, (в начале вегетации однолетних трав, мл О_2//1 г почвы, экспозиция 1 мин)

Вариант				1 минута
обработка, «О»	удобрение, «У»	защита растений, «Г»	слой почвы, см
			0-10		10-20		0-20
Отвальная, «О1»	без удобрений, «У1»	биотехнологическая, «Г1»	1,9		2,2		2,1
		интегрированная, «Г2»	3,0		2,9		3,0
	солома 3 т/га, «У3»	биотехнологическая, «Г1»	3,7^**		2,8		3,3
		интегрированная, «Г2»	2,8		2,4		2,6
	солома 3 т/га + NРК, «У5»	биотехнологическая, «Г1»	2,4		2,1		2,3
		интегрированная, «Г2»	3,2		3,1		3,2
	NРК, «У6»	биотехнологическая, «Г1»	3,0		3,1		3,1
		интегрированная, «Г2»	2,3		2,9		2,6
Поверхностная с рыхлением, «О2»	без удобрений, «У1»	биотехнологическая, «Г1»	3,6^*		3,6		3,6
		интегрированная, «Г2»	3,6		3,3		3,4
	солома 3 т/га, «У3»	биотехнологическая, «Г1»	4,7		3,9		4,3
		интегрированная, «Г2»	3,5		2,8		3,2
	солома 3 т/га + NРК, «У5»	биотехнологическая, «Г1»	3,4		2,8		3,1
		интегрированная, «Г2»	3,1		3,1		3,1
	NРК, «У6»	биотехнологическая, «Г1»	3,4		3,2		3,3
		интегрированная, «Г2»	3,7		2,9		3,3
Поверхностно-отвальная, «О3»	без удобрений, «У1»	биотехнологическая, «Г1»	2,9		3,1		3,0
		интегрированная, «Г2»	2,4		1,4^***		1,9
	солома 3 т/га, «У3»	биотехнологическая, «Г1»	3,6		2,9		3,2
		интегрированная, «Г2»	2,9		2,3		2,6
	солома 3 т/га + NРК, «У5»	биотехнологическая, «Г1»	3,3		2,7		3,0
		интегрированная, «Г2»	3,6		3,0^**		3,3^**
	NРК, «У6»	биотехнологическая, «Г1»	3,2		2,9		3,0
		интегрированная, «Г2»	3,8		3,1^**		3,4^**
Поверхностная «О4»	без удобрений, «У1»	биотехнологическая, «Г1»	3,6^*		3,1		3,4
		интегрированная, «Г2»	3,0		3,2		3,1
	солома 3 т/га, «У3»	биотехнологическая, «Г1»	3,4		3,5		3,4
		интегрированная, «Г2»	3,1		3,0		3,0
	солома 3 т/га + NРК, «У5»	биотехнологическая, «Г1»	3,7		3,7^*		3,7
		интегрированная, «Г2»	3,5		3,0		3,3
	NРК, «У6»	биотехнологическая, «Г1»	3,7		3,2		3,5
		интегрированная, «Г2»	2,8		3,0		2,9
НСР05 для делянок I порядка				1,57		1,57		Fф<F05
НСР05 для делянок II порядка				1,45		1,43		1,28
НСР05 для делянок III порядка				Fф<F05		1,39		Fф<F05

Действие заделанной в качестве органического удобрения соломы (У₃) проявилось в усилении активности фермента практически при всех системах обработки. Использование соломы совместно с минеральными удобрениями (У₅) и минеральных удобрений самостоятельно (У₆) удерживало активность каталазы на уровне контроля при анализе вариантов с биотехнологической системой защиты (Г₁).

Последействие гербицида «Линтур» использованного в 2009 г. в посевах озимой ржи продолжало прослеживаться, не смотря на отсутствие существенных различий. На вариантах с ресурсосберегающими системами обработки по всем фонам питания наблюдалась тенденция к снижению активности фермента или получены значения одного уровня.

Так же можно отметить существенные различия, между вариантами полученные при поверхностно-отвальной системе обработке, внесении полной нормы минеральных удобрений самостоятельно и в сочетании с соломой на фоне последействия гербицида (О₃У₆Г₂, О₃У₅Г₂).

