Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АЗООБРАЗНЫЕ ПОТЕРИ АЗОТА УДОБРЕНИИ ИЗ ПОЧВЫ И ИХ СНИЖЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "АЗООБРАЗНЫЕ ПОТЕРИ АЗОТА УДОБРЕНИИ ИЗ ПОЧВЫ И ИХ СНИЖЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К А. ТИМИРЯЗЕВА

— с-ЛЬ ~у На правах рукописи

Валентина Николаевна НАЗАРОВА

ГАЗООБРАЗНЫЕ ПОТЕРИ АЗОТА УДОБРЕНИЯ ИЗ ПОЧВЫ И ИХ СНИЖЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ

(Специальность 06.01.04 — агрохимия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА — 1978

Є4-ІМЛ- СС&ОУги-іЛ

^ І

Работа выполнена на кафедре агрономической и биологической химии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К.-А.Тимирязева.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук профессор П. М. Смирнов.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Е. X. Ремпе, кандидат с.-х. наук Б. Н. Макаров.

Ведущее предприятие — Центральный институт агрохимического обслуживания (ЦИНАО).

Защита диссертации состоится « 1978 г.

часов на заседании Специализированного совета Д-120.35.02 при Московской сельскохозяйственной академии им. К.А.Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва И-550, ул. Тимирязевская, дом 49, корп. 8, Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА (корп. 10). .

Автореферат разослан « 1978 года

Ученый секретарь специализированного совета^ 1 .

Д^ХтуДх^^ л. А. Дорожкина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В повышении урожайности сельскохозяйственных культур и. улучшении качества продукции важная роль принадлежит применению азотных удобрений; Несмотря на непрерывный рост производства и применения в нашей стране технического азота, он все еще остается наиболее недостающим элементом питания, лимитирующим урожаи сельскохозяйственных культур, особенно в зоне нечерноземных почв.

Эффективность азотных удобрений в значительной степени снижается за счет потерь азота в газообразной форме, которые обусловлены процессом денитрификации и достигают 20—40% и более. Детальное изучение процессов превращения азота удобрений в почве, особенно процессов, обуславливающих газообразные его потери, а также влияние различных факторов внешней среды на скорость и направленность этих процессов имеет не только теоретическое, но и большое практическое значение, так как позволяет подойти к разработке эффективных способов снижения потерь азота из почвы и повышения эффективности азотных удобрений.

Источником потерь азота являются в основном нитраты и нитриты, образующиеся в процессе нитрификации аммонийного азота почвы и удобрений. Поэтому в настоящее время особую актуальность приобретает изучение возможности регулирования этого процесса С помощью химических препаратов— ингибиторов нитрификации. В США, Японии, Индии и других странах изучено и запатентовано более 200 препаратов в качествеингибиторов нитрификации. Однако в нашей стране исследований с ингибиторами было проведено еще мало. Слабо изучено их действие на процессы превращения азота удобрений в почве, на баланс азота в системе «почва-растенне».

Цель исследований. В задачу наших исследований входило изучение следующих вопросов:

1) динамика нитрификации и газообразных потерь азота удобрений в дерново-подзолистой почве;

2) влияние различных факторов внешней среды на размер газообразных потерь азота удобрений;

3) превращение в почве некоторых промежуточных продуктов процессов нитрификации и денитрификацни и их роль в газообразных потерях азота;

4) эффективность различных химических препаратов в качестве ингибиторов нитрификации аммонийного азота в почве;

5) влияние ингибиторов на процессы нитрификации и денитрификацни;

6) действие ингибиторов нитрификации на потери азота удобрений н баланс его в системе «почва-растение».

Научная новизна работы. Научная значимость исследований заключается в том, что впервые установлена возможность потерь азота в виде закиси и молекулярного азота, вследствие химического и биологического превращения первого промежуточного продукта в цепи окисления аммония до нитритов—гид-роксиламина. Получены экспериментальные данные по балансу меченного 15М-гидроксиламина в дерново-подзолистой почве в зависимости от стерилизации и аэрации почвы. Изучены новые химические препараты в качестве ингибиторов нитрификации, выявлен характер действия отдельных из них на превращение в дерново-подзолнстой почве аммонийного, нитратного, нитритного азота. Установлено, что ингибиторы подавляют нитрификацию не только азота удобрений, но и почвенного аммонийного азота, а также аммонийного азота жидкого навоза.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Полученные экспериментальные данные по превращению в почве азотистых продуктов, образующихся в процессе нитрификации и денитрификацни, расширяют имеющиеся теоретические представления о механизме потерь и трансформации азота в почве.

Результаты этих исследований могут быть учтены и использованы в научно-исследовательских лабораториях при изучении газообразных потерь азота из почвы. Установленное в работе положение о значительном снижении потерь азота удобрений при внесении их с ингибитором нитрификации «N-serves> имело важное значение для проведения широких производственных испытаний эффективности этого ингибитора в разных зонах страны, которые проводятся в настоящее время.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Всесоюзном совещании «Круговорот азота в системе «почва — растение — вода» в г. Пущино в 1977 году и на IV конференции молодых ученых ИАП АН СССР в г. Пущино в 1978 году.

