Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПОТЕРИ АЗОТА УДОБРЕНИЙ ИЗ ПОЧВЫ И СОСТАВ ВЫДЕЛЯЮЩИХСЯ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ПОТЕРИ АЗОТА УДОБРЕНИЙ ИЗ ПОЧВЫ И СОСТАВ ВЫДЕЛЯЮЩИХСЯ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

ПОТЕРИ АЗОТА УДОБРЕНИИ ИЗ ПОЧВЫ И СОСТАВ ВЫДЕЛЯЮЩИХСЯ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ

(Специальность № 06.01.04 — агрохимия)

На правах рукописи

Римас Казне ПЕДИШЮС

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА —1973

с 7 / О .

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

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

Официальные оппоненты; доктор биологических наук профессор Е. 3. Теппер, кандидат сельскохозяйственных наук Н. И. Борисова.

Ведущее предприятие — Почвенный институт им. В. В. Докучаева.

Автореферат разослан . . . . . 1973 г.

Защита состоится « . . »...... 1973 г. в . . час.

на заседании Ученого совета факультета агрохимии и почвоведения Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева,

С диссертацией можно1 ознакомиться в ЦНБ ТСХА.(корпус 10).

Отзывы и замечания по автореферату просим высылать по адресу: 125008, Москва, А-8, Тимирязевская ул., 49, корпус 8, Ученый совет ТСХА., *

В настоящее время производство удобрений еще не ДОСТИГЛО уровня, который может полностью обеспечить потребность сельского хозяйства в азоте, и проблема азота как была, так и остается одной из главных проблем земледелия. Агрохимическая наука уже много сделала для разработки способов более экономичного-и эффективного применения азотных удобрении. Тем не менее задача увеличения коэффициентов использования растениями азота удобрений, снижения непроизводительных потерь его из почты по-прежнему весьма актуальна.

До недавнего времени считалось, что растения используют азот внесенных удобрений на 70—80%. Однако опыты с N1'' показали, что коэффициент-использования азота удобрений большинством сельскохозяйственных культур значительно ниже и в полевых условиях чаще всего не превышает 40—50%. Исследования (Е. А. Андреевой и Г. М. Щегловой, 1964—1971; • М. А. Бобрицкой, 1968—1972; Н. И. Борисовой, 1966—1963, В. Б, Замятиной с соавт., 1963—1972; И. А. Корицкон, 1968; Б. И. Макарова, 1960—1969; П. М. Смирнова, 1965—1972; Ф. В. Турчина, 1960—1965; Carter et al, 1967; Nommik et a!, 1972), проведенные за последние 15 лет изотопным методом, значительно углубили знания о характере превращений азота в почве. Азот внесенных в почву удобрений наряду с усвоением растениями частично переходит в недоступные для них формы пли теряется из почвы путем вымывания, или улетучивается в атмосферу вследствие1 деинтрификации. Било установлено, что газообразные потери происходят не только ,j вследствие биологической денитрификации, но и в результате химических реакций («хемоденитрлфикаиии»). Эти процессы находятся в тесной связи с почвенными условиями, ее кислотностью, влажностью, температурой, степенью аэрации и скоростью потребления азота растениями и микроорганизмами. Детальное изучение сущности процессов, приводящих к непроизводительным потерям азота в газообразной форме, позволит найти рациональные методы снижения потерь и тем самым повысить использование растениями азотных удобрений и их эффективность.

В работе описаны 5 лабораторных, 4 вегетационных (два-нз которых проводили в течение 2 лет)-н-один-микрополевой

Ї. Методика проведения исследований

опыт. Исследования проводились в период 1966—1972 гг. на кафедре агрономической и биологической химии ТСХА и Опытной станции им. Д. Н; Прянишникова. Для опытов использовали дерново-подзолистую почву из учхоза «Дубки» и пойменную почву из совхоза им. Тельмана Московской области. Микрополевой опыт был проведен на д ер н ово-п од з о л н -стой почве в учхозе «М и х а й л о вское» Московской области.

В лабораторных опытах изучали влияние различных фак-

Характеристика опытов

Таблица

Опьгг н год п ровняется Культура Удобрения Изб. ■ат. % №5 Доза азота ■К-.ВО почвы кг/ сосуд •Примечания .

Лабораторные опыты, м г/100 г .ПОЧВЫ

1.1968' _ 0(М03Ь 23,62 20,7 0,26 ; Поч-ва инкубиро-

(N«0150, Щ ,00 22,6 0,25 валась при рН 3,9;

2.1970 — Ы-аЫОз ,14,94 29,0 - 0,25 5;4; 6,3; 7,1 «'ВЛАЖ-

\ (.ЧН4>£0, 19,89 27,3 0.25 ности 40, 60, 30 и

100%., при 5,6,45,

28° и стерильной

почве

3.1970 — Са(|\Юз)г 16.64 40,0 0.1 Анаэробные ус-

18,06 40.0 0,1 ловия 100% Не..

Са(МО»Ь 16,64 25,С 0.1 Аэробные усло-

18,06 25,0 0.1 вия ¡20% О1 и ад

Не

4.1971 —- Са (N01)2 і 18,70 25.0 0,1 При рН 4.0 и

Ма1ЧОа 16.40 25,0 0,1 7,0 в стбр1глизован-

агай-лочве

5.1972 _ Са(МОз}а 18.63 13,0 0,1 При • рН 4,4 л .

