Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Биологические основы применения минеральныхудобрений и трансформации азота в условияхсветлых сероземов и луговых почвТуркменской ССР

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Биологические основы применения минеральныхудобрений и трансформации азота в условияхсветлых сероземов и луговых почвТуркменской ССР"

АКАДЕМИЯ НАУК УЗБЕКСКОЙ ССР ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ И АГРОХИМИИ

На правах рукописи

ГОРШЕНЕВА ГАЛИНА ВАЛЕНТИНОВНА

Биологические основы применения минеральных удобрений и трансформации азота в условиях светлых сероземов и луговых почв Туркменской ССР

(06.01.04—Агрохимия) (03.00.07—Микробиология)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Ташкент —1991

Работа выполнена в Туркменском НИИ почвоведения Министерства сельского хозяйства ТССР.

Научные руководители: заслуженный деятель науки АзССР, доктор биологических наук,

профессор КАСЫМОВА Г. С.

кандидат биологических наук, ст. н. с. ХАДЖИЕВ Т. X.

Официальные оппоненты : заслуженный деятель науки УзССР, доктор сельскохозяйственных

наук, профессор ПИРАХУНОВ Т. П.

кандидат биологических наук ТЕСЛИНОВА Н. А.

Ведущее учреждение : НПО „Союзхлопок" .

Защита диссертации состоится „ " _1991 г.

в 15 час. на заседании специализированного Совета

Д 015. 20. 01 Института почвоведении и агрохимии АН УзССР по адресу: 700179, Ташкент, ул. Камарнисо, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института почвоведения и агрохимии АН УзССР.

Автореферат разослан „ " ^C^CL-X.-_ 1991 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, * /

кандидат биологических нау1^^Й2^5ГАШКУЗИЕВ М. М.

Актуальность темы: В настоящее врекя и целях улучшения экологической обстановки орошшмой зоны Туркменской ССР ставится задача удучпекия распределения н использования минеральных удобрений, повышение нх эффективности» В связи с этим большое научно-теоретическое и практическое значение приобретает регулирование почвенно-<5иологических процессов как основы плодородия почв. Вопрос взаимодействия почвы и удобрений является основным звеном в решении проблем минерального питания растений, прпчеи этот вопрос до настоящего времени еще не разрешен для специфичесяях уо-ловнй ТУркмешш.

¡¿инералышз удобрения, вноспше в почзу, существенно влияют на почвенные процессы, особенно на новоорошаемшс почвах, сдвигая установившееся биологическое равновесие в ту идя другую сторону. В большинстве случаев это относится к азоту, который под воздействием почвенных микроорганизмов подвергается различный превращениям. В последнее время интерес к проблеме азота усилился, а вопрос круговорота а тралсфорьацни азота в системе почва - удобрение - растете стали ведущими и современной бко-а агрохимии, а также почвенной микробиологии.

В Туркменской ССР характер и интенсивность биологических процессов в новоорошаемых светлых сероземах н староорошаекых луговых почвах, довольно широко распространенных на подгорной раЕннне Копетдага в в !4ур-габском оазисе, при применении минеральных удобрагой изучены далеко не полностью, а исследования по биологической трансформация азота вооСзге не проводились, что в значительной степени ограничивало возможность разработки научно-обоснованных оптюгалышх норм минеральных удобрений, вносз-сзгх под основную культуру республики - хлопчатник, о целыз повызеош се продуктивности. Это определило актуальность наша: всследованн£.

Рель таботн. Выявить влияние различных доз азота в полном нннерась-нем удобрении на клкробнологическне в биохиспескне процессы, трансфсрьа-цшэ азота в почве, поступление в хлопчатник я формирование урожая на не— воорешаекоы светло! сероземе н староороааемаА луговой почве.

Основные задачи йсследовгдкя. I. Изучить влияние различных доз цз-аеральша удобрений на хазнедеятелъность агрономически юяттут грутш аэробных микроорганизмов в корнеобитаемом слое (0-50 см).

2. Выявить влияние удобренай на ферментатизнуг активность в скорость ¡разрушения органического вещества в почвах.

3. Определить влияние-удобрений на нктриЬкгацвскную способность в юбклизацЕю органического и минерального азота б почвах.

4. Установить действие шгаеральнкх удобрений на качественное а колв-1ественноа содержанке свободных аминокислот н суммарную протеолиткчеекув истинность почв.

5. Выявить закономерности поступления азота в растение в зависимости от доз ДОК.

6. Научно обосновать зависимость урожайности хлопчатника с биохимическими показателями почв.

Научная новизна. Впервые в условиях Туркмении проведано изучение действия различных доз минеральных удобрений на активность микробиологических, бисхжаческих процессов под хлопчатником, трансформации азота, аоступяо:шо его в растение и форглирозаяаа урожая хлопка-сырца на светлом серозема подгорной равнины Копетдата к луговой почве Мургабского оазиса.

Установлено изменение качественного и количественного состава почвенных микроорганизмов, а такхо биохимической активности в функционально различные диоиоды развития хлопчатника, Доказана прямая корреляционная зависимость между содержанием минерального азота в почве и количеством общего азота в растении, а также между показателями биохимической активности и продуктивностью хлопчатника. Эти материалы дополняют и расширяют представления о роли почвенных микроорганизмов в создании эффективного плодородия и позволяют дать автору предложения по применению минеральных удобрений.

Практическая сенность. Результаты проведанных исследований могут служить научным обоснованием практических рекомендаций для применения минеральных удобрений, в количествах обеспечивавших¿оптимальное протекание биохимических процессов и повышение продуктивности хлопчатника на малопродуктивных светлых сс<роземах подгорной равнины Копетдага и луговых почзах Цтргабского оазиса. .

