Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

УСЛОВИЯ И СПОСОБЫ ПРЕВРАЩЕНИЯ АЗОТА ЛОРФА В СОЕДИНЕНИЯ, УСВОЯЕМЫЕ РАСТЕНИЯМИ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "УСЛОВИЯ И СПОСОБЫ ПРЕВРАЩЕНИЯ АЗОТА ЛОРФА В СОЕДИНЕНИЯ, УСВОЯЕМЫЕ РАСТЕНИЯМИ"

Штш В;

' , ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА • АКАДЕМИЯ-;СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК:. .

- нменн В. И.Л ЕНИНА

ВСЕСОЮЗНЫЙ: ОРДЕНА;)ТРУДОВОГО ^КРАСНОГО; ЗНАМЕНИ V' НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ УДОБРЕНИЙ '

И АГРОПОЧВОВЕДЕНИЯ нм. Д. Н. ПРЯНИШНИКОВА ■- " . ;

■:\ -'V'.'.' '.С." На правах рукописи .'.

■■ -.г Графира Матвеевна БЛ И НО В А С -'

УСЛОВИЯ И СПОСОБЫ ПРЕВРАЩЕНИЯ АЗОТА, ТОРФА В СОЕДИНЕНИЯ, УСВОЯЕМЫЕ РАСТЕНИЯМИ

' Специальность 06.01.04—- Агрохимия ;

. . .Автореферат :, ' диссертации насонскание учеиой степени кандидата} вельскохозяйственных наукь

: МОСКВА— 1978

з "V ~~' '' ~ ................" ' *' ~ -г ■

У"-;"; Работа выполнена ¿ лаборатории органических.удобрений-» ■ : ■ : Всесоюзного ордена .Трудового Красного .Знамени научно-исследовательского ннстит>(та удобрений и : агропочвоведения ,.:.'■ • именн Д: Н/ Прянишникова....■' '.л-,.

■ : - - и .' ' Научный руководитель —доктор, г сельскохозяйственных..

,• ' наук профессор >И. П. Мамченков. ''.-.'■■'■ .■.■V;

: ■ ' * л-;':. ' Официальные •; оппоненты:' доктор географических наук - . • А. С. Оленин; кандидат сельскохозяйственных: наук С. Н.г

Г ■'):'. .-д Юркмн. . ' .; ■'■■", ;■■'" V': •■■;' -у ■'■'.'■"■■ >:;

■ - 7 Ведущее,- предприятие-^- Центральная/ торфо-болотная>• С

' .опытная,;станция: , . • •• у 1 ' V .■

Л,- ; ■ ; ^ ' " Автореферат разослан--.« :1?У* ,. '^^ГХ^^Х Г1 1975 г. г \

| Р. „ па заседании-Ученого совета •: Всесоюзного ордена Трудового *• Красного Знамени научно-исследовательского института удоб«.

■ ,, * рений и агропочвоведения нм. Д. Н;.Прянишникова :(Москва, : ■ ■ ул. Прянишникова,- 31);; ' Ь ' ■ ■ '

' • . ; С диссертацией можно;ознакомиться в библиотеке ВИУА. .

- у'лЧ; Ваши.отзывы по данному автореферату просим направлять

' .. , по адресу:-125008; Москва.ул.. Прянишникова^ЗК-Ученый ч

.•-... ' совет, ^ . ■У:":- о.--.., -.'■■•■ V. , 5'.".--'^-л ;

ВВЕДЕНИЕ

Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О мерах по дальнейшему развитию сельского хозяйства нечерноземной зоны РСФСР» предусмотрено организовать в этой зоне специализированные отряды при сельхозтехнике по добыче местных удобрений, извести и торфа.

Основным направлением рационального использования торфа в сельском хозяйстве, как показал мировой опыт, является осушение торфяников и возделывание на них сельскохозяйственных культур, и в первую очередь многолетних и однолетних злаковых трав. Наряду с использованием торфяников, как сельхозугодий, большое количество торфа применяется на удобрение и, главным образом, для приготовления компостов и в подстилку животным. В 1973 г. использование торфа на удобрение превышало 130 млн. т, в т. ч. для подстилки в животноводческих помещениях более 20 млн. тонн и около 100 млн. т для приготовления торфонавозных и других торфяных компостов,-План применения органических удобрении на 1975 год составляет 660 млн. т, в т. ч. 166 млн. т торфа.