Объем работы. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста, включает 15 рисунков и 46 таблиц.

Вспомогательный материал диссертации представлен в 10 приложениях. Список использованной литературы состоит из 351 наименования, в том числе 212 иностранных.'"

Условия и методика исследований. Экспериментальна:! работа включает нолевой, микроиолевои, 5 вегетационных и серию лабораторных опытов, а также лабораторные исследования, выполненные в течение 1972—1976 гг. в учхозе «Михай-ловское» Московской обл. и на кафедре агрономической и биологической химии ТСХА. Исследования проводили на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве (табл. 1).

Микрополевой опыт закладывали в полиэтиленовых сосудах без дна, площадью 0,1 м2 (33X33), вмещающих 30 кг сухой почвы. В микрополевом и вегетационных опытах 1, 2, 3, 4 в качестве азотного удобрения вносили меченный 1SN сульфат • аммония, в микрополевом опыте — N6o и N123 по фону PisoKso в виде гранулированного суперфосфата и 40%-ной калийной соли, в вегетационных опытах—по 100 мг (опыты 1,2, 3) и 75 и 150 мг/кг почвы (опыт 4) но фону РК в виде смеси одно- и дву-замещенного фосфата калия по 100 мг/кг. В вегетационном опыте 5 азот вносили по 100. мг/кг в виде жидкого навоза в пересчете на аммонийный азот. Повторность в вегетационных опытах в начале опыта 8—10-кратная, к моменту уборки опыта 4-кратная, в микрополевом опыте 4-кратная. В микрополевом и вегетационных опытах выращивали ячмень сорта Московский 121.. . .

В нолевом опыте с кукурузой сорта «Краснодарский» азот вносили в виде мочевины в дозе N6o и N120 по фону PisaKiío. Площадь делянок 18 мг, учетная площадь—12 м2. Повторность 3-кратная.

В лабораторных опытах изучали превращение в почве меченного 15N азота, сульфата аммония, кальциевой селитры, гндроксиламнна, нитрита натрия, влияние различных факторов внешней среды на размер, и состав выделяющихся газообразных азотистых продуктов. Состав газов определяли с помощью газоадсорбционной хроматографии на хроматографе «Хром-ЗЬ (ЧССР).

В пробах почвы и растений определяли содержание общего азота по Кьельдалю, меченый минеральный азот в вытяжке 0,1 и КС1 с восстановлением по Деварду и последующим отгоном но Кьельдалю. Аммонийный азот фотоколориметрически с реактивом Несслера, нитратный на спектрофотометре (Борисова, 1968), нитритный с реактивом Грисса. Изотопный состав азотных фракций определяли на (дае<?рбф®ро метре МИ-1305.

В качестве ингибиторов испытывали вещества, синтезированные ГИЛП, и американский препарат «N-serve».

Агрохимическая характеристика почв опытов

Таблица 1

Опыт (№) и год проведения

Почва, место проведения опыта

РНК

КС!

Нг Тіа\м5кв) ІООПг почвы

Гумус (по Тюрину), %

Содержание мг/100 г почвы

Р2Об

Иобд по

Кирсано-

ву

К,0

по Масло-вой

в п , з- о%

СОс;«

С з = Л О--- - ч

аз-

2 3

1972

1976

1

2

3,4, 7, 8, 9 5

Вегетационные опыты

1—1972 Пахотная, учхоз «Дубки» . . 6,5 3,0 1,3 1,6 100 3,2 14,4

2—1974 Целинная, учхоз «Дубки» . . 4,8 4,9 2,2 1,0 140 0,8 2,5

3-1975 Пахотная, учхоз «Дубки» . . 6,3 1,5 1,6 5,0 100 3,3 16,8

4-1976 Пахотная, учхоз «Михайлов- 5,8 1,0 1,8 2,7 105 4,0 18,1

5-1976 ское» ......... 5,8 1,0 1,8 2,7 105 4,0 18,1

Мнкрополевой опыт

Учхоз «Михайловское»

Учхоз «Михайловское»

Пахотная, учхоз «Дубки» . Пахотная, учхоз «Дубки» . Пахотная, учхоз «Михайлов

ское» ........

Целинная, учхоз «Дубки» .

5,0

5,8

6,0

1,6

Полевой опыт

1,0

1,8

Лабораторные опыты

6,2 1,5 1,6

6,3 1,5 2,0

5,8 1,0 1,8

4,0 4,5 2,2

1,9

2,7

5.6 4,1

2.7 1,0

3,0 кг 5,0 кг

3.0 кг 2,6 кг

4.1 кг

116 7,1 ' 8,2 0,1 м2

105 4,0 18,1 12 м*

110 3,8 25,0

110 3,5 16,9

105 4,0 18,1

140 0,8 2,5

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ I. Потери азота удобрений из почвы

Интенсивная нитрификация аммонийного азота почвы и удобрений способствует накоплению в первые 15—30 дней после внесения азотных удобрений большого количества нитратов, являющихся источником потерь азота в результате дени-трификацин. Вследствие этого основная часть азота удобрений в лабораторных (данные не приводятся) и вегетационных опытах терялась в первый месяц после внесения (табл. 2).

