Известно, что внесение в почву навоза и других органических удобрений повышает ее биологическую активность, в частности ведет к повышению численности почвенных беспозвоночных.
Мюллер приводит результаты исследований в условиях 80-летнего опыта монокультуры ржи с ежегодным применением навозного (12 г на 1 га) и разных вариантов минеральных удобрений. Урожай ржи в вариантах с применением навоза или полного минерального удобрения был почти одинаков, однако, содержание гумуса на делянках с NPK оставалось неизменным в течение всего опыта, тогда как на участках, удобряемых навозом, оно повышалось, пока не достигло стабильного уровня. По данным исследований, проведенным на 80-м году опыта, в почве варианта с навозом содержалось больше всего биологически активных бактерий, грибов, коллембол, клещей и нематод. На участках с одними минеральными удобрениями отмечалась большая численность паразитов растений, что объясняется слабой напряженностью биоденотических отношений в почве, обусловливающей возможность одностороннего развития почвенного сообщества.
Влияние вносимых в почву органических веществ на почвенных беспозвоночных изучено, однако, еще очень недостаточно. Имеющиеся в литературе сведения позволяют заключить, что действие органических удобрений на почвенную фауну зависит от их типа и прежде всего от степени разложения.
Франц и Penn, изучая особенности разложения навоза в буртах и при запашке в почву, пришли к выводу, что почвенная фауна не только не принимает участия в первоначальном разложении навоза, но и подавляется активностью «навозного» комплекса. Оживленная деятельность организмов сосредоточена сначала исключительно в комках запаханного навоза, но не в окружающей почве, в которой наблюдается даже некоторое снижение численности мелких членистоногих. Только после далеко зашедшей гумификации навоза численность почвенных организмов повышается. К такому же выводу пришел и Майвальд, проводивший микробиологические исследования в сходных опытах. Таким образом, удобрение почвы слаборазложившимся навозом первоначально отрицательно сказывается на деятельности собственно почвенных организмов.
Изучая биологическое действие различных органических удобрений, Франц пришел к выводу, что изменения почвенной жизни тем глубже, чем радикальнее мероприятия по удобрению. В частности, внесение слишком больших количеств легкоразложимого органического вещества в форме свежего навоза, навозной жижи, сточных вод нарушает нормальную жизнедеятельность почвенного сообщества и стимулирует развитие детритофильной фауны. При нарушенных условиях аэрации это может привести к развитию процесса гниения, который болезненно отражается на нормальной жизни почвы и растений. Поэтому Франц приходит к выводу, что нужно как можно меньше нарушать условия жизни почвенных организмов при внесении удобрений. Биологически правильное удобрение должно не только обеспечить растения необходимыми питательными веществами, но и не нарушать нормального течения жизненных процессов в почве, а, напротив, стимулировать их.
Отрицательное действие неразложившихся городских отбросов на почвенную фауну наблюдали Хёллер и Хёллер-Ланд на примере клещей и коллембол. Почвенные клещи не только избегают внесенных в почву отбросов, но и переселяются из близлежащих участков почвы. В первую очередь это относится к Oribatei и Nanorchestidae. На ранней стадии разложения отбросов в почве развивается комплекс с доминированием Hypoaspis (Laelaptidae) и Pyemotidae на более поздних — Uropodina, и лишь через длительный срок (в опытах — около двух лет) восстанавливается численность почвенных групп. Та же закономерность отмечена и для коллембол, которые сначала размножаются в огромном количестве, но только за счет одного-двух специализированных видов (Hypo gastrura denticulata, Isotoma olivacea), тогда как типично почвенные виды (Tullbergia krausbaueri и др.) угнетаются. Однобокое развитие почвенного сообщества свидетельствует о неблагополучном состоянии почвы, что подтверждали и отрицательные результаты при посеве на этих участках сельскохозяйственных культур.