В связи со строительством крупных животноводческих центров получается большое количество бесподстилочного навоза влажностью 88—92%. Использование торфа для приготовления компостов с бесподстилочным навозом в настоящее время является одним из наиболее рациональных способов применения обоих видов удобрения. Этот прием дает возможность довести влажность полужидкого навоза до 70—75% и использовать для внесения его в почву имеющиеся в хозяйствах погрузчики и навозоразбрасыватели. Особенно велико значение этого приема при полном отсутствии или недостатке в хозяйствах специальных машин для непосредственного внесения в почву бесподстилочного навоза.

При самых различных способах использования торфа в сельском хозяйстве положительное решение вопроса превращения малоподвижного азота торфа в соединения, усвояемые растениями, имеет важное сельскохозяйственное значение.

Наиболее перспективным, но еще недостаточно изученным

направлением в решении этого вопроса -поляютсяг 1) действие

' --------.....

¡.«сио-С" л \V.bioj.

V:;:,:! 1..1. 1!, Х- Ти^гр'ПСР.'.

термического фактора на мобилизацию азота торфа и 2) усиление биологических процессов путем внесения в торф различных форм органического вещества и азотных минеральных удобрений. Изучение этих 2-х вопросов и является основным содержанием настоящей работы.

Исследования проводились в течение 1959—1973 гг. В настоящей работе представлены результаты 5 Нолевых, 9 вегетационных и 5 лабораторных опытов.

Литературный обзор, В обзоре по литературным источникам приведены: краткая история применения торфа в сельском хозяйстве, агрохимическая характеристика' различных видов торфа, влияние торфа на физические, химические и биологические свойства почвы, способы применения торфа в сельском хозяйстве и их эффективность, а также данные по изучению влияния термического фактора и минеральных удобрений на превращение азота торфа.

Методика проведения исследований

Основная работа проведена в лаборатории органических удобрений ВИУА и его опытных станциях Центральной (ст. Барыбино) и Судогодской (Владимирская обл.).

Исследования проводились методом полевых, вегетационных и лабораторных опытов. Агрохимическая характеристика почвы, использованной в опытах, представлена в таблице 1. При определении агрохимической характеристики органических удобрений использовали методику, разработанную сотрудниками лаборатории органических удобрений ВИУА, ЦИНАО и ЦТБОС, опубликованную в «Инструкции по определению качества органических удобрений», второе издание, «Колос», 1971. Закладка вегетационных опытов проводилась в сосудах Митчерлиха и Вагнера в трехкратной повторности. Фосфорко-калийные удобрения и известь в форме КН2РО4 и KCl вносили общим фоном из. расчета 0,1 г действующего вещества на 1 кг почвы, СаСОз — по 0,5 гидролитической кислотности почвы. Полив проводили из расчета 60% от полной влагоемкости почвы.

Подробная методика проведения полевых и лабораторных опытов приведена при изложении результатов экспериментального материала. При изучении влияния органического вещества и азотных минеральных удобрений на превращение азота торфа использовали метод стабильного изотопа азота (15N). Применение метки позволило вычленить влияние изучаемого фактора на мобилизацию азота торфа.

Агрохимическая характеристика лочв, использованных в полевых н вегетационных опытах

Место отбора и тип почвы № опытов рн (солевой) Гидро - лнт. кислотн. го Кап- пену, мэкв на 100 г А| по Соколову, мг/100 г Сумма потлощ. оснований по Гиль-ковицу, мэквЛСО г Степень на-шщ. почв основаниями, % мг/100 г Общий азот по Кьель-далю, % Гумус по Тюрину, %

РА по Кирсанову КгО по Масло-вой

Дерново - подзолистая тя-

же лосу глин и ста я ЦОС Вегет.

ВИУА, Барыбино, Мос-

ковской обл...... 1-4 4,5-4,8 4,3—5,0 0,82-0,90 в,0 65,5 2,5-5,2 10-12 0,1-0,11 1,5—1,57