Для выделения роли изучаемых факторов в изменении активности фермента были проведены дополнительные расчеты, их результаты представлены в таблице 4.

Анализируя полученные данные можно отметить существенное увеличение активности фермента при проведении систем обработки «Поверхностная с рыхлением» и «Поверхностная» в сравнении с «Отвальной». На варианте с поверхностно – отвальной системой обработки отмечался незначительный рост активности каталазы.

Следует отметить, что подобная тенденция подтверждает изменения содержания органического вещества в почве в зависимости от систем обработки.

Так же следует отметить проявившуюся дифференциацию пахотного горизонта на слои, по всем системам обработки большей активностью каталаза обладала в верхнем слое 0-10 см, кроме системы «Поверхностная», при которой наблюдалась обратная закономерность.

Таблица 4 - Роль изучаемых систем обработки, удобрений и гербицидов в изменении каталазной активности почвы (в начале вегетации однолетних трав, мл О_2//1 г почвы, экспозиция 1 мин.

Вариант	Слой, см
	0-10	10-20	0-20
Фактор А. Система основной обработки почвы, «О»
Отвальная, «О1»	2,80	2,68	2,74
Поверхностная с рыхлением, «О2»	3,60*	3,20*	3,41*
Поверхностно-отвальная, «О3»	3,21*	2,66	2,94
Поверхностная, «О4»	2,22*	3,22*	3,22*
НСР05	0,28	0,44	0,25
Фактор В. Система удобрений, «У»
Без удобрений, «У1»	3,01	2,85	2,93
Солома 3 т/га, «У3»	3,45	2,94	3,19
Солома 3 т/га + NРК, «У5»	3,30	2,94	3,12
NРК, «У6»	3,24	3,04	3,14
НСР05	Fф<F05	Fф<F05	Fф<F05
Фактор С. Система защиты от сорных растений, «Г»
Биотехнологическая, «Г1»	3,16	3,05	3,10
Интегрированная, «Г2»	3,15	2,83	2,99
НСР05	Fф<F05	Fф<F05	Fф<F05

Между системами удобрений существенных различий не наблюдалось, применение всех фонов питания способствовало росту активности каталазы в сравнении с контролем без удобрений, полученные значения находились примерно на одном уровне.

Последействие гербицида «Линтур» проявилось в несущественном снижении активности фермента.

Рис. 4. Влияние разных систем обработки на дифференциацию пахотного горизонта по активности каталазы в начале вегетации

В конце вегетации однолетних трав активность фермента увеличились в целом по опытному участку (таблица 5). Однако не все проявившиеся тенденции проявившиеся в начале вегетации подтвердились в конце.

Так проведение поверхностно-отвальной системы обработки способствовало усилению активности фермента в сравнении с ежегодной отвальной (О₁) и ежегодной поверхностной (О₄) системами обработки почвы при анализе вариантов без удобрений. При этом можно отметить дифференциацию пахотного горизонта по этому показателю, большей активностью фермента отличался верхний слой (0-10 см) по всем системам обработки, исключение составил вариант с ежегодным проведением поверхностных обработок (О₄).

Влияние систем удобрений определялось проводимой системой обработки. Так при ежегодной отвальной (О₁) и поверхностно-отвальной (О₃) внесение минеральных удобрений (У₅, У₆) способствовало усилению ферментативной активности. Заделка соломы самостоятельно не обеспечивала таких показателей (У₃). При проведении системы «Поверхностная с рыхлением» уровень активности был примерно на одном уровне по всем системам удобрений.

Таблица 5 - Влияние разных по интенсивности систем обработки и удобрений на каталазную активность почвы, (в конце вегетации однолетних трав, мл О_2//1 г почвы, экспозиция 1 мин)