Таблица 2

Динамика потерь азота сульфата аммония

Вегетационные опыты

Потери азота, % от внесенного

Опыт, год Доза азота, мг/кг Срок определения, дни

сух. почвы 30 80-90

1—1972 . . 100 25 32

2—1974 .... 100 19 19

3—1975 .... 100 32 34

46 . 54

86 32 36

34 54

4—1976 .... 173 36 36

42 50

Примечание: в числителе — поя растениями, в знаменателе в парующей почве.

Потери азота колебались в зависимости от года проведения опыта от 19 до 34,% из почвы под растениями и от 50 до 54% из парующей почвы.

Размер и состав газообразных потерь азота обуславливался факторами внешней среды. При повышении температуры почвы с 10 до 28 и 40°С потери азота сульфата аммония возросли через 45 дней компостирования с 25 до 33 и 58% от внесенного (табл. 3).

Потери азота из аммонийного и нитратного удобрений в аэробных условиях были одинаковыми—-14% от внесенного (табл.4).

Создание в почве анаэробных условий способствовало резкому увеличению потерь нитратного (26%) и некоторому сни-

жению потерь аммонийного азота (10%). В составе выделившихся газообразных продуктов окиси и закиси азота в данном опыте обнаружено не было.

Таблица 3

Влияние температуры на динамику баланса азота (15МН«)2504 в почве,

% от внесенного

Лабораторный опыт 2

Темпера-

Минеральный азот

Закрепившийся в орг. форме азот

Потери

Сроки определения, дни

тура, °С 15 30 45 15 30 45 15 30 45

10°С 86,0 .83,0 67,7 3,3 5,3 7,3 10,7 11,7 25,0

28°С 68,0 65,3 57,3 0,0 9,0 9,3 23,0 25,7 33,0

40°С 59,7 35,7 18,0 17,3 20,3 24,0 23,0 44,0 58,0

Таблица 4

Динамика баланса азота ('^Н,)^©« и Са(15М03)2 при разных условиях аэрации, % от внесенного

Лабораторный опыт 3

Минеральный N Закрепившийся в почве N Потери

Удобрение Сроки определения, дни

7 15 21 7 15 21 . 7 15 21

Аэробные условия (20% 02+80% Не)

(МН.ЪБО, Са(К03)2

(МН«),304 Са(МОз)2

71,5 69,5 67,0 17,0 17,5 18,5 И,5 13,0

95,0 84,5 82,5 6,0 6,0 3,0 9,5

Анаэробные условия (Не)

77,5 70,0 69,5 15,5 19,5 20,0 7,0 10,5

90,5 80,5 71,0 1,5 1,5 2,5 8,0 23,0

14,5 14,5

10,5 26,5

Газообразные потери окисленных форм азота (М02_, Ы03~) резко возрастали при добавлении доступного микроор' ганизмам органического материала (глюкозы). Потери азота нитритов'увеличились при внесении глюкозы почти в 2 раза (табл. 5), а нитратного азота — в 3,5 раза. Газообразные азо-

С

тистые продукты были представлены закисью; азота; и молекул лярным азотом.. Окись и двуокись азота в составе газов не были обнаружены. Значительное количество N¡0 выделилось в варианте ЫаЫ02+глюкоза (44%).. Из кальциевой селитры даже без добавления глюкозы потери в виде закиси азота составили всего 5,5%, а общий размер потерь был в 3,5 раза меньше (21%) по сравнению с вариантом, где вместе с Са(Ы03)2 вносилась глюкоза (76%), т. е. при достаточном количестве органического материала азот удобрений теряется в основном В виде N2.

Потери аммонийного и нитратного азота обуславливались микробиологическими процессами. В стерилизованной почве потерь азота сульфата аммония и кальциевой селитры не наблюдалось (табл. 6).

Таблица 6

Баланс азота аммиачного и нитратного удобрений в стерилизованной почве,

% от внесенного

Лабораторный опыт 4

Статьи баланса азота ("МНчЬБО, Са(15ЫОзЬ

• рН — 4,0 рН — 6,3 рН — 4,0 рН — 6,3

Экспозиция, дни

1 3 7 1 3 7 1 3 7 1 3 7

Минеральный N Закрепившийся в орг. форме N Потери 97,5 1,0 1,5 96,3 1.3 2.4 96,0 1,8 2,2 95,0 3,5 1.5 94,5 3,5 2,0 94,0 4,0 2,0 97,7 2^3 97,7 2,3 97,5 2,5 99,5 0,5 99,6 0,5 99,0 1.0

II. Промежуточные продукты нитрификации как источник потерь

Газообразные потери азота в результате химических реакций возможны при трансформации в почве промежуточных соединений процессов нитрификацин-денитрификации, таких, как нитриты и гидроксиламин. *

В лабораторных опытах изучали превращение в почве 15М-гидроксиламина и Ыа15Ы02, внесенных по 20 мг на 100 г почвы, а также влияние химических и биологических процессов на динамику баланса этих соединений в дерново-подзолистой почве.

