Uurimistulemustest selgus, et punase ristiku kasvatamine külvikorras avaldab soodsat mõju mikroorganismidele, tõstes mullamikroobide aktiivsust. Pestitsiididega töödeldud tavaviljelussüsteemides oli mulla mikroobide aktiivsus ja orgaanilise süsiniku sisaldus võrreldes mahesüsteemidega madalam

Alaru, Maarika

Eremeev, Viacheslav

Kuht, Jaan

Luik, Anne

Talgre, Liina

Estonian

Organic Eprints

63Agronoomia 2020Punase ristiku kasvatamise mõju mulla mikroobide aktiivsusele ja orgaanilise süsiniku sisaldusele erinevates viljelusviisides Jaan Kuht, Viacheslav Eremeev, Maarika Alaru, Anne Luik, Liina TalgreEesti Maaülikooli põllumajandus- ja keskkonnainstituudi taimekasvatuse ja taimebioloogia õppetoolAbstract.  Kuht, J., Eremeev, V., Alaru, M., Luik, A., Talgre, L. 2020. The effect of red clover cultivation on the activity of soil microbes and the content of organic carbon in different farming systems. – Agronomy 2020. The experiments were carried out at the Eerika test site of Rõhu experimental station of Institute of agricultural and environmental sciences, Estonian University of Life Scienc-es during 2014–2017. There were 3 crops in rotation: barley undersown with red clover, red clover and winter wheat. There were 5 cultivation systems in the experimental set-up (two conventional systems with chemical plant protection and mineral fertilizers, 3 organic systems which included winter cover crops and farm manure). The aim of the present research was to study the effect of cultivating the red clover and winter wheat on the soil microbial activity and the change in the content of organic carbon (Corg). Our results indicated that the cultivation of barley undersown with red clover had a positive impact on the content of soil microorganisms, by increasing their hydrolytic activity. The soil parameters in the soil of conventional fields (without fertilizers) after the culti-vation of barley undersown with red clover were lower by 16.7%, compared to the soil in organic systems. After the cultivation of red clover the variation decreased by half (to 7.7%) and even more after the cultivation of wheat (to 6.9%). Therefore the cultivation of red clover enables to reduce the negative effect of pesticides on the microorganisms. Similar trend occurred concerning the Corg content, with the exception that on the win-ter wheat plot following red clover it increased again.Keywords:  cropping systems, organic farming, barley, soil microbial activity, soil organic carbonSissejuhatusPunane ristik on teada ja tuntud kui õhulämmastikku siduv ja mulda taimedele omastatava lämmastikuga rikastav põllukultuur. Ristikul on positiivne toime mulla füüsikalistele omadustele ja mulla keemilistele parameetritele (Russell, 1971; Chris-tensen, 1996). Carter ja Kunelius (1993) leidsid, et oder koos allakülvatud ristikuga suurendas kogu juurte massi mullas 6–11 korda, võrreldes ainult odraga ja samas parandas ka mulla struktuuri. Skudiene ja Tomchuk (2015) leidsid, et järgneva aasta punase ristiku juurte mass suurenes võrreldes eelneva aasta juurte massiga kuni 6,5 korda ja maapealne mass kuni 4 korda. Pärast ristiku mulda kündmist oleneb taime-jäänuste lagunemine ja toitainete vabanemine (sealhulgas ka süsinik) juba