МаЫОг 16,32 11,3 0.1 7,0 с глюкозой в

аэрайных ИТ- ана-

эробных УСЛОВИЯХ

Вегетационные опыты, мг/1 кг почвы

1.1966 Кукуруза №5Н403 12.85 Ш,8 2.75 То же в пару

»Стерлинг» МВД'Юз 15.60 1(135 2,75

2.1968 О&ес «Орел» 14,60 1*09.0 2,75 То же в пару

ЫВД'Ю, • 23.40 1109,0 2,75 с ингибитором

3—4. Райграс МаМО, 14,80 «0,0 2,50

1970— (N«4)1,504 13,90 100,0 2,50

1971

Мнкрополееой опыт (кг/га)

1.1972 Ячмень 1 18,71 60 24,0 То же-в пару

«Вннер» < 1а (N03)1 18,71 120 24,0

МН<)г50( 20,54 60 24,0

НН4)І504 20.54 120 24,0

торов на превращение азота удобрений в почве. Почву компостировали в термостате при различных параметрах температуры, влажности, рН и степени аэрации. Стерилизацию почвы проводили йа кобальтовой установке при суммарной дозе радиации 2,5 мл/рен.

Дозы азо>та и ат.% М15 в удобрениях приведены в табл. 1,

В почве и растениях определяли содержание общего азота по Кьельдалю—Иодльбауэру. Содержание минерального азота (К—N03) определяли в-вытяжке-I. н. раствором КС1 с последующим восстановлением нитратов сплавом Де-варда. Нитриты— в водной вытяжке по Гриссу. Изотопный анализ образцов почвы и растений проводился на масс-сиек-трометре МИ-1305.

Определение газообразных продуктов азота N02, N0, N$0, 1МНз в почвенном воздухе производили по несколько измененной методике Н. И. Борисовой и В. Н. Родионова (1970). Содержание N02, N0 и — колориметрически; N^0, N2, 0} и СОа на газовом хроматографе «Хром-31». Обогащение М,; молекулярного азота в почвенном воздухе определяли ня масс-спектрометре МИ: 1305.

2. Использование растениями и превращение в почве аммиачного н нитратного азота удобрений

За первые 16—17 дней (опыты 1—2) растения усвоили всего б—7% азота удобрений (табл. 2), за первый.месяц вегетации кукуруза, и овес усвоили 35—38%' внесенного азота, а всего за вегетацию соответственно 78 и 57%.

Таблица 2

Использование растениями дзота удобрения, в %. от внесенного

. Форма Дни от начала опыта

Опыт

удобрения; ]6—17 35—41 • 65—87 Н.гол

1. Кукуруза 7,1 71.1 77.9

2. Овес- 5.9 40,8 57,3. —

1 Райграс — 31.8 53,1 54,7

31.9 52.7 55.7

— 29,6 61,2 61,7

4. Райграс — 34,3 44.3 49,8

— 32,3" 45,9 51.9

— 32.3 57,2 57,8

ЫН<МОз МН+МО} (МН.ЬЭО,

ингибитор .МаТм'О}

(ЫН,)^04+ ингибнтор ЫаМО} .

В опытах 3—4 райграс.за 41 день использовал 32—49% ог вынесенного азота удобрений.

Если учесть, что первые три' недели райграс развивался

Слабо, то период интенсивного потребления азота сократится до 20 дней. Использование азота ИаМОз было несколько выше, чем азсла (НМ^Ь^О*. Это связано с большим закреплением в почве аммиачного азота по сравнению с,нитратиым.

Б полевых условиях использование ячменем азота удобрений находилось в пределах 31—41% от внесенного количества. -

В год внесения удобрений происходит резкое снижение содержания минеральных соединений азота как в засеянной, так и в парующей почве (табл. 3). В опыте 2 через 17 диен

ч ■ Т а б л 1! ц-а;3

Динамика меченого минерального азота в парующей почве'

N— NI5Ht+N—М'Юз N —N,5Hj

N- —NIE03

Варианты опыта Дни от начала опыта

7 17 35 | 65 7 17 J 35 65

Опыт 2. Дерново-подзолнстая почва (внесено 54 мг/кг) PK+NI!H¿40)-

-PK+NlsH1NOi+

ннгибнтор

38,2 29,0

31,1 31,3

31.0

24.1

26,2 30,0

0.2 сл. — —

. 38,0 31,1 31,0 26.2

28,5 30.8 23,3 28,7

0,5 0,5 0,8 U

Опыт 3. Дерново-подзолнстая почва (внесено 108 мг/кг) Дни от начала опыта

PK+(NIJHihS04

PK+(NlsHt)sS01+ инпібитор

PK+NaN,s03

4

87,0 100,1 ' 99,0

20

83,0:

78,0

77,8

41

92,0 79,9 71,0

87. 62.0

76,063.0

4 20 41 87

61,0 52,0 32,0 сл.

26,0 , 31,0 60,0 62,0

100.1 74,0 53,9 18,0

— 4,0 "26,0 58?)

99,0 "77 _7l",6 .~65,6"

Опыт 4. Пойменная почва (снесено 108 мг/кг) РК+ (N"«<>¡304

PK+(Ni5H4)¡S04 + ингиСитор

PK+NaN"03 4

105,8

I

110,0 105,0

63.0 62,0 88,8

64,9 58,0 79.0

58.2 41,4 71,0

97,8 39,0 18,0 сл.

8,0 24.0 46.9 58,2.

110,0 60.0 34.0 11.0

2.0 24,0 35,4

105,0 80,8 79.Ó 71,0

общее количество меченого азота удобрения в парующей почве снизилось с 54 мг до 31 мг/кг, а к концу опыта меченого азота оставалось 26 мг/кг. Таким образом, количество меченого М!5 минерального азота удобрения за первые 17 дней снизилось на 23 мг, а за последующие 49 дней лишь на 5 мг.