Исследования показали, что гидроксиламин обладает высокой химической активностью при. взаимодействии с почвой

(рН 6,3). Потери азота гидроксиламииа уже через сутки составили 66% из нестерилизованной почвы и 19% из стерилизованной (табл. 7) и через неделю возросли до 67 и 38% от внесенного. Основную роль в трансформации азота гидроксиламииа в почве играют химические процессы (рис. 2). Об этом свидетельствует резкое снижение содержания гидроксиламииа в стерилизованной почве. Одновременно с уменьшением N—ЫНгОН в почве наблюдалось увеличение содержания N20 в газовой среде. Причем в сосудах со стерилизованной почвой потери азота гидроксиламина происходили толь ко в виде закиси азота, количество которой составило через 1, 3, 7 дней 19, 25, 38%. В сосудах с нестерилизованной почвой закись азота быстро восстанавливалась до Через сутки в составе газообразных азотистых продуктов 46% азота гидроксиламина было в виде Ы20 и 19% в виде

Таблица 7

Влияние стерилизации почвы на баланс азота меченного 151^-гидроксиламина, % от внесенного

Дни после внесения

Статьи баланса I 3 7

Нестерилизованная почва

N — ЫН2ОН .....

N — в органической форме Потери: всего в т. ч. в виде ЫгО . .

N2 . .

10,5 7,5 5.0

23,5 27,0 28,0

66,0 65,5 67,0

46,5 42,0 4,0

19,5 23,5 63,0

Стерилизованная почва

N — N111011 . . . N — в органической форме Потерн: всего в т. ч. в виде ЫгО . .

N2 . .

38,0 43.0 19,0 19,0

22,5 52,5 25,0 25,0

13,5 49,0 37,5 37,5

В дальнейшем доля закиси снижалась, а доля молекулярного азота возрастала. После недельной экспозиции в сосудах с нестерилизованной почвой в составе газов Ы20 присутствовало мало (4%), газообразные азотистые продукты были представлены в основном молекулярным азотом (63%).

100 ео 60

40

ао о

%

Действие III ip.cn и "М-ит" И8 давашпсу баланса вэо*а сульфата аммония в почве вод ячменем

% от внесенного

Вегетационный опыт,1975

СО дней

]-1 использовано

'-'"растениями

I/ л осталось в почве у/в минеральной $орме

Рис.1

ррпт| закрепилось в почве в орг. форме

|—-и- потери

Влияние стерилизации почвы на баланс азота * м

" - гидроксилемана

% от впесевного

стерилизованная почва

Ъ 7

'СИЗ гядроксЕЛвмияа И23'

■•'.•• Рис. а

I з ЗаКрвЗИВЕИПсЯ в орг. -Тг-рия

7 пней ¿А - погори

Важное значение химических процессов в превращение гидроксиламина в почве подтверждает также отсутствие влияния условии аэрации на его трансформацию. Если в превращении нитритов аэрация почвы имеет важное значение — потери N—Ы02- в анаэробных условиях (50%) были в 2 раза больше, чем в аэробных (23%), то потери азота гидроксиламина уже в первые 7 дней достигали 68—73% и практически не зависели от наличия кислорода в среде (табл. 8).

, Т а б л и ц а 8

Влияние условий аэрации на превращение в почве меченного "М-гидроксиламина и №|5М02 % ог внесенного

Статьи баланса Срок определения, дни ЫН2ОН ИаМОг

аэробные анаэробные аэробные анаэробные

Минеральный азот . . . 7 5,0 9,0 72,0 70,0

15 4,0 7,0 70,0 60,5

21 — ' 6,0 67,0 46,0

Закрепившийся в орг. 7 23,0 22,5 6,5 1,5 .

. форме азот..... 15 23,0 23,0 8,5 3,0

21 27,0 23,5 10,5 4,0

Потери . . . . . . . 7 73.0 68,5 21,5 28,5

15 73,0 70,0 21,5 34.5

21 73,0 70,5 23,0 50,0

Выделение закиси азота : 1 16,5 9,8

о 8,1 — Не обнаружено

3 3,0 ■—

Однако в анаэробных условиях резко возрастала скорость редукции, выделившейся при превращении гидроксиламина, закиси азота. При отсутствии кислорода через сутки после внесения гидроксиламина в почву в газовой среде было обнаружено 9,8% азота в виде МгО, а в аэробных условиях 16,5%. Вследствие быстрой ее редукции на вторые сутки в анаэробных условиях и на четвертые в аэробные она не была обнаружена.

Скорость редукции закиси азота как в аэробных, так и в анаэробных условиях резко возрастала при добавлении в почву органического вещества (табл. 9).