mullamik-roobide tegevusest. Seepärast pööratakse suurt tähelepanu ka mulla bioloogilistele näitajatele (sh.mikroobne ja ensümaatiline aktiivsus mullas). Üheks levinud viisiks mulla mikroorganismide kvantitatiivsete parameetrite hindamiseks on fluorestseiini diatsetaadi hüdrolüüsi määramine (Fontvieille et al., 1992), mis on leidnud laial-dast kasutamist (Söderström, 1977; 1979). Võrreldes mulla füüsikalis-keemiliste The effect of red clover cultivation on the activity of soil microbes and the content of organic carbon in different farming systems64 Agronoomia 2020parameetritega, on mulla mikroobide aktiivsus muutuste suhtes oluliselt tundlikum (Oldare et al., 2008; Oldare et al., 2011).Varasemalt on meil veel uuritud erinevate kultuuride kasvualade mulla bioloo-giliste ja agrokeemiliste näitajate (mulla mikroobide aktiivsus, Corg, Ntot, jt) muu-tumist mahe ja tavaviljeluses talinisul  (Eremeev et al., 2019a), kartulil (Eremeev et al., 2019b; 2020), odra alla külvatud punasel ristikul (Kuht et al., 2018; 2019a; 2019b) ning punasel ristikul (Kuht et al., 2019c). Kõik need uurimused on kinnita-nud maheviljeluses kasutatud meetmete eeliseid tavaviljeluse ees.Ei ole veel täielikult selge, mis ja kuidas mõjutab mikroobide aktiivsust ja mulla orgaanilise süsiniku (Corg) sisaldust tava- ja maheviljelussüsteemides. Käesolev uurimistöö püüab selgitada neid teemasid punase ristiku allakülvi, ristiku ja talinisu kasvualade  mulla näitajate põhjal. Materjal ja metoodikaEesti Maaülikooli Rõhu Katsejaama katsepõllule Eerikal rajati 2008. a. viieväljaline tava- ja maheviljeluse külvikord, järgnevusega - punane ristik, talinisu, hernes, kar-tul ja oder punase ristiku allakülviga. Katseala mullastik oli näivleetunud (Stagnic Luvisol WRB 2002 klassifikatsiooni järgi, Deckers et al., 2002), lõimiselt kerge liiv-savi huumuskihi tüsedusega 20–30 cm (Reintam ja Köster, 2006).Katsed rajati neljas korduses, katselappide suurus oli 60 m2. Käesolevas töös kasutatakse perioodil 2014–2018. a kogutud andmestikku. Uurimise all oli odra (sort ‘Anni’) alla külvatud punase ristiku (sort ‘Varte’) ja sellele järgnevate punase ristku ning talinisu (sort ‘Fredis’) kasvualade mulla mikroobide aktiivsus (MMA) ja orgaa-nilise süsiniku (Corg) sisaldus. Kultuure kasvatati kahes erinevas viljelussüsteemis: traditsiooniline (Tava), milles kasutati mineraalväetisi (Tava I) ja keemilisi tame-kaitsevaheneid (Tava 0 ja Tava I) ja mahe, milles kasutati  haljasväetist kas talvise vahekultuuri  või punase ristiku näol ning komposteeritud laudasõnnikut.Tavaviljeluse süsteemis Tava 0 ei väetatud, kuid tehti keemilist taimekaitset. Tavasüsteemis Tava I anti allakülviga odra ja talinisu aladele ühesugune kogus fos-forit (P 25 kg ha–1) ja kaaliumit (K 95 kg ha–1) ja väetati lämmastikuga (oder alla-külviga N 120 kg ha–1 ja talinisu N 150 kg ha–1). Mõlemas tavasüsteemis kasutati odra (ak) eelvilja (kartul) koristamise aasta sügisel glüfosaati sisaldavat Roundup Flexi normiga 3,0 l ha–1 ja kasvuajal MCPA-750 normiga 1,0 l ha–1, nisu umbrohutõr-jeks kasutati Sekator WG normiga 0,15 l ha–1. Seenhaiguste tõrjeks odral ja talinisul kasutati ka fungitsiide. Maheviljeluses oli kolm erinevat süsteemi – talviste vahekultuurideta viljelus-süsteem (Mahe 0), mis