После семи месяцев компостирования отбросов с землей и навозом при внесении компоста в почву факторы, оказывающие вредное действие на население почвы, устраняются, и состав комплекса микроартропод не изменяется так резко, как при внесении неразложившихся отбросов. Урожай контрольных культур также выше.
Немецкие исследователи, изучавшие реакцию различных групп беспозвоночных, в частности клещей, коллембол, дождевых червей и многоножек, на внесение в почву навоза и различных видов минеральных удобрений, отмечают связь между повышением численности почвенных животных и повышением урожая сельскохозяйственных культур. Все авторы приходят к заключению, что внесение навоза в почву резко увеличивает общую численность исследованных групп беспозвоночных, отдельные виды, однако, при этом проявляют разную реакцию. Так, некоторые типично почвенные виды клещей (Oppia minus, Teciocepheus velatus и др.) явно предпочитают неудобренные участки и сохраняют отрицательную реакцию на удобрение навозом в течение трех лет после запашки его в почву. Разложение навоза в почве сопровождается изменением в видовом составе беспозвоночных.
Таким образом, даже такое испытанное в вековой практике удобрение, как навоз, создает временное нарушение жизни почвенного сообщества, внесение же менее благоприятных органических удобрений типа городских отбросов является для почвенных организмов своего рода критическим периодом.
Избыточное количество навоза, запаханного в почву, почти совершенно подавляет типично почвенную фауну, о чем наглядно свидетельствуют материалы исследования навозно-земляных компостов. Навозно-земляные компосты по особенностям динамики численности и видового состава беспозвоночных можно расценивать как промежуточное звено между почвой с внесенной в нее обычной дозой навоза и типичными буртовыми компостами. Поскольку разложение навоза совершается очень быстро, в навозно-земляном компосте успевает развиться лишь «навозный» комплекс микроартропод, «компостный» же комплекс представлен только отдельными элементами. За короткий срок созревания компоста (около двух месяцев) исходный состав почвенной фауны не успевает восстановиться.
Это восстановление происходит лишь спустя длительное время, как свидетельствуют результаты учета мелких членистоногих, проведенного нами в Павловской Слободе в 1961—1962 гг. В июне 1961 г. на дерновом участке в 0,4 га был запахан навоз из расчета 400 т на 1 га, т. е. в норме, соответствующей приготовлению навозно-дернового площадочного компоста. По прошествии двух месяцев компост не был собран в бурты, что дало возможность проанализировать состав населяющих его беспозвоночных год спустя после внесения избыточного количества навоза в почву. Для сравнения аналогичные серии проб были взяты на соседнем поле, не получавшем органических удобрений в. течение семи лет.
Через три месяца после внесения навоза в почву была отмечена более высокая численность мелких членистоногих на удобренном участке, чем в почве неудобренного поля, и наряду с этим, гораздо большая бедность видового состава микроартропод. Совершенно отсутствовали почвенные коллемболы: Unychiuridae, Mesaphorura krausbaueri, Isotomiella minor, Pseudosinella alba. Виды, типичные в буртовых компостах — Proisotoma minuta, Isotoma notabilis, Neanura muscorum — были очень малочисленными. Комплекс коллембол имел односторонний характер вследствие массового размножения Hypogastrura manubrialis (95,2% от общего количества коллембол и 38,8% всего населения микроартропод), вида, в условиях наших опытов характерного для поверхностных слоев буртовых компостов. Среди клещей чувствительные к внесению свежего навоза Oribatei также отсутствовали на удобренном участке. Были представлены Pyemotidае, Parasitidae, Uropodina, Scutacaridae, встречающиеся и в буртовых компостах на первой стадии разложения. Более «компостный» характер комплекса мелких членистоногих по сравнению с навозно-земляным компостом, по-видимому, был обусловлен присутствием в почве запаханной дернины, замедляющей общий темп разложения.