В аэробных условиях (Ог+Аг) при добавлении доступного микроорганизмам органического материала (молочная кислота) уже через трое суток наблюдалась полная редукция введенной закиси азота (4 см3—5 мг N—Ы20/сосуд). При отсутствии достаточного количества энергетического материала да-

Влияние аэрации и органического вещества на превращение в почве

закиси азота, % от внесенного

Дни после введения

Вариант 1 3 5 7 10 14 16 45

Аэробные условия (20% 02+80% Лг)

.....

МгО+орг. вещество

100 80 60 50 46 42 40

32 сл. —«».

14

Анаэробные условия (100% Лг)

N10.....' 58 30 14 12 12 10 10

N20 +орг. вещество

же в анаэробных условиях полная редукция N20 растягивалась более чем на две недели (через 16 дней— 10% от введенного количества). Это свидетельствует о том, что в дерново-подзолистой почве с высокой биологической активностью и достаточным количеством доступного микроорганизмам органического вещества в качестве энергетического материала труд^ но ожидать потерь азота в виде N20, т. к. она очень быстро восстанавливается до N2.

Таким образом, впервые экспериментально установлено, что газообразные потери азота из почвы в виде закиси и молекулярного азота могут происходить уже при трансформации в почве первого промежуточного продукта в цепи окисления аммония до нитритов—гидроксиламина. Потери азота гидро-ксиламина достигали 60—70% и были обусловлены в основном химическими процессами.

III. Снижение потерь азота удобрений с помощью ингибиторов нитрификации

Чтобы предотвратить потери азота, возникающие за счет промежуточных продуктов процесса нитрификации, а также вследствие денитрификации нитритов и нитратов, необходимо подавить процесс нитрификации с помощью ингибиторов с целью консервации азота почвы и удобрений в аммонийной форме.

В лабораторных опытах прошли испытания более 10 препаратов в качестве ингибиторов нитрификации (данные не приводятся). Из них ингибирующим действием обладали: фракции смеси пиридннов (II и III фр. СП) и препарат 2-амнно-5-хлор-пиридин (2-ЛМ-5-ХП).

1. Влияние ингибиторов нитрификации на динамику аммонийного и нитратного азота в почве

Ингибиторы нитрификации 2-ЛМ-5-ХП, II и III фр. СП, а также американский препарат «И-Бегуе» интенсивно подавляли нитрификацию меченного 15\т азота сульфата аммония (табл. 10). В почве под растениями действие препаратов наблюдалось в течение 30—45, об этом свидетельствует значительно большее в вариантах с ингибиторами содержание аммонийного и меньшее нитратного азота.

Было установлено, что ингибиторы нитрификации вызывают консервацию в аммонийной форме не только азота сульфата аммония, но также азота жидкого навоза и почвенного аммонийного азота.

Жидкий навоз содержит 50—60% азота в аммиачной форме, быстро нитрифицируясь, этот азот теряется в газообразной форме и вымывается, загрязняя водные источники, кроме того, при применении высоких доз навоза возникает опасность накопления токсических количеств нитратов»сельскохозяйственной продукции. Применение вместе с жидким навозом «Ы-Бегуе» в дозе 2 и 3% от дозы аммонийного азота позволило затормозить процесс нитрификации азота навоза в почве под растениями в течение месяца (табл. 11).

Через 30 дней количество азота в аммонийной форме в варианте с «Г^-вегуе» в дозе 3% было в 2 раза выше по сравнению с вариантом, где вносился один навоз, содержание азота в нитратной форме под влиянием ингибиторов через две недели снизилось с 339 до 149 мг, через 30 дней со 140 до 124 мг/сосуд.

Применение в опытах (3, 4) с парующей почвой меченного 15хМ азотного удобрения позволило установить, что ингибиторы подавляют нитрификацию почвенного аммонийного азота (табл. 12).

Количество почвенного азота в аммонийной форме в вариантах с ингибиторами через 15, 30 и 45 дней было в 3—4 ра- ' за больше, а в нитратной форме в 1,5—4 раза меньше по сравнению с вариантами без ингибиторов.

Химические препараты, используемые для ингибировання нитрификации, должны обладать специфичностью действия и применяться в дозах, не оказывающих отрицательного влияния

Таблица 10

Влияние ингибиторов нитрификации на динамику аммонийного и нитратного азота в почве под растениями и в пару

N-N'03-

Вариант Ингибитор Сроки определения, дни от начала опыта

15 30 45/90' 15 30 45/90 15 30 45,90

Мякрополевой опыт, 1972, под растениями, мг/кг2

РК

ЫвоРК ЫвоРК+инг. М126РК }4шРК.+инг.