Реализация результатов исследований и апробапи^ работы. В результате проведенных исследований для двух почв установлены оптимальные дозы минеральных удобрений, отличающиеся наиболее высокой эффективностью действия на биологическую активность, трансформация) азота и урожай хлоп-ка-сыраз на светлом сероземе подгорной равнины Копетдага и луговой почве '4/ргабского оазиса и предложены для практического использования сель-скохозяйствекнс.уу производству. Материалы диссертации апробированы ка П, Е, 1У научно-проазводствэшчх конференциях Туркменского филиала ВОП (1331, 1982, 1984), на расширенном заседании отделов НИИ почвоведения ТССР.

Цубллгапкя. По материалам диссертации опубликовано 7 работ в периодической печати.

Объем и с?т>уктп>а таботы. Основной текст диссертации изяоген :ш. 148 страницах машинописи, она состоит из 5 глав, введения, обзора литературы, экспериментальной чаоте, заключения и выводов. Список пирату-

ры охватывает 186 наименований (23 зарубежных). Работа иллюстрируется таблицами и рисунками.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Объекте методы исследований. Исследования проводили на новооро-ааеггых светльс. сероземах подгорной равнины Копетдага в совхозе "Леня-шзм Ёлн (опыт I) я староороаае!лых луговых почвах мбского оазиса, з колхозе "Тезе ёл" (опыт П) в течение 3-х лет в производственных усло-

зиях.

Рассматриваемые светлые сероземы располагаются в восточной частп юдгорной равнины Копетдага, которая находится кеяду Каракумекнкг лесами и горами Копетдаг. Климат равнины по условиям радиационного psias-а и особенностям атмосферной циркуляции относят к конгавентально-суб-■ропичеокой зоне с жарким и засушливым летом. Температура самого тепло-'о месяца, игия 35-40°, зимы ыягсте со слабыми морозам. Количество ат-'осферных осадков составляет 148-230 иа.

Луговые почвы располагается на территории Мургабского бассейна, лимат оазиса - пустынный, резко континентальный.

Количество атмосферных осадков 139-249 им. Из них 92-180 им прихо-ится на холодные времена года. Абсолютный максимум температуры воздуха авен 45-43° и наблвдается в нше-ише. Еысокае среднегодовые н летние емпературы, низкая влажность и другие климатические вяекенты способсу-увт предельно высокому испарении воды с поверхности почвы.

Почвы, на участке подгорной равнины Копетдага сероземы светлые но-эоропаемые, содержание гумуса в пахотном слое 0.44Í, общего азота ,04%, общего фосфора 0,085?, обяего калия - 1,05?; подвижных соедин»-iñ N-2,0 иг, PgO5 - 9,4 «г, Ю,0 - ?45 иг/кг.

Луговая почва характеризуется сдедуткиын агрохтагческики показатб-ши в пахотном горизонте: гуыус - 0,545, азот обаий - 0,062, обяиЗ фоо-зр - 0.I09Í, общий калий - I,06í, подвижных соединений N-I.5 кг, ,0g - 22 иг, KjO - 255 ыг/кг. В табл. 1 приводится схема I г П опытов сроки внесения минеральных удобрения.

Общая плоиадь под I опытом равнялась 3,3 га, повтори ость евств->атная.

Полевой опыт состоях из 14 вариантов, исследования проводились ва вариантах.

Обсая плоаадь под П'опктом равнялась 3,0 га, повторное ть четкрех-агная. Полевой опыт состояz из 14 вариантов, ддя работы были стсСра-4 варианта.

На обоих опытах в качестве азотного удобрения была использована чиачкая селитра, фосфорного - аммонизированный суперфосфат, ивгийго-

го - кадий хлористый.

Таблица I

Варианты опыта и сроки внесения минеральных удобрений

Варианты опыта Сроки внесения удобрений

1 1 под основ;пои предпо; нуа вспаш|севнои об-} ку |работке ; ПОИ } посеве ¡ в бутонизации в цветение

?205 N ! Р2°5 ! N N ÍP2C5

Опыт I

Контроль - - - - - - -

AÍ200PI20K75 100 40 ГО 20 50 35 50 -

N240 PI60 К75 140 40 120 20 60 35 60 -

>Í230 Р200 К75 160 40 140 20 70 35 70 -

N320 Р200 К75 180 40 160 20 80 35 80 -

Опыт П

Контроль - - - - - - — -

N200 PIOO К50 80 50 70 20 65 — 65 —

N250 PI50 К50 100 50 НО ZQ 70 70 30

N300 Р200 К50 140 50 140 20 75 - 85 40

Ущфобиолзгические анализы выполнялись по методикам предложенным БНШ с/х микробиологии и НИИ микробиологии АН СССР;' фермента: катала-за - по методу В.Ф.Купревича, в модификации Ю.З. Круглова и Л.Н.Паро-менской (1966); инвертаза - по методу Гофлана, Палауффа описанное Ф.К.Хазиевым (1976); уреаза и протеаза - по А.Ш.Галстяну (1968); количественный и качественный состав аминокислот по методу Гильберта и Альтмана, модифицированного А.О.Мамченко (1970), дыхание - методом Г.М.Оггдова (1961); нитрификацаонная активность - методом СоюзНИХИ (1973); цеялшозолитическая активность - по методика И.С.Есстрова и А.Н.Петровой (1961); азот общий - по Кьельдалв; легкогидролизуемый азот по методу Корнфилда, описанного А.П.ГолубеБоЗ (1960); труднсгидролизуо-мый азот по методу Ф.В.Турчлна (1250); агрохимические анализы методами Е.Арикушкиной (1370), математическая обработка по методу Б.А.Доспехова (1973).