> Вегет. 4,4-4,5 4,7—1,8 1,54 9,2 63,6 4,1—4,6 14-18 ■0,11 1,4—1,6

5, 6

» Вегет. 4,2-4,4 2,4—2,6 0,50—0,54 7,6 76,0 6,2-7,3 1^—22 0,11—0,12 1,6-1,7

7-9

Дерново - подзолистая су-

песчаная, Судогодская ой- Полевой

станция, Владимирской 4-,6

обл. (поле 1)..... опыт 3,45 0,6Э — — 8,1 7,0 0,082 0,84

> Полевой

(поле 2) ....... опыт 4,9 3,4 М 6,4 7,5 0,082 0,73

Действие термического фактора на минерализацию азота

торфа

Кратковременное нагревание влажного торфа при различных температурах, проводимое в лабораторных условиях, показало, что количество N—NH3 в результате нагревания увеличилось с 9 до 150 мг на 100 г сухого торфа, а азота, гидро-лизуемого в 0,5 н H2SO4,— в 2,5—3 раза по сравнению с его содержанием в исходном торфе. Учитывая, что продолжительность нагревания торфа не превышала 2—5 часов, полученные результаты дают основание считать, что увеличение подвижных форм азота в торфе в основном происходит в результате химических процессов — гидролиза азотистых соединений. Из результатов вегетационного опыта следует, что прогретые торфа на фоне РК являются хорошим источником азотного питания.

Самая высокая прибавка урожая проса (35,4 г/сосуд) была получена по варианту с внесением торфа, прогретого в аппарате Коха при 70° С. Коэффициент использования просом азота торфа по этому варианту опыта был в 3 раза выше (19,5%) по сравнению с исходным торфом (6,6%). Торф, прогретый в автоклаве и термостате, также резко повысил урожай и вынос им азота по сравнению с исходным торфом. Нагревание торфа при температурах 120—150° С, при которых происходит почти полная стерилизация торфа, по прибавкам урожая проса и коэффициенту использования растениями азота, значительно

Таблица 2

Влияние прогревания торфа на минерализацию его азота и эффективность применения

Варианты опыта <5 (— 2; г га fj - 0 to с а я Урожай проса, г/сосуд Прибавь урожая, г/сосуд Вынос азота урожаем, м г,'сосуд н S _ Н Si сз v 5-е* a g g- £3° ■&I g ш

общий зерна общая £2 о. <У <п

Почеа+РК (фон) . • . 10,3 3,3 _ 113,5

Фон -J- торф исходный 9,0 190,8 21,1 7,7 10,4 4,4 244,9 6,6

Фон -j- торф, прогретый

в. автоклаве, t-= !20°,

2,5 ч........ 134,0 497,5 29,7 11,9 19,4 а,е 362,3 15,5

Фон + торф, прогретый

в аппарате Коха, t*=

=Ж, 5 ч...... 152,0 589,0 45,7 18,8 35,4 15,5 490,0 19,5

Фон + торф, прогретый

а термостате, t= 150°,

2,5 ч. . •..... 109,0 464,0 31,2 11,8 20,9 8,5 335,1 11,5

уступал торфу, прогретому при 1 = 70° С, где полная стерилизация не имела места (табл. 2).

Азот торфа, лерешедший в подвижные формы под воздействием повышенной температуры, сохраняется при дальнейшем его хранении. Прогреть^ в лабораторных условиях торф хранился в течение 3-х месяцев в биологическом шкафу при 1 = 22-24° С.

Количество подвижных форм азота в прогретом торфе в процессе 3-месячного хранения не увеличилось, а даже несколько уменьшилось. Уменьшение произошло не за счет его потерь, так как содержание общего азота не изменилось (2,33%), а за счет биологического закрепления азота в плазму микроорганизмов при активном биологическом процессе, Аналогичная картина наблюдается и в отношении органического вещества, подвижность которого возрастает в результате прогревания торфа. Данные вегетационного опыта показали, что длительное хранение прогретого торфа не снижает его удобрительного действия. Урожай овса и вынос им азота при внесении торфа, хранившегося 3 месяца, был не ниже, чем при внесении свежепрогретого торфа (табл. 3).

