The influence of crop rotation with sweet clover on the biological and physicochemical properties of the subsalonetz horizon of fine solonetz | Влияние севооборота с донником на биологические и физико-химические свойства подсолонцового горизонта солонца мелкого

English. Yellow sweetclover (Melilotus officinalis) is successfully cultivated on saline soils. This crop has a phytomeliorative effect on the soil. The research aim is to study the effect of crop rotation with sweetclover on changes in the salt regime and microbiota of flat medium sodium solonetz. The work was carried out in the Novosibirsk region at the solonetz station of the Siberian Research Institute of Feed in 2000, 2010, 2016-2020 in the following forage crop rotation: sweet clover with Sudan grass – second summer sweet clover – oats for grain haylage. In 0-20 and 20-40 cm layers of agrophytomeliorated soil, salt content, pH, biological activity and diversity of bacteria were determined; the data were compared with ones of 0-15 and 15-40 cm layers of virgin soil. The taxonomic affiliation of bacteria was determined by an analysis of 16S rRNA genes. The number of nitrogen cycle microbes was determined on nutrient media. Long-term herb cultivation led to desalinization of the solonetz. The content of SO4E2 - in the water extract in a 0-20 cm soil layer decreased 1.4 times, in a 20-40 cm layer–2.7 times. The content of exchangeable sodium decreased in layers 5.1 and 4.6 times to 4.2 and 8.5% of the cation exchange capacity, respectively. The flat solonetz became residual sodium with a pH close to neutral in a 0-20 cm layer and slightly alkaline in the subsalonetz horizon. In a 20-40 cm layer of soil, the number of protein mineralizing bacteria increased 1.7 times, oligotrophy decreased 2.9 times, and the potential microbiological transformation of plant residues into humus increased 2.1 times. The soil microbiome of the subsolonetz horizon became more diverse and leveled. The number of proteobacteria and verrucomicrobia playing a significant role in carbon and nitrogen cycles especially genera that develop at pH values of less than 7 and do not tolerate salinity conditions, increased 2.6 times. After 5 crop rotations with sweetclover, nitrate nitrogen accumulation in soil was revealed; hay harvest on the site increased many times.

Russian. Донник желтый (Melilotus officinalis) успешно возделывают на засоленных почвах. Эта культура оказывает фитомелиоративное воздействие на почву. Цель исследования – изучить влияние севооборота с донником на изменение солевого режима и микробиоту солонца мелкого средненатриевого. Работу выполняли в Новосибирской области в 2000, 2010, 2016–2020 гг. в кормовом севообороте солонцового стационара СибНИИ кормов: донник с суданской травой – донник второго года жизни – овес на зерносенаж. В слоях 0…20 и 20…40 см агрофитомелиорированной почвы были определены и сопоставлены со слоями 0…15 и 15…40 см целины содержание солей, рН, биологическая активность и разнообразие бактерий. Их таксономическую принадлежность выявляли анализом генов 16S рРНК, численность микробов круговорота азота определяли на питательных средах. Длительное выращивание трав привело к рассолению солонца. Содержание SO4E2- в составе водной вытяжки в слое почвы 0…20 см снизилось в 1,4 раза, в слое 20…40 см – в 2,7 раза. Содержание обменного натрия уменьшилось по слоям в 5,1 и 4,6 раза до соответственно 4,2 и 8,5% от емкости катионного обмена. Солонец мелкий стал остаточно-натриевым с рН близким к нейтральному в слое 0…20 см и слабощелочным в подсолонцовом горизонте. В слое 20…40 см почвы в 1,7 раза увеличилась численность бактерий – минерализаторов белковых соединений, в 2,9 раза снизилась олиготрофность и в 2,1 раза усилилась потенциальная микробиологическая трансформация растительных остатков в гумус. Почвенный микробиом подсолонцового горизонта стал более разнообразным и выровненным. В нем в 2,6 раза увеличилась численность протеобактерий и веррукомикробий, играющих значительную роль в круговоротах углерода и азота, особенно родов, развивающихся при значениях рН меньше 7,0 и плохо переносящих условия засоления. После 5 ротаций севооборота с донником в почве выявлено накопление нитратного азота; сбор сена на участке возрос многократно.