Спустя год (серия проб в августе 1962 г.), группировка мелких членистоногих в почве удобренного участка значительно изменилась. Как общая численность, так и соотношение входящих в нее видов свидетельствовали о более оптимальных, чем на неудобренном поле, условиях. Появление почвенных видов Mesaphorura krausbaueri, Onychiurus armatus, Pseudosinella alba, Ps. immaculata, а также орибатид указывало на восстановление нормальной почвенной группировки микроартропод. Спектр видов стал значительно разнообразнее, чем в почве неудобряемого поля, появились формы, приуроченные к «жирным», богатым органикой почвам: Isotoma viridis, Onychiurus armatus (последний вид совсем не был встречен на неудобряемом поле). Комплекс мелких членистоногих в почве неудобряемого поля отличался меньшим количеством видов, их малочисленностью и незначительным присутствием особо гумусолюбивых форм.
Поскольку в литературе отсутствуют сведения о сравнительной оценке влияния различных органических удобрений на состав почвенного сообщества, представляют интерес результаты учета мелких членистоногих, проведенного нами в опыте Почвенного института, заложенном В. К. Михновским в Снигирях Московской области в августе 1961 г.
Участки, одновременно удобренные осенью 1960 г. равновеликим количеством навоза, компоста, торфа и соломы (из расчета 5 т углерода на 1 га), в августе 1961 г. сильно отличались по спектру видов и численности мелких членистоногих. Более высокая плотность населения животных по сравнению с контролем отмечена на участках с внесением навоза и компоста, внесение торфа и соломы отрицательно сказалось на общей численности микроартропод. Показателен состав комплекса мелких членистоногих в каждом варианте опыта. На участках с навозом общее количество типичных почвенных форм в процентном отношении почти соответствует таковому в контроле. Увеличение численности таких видов, как Oppia nova, и ювенильных стадий орибатид свидетельствует о далеко зашедшем разложении навоза. При этом Tectocepheus velatus проявляет отрицательную реакцию на удобрение навозом, что согласуется с выводами Хёллера. Закономерно появление некоторых «компостных» видов клещей, связанных со средними этапами разложения органического вещества, например, видов сем. Macrochelidae и Digamasellidae, а также личинок двукрылых из сем. Scatopsidae. В комплексе коллембол характерно увеличение численности Hypogastrura и Isoioma viridis. В целом соотношение отдельных групп и видов микроартропод свидетельствует об интенсивно идущем процессе разложения навоза, не тормозящем, однако, деятельности типично почвенного комплекса мелких членистоногих. На участках с внесенным компостом структура сообщества была совершенно иной. Участие почвенных видов в составе микроартропод увеличилось до 67% при высокой общей их численности. Это свидетельствует о стимулирующем влиянии компоста на типично почвенную фауну. Характерно значительное увеличение численности индикаторных почвенных видов: Oppia nova, Mesaphorura krausbaueri, Rhodacaridae, а также отсутствие Pyemotidae, Anoetidae, Macrochelidae, Digamasellidae, приуроченных к начальной и средней стадиям разложения органических остатков. Большая доля орибатид в составе микроартропод (47,2%) напоминает отношения, типичные для луговых сообществ.
Внесение торфа и соломы неблагоприятно сказывается на численности мелких членистоногих в почве, причем влияние каждого из этих удобрений достаточно специфично. На участках с торфом менее страдает почвенный комплекс и значительно сильнее подавляются виды, связанные с переработкой органических остатков на первых стадиях разложения, в результате чего значение типично почвенных беспозвоночных возрастает по сравнению с контролем. В вариантах с разлагающейся соломой подавляется развитие почвенных видов, которые в сумме составляют не более 10% от общего количества микроартропод. По сравнению с другими вариантами отмечено повышение численности тироглифоидных клещей (Rhizoglyphus echinops), питающихся растительными остатками на начальных стадиях разложения.
Таким образом, из всех вариантов удобрений в опыте наиболее благоприятно действует на почвенную фауну удобрение компостом, которое не только не нарушает, но и стимулирует ее развитие.