Действие термического фактора на минерализацию азота торфа в практических условиях осуществляется, как известно, при его саморазогревании в складочных единицах. Из данных табл. 4 видно, что количество азота, гидролизуемого в 0,5 н Нг504 в результате саморазогревания увеличилось в 3,5—4 раза, а прибавки урожая в вегетационных и полевом опытах— в 2,5—3 раза. Самая высокая прибавка урожая проса была получена по древесно-осоковому торфу — 35,6 г/сосуд. Коэффициент использования растениями азота гревшегося торфа достигает 20%, тогда как из пегревшегося он не превышает 1—2%. Вели сопоставить количество азота, гидролизуемого в 0,5 н НаЭО^, внесенного с торфом, с величиной вынесенного азота урожаем за счет торфа, то видно, что эта форма азота некоторых видов торфа используется первой удобряемой культурой почти полностью: 86,6% у древесно-осокового, 74,5% — шейхцериевого и 60,7%—древесно-тростникового. Из этого следует, что азот торфа, гидролизуемый в 0,5 н Н^О^ хорошо используется растениями и может служить показателем удобрительной ценности торфа. Минерализация того органического азота торфа, который не поддается воздействию высокой температуры, в почве проходит крайне медленно. Подтверждением этого могут служить результаты вегетационного опыта (табл. 4), в котором учитывали в течение 2-х лет последействие гревшегося торфа Прибавки урожая проса в сумме за 3 года составили у древесно-тростникового торфа 25,2 г/сосуд и у шейхцериевого — 21,0 г/сосуд. Причем 90—92% прибавки приходится на первый год действия удобрений. Коэффициент

Таблица 3

Влияние прогревания торфа при 1=70° н его дальнейшего хранения на подвижность азота, углерода н эффективность применения. Вегетационный опыт 1660 г.

Сразу после нагревания Через 3 мес, после нагревания

Варианты опыта Ы-ЫНз, мт/1'00 г N гид-рол, в 0,5 н 1^50,. мг/НЮ г легко-гад рол. углерод, мг/100 г урожай, г/сосуд вынос N. мг/сосуд N—N1^3, мг/100 г N гнд-рол. в 0,5 н НгЗО,, мг/100 г легко-гидрол, углерод, мг/100 г урожай, г/сосуд вынос N. мг/сосуд

Почва+РК (фон) . . — — — 8,9 150,3 — -- - 8,9 159,3

Фон+торф пепрогретый . . . . 24,0 114,0 90,0 18,4 190,2 24,0 122,0 94,0 18,4 190,2.

Фон+торф, прогретый в Коха & час. .... аппарате 150,0 348,0 516,0 27,2 324,1 60,0 241,0 360,0 26Д 353,3

Фон+торф, прогретый в Коха 2 час. .... аппарате 129,0 230,0 358,0 22,9 260,8 56,0 160,0 320,0 23,6 314,9

Фон+торф, прогретый в термо- 120,0 221,0 740,0 21,5 271,1 76,0 178,0 342,0 27,1 380,9

использования просом азота торфа за последующие 2 года увеличился только на 4—5%.

Таблица 4

Влияние саморазогревания торфа в штабеле на минерализацию его азота, урожай проса и коэффициент использования его азота

Варианты опыта

®б

о чХ §

Вегетационные опыты

1961 г.

S

» у

ад

* tn . ■©'CS га •в- ,•©•

1962—196+ гг.

15 =« £ Я g

ogi

L gX.

я „ м 3 «Ч

<зГ

■в*«* nf «da ООО * Ä К f s 1 £ О & сЗ В^ оЗС

Полевой опыт 1962 г. (картофель)

Торф древесно - тростниковый не прогретый . Торф древесно - тростниковый прогретый . . Торф древесно - осоковый непр огретый , Торф древесно - осоко-■вый прогретый . . . Торф ше й х цер иевы й не-

гтро гретый.....

Торф шейхцериевый прогретый ......

122,1 546,0 10(3,8 420.0 143,7 530,0

15.1 40; 1 13,6

49.2 21,8 52,9

2,3 18,2 1,1

19.7 1,6

19.8

48,3 73,5

48,6 69.6

9,2 25,1

180,0 210,0

9,1 24,3

173,0 198,6

18,0 45,0

8.0 2в,0

9,9 21,0

6.2 18,0

Эффект от нагревания торфа в значительной мере зависит от ботанического состава. Наши исследования показали, что наиболее отзывчивыми на воздействие повышенной температуры являются торфа осокового типа. В вегетационном опыте прибавка урожая проса в сумме за 2 года у осокового торфа составила 63,0 г, древесно-тростникового — 38,7 и древесного — 44,1 г/сосуд. Урожай на контроле — 27,8 г/сосуд (табл. 5).