Аналогичная закономерность наблюдается и в опытах 3—I, где за первые 20 дней независимо от формы удобрения и почвы количество меченого X13 минерального азота снизилось на 16—И мг/кг, а в следующие 57 дней снижение было менее интенсивным и составляло за что время 5—18 мг/кг.

При внесении в дерново-подзолистую почву ингибитор Л нитрификации (циаигуанидина) вместе с МН^'О^ процесс нитрификации подавлялся в течение 65 дней (опыт 2), количество меченого 1Ч!5 азота аммония не снижалось, а меченые нитраты практически отсутствовали. В варианте без ингибитора в течение первой недели более половины внесенного азота перешло в нитратную форму.

В опытах 3—4 циапгуанндин вносили не в смеси с удобрениями, а непосредственно в почву. В этом случае нитрификация почти полностью подавлялась в течение 20 дней, а торможение длилось около трех месяцев и несколько сильнее проявлялось на пойменной, чем на дерново-подзолистой почве.

Динамика потерь азота из аммиачных к нитратных форм азотных удобрений

Из данных табл. 4 видно, что основная часть азота удобрений как в засеянной, так и в парующей почве теряется в течение первого месяца после внесения удобрения.

В вегетационных опытах 1—4 из засеянной почвы основные потерн азота произошли вначале, когда внесенный азог еще слабо использовался растениями н в значительном количестве находился в минеральной форме.

Из нитратной формы удобрения азота терялось больше (11,8—33,9%), чем из аммиачной (9,7—19,3%). В полевых опытах потерн били больше также из нитратной (20—25%), чем из аммиачной (15%) формы удобрения. Внесение ингибитора не оказало заметного влияния на использование растениям» азота удобрения» Однако потери азота, особенно в первый месяц, значительно снизились.

На дерново-подзолистой почве (опыт 3} за первые 40 дней потери нз (МНОгЭС^ без ингибитора составили 14%, а с ингибитором 3% и соответственно 17 и 5% на пойменной лочве. В то же время ингибитор увеличивал переход азота удобрения в органическую форму. Из парующей почвы по сравнению с засеянной потери'были значительно больше как в полевых, гак и в вегетационных опытах (44—74%).

Таблица I

Потерн азота из засеянной и паруюшеи пОчоы под растениями.

в % от внесенного в пару

МЬ опита, 'культура Лии от начала опыта

Форма удобгеная 16—17 35—41 б»—37 11 год

Х'ЧЦХО! 1. Кукуруза 3,9 6.4 9,7

8.8 зад 46£

NN.N'4)3 - 9,9 12,9 11,8

58,С 74,1

2. Овос 19,8 21.3 19.3

32,6 39.8

ХН.Х'Ю, 23,8 18,0 335

+Ц7 36.8 47,3

сшгибнтор (№'Н<>150, сшгийнтор Ха\т|'Оа (М'ЧЬЬЗД ингибитор ХаХ'Ю-, Пар 3, Райграс 4, РаГираг 12,2 10.3 14.1 23 18.3 16,9 5,2 23,0 01.1 ■13*2. 7,0 17.2 15,4 6.0 27,1 13.3 »,5 19.3' 16,0 7.7 23.4

Результаты, полученные в вегетационных опытах, показывают, что основные потери азота удобрения: происходят в первые 3—4 недели после их внесения, а ингибитор именно в это время подавляет процесс нитрификации и тем самым снижает потери азота.

3. Влияние реакции, аэрации.температуры и влажности

почвы на превращение и потери в ней азота удобрений:

Баланс меченого М15 азота (МН4)аБ04 при разных режимах

влажности почвы показывает, что потери увеличивались с

усилением интенсивности нитрификации и возрастанием влаж-

ности (60, 80, .100%). Наибольшие потери (31%) были при

влажности 100% (табл.5).

Закрепление азота в органической форме происходит более

интенсивно при влажности почвы 40 и 60% (39 и 27%), чеч

при влажности 80—100% (9 и 12%). Особенно отчетливо

влияние влажности сказалось на размерах потерь из Са(МОз)а-

С повышением влажности почвы от 40 до 60, 80 и 100% потери

с ' -

сильно возрастали и составляли соответственно 14, 17, 38 и 60%. При влажности почвы 40 и 60% основная часть потерь произошла в первые 10 дней, а в вариантах с влажностью 80 и 100%|—за первые 30 дней.

Таблица 5

к' Влияние влажности почвы на Салаке азота удобрений (М,4Н,ЬЗО, н Са(М1Ч)э)?, в % от внесенного

Варианты опытов Осталось .в манера лыной форче Закрепилось в почве Не >^т«:о

Лин от начала опыта

10 30 60 10 30 60 10 30 .60

Влажность (Ы'Ж^^О^ внесено 22,6 мг/100 г почвы

40% 02,2 64,4 55.2 2,9 30,2 39,4 ■4,9 5,4 5,4

60%' 88.В 0И.5 56,5 7.7 2М 27,1 З.Г, 13,7 16.4

«1% 90,3 74,9 76.1 ЗЛ 10,1 У,2 Г>.8 15.0 14,7

1Ш% вЗ,9 56,4 4,6 6,1 12.2 и,з 23,1 31.»

