Введение. Многочисленные исследования [1–3] указывают на различную биогенность и разнокачественность частей пахотного слоя по плодородию. Условия в поверхностном слое почвы (0–10 см) по многим параметрам представляются менее пригодными для функционирования микроорганизмов и произрастания корневых систем растений. Здесь отмечаются наиболее изменчивые температурный и водный режимы, циклы процессов увлажнения и высушивания, значительные температурные флуктуации и градиенты [4–7]. Таким образом, изучение проблемы дифференциации пахотного слоя по свойствам почвы имеет важное научное и практическое значение, поскольку становится теоретической основой рекомендаций по обработке почвы в целом.Представляя собою «живой» фонд биогенных элементов, биомасса микроорганизмов накапливает значительное количество азота (более 110 кг/га) [8]. По данным С.А. Благодатского (2012), до 25 % неорганического азота может быть иммобилизировано в клетках микроорганизмов и какое-то время находиться в недоступном для питания растений состоянии. В связи с этим важно понимать, как повлияет переход на бесплужные технологии обработки на процессы иммобилизации азота и какие причинно-следственные связи возможны между технологиями обработки, содержанием минеральных соединений азота и азотом микробной биомассы. Азот микробной биомассы (Nмб), в отличие от нитратной и аммонийной формы, практичес­ки недоступен для корней растений, но может являться ближайшим резервом в азотном питании и потому существенно сказывается на продуктивности культур [9, 10]. В условиях земледельческой зоны Красноярского края подобные исследования единичны [11–13].Цель исследований – оценить разнокачественность сравниваемых слоев почвы по содержанию азота микробной биомассы в условиях применения бесплужных способов обработки агрочерноземов.Объекты и методы. Исследования были проведены в 2013–2015 гг. в СПК «Шилинское» Красноярской лесостепи Красноярского геоморфологического округа (56° с.ш., 93° в.д.) в условиях длительного опыта, заложенного в 2005 г. В пределах производственных участков были выделены реперные делянки площадью 500 м2. С каждого из них трижды за вегетационный сезон отбирали почвенные образцы изслоев 0–5 и 5–20 см. Объем выборки составил 15 индивидуальных проб, рассчитан исходя из величины пространственного варьирования почвенного плодородия.Почва опытного массива – чернозем выщелоченный многогумусный среднемощный легкоглинистый на красно-бурой глине. Исследуемая почва характеризовалась высоким содержанием гумуса (8,9 %), величиной рН, близкой к нейтральной (pHH2O = 6,8), высокими значениями суммы обменных оснований (60 ммоль 100 г почвы) и степени насыщенности основаниями (99 % от емкости катионного обмена). Рельеф участка относительно выровнен с небольшим (1–2°) уклоном, экспозиция – восточная. Химические и физико-химические показатели получены по общепринятым прописям современных методов [14]. Содержание азота микробной биомассы (Nм.б.) определяли методом регидратации-экстракции [8]. Для этого пробы почвы (сухой вес – 10 г) делили на две части: 1) контрольную почву, из которой проводилась экстракция растворимых соединений азота в день начала операции высушивания; 2) почву для проведения процедуры высушивания-регидра­тации. Эту почву помещали в открытых стеклянных емкостях в термостат и высушивали в течение 24 ч при температуре 65–70 °С. В качестве экстрагирующего использовали раствор 0,5 М K2SO4. Азот микробной биомассы рассчитывали по формуле: Nмб = (е-ек)/kN. Пересчетный коэффициент kN определяли по методике [8]. Статистический анализ данных проводили с использованием пакета программ MS Excel.