Изменение химического состава торфа и размер накопления в нем минеральных форм азота зависит от высоты температуры и продолжительности ее воздействия на торф. Для изучения этого вопроса образцы торфа помещали в различные точки саморазогревающегося штабеля и выдерживали в течение 4 и 8 месяцев. Максимальная температура в отдельных точках штабеля достигала 60, 71, 88 и 90°С (табл. 6). Длительное хранение торфа (8 месяцев) при t=90° С приводиг к потерям азота. У осокового торфа за этот срок хранения содержание азота, гидролнзуемого в 20% HCl, уменьшилось на 45,6%, а потери общего азота, как это можно рассчитать из данных табл. 6, составили 23%г. Значит, 22,6% азота перешло в малоподвижную форму органических соединений, Мак-

Влияние нагревания различных видов торфа на урожай проса (г/сосуд) и вынос азота урожаем (мг/сосуд). Вегетационный опыт 1972—1973 гг.

Условия хранения В сумме за 2 года

Варианты опыта л

¡с Й ю о « и , —- « 3

л г; ? и (Я 2 »> о 3 ¡3 :п ~ О А л 5 а ООО

С X * К я 1$ <3 а в (-.

Почва + РК {фон) . , Фон+Ы....... 27,8 311,4

— — 78,7 53,9 741,7 —

Фон 4-осоковый торф ис-

ходный ...... — — — 26,6 — 277,3 —

Фон + осоковый торф

прогретый ..... 1,5 4 88 90,8 63.0 885,9 16,4

» 1.5 8 71 60,8 33,0 626,8 9,0

5,0 8 &Э 31,8 4,0 305,6 —

Фон + древесн о- тростни-

ковый торф исходный — — 31,7 3,9 510,6 —

Фон + древесно-тростни- 66,5

ковый торф прогретый 1,5 4 88 38,7 674,5 10,3

» 1,5 8 71 42,7 14,9 456,2 4,1

5,0 & 60 32,3 4,6 305,8 —

Фон+древесный торф ис-

ходный ...... — — 29,2 1.4 274,1 —

Фон + древесный торф 71,9

прогретый..... 1,5 4 88 44,1 580,9 7,7

» . 1,5 а 71 67,0 39,2 532,8 6,3

» 5,0 8 60 37,4 9,6 372,6 1,7

симальное содержание N—ГШз наблюдается во всех образцах торфа, хранившегося в саморазогревающемся штабеле не более 4-х месяцев: 14,8% от общего азота осокового торфа, 9.4%—древесно-тростникового и 10,2%—древесного. Увеличение срока хранения торфа при высоких температурах сопровождается снижением содержания N—'МН3. На рис. 1 показано содержание К—КН3 в % на органическое вещество торфа.

При разогревании торфов происходит снижение содержания аминного азота с 35,8—43,7 до 17,2—20% от общего азота. Количество аммиачного азота при этом возрастает с 1 — 1,5% до 10—14,8%, а содержание аминокислот уменьшается у осокового торфа с 9,4 до 2,4%, у древесного — с 9,8 до 7,4% на органическое вещество. Из этого следует, что увеличение содержания N—'ЫНз при нагревании торфов происходит за счет отщепления аммиака от аминокислот.

Значительные изменения в углеводном комплексе наблюдаются при разогревании торфа свыше 75° С. Органические кислоты, исключая аминокислоты, содержание которых при 1 = 75° С сильно возрастало, являются одним из продуктов 8

1 - ОСОЕОВЫв ТОРФ«

2 —. древесно-тростниновый торф; ~ . ;

3 - эдевесный торф. . :

шв^ш [É^mii шш1шш ¡J/щтшх'' щшёз1Ёштш

Изменение содержания общего азота и его гндролизуемызс форм в процессе саморазогрева ння торфа

Варианты опыта

о; « я ¿Н я П ц Содержание, % к общему азоту торфа

Е ш Й и О- и >С к 4 О... ч >> 2; ¡4 ¡¡1 < Н А <° СХ т о а к о щ О К И о ь> -2 Еао О = « ав ^ О^ * з; к И 3 <ч Я в* « § Е 5 я Я 2 9 = г а; К 1 « 5 + « всего гидрол. £ 20% НС1

__ ___ 3,0 43,6 1,6 26.1 71,3

8 60 - 3,07 4-2,1 6.1 23,7 70,9

4 83 3,5 3,42 17,2 14,8. 28,0 60,0

8 90 3,7 10,4 4.1 11,2 25,7

— — 37,5 3,55 35,8 1,5 31,8 69,1

3 60 — 3,20 34,3 3,8 31,6 69,7

71 7,2 3,1 28,2 4,9 Э6,5 69,5

4 88 3,1 3,6 18,5 9,4 32,0 59,9

— — — 3,4 35,7 1,0 31,7 68,4

& 60 4,2 3,44 Э6,9 3.8 31,3 72,0

8 71 7,9 3,35 33,4 6,6 31,7 71.7

4 88 6,4 3,73 20,0 10,2 32,0 62,2

& 90 10,0 3,64 26,2 7,1 30,7 64,0

Осоковый торф исходный .......