Вариант				1 минута
обработка, «О»	удобрение, «У»	защита растений, «Г»	слой почвы, см
			0-10		10-20		0-20
Отвальная, «О1»	без удобрений, «У1»	биотехнологическая, «Г1»	4,4		5,2		4,8
		интегрированная, «Г2»	5,9		5,6		5,8
	солома 3 т/га, «У3»	биотехнологическая, «Г1»	4,7		4,9		4,8
		интегрированная, «Г2»	5,1		5,3		5,2
	солома 3 т/га + NРК, «У5»	биотехнологическая, «Г1»	5,3		6,9		6,1
		интегрированная, «Г2»	5,1		5,2		5,2
	NРК, «У6»	биотехнологическая, «Г1»	6,6		6,2		6,4
		интегрированная, «Г2»	5,3		5,5		5,4
Поверхностная с рыхлением, «О2»	без удобрений, «У1»	биотехнологическая, «Г1»	5,7		6,8		6,3
		интегрированная, «Г2»	5,8		5,2		5,5
	солома 3 т/га, «У3»	биотехнологическая, «Г1»	6,4		6,4		6,4
		интегрированная, «Г2»	5,3		6,6		6,0
	солома 3 т/га + NРК, «У5»	биотехнологическая, «Г1»	6,0		6,2		6,1
		интегрированная, «Г2»	5,0		5,5		5,3
	NРК, «У6»	биотехнологическая, «Г1»	6,7		5,5		6,1
		интегрированная, «Г2»	5,2		3,9		4,6
Поверхностно-отвальная, «О3»	без удобрений, «У1»	биотехнологическая, «Г1»	6,1		6,4		6,2
		интегрированная, «Г2»	5,7		6,1		5,9
	солома 3 т/га, «У3»	биотехнологическая, «Г1»	5,1		4,9		5,0
		интегрированная, «Г2»	4,5		4,9		4,7
	солома 3 т/га + NРК, «У5»	биотехнологическая, «Г1»	7,5		5,9		6,7
		интегрированная, «Г2»	6,1		6,0		6,1
	NРК, «У6»	биотехнологическая, «Г1»	6,4		6,4		6,4
		интегрированная, «Г2»	6,4		6,9		6,6
Поверхностная «О4»	без удобрений, «У1»	биотехнологическая, «Г1»	4,9		4,4		4,7
		интегрированная, «Г2»	4,9		4,6		4,8
	солома 3 т/га, «У3»	биотехнологическая, «Г1»	5,2		6,4		5,8
		интегрированная, «Г2»	6,7		5,4		6,1
	солома 3 т/га + NРК, «У5»	биотехнологическая, «Г1»	4,9		4,5		4,7
		интегрированная, «Г2»	5,1		4,6		4,9
	NРК, «У6»	биотехнологическая, «Г1»	5,5		6,3		5,9
		интегрированная, «Г2»	5,4		5,2		5,3
НСР05 для делянок I порядка				Fф<F05		Fф<F05		Fф<F05
НСР05 для делянок II порядка				Fф<F05		Fф<F05		Fф<F05
НСР05 для делянок III порядка				Fф<F05		Fф<F05		Fф<F05

Заделка соломы совместно с минеральными удобрениями (У₅) под поверхностную обработку не вызывала усиления активности фермента. Однако при их самостоятельном использовании (У₃,У₆) значения ферментативной активности несколько увеличивались в сравнении с контролем без удобрений.

Последействие гербицида определялось не только системой обработки, но и системой удобрений. Так на фоне системы «Отвальная» применение высоких фонов питания (У₅, У₆) снижало активность фермента. По остальным системам обработки использование средств защиты приводило к торможению каталазной активности практически на всех фонах питания.

Расчет роли факторов в активности фермента каталаза подтвердил проявившиеся тенденции (таблица 6).

Таблица 6 - Роль изучаемых систем обработки, удобрений и гербицидов в изменении каталазной активности почвы (в конце вегетации однолетних трав, мл О_2//1 г почвы, экспозиция 1 мин)

Вариант	Слой, см
	0-10	10-20	0-20
Фактор А. Система основной обработки почвы, «О»
Отвальная, «О1»	5,30	5,63	5,46
Поверхностная с рыхлением, «О2»	5,75	5,78	5,77
Поверхностно-отвальная, «О3»	5,97	5,93	5,95
Поверхностная, «О4»	5,18	5,18	5,18
НСР05	Fф<F05	Fф<F05	Fф<F05
Фактор В. Система удобрений, «У»
Без удобрений, «У1»	5,41	5,55	5,48
Солома 3 т/га, «У3»	5,38	5,61	5,49
Солома 3 т/га + NРК, «У5»	5,70	5,62	5,66
NРК, «У6»	5,94	5,75	5,84
НСР05	Fф<F05	Fф<F05	Fф<F05
Фактор С. Система защиты от сорных растений, «Г»
Биотехнологическая, «Г1»	5,30	5,85	5,57
Интегрированная, «Г2»	5,47	5,41	5,44
НСР05	Fф<F05	Fф<F05	Fф<F05