15,5 24,7 10,9 ; 19,6 14,7 . 9,1 35,1 39,4 20,0

47,8 39,1 56,2 » 84,1 7,6 5,6 ' 104,0 46,7 61,8

2-АМ-5-ХГ1 83,0 74,7 71,3 24,1 12,3 ' 5,6 107,1 87,0 76,9

139,2 59,2 55,9 108,4 ' 38,2 13,0 247,6 97,4 685

2-АМ-5-ХП 225,7 94,6 91,0 24,9 14,8 10,0 250,3 109,4 101,0

Вегетационный опыт 2, 1974, под растениями, % от внесенного3

15ЫРК '^РК+инг. 'ЭДРК+ннг. II фр. СП III фр. СП 12,2 34,4 40,3 7,3 9,1 18,0 2,1 1,0 3.4 3,0 2.5 30.2 36,5 41.3 3,4 10,3 11,6

Лабораторный опыт 2, % от внесенного -

"ЫРК+инг. '^РК+инг. 111 фр. сп- «Ы-ьегуе» 50,0 .77,0 76,3 38,0 67,7 70,7 27,4 54,7 • 56,3 8,0 -2,3 . 3,0 ' 17,3 10,0, 5,3 19,3 ' . 15,0 10,7 ' 58,0 ' 79,3 79,3 • 55,3 77,7 76,0

46,7 69,7 07,0

м-мн,+- 1 но,~

Вариант Ингибитор Сроки определения, дни от начала опыта

15 30 45/901 15 | 30 45/90 15 30 45/90

'^РК+инг. |5ЫРК+инг.

15КРК • '^РК+инг.

'5КРК+инг.

Вегетационный опыт 3, 1975, в пару, % от внесенного»

III фр. СП

14,2 60,2 64,9

0,2 35,0 48,0

0,1 0,4 10,9

55,3 2,5 1,5

38,3 11,3 4,7

28,4 31,8 22,1

Вегетационный опыт 4, 1976, в пару, % от внесенного1

«Ы-вегуе»

44,0 56,0

20,0 27,0

1,0

6,0

87,0 14,0 90,0 8,0

55,0 5,0 47,0 2,0

31,0 13,0 35,0 16,0

69.5

60.6 66,4

87,0 58,0 90,0 63,0

38,5 37,5 52,7

28,6 32,2 33,0

55,0 31,0

25,0 14,0

47,0 35,0

29,0 22,0

Примечание: 1) в парующей почве последний срок определения 90 дней; 2) сумма меченного и немеченого минерального азота; 3) меченный '".М минеральный азот.

на растения и на деятельность целого ряда полезных? почленных микроорганизмов. ^ .. . . •/ ■

'ТаблицаП

Влияние «М-вегуе» на нитрификацию азота жидкого навоза в почве , под растениями (мг/сосуд) . ' , , . .

*. Т.; > ' Вегетационный опит 5, 1976

. Вариант

М—МН«-»

N-N03-

• Сроки определения, дни

15 30. 90 15 ' 30, 90

82,6 196,2 196,2 72.3 100,8 144,6 18,1 25,8 41,3 338,7 144.6 148.7 140,4 152,8' 123,9' 100,8. 97.3 90.4

Навоз . ..... Навоз+2% «М-вегуе» Навоз+3% «М-гегуе»

В наших исследованиях при применении в рекомендуемых количествах ингибиторы нитрификации (III фр. СП и «М-Бегуе») подавляли первую стадию нитрификации:—окисление аммония до нитритов, об этом свидетельствует резкое снижение содержания нитритов'.в вариантах с ингибиторами во всех вегетационных опытах" (данные не приводятся) и не оказывали отрицательного влияния.на процесс минерализации почвенного азота — аммонификацию, — количество' почвенного минерального азота в вариантах с азотными удобрениями и ингибиторами было иногда'даже выше, чем только с азотными удобрениями (табл..12).............. .. .

'Таблица 12

Влияние ингибиторов на нитрификацию почвенного аммонийного азота-

• (мг/сосуд) : : " . !

Вариант

К—

/

N—N0,-

Сроки определения, дни от начала" опыта"

15

30

45

80—90

15

30

45

80—90

Парующая почва, вегетационный опыт 3, 1975 '

РК ..... . 6,2. 17,6 7,7 22,6 48,5

ЫРК .... 29,2 13,4 6,1 69,2 257,5

■ МРК+Ш фр. СП 80,1 66,2. .15,5 44,3 114,0!

ЫРК+«^$епге» . 70,8 76,5 • 45,6 48,0 51,3

Парующая почва, вегетационный опыт 4, 1976

РК.....

М,РК .... М]РК+«М-5егуе»

М2РК.....

№РК+«М-5егуе»

. 60,0 41,9 169,4 54,0 212,4

25.7 .13,0

73.8 33,0

194,5

45,9 34,7 80,6 24,4 88,0

21,4 20,8 24,3 20,8. 61,6

106,3 203,5 131,3 221,0 196,0

113.8 162,4

70,0

152.9 .50,9

20,3

171.3 63,3

188.4 63,8

54,3 216,1' 234,3, 188,0

127,4: 189,7 160,2: 210,6! 180,9;

Однако в повышенных, концентрациях (5% от дозы азота 30 и 50 мг/100 г) ингибиторы угнетали деятельность не только ИНгозотопаз, но также ннтрификаторов II фазы-МНгоЬа^ег и денитрификаторов. При внесении «Ы-эегуе» в таких дозах де-нитрификация азота нитритов сильно ослаблялась (табл. 13), в результате чего в 6 раз снизились потерн азота Ыа'^Ог из почвы в газообразной форме. Торможение редукции нитратов при внесении ингибиторов в повышенных концентрациях наблюдалось в течение 15—30 дней (табл. 14), это привело к снижению потерь азота нитратов в 1,5—2 раза.