Чтобы выяснить, может ли внесение компостов непосредственно обогащать почву беспозвоночными, способными приживаться в ней, мы провели учет мелких членистоногих в почве опытных участков картофельного поля, удобренных экспериментальными торфо-навозным и листовым компостами. Компост был внесен в почву одновременно с посадкой картофеля 28—29 мая 1962 г. из расчета 15 т на 1 га. Размеры контрольной, удобренной торфо-навозным и листовым компостами делянок составляли, соответственно, 0,1, 0,15 и 0,05 га. Результат прибавки урожая был учтен на делянке с торфо-навозным компостом и составил 20% (данные П. И. Кургузова).
Обследование почвы на заселенность мелкими членистоногими проводилось в два срока, в конце июня и в конце августа 1962 г., т. е. спустя один и три месяца после внесения компоста. Как свидетельствуют результаты учета, внесение компостов повысило общую численность микроартропод в почве примерно в 1,5 раза. Роль эуэдафических форм в составе клещей и коллембол первоначально также значительно повысилась. К концу лета разница в процентном содержании типично почвенных видов на контрольном участке и в вариантах с компостом почти сглаживается, но абсолютная их численность остается более высокой на удобренных участках.
Судьба отдельных видов лучше всего прослеживается на примере коллембол. В период внесения компостов в почву численность мелких членистоногих в них составляла около 2000 экземпляров в 1 дм3 торфо-навозного и 1000 экземпляров в 1 дм3 листового компостов. Среди коллембол доминировали три вида: Proisotoma minuta, Onychiurus armatus и Isotoma notabilis.
В торфо-навозном компосте численность Proisotoma minuta была еще очень высокой (около половины всех микроартропод), тогда как в листовом компосте преобладала Isotoma notabilis. Из результатов полевых учетов можно сделать вывод, что доминирующий вид компостов — Р. minuta, внесенная в большом количестве в почву, не приживается в ней, о чем свидетельствует очень низкая численность этого вида в июньской серии проб и полное отсутствие в конце августа. Это обстоятельство можно считать объяснением того, почему внесение торфо-навозного и листового компостов, из которых первый был вдвое богаче мелкими членистоногими, дало одинаковый эффект увеличения численности микроартропод в почве. Совершенно иначе произошло изменение численности I. notabilis. В почве контрольного варианта I. notabilis присутствовала в очень незначительном количестве как в начале, так и в конце лета, тогда как на участках с внесенным компостом численность этого вида возросла и была значительной вплоть до конца августа. Сходные закономерности количественных изменений, выраженные в разной степени, отмечены и для Onychiurus armatus, а из орибатид — для Oppia nova, т. е. для наиболее многочисленных эуэдафических видов в компостах в период внесения последних в почву.
Как известно, правильно приготовленные компостные удобрения по влиянию на урожай сельскохозяйственных культур не только не уступают, но зачастую оказываются эффективнее навозного удобрения. Полученные нами результаты позволяют предполагать, что компосты более благоприятно, чем навоз, влияют и на почвенную фауну, поскольку не происходит нарушения активности сложившегося в пахотной почве комплекса мелких членистоногих, а почвенное сообщество обогащается эуэдафическими видами и наблюдается общее увеличение численности почвенных беспозвоночных.
Недостаточно спелые компосты не могут способствовать обогащению почвы беспозвоночными, так как вносимые вместе с ними «компостные» виды не находят подходящих условий существования в пахотной почве и после завершения разложения компоста в почве исчезают.
Очевидно также, что внесение слишком разложившихся компостов с низкой численностью в них беспозвоночных тоже не может служить задачам обогащения почвенного сообщества.
Наиболее благоприятным для этой цели представляется период, когда завершается существование «компостного» комплекса беспозвоночных и происходит смена его вначале достаточно многочисленным почвенным сообществом, компоненты которого способны обитать и в пахотной почве.