Рис. 5. Влияние разных систем обработки на дифференциацию пахотного горизонта по активности каталазы в конце вегетации

Наиболее высокие значения изучаемого показателя особенно в верхнем слое пахотного горизонта (0-10 см) обеспечивало проведение комбинированных систем обработки (О₂, О₃). Ежегодные поверхностные обработки (О₄) сдерживали выработку фермента почвенными микроорганизмами.

Усилению активности каталазы способствовало применение полных минеральных удобрений (У₆), заделка соломы несколько сдерживало этот процесс (У₅, У₃) в сравнении с контролем без удобрений.

Последействие гербицида проявилось в торможении ферментативной активности.

Расчет данных в среднем за вегетацию несколько сократил колебания показателя, но сохранил проявившиеся тенденции (таблица 7).

Сравнении изучаемых систем обработки по фону без удобрений и гербицидов ресурсосберегающие системы (О₂, О₃, О₄) обеспечивали высокие показатели активности фермента в сравнении с ежегодной отвальной системой. При этом в течение всей вегетации однолетних трав наибольшей активностью каталаза обладала при проведении системы «Поверхностная с рыхлением» практически по всем фонам питания.

Таблица 7 - Влияние разных по интенсивности систем обработки и удобрений на каталазную активность почвы, (в среднем за вегетацию однолетних трав, мл О_2//1 г почвы, экспозиция 1 мин)

Вариант				1 минута
обработка, «О»	удобрение, «У»	защита растений, «Г»	слой почвы, см
			0-10		10-20		0-20
Отвальная, «О1»	без удобрений, «У1»	биотехнологическая, «Г1»	3,2		3,7		3,4
		интегрированная, «Г2»	4,5^***		4,3		4,4
	солома 3 т/га, «У3»	биотехнологическая, «Г1»	4,2		3,9		4,0
		интегрированная, «Г2»	3,9		3,9		3,9
	солома 3 т/га + NРК, «У5»	биотехнологическая, «Г1»	3,9		4,5		4,2
		интегрированная, «Г2»	4,2		4,2		4,2
	NРК, «У6»	биотехнологическая, «Г1»	4,8^**		4,7		4,7^**
		интегрированная, «Г2»	3,8		4,2		4,0
Поверхностная с рыхлением, «О2»	без удобрений, «У1»	биотехнологическая, «Г1»	4,6		5,2		4,9
		интегрированная, «Г2»	4,7		4,2		4,5
	солома 3 т/га, «У3»	биотехнологическая, «Г1»	5,5		5,2		5,3
		интегрированная, «Г2»	4,4		4,7		4,6
	солома 3 т/га + NРК, «У5»	биотехнологическая, «Г1»	4,7		4,5		4,6
		интегрированная, «Г2»	4,1		4,3		4,2
	NРК, «У6»	биотехнологическая, «Г1»	5,1		4,4		4,7
		интегрированная, «Г2»	4,4		3,4		3,9
Поверхностно-отвальная, «О3»	без удобрений, «У1»	биотехнологическая, «Г1»	4,5		4,7		4,6
		интегрированная, «Г2»	4,1		3,8		3,9
	солома 3 т/га, «У3»	биотехнологическая, «Г1»	4,4		3,9		4,1
		интегрированная, «Г2»	3,7		3,6		3,6
	солома 3 т/га + NРК, «У5»	биотехнологическая, «Г1»	5,4		4,3		4,9
		интегрированная, «Г2»	4,9		4,5		4,7
	NРК, «У6»	биотехнологическая, «Г1»	4,8		4,7		4,7
		интегрированная, «Г2»	5,1		5,0		5,0
Поверхностная «О4»	без удобрений, «У1»	биотехнологическая, «Г1»	4,2		3,8		4,0
		интегрированная, «Г2»	4,0		3,9		3,9
	солома 3 т/га, «У3»	биотехнологическая, «Г1»	4,3		5,0		4,6
		интегрированная, «Г2»	4,9		4,2		4,5
	солома 3 т/га + NРК, «У5»	биотехнологическая, «Г1»	4,3		4,1		4,2
		интегрированная, «Г2»	4,3		3,8		4,1
	NРК, «У6»	биотехнологическая, «Г1»	4,6		4,8		4,7
		интегрированная, «Г2»	4,1		4,1		4,1
НСР05 для делянок I порядка				Fф<F05		Fф<F05		Fф<F05
НСР05 для делянок II порядка				1,44		Fф<F05		1,29
НСР05 для делянок III порядка				1,29		Fф<F05		Fф<F05