й'слэннссть микроорганизмов. Исследование микрофлоры различных систематических групп микроорганизмов показало, что они представлены: бактортгаш, используиеими в качестве источника азота, органическое вещество (аымоЕв$акаторы), бактериями, разливапцимася на среде с ишн-ралькым азотом, споровыми бактериями, актиномицотааа к грибами.

В луговой почва по сравнению со светлш сероземом в составе микрофлоры меняется соотношение бактерий, актиномицетоы и грибов в сторону увеличения численности бактерий и акттномицетсв и уменьшения количества грибов. Несколько изменяется и их видовой состав, в луговой почве спектр его значительно шире.

Проведенные исследования показали, что содержали? бактерий в обоих почвах не остается постоянным в различные годы исследований и периоды вегетации хлопчатника, а закономерно изменяется по сезонам года, приуроченным к периодам вегетации, что тесным образом связано с состоянием органического вецестЕЛ, температурой, влажностью, внесением удобрений и другими условиями.

Применение минеральных удобрений в различных дозах стимулирует в 0-30 см слое светлого серозема развитие оснсвеых групп микроорганизмов: бактерий аммснифпкаторов до 5652 тыс., бактерий на минеральном азоте до 8136 тыс., актиномицетов до 1136 тыс. и грибов до 4 тыс. на I г почзы. В луговой почве соответственно - ажотшупкаторов до 38250 тыс., бактерий на минеральном азоте до 20893, актинсмицетов до 2027, грибов до 3 тыс. на I г почвы. Степень положительного действия зависит от количества внесенных удобрений и глубины почвенного слоя. С глубиной число микроорганизмов снижается. По биогенностя луговая почза выше светлого серозема, здесь лучкее развитие получили бактерии на LUIA, на втором маете - бактерии на КАА, далее актинокицеты в грибы. Вцутри одного типа почвы количество микроорганизмов в зависимости от вариантов опыта варьирует в довольно узких пределах. По срокам наблюдений прослеживаются 2 подъема микробной жизнедеятельности: весенний s летний, чему способствуют положительный гидрстермическиЯ рехиы и азотный фон. Осенью количество микроорганизмов динамично снижается. Шксицум микробного населения обнаруживается на варианте N280 Р200 £75 на светлом серозема, на луговой почве потребность в удобрениях была ниже, максимум мшфоррганизмов был на варианте N250 PI50 К50 (рис. I). Перечисленные группы микроорганизмов принимают активное участие в разложении а минерализации почвенного органического веааства, в переработке необходимых растению питательных вецеств, постулатах с удобрениями ж активной их трансформацией в различные формы, что я подтверждается увеличением численности микрофлоры.

Активность почу—^дс грунтов. Сермеяты - как показатель биоло-гнческсЗ активности г.очвы рассматривается многими яг медоваре.isas» (Куз-ревич, 1968, IS74; Гвлстян, 1974; йуксакзов, IS75; Алиев, 1У77, 1320, I9S4; Гаджиев, I9SI; Щербакова, 1986; Хаджиев и др.. 1968). Ib zx мнению, активность почвенных ферментов отражает интенсивность в направлен-

Pflifwmtff xxT),?'iv*t.tT tpyn.i nrtcwnf/r/tt/fjHQe

мггмсоо [iarmepuu m RM'ÜI

ЬмриипШ ea«m'Pw ШЙ ба.терао »a КЙЙ

MthOOOO

i ^хтаюяицегпы

IÇG- 7л>

/ - Цс/п/на

XattmpoM J •• ffmhnKis

S- #ю>Ргя>Ктт f-

О О-SO im

CD ю-Sütm

I

00 I

M r WOOO

fpuSu

♦v"

PU-юно

HUtSoeooo

t - Контроль Z - Mix ftoo Kso J - ff/saftsoXio *- НюргооК& t—I - O-lOcm

m - Jo-socm

Pao. I

ность биохимических процессов в почве и является достаточно объективным показателем ее обсей биологической активности суимирувшей воздействие на почву выспих растений и микрофлоры.

Биологическая активность в своп очередь служит показателем эффективности агр химических мероприятий. Внесение минеральных удобрений не только увеличивает содержание питательных вецеств, но и оказывает большое влияние на биохимические процессы в почве (Махмудова, 1982; Попов в соавт., 1933; АгаОекова, 1984; Зойнова-Райкова, 1966). Анализ полученных данных свидетельствует о существовании сезонной периодичности как в разЕпт;я микроорганизмов, такяе и в накоплении почвенных ферментов. Обдам моментом в сезонной динамика всех изученных ферментов сказалась их наибольшая активность в бутогазацга (летом) после внесения удобрений (азота и фосфора). К осени, как правило, энергия ферментативных процессов снижалась.

Данные рисункоз I и 2 характеризуют активность почвенных ферментов в зависимости от доз NPK.

Применение удобрений стимулировало образованно в аоч5е всех рассматриваемых ферментов па ггро тля eran: всего периода вегетация хлопчатника в больсой иди меньпей степени.

Так в светлом сероземе активность каталазы возросла на варианте N260 Р20Э К75 в 1,5 раза по сравнении с контроле:.', инвертазы в 2 раза, уроазы в 1,5 раза, протеазы з 2 раза, в луговой почве на варианте N250 PI50 К50 с00тветстзв1Ш0— каталазы в 1,4 раза, инвертазы - 2,6 раза, уреазы в 1,3 раза, протеазы в 2 раза.

По активности каталазы оба почвы почти не отличается друг от друга. Самке высокие показатели каталазы на свотлом серозеьга отмечались . на варианте N280 Р200 К75 и равнялись 3,5 «а в пахотном с 2,5 кя Оп в подпахотном горизонте, а на луговой почве на варианте N250 Р200 К50*" соответственно- 3,8 и 3,2 мл. Наибольшее проявление ективяостн каталазы приходилось на летнее время, что тесно связано с развитие« микроорганизмов.