järgib ainult külvikorda; talviste vahekultuuridega viljelus-süsteem (Mahe I) ning süsteem Mahe II, kus kasvatati talviseid vahekultuure ja lisaks anti kevadel teraviljadele 10  ja kartulile 20 t ha–1 komposteeritud veisesõnnikut. Mahesüsteemides Mahe I ja Mahe II külvati kohe pärast kartuli koristust talviseks vahekultuuriks (enne ristiku allakülviga otra) talirukis, mis künti kevadel mulda. Mulla mikroobide aktiivsust mullas määrati fluorestseiini diatsetaadi hüd-rolüüsi kaudu (Schnürer, Rosswall, 1982). Selleks võeti 5–10 cm sügavuselt 500g 65Punase ristiku kasvatamise mõju mulla mikroobide aktiivsusele ja orgaanilise süsiniku sisaldusele...mullaproovid vastavalt ISO 10381-6 (1993) metoodikale ja sõeluti läbi 2 mm sõela (Reeuwijk, 2002). Reagentide ettevalmistamine järgneva MMA analüüsi jaoks toi-mus vastavalt Adam, Duncan (2001) kirjeldatud meetodil. Mulla orgaanilise süsi-niku (Corg) määramine toimus Tjurini meetodi alusel (Vorobyova, 1998). Kogutud andmete statistiline analüüs teostati programmiga Statistica 13 (Quest Software Inc), kasutades ühesuunalist dispersioonanalüüsi. Kultuuride vaheliste eri-nevuste võrdluseks kasutati Fisher LSD post-hoc testi (p = 0,05). Tulemused ja aruteluKäesolevas töös vaadeldavad põllukultuurid moodustavad klassikalise viieväljalise külvikorra ühe lüli, mille mõju mulla viljakusele võib jagada kaheks: odra alla kül-vatud punane ristik ühes sellele järgneva ristiku taimestikuga on viljakust paran-dav, kuid neile järgnev talinisu on viljakuse kasvu tarbiv kultuur. Kuivõrd väetamata variandid Tava 0 ja Mahe 0 erinesid teineteisest vaid selle poolest, et neist esimeses kasutati keemilisi taimekaitsevahendeid, teises aga mitte, siis selleks, et selgitada välja nende mõju uuritavatele näitajatele (MMA ja Corg) on Tava 0 ja Mahe 0 tule-mused parema selguse huvides toodud Tava I ning Mahe I ja II aladest eraldi joo-nistel.Mulla mikroobide aktiivsusPunase ristiku kasvatamine tõstis aastate keskmisena mulla mikroobide aktiivsust kõikides viljelussüsteemides (joonised 1 ja 2). Keemilise taimekaitsega tavaviljeluse (Tava 0) mullas olid MMA näitajad ristiku allakülviga odra järgselt 16,7% võrra madalamad võrreldes Mahe 0 mullaga (joonis 1). Pärast punase ristiku sissekünnile järgneval kevadel võetud proovides vähenes aga see erinevus ligi poole võrra ning pärast talinisu vähenes see veelgi, 6,9% -ni. Madsen et al. (2016) täheldasid, et pes-titsiidid suruvad alla mulla mikroobide aktiivsust ja glüfosaat võib koguneda loo-duslikku keskkonda ning olla toksiline mitte ainult taimedele, vaid ka loomadele ja bakteritele (Sviridov et al., 2015). Ilmselt vähendas punase ristiku kasvatamine Tava 0 variandis taimekatsevahendite (peamiselt glüfosaadi) kahjulikku toimet MMA-le. Tava I süsteemis jäid mulla mikroobide aktiivsuse näitajad Mahe I ja Mahe II süsteemidest maha 12,0–12,6% võrra (joonis 2). Seega Tava I alade mineraalväetiste foonil väiksema mulda tagastavate taimejäänuste hulgaga ei suutnud võrreldes Tava 0-ga  nimetamisäärselt parandada MMA näitajaid – vahe vähenemine võrdluses mahevariantidega vaid 4,1–4,6%. Pärast ristiku sissekündi võetud proovides mulla mikroobide aktiivsus  suurenes Tava I variandis märgatavalt, 10,2% võrra, võrreldes sellele eelneva allakülviga. Punase ristiku foonil oli vahekultuuride ja laudasõnniku järelmõju variandiga Mahe II MMA võrreldes Tava I variandiga vaid 5,5% võrra suurem ja näitab ristiku võimet tõsta mulla mikroobide aktiivsust ka tavaviljeluses. 