Таблица 13

Влияние «ІМ-бєгує» на баланс азота №15М02 в почве, % от внесенного

Вариант. Осталось в почве в минеральной форме Закрепилось в органической форме Потери

Сроки определения, дни

15 30 45 60 15 30 45 60 15 30 45 60

РК+МаМОа 43 39 36 31 5 5 4 4 52 56 60 65

РК+КаїЮ2+—

— «Ы-зегуе» 5% 92 91 86 81 8 ■ 8 8 8 — 1 6 11

Таблицам

Влияние 111 фр. СП и «М-эегуе» на потери азота Са(15і\03)2 из почвы,

% от внесенного

Лабораторный Лабораторный

опыт 1 опыт 2

Вариант Сроки определения, дни

15 30 45 15 30 45

РКМОз- . ....... . . 20 22 28 13 20 28

РКЫ03- + Ш фр. СП..... 10 16 28 19 17 31

РКМОз--(-«М-вегуе» ...... 8 14 30 10 19 30

2. Влияние ингибиторов нитрификации на баланс азота удобрений в системе «почва-растение»

Результаты исследований в вегетационных опытах с показали, что действие всех изученных препаратов — ингибиторов нитрификации — на баланс азота в системе «почва — растение» идентично. Баланс азота удобрений как в вариантах с ингибиторами,' так и без ингибиторов практически складывался в первые 30. дней после внесения удобрений. В дальней-

Шем до конца вегетации "размер использования растениями, закрепления в почве в органической : форме и размер потерь азота*практически, не изменялся-(рис. 1) условиях вегетационных опытов ингибиторы/¡нитрификации не оказывали влияния на урожай и использование ячменем азота сульфата аммония. Коэффициенты'использования колебались в зависимости от года проведения опыта от 40 до 50%" и были практически одинаковыми как в вариантах с ингибиторами, так и без ингибиторов (табл. 15). •

, ' . „ ' - •■..............Таблица 15

' Влияние ингибиторов нитрификации на баланс азота. ('^Н^вО^ "

% от внесенного

, о.

Осталоа в почве минерал ной фор 5= °

Схема опыта Исполь зовано растениями Закреп лось в ганич. форме Потери

Микрополевой опыт, 1972, 600 и 1200 мг М/сосуд

РКЫво+2-АМ4?-ХП

ркы1го : . . . .

РКЫ,20+2-ЛМ-5-ХП

32

32

33 31

10 13 9 23

46 50 24 29

Вегетационный опыт 2, 1974, 500 мг М/сосуд

ЫРК/ .... '. ^РК+П фр. СП МРК+Ш фр. СП

49 48

50

30

36

37

Вегетационный опыт 3, 1975, 300 мг М/сосуд

МРК •.......

МРК+Ш фр. СП ' .

МРК + «М-5єгує»

. ■ Вегеї ИіРК.....

І\ІіРК+«М-5Єг\-е» N2PK .... ЫаРК+«М-5епге»

* В числителе — под растениями; в знаменателе — в пару.

12 5 34 17

20 15 13

•42 . — 25 33

— ' 28 17 55

44 — 33 23

— 32 27 41

41 ' — 37 "22 .

— 33 30 37

1976, 225 и 450 мг М/сосуд

44 . 2 18 .36

■_ 31 15 • 54

40 5 30 26

_ 14 -52 • 34

47 1 16 36

_ 35 15 - 50

43 1 27 29

— 22 47 31

Консервация азота удобрения в аммонийной форме способствовала увеличению закрепления его в почве в органической форме и снижению газообразных потерь. Потери азота удобрения из почвы снизились под влиянием ингибиторов в 1,5— 2 раза (табл. 15).

Если в вегетационных опытах ингибиторы не оказывали влияния на урожай ячменя, то применение «Ы-эегуе» в дозе 1% от дозы азота мочевины 60 и 120 кг/га в полевых условиях, несмотря на неблагоприятные погодные условия лета 1976 года, обеспечило достоверную прибавку урожая зеленой массы кукурузы (табл. 16).

Таблица 16

Влияние «М-эе^е» на урожай зеленой массы кукурузы в условиях полевого опыта, ц/га

Прибавка от

Вариант Вес зеленой массы N +ингибитора ингибитора

N ц/га % от N

РК........ NeoPK....... MÍ0PK + «N-serve» . . . N12oPK ....... Ni*)PK+«N-serve» . . . HCPM....... 75,0 107,0 126.7 169,2 199,2 17,5 51,7 124,2 и/га 32,5 94,2 19,2 30,0 59,1 31,8

При внесении Ибо с «N-serve» прибавка урожая от ингибитора составила 19 ц/га, а при дозе N120 с «N-serve» — 30 ц/га. Прибавка веса зеленой массы кукурузы под влиянием «N-serve» в процентах от прибавки от одного азота при дозе N6o равнялась 59%, а при дозе N12o — 32%, т. е. эффективность азотного удобрения при внесении его с ингибитором увеличилась на 60 и 30%. При увеличении дозы азота в 2 раза эффективность ингибитора снижалась почти вдвое.