Влияние способов обработки почвы на содержание азота микробной биомассы исследовали в зернопаровом звене севооборота со следующим чередованием культур: химический пар (обработка баковой смесью из гербицидов «Топик» и «Ковбой», фунгицида «Альто Супер» и инсектицида «Карате»), яровая пшеница, яровая пшеница, овес. Схема опыта состояла из следующих вариантов опыта (способов обработки): 1 – отвальной, 2 – минимальной (поверхностное дискование), 3 – нулевой обработки. Отвальная обработка состояла из зяблевой вспашки на глубину 20–22 см и весенней культивации. Посев зерновых культур в 2013–2015 гг. проводили комбинированным агрегатом – стерневой сеялкой СС-6 с одновременным припосевным внесением нитроаммофоски (25 кг. д.в. /га). Минимальную обработку почвы осуществляли с помощью посевного комплекса СКС-3,2. Дисковыми горизонтальными сошниками посевного комплекса проводили обработку почвы на глубину 4–5 см, посев яровой пшеницы (2013–2014 гг.) и овса (2015 г.) с одновременным внесением нитроаммофоски (25 кг. д.в. /га). Средние многолетние значения (норму), согласно техничес­кому регламенту Всемирной метеорологической организации (ВМО), учитывали за 30-летний период (1981–2010 гг.). Агрометеорологические условия за период наблюдений 2013–2014 гг. свидетельствуют о соответствии среднемесячных температур норме только во второй половине вегетационного сезона. В мае температура была значительно ниже нормы, а в июне превышала ее. Количество выпавших осадков на протяжении всего периода наблюдений превышало норму (табл. 1). Таблица 1Основные метеорологические показатели вегетационных сезонов ГодМесяцСумма за период∑t > 10 °СМайИюньИюльАвгустСентябрьСредняя температура воздуха, °С20137,215,018,616,56,5153720146,816,019,215,96,51568201510,917,019,916,57,91638Норма (1981–2010 гг.)9,517,519,116,48,91809Осадки, мм2013103,860,250,593,958,7367201453,550,489,474,932,4300201530,932,668,562,975,4270Норма (1981–2010 гг.)4052698139216ГТК20134,61,30,91,83,02,320142,51,01,51,51,61,920150,91,01,21,62,81,3Норма (1981–2010 гг.)1,31,01,21,61,41,3  Погодные условия вегетационного периода 2015 г. в целом были более благоприятными для возделывания сельскохозяйственных культур. Отмечалось значительное превышение среднемесячных температур относительно нормы в летние месяцы. Количество выпавших осадков было в пределах средних многолетних значений. Исключение составлял июнь, когда осадков выпало меньше нормы.Результаты и их обсуждение. Микробная биомасса является одним из важных факторов включения элементов в биологический круговорот. По количеству элементов в составе микробной биомассы можно оценить долю их наиболее метаболически активного пула [15, 16]. В связи с тем, что между содержанием микробного азота и потенциально минерализуемым часто обнаруживается тесная зависимость, принято считать, что запасы микробной биомассы дают представление об азотминерализующей способности почвы. После внедрения бесплужных обработок (7-й год) в начале вегета­ционного сезона 2013 г. дифференциация слоев почвы по величине ассимиляции азота микробной биомассой была существенной, но противоположной на фоне использования нулевой и минимальной обработок (табл. 2). Таблица 2Достоверность различий по содержанию Nмб, мг/кг, в сравниваемых слоях t0,5 = 2,14 (2013 г.) ВариантСлой, смtфМайtфИюньtфОктябрь1. Отвальная вспашка (st)0–5-0,290,10,956,610,761,05–2094,046,620,42. Минимальная обработка (дискование)0–5-2,3*94,1–2,316,30,753,75–20169,641,748,83. Нулевая0–52,775,28,183,40,671,15–2060,262,266,1* Здесь и далее: жирным выделены достоверные различия между слоями.  При применении прямого посева иммобилизация азота усиливалась в слое 0–5 см, а при поверхностном дисковании, напротив, в подсеменном слое 5–20 см. Подобная тенденция наблюдалась и в вегетационный сезон 2014 г., когда его начало так же, как и в 2013 г., характеризовалось пониженной теплообеспеченностью и высоким уровнем увлажнения (табл. 3).  Таблица 3Достоверность различий по содержанию Nмб, мг/кг, в сравниваемых слоях t0,5 = 2,14 (2014 г.) ВариантСлой, смtфИюньtфИюльtфСентябрь1.