66 Agronoomia 2020Joonis 1. Mulla mikroobne aktiivsus (μg fluoreststeiini g–1 kuiva mulla kohta h–1) väetamata ristiku ja talinisu kasvualade mullas 2014–2018 aastate kesk-misena. Erinevad tähed märgivad statistiliselt olulist erinevust põllukultuuride vahel (Fisher LSD test, p < 0,05). Vertikaaljooned joonisel näitavad viljelusviiside vahelist standardviga.43,2 50,0 50,651,8 54,1 54,435,045,055,065,0Oder (ak) Ristik TalinisuKultuurMMATava 0Mahe 0ababaa46,9 55,7 54,053,4 56,8 55,557,9 58,9 58,635,045,055,065,0Oder (ak) Ristik TalinisuKultuurMMA Tava IMahe IMahe IIabbaaaaabbJoonis 2. Mulla mikroobne aktiivsus (μg fluoreststeiini g–1 kuiva mulla kohta h–1) väetatud ristiku ja talinisu kasvualade mullas 2014–2018 aastate keskmi-sena. Erinevad tähed märgivad statistiliselt olulist erinevust põllukultuuride vahel (Fisher LSD test, p < 0,05). Vertikaaljooned joonisel näitavad viljelusviiside vahelist standardviga.Talinisu mullas aga suurenes see vahe Tava I ja Mahe II vahel jälle, kuni 7,7%-ni, Tava I MMA näitajate halvenemise tõttu. Selle põhjuseks võib olla Roundup Flexiga tehtud talinisu koristusjärgne umbrohutõrje, milles sisalduvad ained vähen-davad mulla mikroobide tegevust süsiniku vabastamisel. Mulla bioloogiliste prot-sesside pärssimisel väheneb orgaaniliste ainete lagunemine ja seejärel toitainete eraldumine (Thornton et al., 2010).67Punase ristiku kasvatamise mõju mulla mikroobide aktiivsusele ja orgaanilise süsiniku sisaldusele...Mulla orgaanilise süsiniku sisaldusTava 0 süsteemi mullas olid Corg näitajad madalamad võrreldes Mahe 0 süsteemi mullaga (joonis 3). Ristiku kasvatamine tõstis usutavalt Tava 0 ala Corg sisaldust, kuid selle vähenemise tendents talinisu kasvujärgses mullas näitab punase ristiku positiivse toime mõningast vähenemist (joonis 3). Joonis 3. Mulla orgaanilise süsiniku sisaldus (Corg, %) väetamata ristiku ja tali-nisu kasvualade mullas 2014–2018 aastate keskmisena. Erinevad tähed mär-givad statistiliselt olulist erinevust põllukultuuride vahel (Fisher LSD test, p < 0,05). Vertikaaljooned joonisel näitavad viljelusviiside vahelist standardviga.Tava I, Mahe I ja Mahe II alade mulla Corg sisalduses usutavaid erinevusi ei olnud (joonis 4).1,26 1,36 1,301,49 1,47 1,481,001,201,401,601,80Oder (ak) Ristik TalinisuKultuurCorg, % Tava 0Mahe 0aababaa1,41 1,41 1,471,50 1,51 1,511,57 1,55 1,551,001,201,401,601,80Oder (ak) Ristik TalinisuKultuurCorg, % Tava IMahe IMahe IIaaaaaaaaaJoonis 4. Mulla orgaanilise süsiniku sisaldus (Corg, %) väetatud ristiku ja tali-nisu kasvualade mullas 2014–2018 aastate keskmisena. Erinevad tähed mär-givad statistiliselt olulist erinevust põllukultuuride vahel (Fisher LSD test, p < 0,05). Vertikaaljooned joonisel näitavad viljelusviiside vahelist standardviga.68 Agronoomia 2020KokkuvõteUurimistulemustest selgus, et punase ristiku kasvatamine külvikorras avaldab sood-sat mõju mikroorganismidele, tõstes mullamikroobide aktiivsust. Pestitsiididega töödeldud tavaviljelussüsteemides oli mulla mikroobide aktiivsus ja orgaanilise