Выводы

1. В результате интенсивной нитрификации аммонийного азота почвы и удобрении происходит накопление нитратов, являющихся основным источником потерь азота в газообразной форме. Потери азота удобрений в вегетационных опытах в основном происходили в первый месяц после внесения. В зависимости от года проведения опыта они колебались от 19 до 36% из почвы под растениями и от 50 до 54% от внесенного из парующей почвы.

.2. Повышение температуры почвы с 10 до 28 и 40°С,способствовало увеличению потерь азота сульфата аммония. Потери, азота аммонийного и нитратного удобренш"! в аэробных условиях были одинаковыми. В анаэробных условиях и при добавлении органического вещества (глюкозы) потери нитратного и нитритного азота резко возрастали. „ ,

3. Газообразные потери азота из почвы происходят, ис только в; результате биологической денитрификации, но и вследствие химического разложения промежуточных продуктов нитрификации— гидроксиламина и нитритов. В стерилизованной, почве потери азота гидроксиламина составляли 38% и происходили в виде закиси азота. В нестерилизованной почве они были значительно больше (63—73%) как в аэробных, так и анаэробных условиях: Часть азота гидроксиламина закреплялась в почве в органической форме. Потери азота.нитритов из стерилизованной почвы с рН — 4,0 составляли .33% от внесенного, а при рН — 6,3 были в 5 раз ниже (6,5%).

4. Закись азота при наличии достаточного количества доступного микроорганизмам органического вещества очень быстро восстанавливается до молекулярного азота. Скорость ее редукции возрастала в анаэробных условиях и при добавлении-глюкозы. ; ' ■ • .

'5." Изучение различных химических соединений в качестве ингибиторов нитрификации показало, что из. 10 испытанных отечественных препаратов ингибирующим действием обладали 2-амино-5-хлорпиридин и фракции смеси хлорированных" пи--ридин'ов. Ингибирующее "действие их было практически одинаковым с американским препаратом «Ы-эегуе». . : ;

6. Ингибиторы нитрификации (третья фракция смеси ни-ридинов и «Ы-эегуе») интенсивно подавляли нитрификацию азота сульфата аммония и жидкого навоза, а также аммонийного,азота почвы. В вариантах с, ингибиторами содержание

.почвенного минерального азота и азота удобрений в .форме нитратов было значительно меньше, а в аммонийной форме больше, чем в вариантах без ингибиторов] , .

7. Указанные ингибиторы нитрификации в рекомендуемых дозах не оказывают отрицательного влияния на деятельность аммонифицирующих микроорганизмов. Общее содержание почвенного минерального азота (ИН^+НОз-) как в вариантах

, с ингибиторами, так и без ингибиторов было одинаковым. Внесение этих препаратов в, дозах больших, чем требуется для подавления процесса нитрификации, вызывает угнетение, деятельности денитрифицирующих микроорганизмов.

- 8. Ингибиторы нитрификации в условиях вегетационных опытов независимо от вида препарата в 1,5 раза снижают потери, азота из почвы и увеличивают закрепление его в органической форме. Коэффициенты использования азота сульфа-

та аммония ячменем колебались в зависимости от года проведения опыта от 40 до 50% и были одинаковыми как в вариантах с ингибиторами, так и без ингибиторов.

9. В вегетационых опытах ингибиторы нитрификации не оказывали существенного влияния на урожай ячменя. В полевом опыте при внесении «N-serve» значительно увеличился урожай зеленой массы кукурузы. Прибавка урожая составила 19 ц/га при дозе N6o и 30 ц/га при дозе N120, что соответствует 59 и 32% от прибавки урожая, полученной только от азота.

По материалам диссертации опубликованы работы:

1. Влияние ингибиторов нитрификации на превращение в почве азота сульфата аммония и его использование ячменем. Доклады ТСХА, вып. 223, 1977 год (В. Н. Назарова, В. В. Ки-дин).

2. Потери азота удобрений из почвы и их снижение с помощью ингибиторов нитрификации. Изв. ТСХА, вып. 6, 1977 год (П. М. Смирнов, В. В. Кидин, Р. К. Педишюс, В. Н. Назарова).

3. Зарегистрировано: Всесоюзный научно-технический информационный центр — ВНТИ Центр. Отчет «Промежуточные продукты нитрификации как источник газообразных потерь азота удобрений». № государственной регистрации 76091268, Б674758, 16 июня 1978 г.

Л 42603 30/Х—78 г.

Объем I1/« п. л. Заказ 1806. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44