Основнъм источнике»« инвертазы в почве яэляптся жерновке выделения (КупреЕкч, 1968). Более высокая активность кквертазы приурочена к пахотному горизонту. Повышение активности инвертазы отмечалось в светлом сероземе в бутокпзацнг (летом) я варьировало в пахотном горгзонте ст 17,9 до 31,2 мг на I г сочвы в зависимости от вариантов, в луговей почве - от 21,2 до 33,2 мг. Сравнительно Еысокая активность инвертазы отмечалась на вариантах в светлом сероземе N2S0 Р200 К75 и в луговой почва j\j250 Р200 ?50. Наибольшее проявление активности отмечалось лагом.

S} S Sî ne *g\au в» mono/** лиг

S- » §.

.чрмх/ *j rwfihm? tar

1 SS

s I \S

3 S ö

rgiov ij г» stiA-Jt/ tff

I III S

IfIIII

^ 4 •» * «

*4t

" IИ

--1 I NN

J.I I I

? . 1 à э S

!

'ïl

* i

imtei

кдьои »/ си го 'ш

ÏÏI'Ï \ \\l

о

S

Vs ¿í

Sil

ч С С

I 2 S

»• 1 ♦

5 5 Si * S 4

ffpACV 9¡ в* *4to»wrr ?«f

Hfbcu г i vu *um*/¿ w

I

Существенные различия по почвам отмечались по активности уреазы и протеазы. Наибольшая активность уреазы и протеаэы отмечалась весной в пахотном горизонте, в целинной почзе - весной и летом в подпахотном, за счет благоприятного гпдрстеркяческого режима в это время. По наибольшей активности уреазы и протеазы так?.з отмечались варианты Лг280 Р200 К73 в светлом серозема п N250 PI50 К75 в луговой почве. Активность уреазы на зтгос вариантах была соответственно почвам равна 0,30 и 0,69 мг в пахотном и - 0,20 п 0,61 мг в подпахотном горизонтах. Активность протеазы соответственно - 0,13 мг и 0,21 мг в пахотном - 0,10 кг и 0,17 мг в подпахотном горизонтах.

Более высокие дозы минеральных удобрений оказывали икгкбирупщев действие на почвенные микроорганизмы, что в своп очередь отрицательно сказалось на активности всех изучаегадс ферментов.

Газообмен з почках. Одним пз показателей биологической активности почв является интенсивность выделения из почвы С0£. Результата исследований показывает, что интенсивность "дыхания" пссле^уе^ос г.счз находится в продолах 57-99 мл/100 г в светлом сероземе и 66-132 гл/ЮОг в луговой пезо в период максимального выделения СО2 - весной п лотом из пахотного горизонта (рис. 3).

'ашоралъные удобрения в обеих почвах увеличили з 1,5-2 раза продукт® углекислоты, по сравнению с поудобрекныгщ вариантами.

Целлюлозодитичоская и Н1Ттл:;,1;;ка1д;овдля активность почв. Наиболее активное разлег.еялз ткана кабдвдалось летом, через 1,5 месяца со дня закладка ез в почву. Наябольпий процент утилизации ткани отмечался на варианте N230 Р200 К75, весной процент убили ткана здесь составлял 55,7£, с весны до лота ткань разлоявяась епо на 25,Tí, с лета до осоки ese на 18,6*, что правыпаэт разрузояне ткани по сравнению с контролем в среднем в 2,6 раза. Цазыеньпй! процент распада ткани отмечался на целине, наибольшее разложение здесь отмочено только через 3 месяца после закладки ткана в почву. Очевидно, для активной деятельности специфической микрофлоры но хватает достаточного количества влаги.

;!лтри¿.-икацленная способность почв тапке зависит на только от их свойств (содержание гумуса, общего азота и др.), но п сг гпдротерачао-ких условий, биологических особенностей возделываемых культур, еносг-иа удобрений (Чундерова, Зубец, 1967; Носов, 19S0).

В сеязи с низким количеством запасов азота в светлых сероземах к путовых почвах изучение превращения азотистых веществ почьы и регулирование ех ка <Jcho минеральных удобрений при возделывании хлопчатника алеет очень важное значение.

51

s1

I

i

«Ci

I дж

S _1\Ч\\\\ЧЧЧЧЧ\ЧчЧЧЧ-И

K\4\\4\W

т

< 4 » 4*

J

11 # I

Е 8

ES tZD

S ?

s

1

3D

И

lit

y

it

? Sí ü 5 s г í S 3 S Í esssasassgs ftjhou >00/ в* *Q3 ru g

öl S21 § Il «US

i I i I i i

*t « «o

._4ШЕ2

t л S: Хч\4ч-?.'Ч.'. ' -NW'■> •

ES

"S

ÊS3

to

tí д

Sí

О

I t

§ s a » g s? s ч ;; -з ' t> s> % s U ^ Si S

HJIO-J 3001 г03 rw 9

Проведенные доследования показали, что минеральные удобрения способствует накоплении в почве нитратов.

Лабораторные опыты с компостированием почвы данных участков с водой и серноки.-лым аммонием выявили, что мобилизационная способность их возрастает пр.-. увлакнбнии водой нз обеих почвах (табл. 2).

Таблица 2

Еитрифякацкониая активность почзы (мг на 100 г почзы)

Варианты ¡ | Гори-{ зонты т ; Накопление N - W0? через 30 дней

t i i С водой » Iй сернокисоп ¿могшем i _ окисленного i от внесенного

Светлый- серозем

Контроль 0-30 0,59 19,65 65

30-50 0,43 16,70 56

N200 PI20 К75 0-30 1,40 20,25 67

30-50 1,56 18,57 62

N200 PI60 К75 0-30 2,35 20,32 €3

30-50 1,19 18,64 63

N280 Р200 К75 0-30 2,99 20,99 69

30-50 1,58 19,29 64

N320 Р200 К75 0-30 2,74 20,48 68

30-50 2,10 20,91 70

• Луговая почва

Контроль 0-30 0,99 14,64 49

30-50 0,47 14,*>4 49

N200 PI00 К50 0-30 1,64 17,23 57

30-50 0,49 16,56 56 .