süsiniku sisaldus võrreldes mahesüsteemidega madalam. TänuavaldusedUurimistöö on valminud ERA-NET Core organic projekti FertilCrop ja Eesti Maa-ülikooli projekti P180273PKTT toel.Kasutatud kirjandusAdam, D., Duncan, H. 2001. Development of a sensitive and rapid method for the meas-urment of total microbiological activity using fluorescein diacetate (FDA) in range of soils. – Soil Biology and Biochemistry 33, 943–951.Carter, M.R., Kunelius, H.T. 1993. Efect of undersowing barley with annual ryegrasses or red clover on soil structure in a barley-soybean rotation. – Agriculture, Ecosystems & Environment 43, 245–254. Christensen, B.T. 1996. Matching measurable soil organic matter fractions with conceptual pools in simulation models of carbon turnover: Revision of model structure. In: Powl-son, D.S., Smith, P., Smith, J.U. (eds.). – Evaluation of Soil Organic Matter Models Springer: Berlin, Germany, pp. 143–159.Deckers, J.A., Friessen, P., Nachtergaele, F.O.F., Spaargaren, O. 2002. World reference base for soil resources in a nutshell. In: Micheli, E., Nachtergaele, F.O., Jones, R.J.A., Mon-tanarella, L. (eds.): – Soil Classification 2001. European Soil Bureau Research Report No. 7, EUR 20398 EN: 173−181.Eremeev, V., Kuht, J., Talgre, L., Alaru, M., Madsen, H., Loit, E., Luik, A. 2019a. Talinisu kasvuala mulla orgaanilise süsiniku, mikroobide aktiivsuse ja lämmastiku sisaldus eri-nevates viljelussüsteemides. Metspalu, L., Luik, A. (Toim). – Teaduselt mahepõlluma-jandusele. Tartu: SA Eesti Maaülikooli Mahekeskus, lk. 15−21.Eremeev, V., Kuht, J., Tein, B., Talgre, L., Alaru, M., Runno-Paurson, E., Mäeorg, E., Loit, E., Luik, A. 2019b. Kartuli kasvatamise mõju mulla mikrobioloogilisele aktiivsusele ja orgaanilise süsiniku ning lämmastiku sisaldusele erinevates viljelusviisides. Tupits, I., Tamm, S., Tamm, Ü., Toe, A. (Toim.). – Agronoomia 2019 lk. 29−36. Eremeev, V., Talgre, L., Kuht, J., Mäeorg, E., Esmaeilzadeh-Salestani, K., Alaru, M., Loit, E., Runno-Paurson, E., Luik, A. 2020. The soil microbial hydrolytic activity, content of nitrogen and organic carbon were enhanced by organic farming management using cov-er crops and composts in potato cultivation. – Acta Agriculturae Scandinavica, Section B - Soil and Plant Science 70 (1), 87–94.Fontvieille, D.A., Outaguerouine, A., Thevenot, D.R. 1992. Fluorescein diacetate hydrolysis as a measure of microbial activity in aquatic systems: Application to activated sludges. – Environmental Technology 13, 531–540.ISO 10381-6, 1993. Soil quality- Sampling. Guidance on the collection, handling and storage of soil for the assessment of aerobic microbial processes in laboratory. – International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland.69Punase ristiku kasvatamise mõju mulla mikroobide aktiivsusele ja orgaanilise süsiniku sisaldusele...Kuht, J., Alaru, M., Eremeev, V., Talgre, L., Loit, E., Luik, A. 2018. Muutused mulla mikroo-bide hüdrolüütilises aktiivsuses ja orgaanilise süsiniku sisalduses punase ristiku al-lakülviga odra kasvatamisel. Alaru, M. (Toim.). – Agronoomia 2018 lk. 8−14. Kuht, J., Eremeev, V., Talgre, L., Alaru, M., Loit, E., Maeorg, E., Esmaeilzadeh-Salestani, K., Luik, A. 2019a. Changes in the soil microbial hydrolytic activity and