Влияние систем удобрений во многом определялось системой обработки. Действие соломы используемой в качестве органического удобрения не зависело от способа заделки (вспашка или поверхностная обработка), на всех вариантах с ее самостоятельным применением наблюдалось увеличение активности каталазы в сравнении с фоном без удобрений. Исключение составил вариант с поверхностно-отвальной системой обработки (О₃У₃Г₁), где произошло незначительное снижение уровня.

Применение минеральных удобрений как самостоятельно, так и совместно с соломой озимой ржи приводило к росту активности каталазы по всем системам обработки, кроме поверхностной с рыхлением (О₂), однако эти изменения были незначительными. Можно отметить только один вариант с существенными изменениями это отвальная система обработки с внесением полной нормы минеральных удобрений при биотехнологической системе защиты растений (О₁У₆Г₁).

Последействие гербицида «Линтур» применявшегося в посевах озимой ржи проявилось в не существенном снижении активности фермента каталаза практически по всем изучаемым вариантам.

Расчет роли факторов в изменении активности каталазы в среднем за вегетацию не выявил существенных различий между изучаемыми вариантами (таблица 8).

Однако можно отметить некоторые тенденции, так проведение ресурсосберегающих систем обработки способствует увеличению активности, особенно поверхностная с рыхлением (О₂) и поверхностно-отвальная (О₃) в сравнении с ежегодной отвальной системой. Дифференциация пахотного горизонта на слои наблюдалась по всем системам обработки, кроме ежегодной поверхностной (О₄).

Таблица 8 - Роль изучаемых систем обработки, удобрений и гербицидов в изменении каталазной активности почвы (в среднем за вегетацию однолетних трав, мл О_2//1 г почвы, экспозиция 1 мин)

Вариант	Слой, см
	0-10	10-20	0-20
Фактор А. Система основной обработки почвы, «О»
Отвальная, «О1»	4,05	4,15	4,10
Поверхностная с рыхлением, «О2»	4,70	4,50	4,59
Поверхностно-отвальная, «О3»	4,59	4,30	4,44
Поверхностная, «О4»	4,20	4,20	4,20
НСР05	Fф<F05	Fф<F05	Fф<F05
Фактор В. Система удобрений, «У»
Без удобрений, «У1»	4,21	4,20	4,20
Солома 3 т/га, «У3»	4,41	4,27	4,34
Солома 3 т/га + NРК, «У5»	4,50	4,28	4,39
NРК, «У6»	4,59	4,39	4,49
НСР05	Fф<F05	Fф<F05	Fф<F05
Фактор С. Система защиты от сорных растений, «Г»
Биотехнологическая, «Г1»	4,23	4,45	4,34
Интегрированная, «Г2»	4,31	4,12	4,21
НСР05	Fф<F05	Fф<F05	Fф<F05

Рис. 6. Влияние разных систем обработки на дифференциацию пахотного горизонта по активности каталазы

Отвальная обработка способствовала формированию обратно гетерогенного строения пахотного слоя, а ресурсосберегающие – гетерогенного по изучаемому показателю.

Применение всех систем удобрений способствовало усилению активности фермента, особенно внесение полной нормы минеральных удобрений (У₆) и минеральных удобрений совместно с заделкой соломы (У₅).

Причем эта тенденция прослеживалась в течение всей вегетации культуры.

Применение в 2010г. гербицида приводило к несущественному снижению активности каталазы.