N250 PI50 л50 0-30 2,27 17,93 50

30-50 1,02 20,35 70

N300 Р200 К50 0-30 2,73 18,38 61

30-50 1,23 21,33 71

ьслн на контроло в пахотном горизонте светлого серозема накопление азота - нитратов составляло 0,53 мг, то на варианте N'28О Р200 К75 - 2,93 мг, в луговой почва ка контроле - 0,99 мг, а на варианте N300 Р200 К50 - 2, 73 мг. При внесении сернокислого аммония в светлом сероземе 11 j: т :слл ui о ?c¡ •: ал способность почта ке изменяется по вариантам олктое, хотя по сравнения с контролем несколько увеличивается сооб-зино в подпахотном горизонте. В луговой почье по сравнению с контролем количество накопившихся китратоз в этих условиях увеличивается значительно на

3,34 мг в пахотном а на 6,12 мг в подпахотном горизонте з зависимости от вариантов и ингибируэдего действия большой дозы азота не отмечается.

О повышении нитрифткяциояного процесса свидетельствует увеличение процента окисленного азота по отношению к внесенному от 65 до 63,1 в пахотном я от 55 до 10% в подпахотном горизонте на светлом серозема и от 49 до 61-11% в луговой почве соответственно.

Таким образам, возыояность накопления нитратов, как в верхнем также и в Н23Н9Ы горизонте исследуемых почв, в случае исключения потерь (денитри^икацня, вымывание и т.п.) мотет быть достаточно высоким для обеспечения азотным питанием растения б течении всего вегетационного периода.

Лгеамика сопетжагшя различных Форм азота в почвах. Исследования ; . микробиологической трансформации азота в почве пмеют первостепенное значение для сельского хозяйства, так как предусматривают изучение закономерности процессов образования и накопления в почве доступных для растений форы азота, закрепления минерального азота в составе органических соединений и потерь его (Смирнов, 1979; Наумов, 1974; Орлов, 1975; Ахундов, 1972; Хадаиов и др., 1583; Рискизва, 1990). Основными путями, по которым е почве идут превращения азота в результате деятельности микроорганизмов, является минерализация, нитрификация, мобилизация и денит-рпфакация. Казцщй из зтех путей превращения азота представляет собой часть циклических процессов, продоляаедахся в почве лепрорывно.

Весьма ваяным показателем состояния почвы, как среда для произрастания сельскохозяйственных культур, является содержание в корнеобита-емом слое легкодоступных для растешгй минеральных корм азота и легкогид-ролкзуемых органических форм азотсодержащих соединений. Регулирование в почле запасов подвижных форм азота путем создания оптимального азотного рокима почв является одним из главных условий, обеспечивающих уровень плодородия почв.

В почве без внесения удобрений, пополнешхе запасов лагкоусвокомых минеральных горм азота зависит от того сколько имеется органических лег-кэгидрояязуемыъ азотистых соединений. В исследуемых почвах содержание их низкое, 2-4% (табл. 3). •

Количество легк.огкдролкзуемого органического азота по вариантам ош,та варьирует в пределах от 3,5 до 14,0 мг/кг в светлом серозема и от 12,4 до 1С,Ь мг/кг в -уговоп почве, наибольшее его количество в светлом серозема отмечалась летом, в луговой почве весной. Это связано с разлкч-томпака а^.:иифзд:рувщ»о: микроорганизмами азотсодор-

ботссте, различном гндротчрг,згч9Ск:.э.ы условиями, различной стр^-к-турой почвы и т.д.

Таблица 3

Фракционный состав азота (мг/кг почвы)

Варианты

В тем числе -1-,--,-

минерала;легкогид-;трудно- ;негид-ньа ¡ролззуэ- ;гидролз-;роли-; мый ; зуемьй ; зуемый

В светлого сероземе

Контроль 0-30 454 36,2 10,9 173 234

30-50 294 23,4 8,6 132 130

N200 Р120 К75 0-30 472 49,5 12,5 .195 215

30-50 313 44,2 9,3 146 119

N240 Р160 К75 0-30 484 60,9 13,1 207 203

30-50 316 43,8 11,2 153 103

N280 Р200 К75 0-30 501 67,0 14, Г 224 196

30-50 323 53,9 13,1 155 102

N320 Р200 К75 0-30 503 73,2 13,^ 19э 226

30-50 323 57,4 12,6 135 ■ 123

В луговой почве

Контроль '0-30 500 22,2 14,8 240 223

30-50 395 17,6 12,4 172 193

N200 РЮО К50 0-30 523 53,4 17,6 266 186

30-50 441 57,2 12,8 169 202

N250 Р150 К550 0-30 543 63,5 18,5 310 156

20-50 450 70,5 15,5 209 155

N300 Р200 К50 0-30 575 98,1 17,9 233 176

30-50 463 101,3 12,7 184 165

Важны:,! показателем состояния почвы является содерланиа в коряво-битаемем слое почвы минерального азота. Параллельно власештам дозам азота содержание минерального азота { Н- М03, N - ИН3) по сравнению с контролем возрастает, з светлом сероземэ от 23,4 до 73,2 мг/кг, в луговой почве от 17,С до 101,3 мг/кг в обеих горизонтах почты. Таким образом, внесение ежегодно минеральных удобрений способствует накоплению минерального азота в кис.