Отвальная вспашка (st)0–5–3,8123,80,793,45,243,45–20150,388,332,22. Минимальная обработка (дискование)0–5–4,389,56,089,95,599,45–20119,141,829,13. Нулевая0–52,06015,1122–0,3215–20535522  Это, вероятно, свидетельствовало о значимом влиянии углеродсодержащих соединений в составе растительных остатков предшествующих культур на процессы перевода минерального азота почвы в белок плазмы в поверхностном надсеменном слое. Тем не менее следует признать, что в прохладные весенние периоды 2013–2014 гг. более высокие значения микробного азота фиксировались не на фоне нулевой технологии, а при использовании отвальной вспашки и поверхностного дискования. По-видимому, одним из ключевых факторов, определившим интенсивность процессов минерализации-иммобилизации азота, являлся гидротермичес­кий, согласуясь с ранее полученными нами данными [17] о невысоких значениях минеральных соединений азота в изучаемых вариантах.Стоит обратить внимание на роль температурных условий как причины, обусловившей противоположные результаты иммобилизации в поверхностном слое на фоне минимальной обработки и нулевой технологии [18]. Так, при дисковании отмечалась сильная обратная зависимость между температурой и накоплением азота в клетках микроорганизмов (r = –0,81…–0,96), тогда как на фоне прямого посева наблюдалась противоположная корреляция (r = 0,91–0,96). О существенном влиянии метеорологических условий на процессы связывания азота микробной биомассой свидетельствуют результаты вегетационного сезона 2015 г. (табл. 4).Здесь фиксировались сильные зависимости между уровнем увлажнения почвы (табл. 5) и содержанием азота микробной биомассы (r = 0,95) на отвальной вспашке в обоих сравниваемых слоях. Таблица 4Достоверность различий по содержанию Nмб, мг/кг, в сравниваемых слоях t0,5 = 2,14 (2015 г.) ВариантСлой, смtфИюньtфИюльtфСентябрь1. Отвальная вспашка (st)0–54,4737,31064,51015–205769672. Минимальная обработка (дискование)0–59,51118,31081,71885–2068681663. Нулевая0–512,91093,171–0,91625–206654171 Таблица 5Полевая влажность в сравниваемых слоях агрочернозема, % ВариантСлой, см2013 г.2014 г.2015 г.майиюньоктябрьиюньиюльсентябрьиюньиюльсентябрь1. Отвальная вспашка (st)0-53434392330342226385-203429412627333121362. Минимальная обработка 0-53337352130352427345-203232322427322424293. Нулевая0-52228281327302223295-20222425152426241823  На фоне бесплужных рыхлений, напротив, выявлено существенное влияние температуры воздуха (r = –0,97…–0,99). Это указывает на значимую роль микробного азота как ближайшего резерва минерального азота при минимизации обработки почвы и ключевое значение в этом теплообеспеченности. Также важно отметить, что в сезоне 2015 г. статистически значимая дифференциация слоев по уровню связывания азота микробной плазмой фиксировалась во все сроки наблюдений с максимумами в слое 0–5 см. Не менее существенными с агрономических позиций являются более высокие величины иммобилизации азота к окончанию периода активной вегетации 2015 г., указывая на защиту минеральных соединений азота от выщелачивания в период осенних моросящих дождей. Известно, что до 50 % связанного в микробной плазме азота в начале периода вегетации следующего сезона минерализуется, и аммоний с нитратами могут быть ассимилированы культурными растениями. Заключение Дифференциация исследуемых слоев почвы по величине иммобилизации азота микробной биомассой была статистически значимой в 67 % случаев и чаще наблюдалась в первую половину вегетационных сезонов.Существенное влияние на процесс связывания азота микробной плазмой оказывают гидротермические условия. При применении бесплужных способов обработки фактор «температура» был наиболее значимым. В 0–5 см слое при использовании поверхностного дискования повышение температуры сопровождалось минерализацией микробного азота, а при нулевой технологии – его иммобилизацией.