Са(Н1*03)>, внесено 20,7 на 100 г почвы

ю% 87,6 69,2 70,5 1,8 17,3 ■15,3 10.6 13,5 11,0

во,о 79,9 та? 0,4 3,9 11,6 17,8 17,5

80% 68.0 63,7 68,6 и 2,0 2.8 юл зи 3rt.fi

№0% 85,8 51,3 36.3 г,1 7,6 4,3 12,1 41.1 С5.Э

В сильнокислой почве (рН 3,0) потери азота из {Ж1«)г504 были незначительными и составляли 4%, что связано с подавлением процесса нитрификации аммиачного азота. По мере приближения рН к нейтральной потери увеличивались {табл. 6) н наибольшими.были при рН 6,3 (21,7%). Потерн азота из Са (N03)2 за 60 дней при рН 3,9; 5,4 и 7,1 составляли соответственно 20, 17 и 23%.

Изменение кислотности почвы от сильнокислой до нейтральной оказало большее влияние на размер потерь из аммиачных, чем нитратных удобрений. В пределах рН 3,9—7,1 потерн из (1ЧН4)г5С>4 колебались от 4 до 22 а из Са(М03)2 — от 17 до 27,%.

Действие различных температур на размеры потерь азотл удобрений было меньше, чем на скорость нитрификации (табл. 7). В первые 10 дней компостирования почвы потери азота как из сернокислого аммония, так и из натриевой селитры были незначительными при всех температурах, хотя из ннт-ритного удобрения были несколько больше, чем из аммиачного. В последующие 20 дней^ потери при температурах +6°, 15' и 28*0 достигли из нитратной формы 31—34%, а из аммиачной — 9—12%. При температуре —5° С из нитратной

Таблица tí

Влияние реакции почвы-на баланс (NK,)2SOt и Са(М1;Оз)г, вот внесенного

Вариант Осталось в чакс-цальиой фор-ме ■в ж>чве Не учтено

Дни от начала онита

ОПЫТОВ

10 30 60 10 30 60 10 30 60

(NlsHt)tSO„ внесено 22.6 мг/100 г почвы

83.1 66,8 ьа.з 7,0 зоа 33,6 4.0 3.1 3.1

ÜS.7 60,5 56,5 7,4 23,3 27,1 3.0 13.7 16.4

02,1 47.7 47,7 1,6 32,0 30,6 6,3 20,3 21,7

77Л 4^,3 56,2 15,4 37.0 27,4 7,5 14,7 16,4

' Ca(NlsÜ))2, внесено 20,7 мг/ЮО г почвы

W.1 73.1 63,9 3.7 с.с 16,3 11,2 1 20,0 10,8

Ь»,0 70.0 78,7 0.4 2,3 3.9 U.G 17.8 17.4

70,0 сад бад 0,5 8,6 4,1 27.0

80.1 03,0 67,3 3,0 10.3 10,0 .16.0 = 1,7 «v> у

формы потерялось 10%, а из аммиачной 6% азота, причем ir» нитратной формы основная часть потерь произошла в первый .месяц, а из аммиачной—во второй.

Основные потери'в стерильной почве произошли в первые 10 дней опыта (10%), а за последующие 50 дней увеличились только на 5% и, видимо, были результатом «хемоденнтрифи-каиин»,-т. к. проверка почвы на стерильность показала, что микробиологические процессы не происходили. Потери из NaN'Kb в стерильной почве могли быть результатом химического разложения нитритов в кислой среде, которые могуг образовываться под влиянием энзиматических систем микроорганизмов, более устойчивых к гамма-облучению, чем вся клетка, пли при взаимодействии Na-NOj с минеральными компонентами A!, Fe, Мп й других элементов, о чем упоминается в работах Р. Л. Cawse and Л. Н. Cormfield, 1971; L. A. Bulla, 1970; Chao Tung-realr and Kroantje Wybe, 1966.

Размеры потерь из нитратного и аммиачного удобрения при низкой температуре' (—5") и в варианте со стерильной почвой были почти одинаковыми и составляли соответственно 10—15 и 6—7%, При недостатке кислорода потерн азота из NaNOs составили 57%, а из {NHíbSOi— 12, Полученные результаты показывают, что потери азота удобрений происходят в основном в результате биологической денитрификации, и, возможно, незначительная часть в результате «хемоденитри-фикации». Главным фактором, определяющим размеры потерь S

Влияние температуры, аэрацнн н стерилизации почвы на баланс меченного Ы'5 амта {ЛІ^ИЛ^Оі и N«N''0^

(в' % от впсссшгаго)

Варианты опытоа * Осталось в минеральной форме Закрепилось в почте Не учтено

Дни от начала опита

10 30 60 ' 10 30 00 | 10 ' 30 60

(МІ'Н.ЬБО,, внесено 27,6 мг/100 г а/с почвы

Температура:

-6° ,........ 98.5 88,5 8Й.8 1.2 10,0 6,8 0,3 1* 6,4

+6"......... 95,0 ■ 76,4 77,0 2,5 12,3 7,7 1,6 11,3 15,3

+ 15'......... 97,1 77,5 79.1 1.Й ІС.2 73 1.1 12.Э 13,6

+38®......... 06,3 78,5 74,2 0,6 їй 12,0 3,1 10,2 13,8

Стерильная почаа +28" . . 04,5 8.2,9 79,6 4Д 10,6 12,9 0,8 6,6 7.1

Искусственная атмосфера +28 02,1 88,8 76,5 7,0 0,5 3.8 0,4 .4,7 14,7

N внесено 29 мг/100 г а/с почвы

Температура: 9,0

—5" . . '....... 0-и 83,8 82,7 2,1 4,2 ■ 7.4 3,3 10,0

+ 6*.......... 9і,а 05^ 62.4 1,4 1,6 2,1 4.6 32,1 35,5

+ 15®......... 03,0, 65.8 57.7 2,6 ' 2,7 3,8 5,8 31.5 38.5

+28®......... 89.7 ' 62,4 56,4 5,4 4.0 3,9 4,9 33,С 39,7

Стерильная почаа +26" . . М.Э 86,4 81,9 0,5 0,6 м 10,2 *13,0 15.0

Искусствен та я атмосфера +2& 51,» ■ 31,5 23,6 1С,0 12Л" 14,3 38,С 55,7 57,1

азота из удобрении, является степень аэрации. Другие факторы в преобладающих параметрах, встречающиеся в естественных условиях, оказывают меньшее влияние. Лишь особенно кислая среда и низкая температура препятствуют потерям азота. Однако это относится больше к аммиачной форме удобрений; нитрификация ^которой подавляета.неблагоприятными условиями, что снижает скорость образования-нитратов и последующую их д ен ит р иф и к а ци ю.

4. Газообразные, потери г е. аммиачного и нитратного азота удобрений в аэробных-и анаэробных условиях

Интенсивность выделениягазообразных азотистых продуктов (N-0 и N,) показывает," что независимо от- степени аэрации денитрификация начинается сразу после внесеннн Ca(NOj)í и наиболее интенсивно идет до 10-го дня, а далее интенсивность выделения газообразных продуктов снижается (рис. I). Выделение газообразных азотистых продуктов нз сульфата аммония происходит значительно слабее, чем нз кальциевой селитры, и более равномерно на протяжении псего опыта (60 дней). На образование NÓ2 n NO нз обеих форм удобрений существенного влияния не оказали ни аэрация, ни тнп.почвы> Однако условия аэрации и форма удобрения заметно сказывались на соотношении N¡0 н Nj, выделяющиеся нз почвы в течение опыта (табл. 8).

В варианте с Са (МОз)2 на дерново-подзолистой; почве и аэробных условиях в составе выделяющихся газов в первые 10 дней 27% приходилось на Na0 и 58% на N2, но через СО дней доля закиси снизилась до 16%', а доля Ní возросла до 73%.

На пойменной почве в первые И) дней на долю закиси азота приходилось 24 и 64% на молекулярный азот, а затем количество NjO также уменьшалось до 15%, а доля N2 возросла до 75%. В анаэробных условиях уже в первые 10 дней на долю Ní пришлось 75% на дерново-подзолистой и 82% на пойменной почве, а на N<>0 соответственно 14 и.12%.

В вариантах с (NH«)aSOi независимо от условий аэрации вначале выделялось больше М20 (38—63%), чем молекулярного азота (27—40%), но к концу опыта доля N2 увеличилась (52—74%.), a XiO снизилась (16—37%). Здесь, видимо, сказалось физиологическое подкисленне среды в процессах превращения (NH«) 2SO4. Выделение большего количества N¡0, чем IST3 в кислой среде, наблюдали Н. И." Борисова и В. В. Зер-иалов, 1966; J. Wijlerand С. Delwiche, 1954; R. Hauk and S. Melsted, 1956. Следовательно, при внесении нитратного удобрения в аэробных условиях восстановление N¡0 до Nj идет, более медленно и в первое время происходит значитель-10

ДИНАМИКА ВЫДЕЛЕНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ АЗОТИСТЫХ ПРОФТОШ КЗ ВнЕ^ЕИГЫХ В ЛО'ШУ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ ПГН ЛЭРОтПЛХ И АМАЭРОШ*Х УСГОПИЯХ »

2,1

ЛИ АЭ Р О Е 11 Ы 6 УСЛОВИЯ ХШИЮаСМЮЮСЛЫСТАЯ ПОЧВА '

1Г/1СО г оочвг»

1.0

аз

1

Т*—

10,20. ДО

А Э РО

ПОЙМЕННАЯ ПОЧВА :

ЗО ю 20 ЭО . Ю ЗО

ВНиЕУСЛОВИЯ * л *

ЗО Д1Ш'

ДЕРВОЮ-ПОЯЮЛИСТАЯ ПОЧЛА : . '

ПОЙМЕННАЯ ПО* ФА

•мг / ЮОГЯОЧШ

1,0

аз

ШЕЯ

ю зо .:' эо.

10 20 ЗО , 10 20 , ЭО

ю »зо щи.

.«.—«И'* N05

«м—м-ЫСу'

ПЛИЯШЧ; Г1:ЛКЦИН СГКШ И СТЕРИЛИЗАЦИИ ПОЧВЫ НА ДИНАМИКУ ВМЛЕЛЕ11ИЯ ГАЭООСГ'ЛЗПЫХ ПРДЖТОВ ПРИ ВНЕСЕНИИ N«1 М1^ Сл(М*&3)3

' . ; ; N1 И1^ (ВНЕСЕНО 23 МГ НА 100 Г А/С ПОЧВШ

МГ/ЮО г

НПО

■ I

ОЛО"

О.ОЛ11

аош

к •

} 1 V

Ч. < • , ч.

•Л ■ 1 \

;

1< х

1

Ч' 1 *

■ 4

Г ,

I»» 30

I

V

ъ

I ' к -1 ъ

мд

V

- *

■1 -

1

¿г?

г -ч»'

......

<к>

10 ЭО во , Ю эо-

4 СТЕРНЛ ПОЧВА "

во.