Наибольшее количество минерального азота отмечается на варианте с дозами азота - 320 кг/га в светлом сероземе и 300 кг/га а луговой почве.

По мнению П.Г.Адерихина и А.П.Щербакова (1974) наиболзе конкрат-ноо представление о запасах почвы азотным питанием дает труднзгидоолк-зуемШ! азог. В корньобитаемом слое исследуемых почв он накоплен в о?-

носительно больжх количествах и является наиболее стабильной формой.

Трудногидро/лзтемый азот является дальним резервом подвижного азота в почве и при активизации биохимических процессов мотет постепенно минерализоваться. По море увеличения дозы азота до N-280 кг/га в светлом серозема количество его возрастает (в 1,3 раза по сравнению с контролем), дальнейшее повышение дозы азота до 320 кг/га ведет к снижению его количества. Аналогичная картина наблюдается и в луговой почве, максимальное содержание трудногвдролизуомого азота отмечалось на варианте с дозой азота 250 кг/га, по сравнению с контролем здесь такоз пропзссяо увеличение в 1,3 раза.

Таким образом, в составе азота удобряемых почв повивается содер-гание плазменного азота, а такаэ подвиеных форм. Увеличение подвижности азота почвы связано с активизацией ферментов азотного обмена под влиянием вносимых удобрений. Эта связь, как будет сказано шже, подтверждается корреляционным анализом.

Параллельно возрастанием количеству труднсгидролизуемого азота снижается в почвах количество негацролкзуемого азота, что связано с участием микроорганизмов в разложении азотистых веществ в более доступные для растений и микроорганизмов формы. Наименьшее содержание негид-ролизуемого азота отмечалось таюаз на вариантах с дозами азота 260 и 250 кг/га и равнялось на светлом сероземе 146 мг з пахотном и 101 - в подпахотном горизонтах, в луговой почве - IGG мг и 155 соответственно.

Минеральные удобрения значительно стиьулировали деятельность потенциальной микрофлоры и, вероятно, в связи с этим полнее использовалось ев не зацепляясь в негадролигуемые формы.

Втажгле иирральнкх удобрений на содерг-атае свободных аминокислот. Влияние удобрений на содержание свободных аминокислот изучено многгаз исследователями (Джуманиязов и Казиев, IS75; Юринскал, IS8I; Алиев, i&xoii, Захидова, 1981).

Дроисхоазгание почвенных аминокислот связано, главшг образом с гидролиз см растительных и животных белков, который осуществляется в почве под воздействием микроорганизмов и протеолитических фер.;ептов. Цротеазы расцешитт бедки и пептиды, катализируя образование аминокислот, которыэ подвергаются дальнейшему гидролизу до еигиака, углекислоты и веды.

Б рабств был определен количественный и качественный состав свободных аюшокнелот к сделана попытка найти связь с активностью протеа-зы, определенной в лабораторных условиях к сугз/лрноа протеолиткчеекэй БХТЕВяоетыа определенной в полевых условиях.

Установлено, что в светло« еврозеиа обнаруживается 1-1 аминокислот.

Из них в преобладающем количества: глютаинновая кислота, треонин, фв-килалашш, лейцин. Наибольшее количество аминокислот отмечалось весной в фазу 3-4 настоящих листьев.

В дуговой почве определялось 15 свободных аминокислот, преобладали: серии + глицин, гжташновая кислота, фенилаланин, другие аминокислоты были найдены в меньших количествах. Здесь такзе большее количество аминокислот было весной. В целинной почве светлого серозема аминокислот было больше, чем в культурной, орошаемой и максимум отмечался тагсга весной.

Большее количество аминокислот отмечалось в пахотном горизонте. На контроле в светлом сероземе их было обнаружено 5,02 мг/кг в пахотном и в подпахотном-1,5 от/кг ; в луговой почве 7,75 л 3,8 мг/кг со-

ответственно.

Ь!акси.дтл пакоплония свободных аминокислот отмечался на светлом сероземе на варианте J\T280 Р200 К75 в луговой почве - N250 FI50 К50 я равнялся в пахотном горизонте соответственно поч:.11,8 и 19,9 мг/кг, и подпахотном - 8,6 и 11,4 от/кг. Летом выявлена иная закономерность з распределении аминокислот по горизонтам, несмотря на то, что общее количество свободных аминокислот снизалось, в больпэм количестве они об-нарунлваллсь в подпахотном горизонте.

Довольно высокое содержание свободных аминокислот з почвах козио объяснить длительным влиянием положительных температур з условиях подгорной равнины Копэтдага н аллювиальных равята, постоянной влагосбесшэ-чонностью з связи с интенсивными полива'-и, а такжо высокой биологичос-кой активностью. Исследования по опродслешпо акгазности лротоазы и суммарной прогеолгтлческой активности полностью подтвердили анализ ранее полученных данных.

Увеличение количества свободных аминокислот в почвах явилось результатом деятелькоотя активизированной микрофлоры, способной нянораяи-йовыглть органические вещества. Ме.тду активностью протеаз и содержанием свободных аминокислот в почвах установлено наличие прямолинейной связи (Рис. 4).

Использование дзота почвы к удобрений хлопчатником. Величина почвенного азота возрастает по коре роста доз азота, в минеральном удобрении, параллельно этому увеличивается количество общего азота яоступак>-п;ого в растение. Азот в растении представлен в основном в белковой форме до 77-852 в хлопчатнике на светлом сероземе и от 73-383 - в луговой почве. Превращение азота в системе - почва - растение представляет собой цепь: минеральный азот - азот белков в растении (Соколов, 1979).