the content of organic carbon and total nitrogen by growing spring barley undersown with red clover in different farming systems. – Agriculture, 9 (7).Kuht, J., Eremeev, V., Alaru, M., Talgre, L., Loit, E., Luik, A. 2019b. Muutused mulla mikroo-bide hüdrolüütilises aktiivsuses ja lämmastiku sisalduses punase ristiku allakülviga odra kasvatamisel. Tupits, I., Tamm, S., Tamm, Ü., Toe, A. (Toim.). – Agronoomia 2019 lk. 22−28. Kuht, J., Eremeev, V., Talgre, L., Alaru, M., Loit, E., Luik, A. 2019c. Punase ristiku mõju mulla orgaanilise süsiniku ja üldlämmastiku sisaldusele ning mikroobide aktiivsusele mahe- ja tavaviljeluses. Metspalu, L., Luik, A. (Tiom.). – Teaduselt mahepõllumajan-dusele. Tartu: SA Eesti Maaülikooli Mahekeskus, lk. 64−69.Madsen, H., Talgre, L., Eremeev, V., Luik, A. 2016. Pestitsiidid suruvad alla mulla mikroo-bide hüdrolüütilist aktiivsust. Metspalu, L., Jõgar, K., Veromann, E., Mänd, M. (Toim.). – Eesti Taimekaitse 95, Ecoprint AS, lk 79−82.Oldare, M., Pell, M., Svensson, K. 2008. Changes in soil chemical and microbiological prop-erties, during 4 years of application of various organic residues. – Waste Management 28, 1246–1253.Oldare, M., Arthurson, V., Pell, M., Svensson, K., Nehrenheim, E., Abubaker, J. 2011. Land application of organic waste. Effects on the soil ecosystem. – Applied Energy 88, 2210–2218.Reeuwijk, L.P. van. 2002 (ed.). Procedures for soil analysis. (6th ed). Tech. Pap. 9, ISRIC, Wageningen.Reintam, E., Köster, T. 2006. The role of chemical indicators to correlate some Estonian soils with WRB and soil taxonomy criteria. – Geoderma 136 (1), 99−209.Russell, E.W. 1971. Soil structure: Its maintenance and improvement. – Journal of Soil Sci-ence 22 (2), 137–150.Schnürer, J., Rosswall, T. 1982. Fluorescein diacetate hydrolysis as a measure of total mi-crobial activity in soil and litter. – Applied and Environmental Microbiology 43 (6), 1256–1261.Skudiene, R., Tomchuk, D. 2015. Root mass and root to shoot ratio of different perennial forage plants under western Lithuania climatic conditions. – Romanian agricultural re-search 35, 209–219.Sviridov, A.V., Shushkova, T.V., Ermakova, I.T., Ivanova, E.V., Epiktetov, D.O., Leontiev-sky, A.A. 2015. Microbial degradation of glyphosate herbicides (Review). – Applied Biochemistry and Microbiology 51 (2), 183–190. Söderström, B.E. 1977, Vital staining of fungi in pure culture and in soil with fluorescein diacetate. – Soil Biology and Biochemistry 9, 59–63.Söderström, B.E. 1979. Some problems in assessing the fluorescein diacetate-active fungal biomass in the soil. – Soil Biology and Biochemistry 11, 147–148. Thornton, M., Miller, J., Hutchinson, P., Alvarez, J.M. 2010. Response of potatoes to soil-ap-plied insecticides, fungicides, and herbicides. – Potato Research 53, 351–358.Vorobyova, L.A. 1998. Chemical analysis of soils. Moscow: MSU, 271 pp.

Punase ristiku kasvatamise mõju mulla mikroobide aktiivsusele ja orgaanilise süsiniku sisaldusele erinevates viljelusviisides

https://orgprints.org/37843/1/Kuht%20et%20al%202020_2.pdf

Punase ristiku kasvatamise mõju mulla mikroobide aktiivsusele ja orgaanilise süsiniku sisaldusele erinevates viljelusviisides

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Organic Eprints