ю зо ло

N1 4 СТЕРИЛЬНАЙ ' РН 7 ; стершая

почв*

^И1*®^ ВНЕСЕШ23 МГНА !00 Г а/С ГКУШЫ)

МГ / 1<Х> г

СП »О

аюс

о.озо

0.01С?

ч

\

V ч \ \

ю ао во

*

»

"1 ^ * >

1 V

» \

Г _ I*

и—г

V ..„. .Ас*-у ^ ■ "

Ю 30

во

рН 4 СТЕРИЛЬНАЯ ПОЧВА

ю зо ■ во

-- КН7. .

С.

юао «о

■. . - * дни • (¿ц ? СГСР«.*!ЫЦЙ • ПС^А

_______ N — N0

- -----N - N0^

_ - - . N _ К^О .

РИС. 2

... .... . . .і ШШЯННЕ ГВЛКШИЛЭРАЦИЯ t( ДОБАВЛЕНИЙ УГЛЕРОДА ІІЛ ШШАМНКУ

РЫПЕЛЕНИЯ га ПОЧВЫ ГАЗООБРАЗНЫХ АЗОТИСТЫХ ПРОПУКТОГІ ПРИ

- Il ИИ НІШ ГЕАКШіНіАЗРЛНИИ И /ГПЛОДОПЯ ГЛЄХСШ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ

: iíu/л-теііил to по1 mu гаэооерлзных азотистых продуктов при ' ; WtéctllHM CefwV;Jl

A.TÍOBHUB Условия '

■ ¿:

«ч/і'Юг.

і M*

г-

¡0. wo

¡

0.1ft

■ 1 J

'a

ТТГ

. pit 4.4 ■

»V. 1 4 Í '

Цй t • Г"ТІ

Uc/lOOr.

t t M С

' • _ • ^ » *

1 Л II А Э Р OB В не У-С п'ов и я

ТСГ

»H т*с

'1,30 t,¿3

t

o.aj

' , *

0,13

*

; , 1

. í . . \

. / V

; i j V

f/ \\

г ю - - зо -

pH 4.4

і ..

' / t t > • v \.

( ■ І

t. ■ -■ \

*

1 J \

vJ \

ùà

а*

—_ N О. ..

■ _ ___NNa О

. peejt

Таблица 8

Состав образующихся газообразных продуктов в аэробных -н анаэробйых условиях, в.% от общего количества

Показатели Са(МОО» 1 (.^НОіБО,

Дни от начала опыта

10 30 - 60 10 30 . 00

Аэробные условия' вдерково-подзолистой по чае

N0 10.3 в,Э 7.1 9^8 6.3 5,8

МОг . 5,0 3.9 3,2 . 5.1 3,3

N,0 26^6 23.5 16.3 47 2 23.4 16,9

м, 5&.1 64.3 73,4 - 37,9 66,8 74,0

Всего мг/НЮ г

почвы 1.0 1.53 О 0,37 0.87 1.20

В пойменной почве-

N0 7.6 в.7 7.0 - 0.2 У.1

3,7 2,9 41,6 4.1 3.7 2.5

2 Ц 18.1 14,6 . 59.6 46.3 30,6

61,3 70.0 77,8 27,1 40,6 52,1

Всего м г/100 г

почвы 1.62 2,51' 3.70 0,37 0.51 0.96

Анаэробные условия в дерново-подзол истой почве

N0 9.6 5,1 4,9 11.5 . М .-0 8.5

N0, ■1.5 0,3 8.4 3.3 2.1

13,6 19*5 , 17,9 42,3 32.1 26.0

м, 73 2 74.6 76.7 ЗЭ.Э 53,6 ' 63,1

Всего мг/ЮОг •

лотвы 0,98 3.14 4,С9 0.26 0.78 1.52

В пойменной почве

N0 5,5 2.0 2Д 2,4 . 3,7 4.9

N01 . 1,3 1,0 1 1,2 2.0 0.5

11.5 . 16,4 14.5 62.8 47,9 35.9

- 61,7 &1.5 82,0 33.5 46,4 57,1

Всего МГ/1СО г

ПОЗДЫ .1,89 5,42 1 7.6С ■им 1,38 1,52

ное выделение закиси азота. В анаэробных условиях, где процесс денитрификации происходит более энергично, закись азота подвергается быстрому дальнейшему восстановлению до М2.

Доля N0 и Ы02 была сравнительно небольшой и выделялись они по сравнению с ЫаО и N2 стабильнее на протяжении всего опыта, но N0 по всем вариантам выделялось в 2—3 раз.) больше, чем N02. Количество N113 было незначительно и не превышало найденного в контроле (РК). В анаэробных условиях потери азота из нитратного удобрения, определенные как

косвенным методом (по разнице); так и методом прямого учета выделяющихся газов были значительно больше, чем в аэробных условиях,

5. Влияние реакции и стерилизации почвы на газообразные потери азота и Са(1МОз)2

Наличие газообразных потерь, происходящих вследствие биологической денитрификации азотных удобрений уже доказано н не вызывает сомнения, однако в отношении «хемо-денитрификации» существует противоречивое мнение и экспериментальные данные. Учитывая это, мы пытались выявить влияние некоторых факторов на интенсивность образовании газообразных азотистых продуктов из №N02 и Са(М03)г. Полученные результаты показывают, что реакция среды и стерилизация почвы оказывают заметное влияние на количество и качественный состав образующихся окислов азота как из ннтритной, так и нитратной соли (рис 2).