- 18 -

Взаимосвязь некоторых показателей

/V*1p/<[ïCJLïr>t*'

Якти&носгпь

ipomeaw

re я

i"

k »

5 =

S с * «

I

«

f

Iii*

О-S3 l* Тш » i-i ¿w*ieS

2 •—ÓyíjKinaauuz

iosacM Ji' '"»-J-f eaoTíjuatafS

! £

/ - A'af-vpcji, Г - А/а? Ле? A^r

^ ** t*M¿m ^ftu a" w

ff-fWi* .СТуЧУ

¿ «

»

í: » 5«

г»

j

/

2-X"

t i • < i

»■Kt.

> - ^wicwui

JT>

i / j ♦ » •

jf -лч.» —* J-f «ост«

Рво. 4

r f j • i <

f- ÍJo»*¡raJ»

* - Ч* V ♦ - ^JRH

« - *-*i»'rco 'a

С

Исслодованиями установлено, что по мере роста доз азота до 280 кг/га повышалось содержание белкового азота в хлопчатника, в фазу 3-4 настоящих листьев. В это время количество его в растении варьировало по вариантам незначитзльно, но по сравнению с контролем возрастало. В фазу бутонизации снизилось содержание как общего, также в белкового азота, значительно возросло содержание небелкового азота. Наибольшее содержание белкового азота в хлопчатнике на свэтлом сероземе в фазу бутонизации отмечалось на варианте с азотом 280 кг/га в луговой на варианте сif-250 кг/га во все исследуемые годы.

Таким образом, включение азота удобрения в фазе 3-4 настояснх листьев, шло пропорционально объему белковой фракции. Более позднее поступление азота в растения снижало процент азота в белковой фракции л повыпало его в небелковой параллельно возрастающему количеству азста на вариантах. Результаты опытов проведенных на светлом сероземе и луговой почвах дали основание полагать, что предельно высокой дозой минеральных удобрений в условиях подгорной равнины Копетдага ':з исследование вариантов следует считать дозы при сочетании N320 Р200 К75, а на территории Цургайского оазиса - N300 Р-200 К-50. Дозой, при которой произошла оптимизация биохимических процессов и урожай хлопка-сырца возрос на светлом сероземе до 29,1 ц/га, а на луговой почве до 2Б,5 ц/ra слз-дует считать - N280 Р200 IC75 и N250 PI50 К75 соответственно. Наименьший урожай получен на варианте без удобрений в светлом серозсиэ -14,3 ц/га, на луговой дочве 13,S ц/га.

Расчет экономической гффективности удобрений произведен на основании полученных опытных данных, фактических затрат средств на применение удобрений, уборку и реализацию дополнительного прибавочного урожая и утвержденных нормативов.

На приобретение одной тонны аммиачной селитры было израсходовано 74 руб. 33 коп., суперфосфата - 40 руб., калия - 30 руб.

Стоимость проданной государству каждой тонны хдопка-скрцд по совхозу "Ленинизм Ёлк" составила 930 руб., а по совхозу "Тезе Ёл" - 924 руб.

Продажа дополнительно (14,8 ц/га) полученного тонковолокнистого хлолка-сырцд на светлом серозема за счет применения • N280 Р200 К75 составила 1194,4 руб. с I га чистого дохода, а на луговой почве прибавка 14,6 ц/га дала совхозу чистый доход в IIS5.5 руб. с I га. При этом окупаемость одного рубля, затраченного на применение удобрений на светлом серозема была равна - 5 руб. 46 коп., а яа луговой почве - 7 руб. 71 кол.

Проведен математический анализ фактического материала по динамике биохимических процессов в изучаемых почвах. С возрастанием биовва-

ческой активности почв установлено последовательное увеличение урожайности хюпчатниЕс'.

Характер взаи »связи между показателями биологической активности почвы хорошо иллюстрируют данные, корреляционного анализа. Расчитанные коэффициенты корреляции ыеэду биохимическими процессами светлого серозема и луговой почвы и урожаями хлопчатника достоверны при уровне вероятности Р = 0,S5. Ыевду показателями биологической активности, транс-фор:лации некоторых форм азота, урожаями существует хорошо выраженная взаимосвязь. Степень тесноты и характер корреляционных связей между ними - явление естественное, в общем плане отрахашее динамичность почтенных процессов. Динамика как процессов, так и характеризующих их параметров основывается, очевидно, на ток, что жизнедеятельность почвенных организмов взаимообусловлена цепью питания и взаимосвязана с обменом продуктов метаболизма.

Б пределах одного типа почвы корреляционные сачзи сказались хорошо выражешшш и влолне достоверными: так для светлого серозема в средней г = 0,88, для дуговой почвы г и 0,93.

Наиболее четкие корреляционные связи прослениваются между количеством бактерий, растущих на МИА и КАА, и выделением из почвы С02, между активноеты» протеаз и накоплением в почве свободных аминокислот, а также между накоплением легкогидролизуемого и трудногидролизуемого азота, установлена также тесная корреляция между количеством бактерий на КАА в накоплением в почве трудногидролизуемого азота (табл. 4).

Таблица 4

Общио показатели корреляционного анализа в зависимости от тепа почв ( г )

Почвы

Показатели ! Светлый серозем { Дуговая j почва

Бактерии на КАА - "плгякив" 0,97 0,94

в на КПА - "дыхание" 0,91 0,84

Активность протеазы - суша свободных

окинокяслот 0,Б4 0,94

Дагкогидрогизуемый - трудзогндролизуе-

азот 0,83 0,90

Бактерии ка КАА - трудногвдролизуеыый азот 0,97 0,99

Кнмртаза - урожай 0,97 0,32

Уреаза - урожай 0,83 0,88

Katasasa - урожай 0,84 0,97

1-г~1 г

Легкогкдролизуемый азот - урожай 0,77 0,91

Трудногидролизуемый азот - урожай 0,75 0,93

ВЫВОДЫ

На основании результатов исследований и обобщения полученных экспериментальных данных можно сделать следутацие выводы:

1. Изучение влияния внесения азотно-фосфорно-калийнцх удобрений па биохимическую активность новоорошаемого светлого серозема и староорошаемой луговой почвы показало, что внесение N280 Р200 К75 в серозем и N250 PI50 К50 в луговую почву способствует повышению количества бактерий и актиномпцэтов, грибов, споровых бактерий, разлагагдих и трансформирующих органические и минеральные соединения в почва.