В вариантах с №N05 больше всего выделялось N0 н особенно интенсивно ее образование происходило в первые 10 дней при рН 4,1. Здесь по сравнению с рН 7,0 N0 выделялось в 10 раз больше. Закись азота при внесении МаГ>Юз выделялась менее интенсивно, чем окись по всем вариантам. Но из почвы, не подвергавшейся стерилизации, К20 выделялось больше, чем из стерилизованной, а кислая среда по сравнению с нейтральной способствовала ее образованию. Как и другие окислы, закись азота более значительно выделялась в начале, но далее ее количество также снижалось. Если при разложении Ма>Юг во всех вариантах преобладала окись азота, то из Са(М03Ь в нестер ил изов а иной почве больше выделялось закиси азота, образование которой интенсивнее происходило также в кислой среде. В 'стерилизованной почве образование закнси азота было незначительным, зде<^ь больше выделилось окиси азота, к тому же из кислой: почвы интенсивнее, чем из нейтральной.

Полученные результаты показывают, что в стерилизованной почве, где биологические процессы были полностью или в основном подавлены, образование N0 могло обуславливаться только химическим разложением N02". Это подтверждает и большая отзывчивость интенсивности образования N0 на кнс-лую реакцию, и незначительная на наличие микрофлоры.

Обнаружена также зависимость между реакцией среды и наличием нитритного азота в почве и их взаимосвязь с образованием окиси (табл.9).

При внесении Ха1\,Ю2 (25 мг/100 г в кислую почву) через' 10 дней количество нитритного азота уменьшилось в стерилизованной почве до 8,2, а в нестерилизованной— до 6,8 мг, В 12

Таблица 9

Динамика N"N0,- в почве при внесении ЫаМ];02 и Са(М'*0))* (внесено 25 мг/100 г а/с гшчлы)

ЫаМО СаШСМ,

Варианты Ли,! от начала опита

опита 10 30 > 60 10 | 30 60

рН 4 7 6.60 650 13.60 6.54 10,29 0.6* 0.02 0,63 1 0,4С 0.С2 о.ге

Стерильные условия >

рН 4

8,20 18.70

7,55 19,90

в,36 12,46

0.« 1,14

0,01 0,64

0,01 Оч^в

нейтральной среде количество N—снижалось медленно {до 16,7—18,4 мг) и на протяжении всего опыта его' содержание в почве в 2—2,5 раза больше, чем при кислой реакции. Уменьшение нитритов и интенсивность выделения окислов 1) основном совпадают во времени по всем вариантам. Как показал баланс N'4 снижение количества N—М,Е02- было вызвано в основном не превращением его в другие формы азота (окисление до 1Ч]Ю3-, закрепление в почве), а потерями азота в газообразной форме, преимущественно за счет разложения нитритов в кислой среде.

При внесении Са(ЫОз)2 в первые 10 дней образование М'Юг происходит особенно интенсивно в стерильной почве при рН 7,0 и в дальнейшем уменьшение их идет медленнее, чем в других вариантах. В кислой почве N—N02- обнаруживается меньше, чем в нейтральной. Однако при кислой реакции происходит более интенсивное выделение окислов азотл, значит, образовавшиеся здесь М—-№502- подвергаются быстрому разложению.

Исходя из полученных данных и учитывая большую гетерогенность почвенной среды, можно предположить, что в процессах превращения азотных удобрений возникают условие, способствующие образованию N0^7 и последующему их разложению до газообразных продуктов.

6. Влияние аэрации и органического вещества на газообразные потери азота НаЫОа и Са(М03)2 при кислой и нейтральной реакции '

Как показал анализ газовой смеси, наиболее интенсивное образование газообразных продуктов при внесении Йа^'Юг происходило в первые 10 дней компостирования почвы и толь-

ко ,\*г при нейтральной реакции выделялся с одинаково"! интенсивностью в течение всего опыта (рнс. 3).

При кислой реакции в аэробных условиях внесение глюкозы не оказало большого влияния на интенсивность выделения газообразных продуктов. В этих вариантах они выделялись почти одинаково в следующей количественной последовательности Ы0Жг>.\г0>М02 и только в варианте без глюкозы несколько больше выделялось окиси, а с глюкозой — закиси азота. '

Анализ почвенного воздуха на наличие Оз и СОз показал, что в кислой среде при анаэробных условиях, а частично и в аэробных условиях проявилось сильное ингибирующее действие 1\'02- на микробиологические процессы, поэтому выделение МгО и N2 здесь было незначительным. Основным газообразным продуктом была окись азота, которая могла быть только результатом разложения при кислой реакции азотистой кислоты и ее солей.

В аэробных условиях действие азотистой кислоты было менее выражено. Окисление N02" до снизило'количество МОг~ в почве..В почвенном воздухе обнаруживались газо« образные продукты более восстановленного порядка ЫгО и N3. свидетельствующие о-наличии процесса биологической-дени-трификации. Добавление глюкозы способствовало образованию и Хг снижению выделения N0. В нейтральной среде с глюкозой ввиду высокой микробиологической активности как в аэробных, так и в анаэробных условиях наиболее интенсивно выделялись N4 Н

Наибольшее влияние на интенсивность выделения газообразных азотистых продуктов при внесении Са(ч\Оэ)2 оказала аэрация (рис. 4). В анаэробных условиях с глюкозой образование закиси азота в первые 10 дней происходило более интенсивно, чем в аэробных, однако при дальнейшем компостировании почвы закись обнаруживалась в небольшом коли-' честве. Молекулярный азот в аэробных условиях при рН 4,[ практически не выделялся, а в анаэробных уже в первые десять дней он обнаруживается в значительном количестве.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют, что газообразные потерн азота из нитратных удобрений главным образом обусловлены жизнедеятельностью микроорганизмов, которая осуществляется в условиях широкой вариантности внешней среды.

По интенсивности выделения газообразных азотистых продуктов и динамике потерь М13 азота удобрений можно заключить, что дснитирнфикания внесенных ' в почву нитратных удобрений начинается сразу после их внесения и Наиболее интенсивно проходит в первые 10—20 дней. Выделение окиси, азота и значительные потери азота ЫаМ'Юз из кислой стериН

лизойанной.'почвы, возможно, объясняются тем, что в случае образования нитритов существенные потерн азота в газообразной форме могут происходить и п процессе »хемодепн-трификации».

у Выводы

[. В вегетационных опытах кукуруза _ использовала 78%, овес и райграс около 60%, азота удобрения." В полевых условиях использование ячменем азота удобрений составляло только 31—11%. Существенной разницы в использовании растениями азота из амимачной и нитратной формы удобрений не было.

2. Потерн н закрепление азота удобрений в органической форме происходят преимущественно в первые 10—20 дней, когда внесенный азот еще слабо используется растениями и в значительном количестве находится в почве в минеральной форме. В вегетационных опытах потери из аммиачного удобрения меньше (10—19%), чем из нитратного (12—34%). Закрепление в органической форме, наоборот, выше из аммиачного (15—34%), нежели из нитратного удобрения (7—19%).

В полевом опыте из сульфата аммония потери составили 15%', из кальциевой селитры — 30—34%. Закрепление азота и почве в полевых условиях возрастает, достигая 54—56% ш аммиачного и 30—34% из нитратного удобрения.

3. Ингибитор нитрификации циангуанидпн в условиях вегетационного опыта в зависимости от метода внесения подавляет процесс нитрификации от 20 до 65 дней, и минеральный азот удобрения и почвы тамишим^няМ^вмман представлен МН4+. Под влиянием ингибитора потерн азота удобрения снижаются в 2—3 раза, но значительно возрастает закрепление в почве в органической форме.

4. Сильнокислая реакция почвы (рН 3,9), высокая влажность (100%) и.низкая температура (4-6®) тормозят.процесс нитрификации, но не подавляют его полностью. Влажность, реакиия и температура почвы большее влияние оказывают на размеры потерь азота из нитратного, чем аммиачного удобрения. С увеличением влажности почвы потери азота удобрений возрастают, а закрепление азота в органической форме снижается. Главным фактором, определяющим размеры потерь азота'из удобрений, является степень аэрации. Реакция среды от рН 5.4 до 7,0 и температура от 6 до 28° оказывают меньшее влияние. Кислая реакция (рН 3,9) и низкая температура (—5*) препятствуют потерям, особенно из аммиачного удобрения.

5. Наиболее интенсивное выделение газообразных азотистых продуктов из внесенных в почву азотных удобрений иро-

исходит в первые 10—30 дней после их внесения. Образованно газообразных продуктов в зависимости от типа почвы и наличии органического вещества в анаэробных условиях идет и 3—10 раз интенсивнее, чем в аэробных условиях.

6, Состав газообразных продуктов, образующихся из Са(^0зЬ при кислой реакции, заметно отличается от газообразных продуктов, образующихся из №N0^ Из 1\аМОа выделяются газообразные продукты менее постановленные, преимущественно окись азота, из Са(МОзЬ более постановленные (МгО, N2), их соотношение зависит от степени аэрации. В аэробных условиях востановлёние N20 до N2 идет медленнее, н в начале доля закиси в газообразных потерях больше, чем молекулярного азота. В анаэробных условиях N20 подвергается более быстрому дальнейшему восстановлению и доля N2 в газообразных потерях возрастает. Внесение глюкозы совместно с ЫаМ02 увеличивает долю закиси и молекулярного . азота, но снижает долю окиси азота. Из кислой почвы по сравнению с нейтральной больше выделяется закиси азога I. меньше молекулярного азота.

7. При внесении в кислую стерилизованную почву Гч'а\02 происходит химическое разложение нитритов, сопровождающееся интенсивным выделением N0 и резким снижением количества нитритов в почве. Условия аэрации не оказывали заметного влияния на количество окиси, образующееся при разложении нитритов в кислой среде. При нейтральной реакции разложение нитритов несущественно, здесь преобладают процессы биологической деннтрификации, сопровождающиеся выделением N¡0 и N2.

8 При кислой реакции в анаэробных условиях нитриты проявляют сильное токсическое действие на микробиологические процессы, препятствуя этим их окислению до нитритов, и тем самым способствуют прохождению процесса «хемоденитрифн-кацин».

Основные материалы диссертации опубликованы . в следующих работах:

1. Превращение аммиачного и нитратного азота аммиачной селитры в засеянной и парующей почве (опыты с №5). Доклады ТСХА, вып. 144, 1968 г.

2." Влияние.'реакции и влажности почвы иа превращение азота удобрений в дерново-подзолистой почве. Доклады ТСХА, вып. 169, 1971 г.

3. Действие ингибитора нитрификации циангуанидина на превращение в почве, потерн и использование растениями аммиачного азота! Агрохимия, № 2, 1972 г.

4. Влияние-температуры, аэрации и стерилизации почвы.. на превращение в ней азота "удобрений. Доклады ТСХЛ, вып. 176, 1972 г.

Объем 1'Л п. .1.

Заказ 1753.

Тираж 150.

Типография Московской с.-х..академии им. К. А. Тимирязева 125008, Москва. А-8. Тимирязевская ул.. 44