2. Под влиянием минеральных удобрений активизируются такие микробиологические процессы, как разложение целлюлозы, нитрификация, притео-лптическая активность, интенсивность газообмена, что обусловливает быстрый темп минерализации корневых остатков, способствует более полному использованию минеральных удобрений.

3. По море увеличения SPK в почвах возрастает содержание азота -нитратов и максимум ого отмечается на вариантах о нормами азота (320 -в светлом сероземе и 300 - в луговой почве). При выявлении потенциальной способности почв к нитратонакоплению в лабораторных условиях отметаю, что повшлекие дозы аг/моння приводят к росту нетрифякационзого процесса по сравнению с контролем.

4. Изучат е активности форментов отразило их положительную реах -а?ш на внесение минеральных удобрений. Под действием NPK активность заученных ферментов в среднем за 2 года возросла в обеих почвах в 1,5 раза, как в пахотном, такзэ и в подпахотном горизонтах. Наиболее ак-1ИВНО в почве накапливается инвяртаза. На активность каталазы минеральные удобрения но оказали существенного влияния.

5. В результате активизации биохимических процессов в почвах под злиянием минеральных удобрений повышается количество свободных амико-шслот. Отмечено наличие взаимосвязи межлу содержанием свободных аминокислот, активностью протеаз и сушарной протеолитической активностью.

6. Внесение минеральных удобрений способствует усилению биоха:л-íecKict процессов, связанных с трансформацией азота. Увеличивается со-юрллние минерального азота э состава гидролизуемых Фракций, а также грудногчдролизуемого органического азота. На содержание легхогидроли-¡уемого органического азота минеральные удобрения существенного влия-

кия не оказываш. Одновременно с возрастающим количеством гидролизуе-мого азота в почвах соответственно снижается содержание негидролизуе-ш фракций.

Ыежду содеркягдем легкогкдролизуемого и трудногидролизуемого азота в почве существует корреляция равная - г = 0,83 в светлом сероземе и г = 0,90 - в дуговой почве. Креме того, выявлена коррелятивная зависггдссть между численностью бактерий, растущих на минеральном азоте (КАА) V, содержанием в почве трудногидролизуемого азота ( г - 0,97 в езег/,..;.л сероземе и г - 0,99 в луговой почве).

7. Параллельно увеличению дозы азота в минеральном удобрении воз-y.i •.с'йзт количество общего азота доступа ддего в растение. Увеличение бел-:<с-:аай фрзлаяи в фазу 3-4 настоящих листьев идет пропорционально поступ-r.üaac взота почвы в растение, более позднее - снижает процент азота в (Ьяковой дикции к повышает его содержание в небелковой.

6. Установлена корреляция между биохимическая пока? :-теляш и урожаем хлоин-сырца, г частности между активностью ферментов, легкогид-родизуемга-. и трулногидролизуемым азотом. Во всех случаях выявленная взаимосвязь положительна и прямолинейна. Коэффициент корреляции для светлого серозема в среднем равен - 0,88, для луговой почвы - 0,93.

ПРЕЩЮ1ШИЕ ПРОИЗВОДСТВУ

Для оптимизации почвенных процессов и увеличения урожаев хлопка в условиях подгорной равнины рекомендуется вносить под хлопчатник минеральные удобрения в дозах азота - 280 кг, фосфора - 200 кг, калия - 75 кг; в луговую почву Цургабского оазиса азота - 250 кг, фосфора - 150 кг, кадия - 50 кг.

5пш достигается активизация биохимических процессов в почве, повышается ее плодородие, что в хонечвоц счете приводит к увеличению урожайности хлопчатника я позволяет получить хозяйствам значительный доход - на светлом сероземе 1194,4 руб., на луговой почве - 1195,5 руб. с одного га.

Во материалам диссертации опубликованы следупгае работы:

1. Влияние минеральных удобрений на содержание свободных аминокислот

в активность протеаз в светлом сероземе. Сборник научных трудов Уз-Сскского филиала БОП, выпуск 2, Тогз;скт, ISC0, (е еоавт.).

2. Кг.три^ккапиояная и азотфикеиуугсая способность светлого серозема ледгорной равнины Копетдага. Ь кн. Агромелиоративные свойства почз УзСС? ж сути повьггекня их производительной способности. Тагкеят, I9SG, Св соавторстве).

3. Использование азота почвы п удобрений хлопчатником. В сб. Пути рационального освоения и использования почвенного покрова Туркменистана. Ашхабад, 1981.

4. Влияние минеральных удобрений на биологические процессы старооро-иаемой луговой почвы. В сб. Пути рационального освоения и использования почвенного покрова ТССР, Акхабад, 1981.

5. Влияние минеральных удобрений на некоторые показатели биологической активности почв подгорной равнины Копятдага. Тезисы докладов Ш научно-производственной конференции ТЯ ВОП, Ашхабад, 1982.

5. Количественное и качественное содержание свободных аминокислот в дуговой почве Мургабского оазиса. Тезисы докладов 1У научно-производственной конференции ТО БОН. Ашхабад, 1984.

7. Изменение активности почвенных ферментов под влиянием удобрений. В сб. Актуальные проблемы поагд-.акя плодородия почв Туркменистана, * Ашхабад, 1985.