Осоковый торф прогретый ......•

Осоковый торф прогретый ......-

Осоковый торф прогретый .......

Древесно - тростниковый торф исходный . . Древесно - тростниковый торф прогретый . . . Древесно - тростниковый торф прогретый . . . Древесно - тростниковый торф -прогретый . . . ■Древесный торф непро-

гретый -.....

Древесный торф прогретый .......

Древесный торф прогретый .......

Древесный торф прогретый .......

Древесный торф прогретый . . 1.....

окисления углеводов. На рис. 2 видна обратная зависимость между изменением содержания углеводов и суммы органических кислот торфа.

Эффективность торфонавозных компостов

Кроме разогревания торфа в штабелях, осуществить воздействие на него температуры в 50—60°Си выше в производственных условиях можно путем компостирования его с органическим веществом, которое является хорошим источником энергии для развития микробиологических процессов. Одним из таких видов органического вещества является навоз. Ценность приема компостирования торфа с навозом еще определяется н тем, что торф, отличаясь высокой поглотительной способно-

стью, почти полностью связывает аммиак навоза и тем самым сокращает потерн азота из навоза, которые при его хранении достигают 30—40% н выше.

Работа по изучению эффективности торфонавозных компо-стов проводилась на Судогодской опытной станции ВИУА. Торфонавозные компосты приготавливали в отношении 1 : 1 по сырому весу низинного торфа и коровьего навоза.

В процессе хранения температура в штабеле торфоиавоз-ного компоста на 8—10-и день поднялась до 40—52°С. Сравнительная невысокая температура объясняется небольшими размерам» штабелей — 2 т сырого удобрения, что, по-видимому, способствовало высокой теплоотдаче. Количество аммиачного азота в свежем навозе было равно 280 мг на 100 г сухого вещества, а через 2 месяца уменьшилось до 70 мг, что составило 25% исходного его содержания. В свежеприготовленном тор-фонавозном компосте содержалось 182 мг N—МН3 на 100 г сухого вещества, а через 2 месяца увеличилось до 197 мг. Потерн сухого вещества и азота при компостировании в чистом торфе практически отсутствовали (0,24 и 0,17%), а в навозе они составили соответственно 24,1 и 26,5%. Из торфонавозно-го компоста за этот же период потери резко сократились по сравнению с навозом и были равны 6,8 и 9,7%- Основываясь на данных анализа и произведенного расчета, можно сказать, что навоз в составе торфонавозного компоста способствует минерализации органического азота торфа.

Эффективность применения компостов изучали в полевых опытах на 2-х культурах: озимая рожь и картофель и на двух фонах (без внесения минеральных удобрений и на фоне ЛРКСа). Под озимую рожь вносили 20 т/га и под картофель 30 т/га навоза. Торф и торфонавозные компосты вносили в дозах, выравненных по содержанию общего азота в навозе.

Торфонавозные компосты «горячего» способа приготовления во всех опытах по своей эффективности не уступали соломенному навозу. В варианте, где был внесен навоз, в количестве, равном по содержанию его в компосте, была получена прибавка урожая примерно в 2 раза ниже, чем по компосту или навозу, внесенному в полной дозе (табл. 7). Доступность азота торфа растениям в результате «горячего» компостирования его с навозом значительно повысилась и не уступала доступности азота навоза.

Из результатов наших работ следует, что основным условием приготовления высокоэффективных торфонавозных ком-постов является их хорошая аэрация и наличие в компосте свежего (негумифицнрованного) органического вещества, в процессе окисления которого выделяется тепло, необходимое для нагревания штабеля до 50—70° С, При таких усло-

Ю

Влияние органических удобрений на урожай с.-х. культур и коэффициент использования ими азота (в среднем по 2 полям), Полевой опыт 1964—1966 гг.

Фон — без удобрений Фон —КРКСа

Варианты опыта Прибавка урожая, ц/га ■5 г Коэффициент использования, N. % Прибавка урожая, ц/га Коэффициент использования, N. %

03. рожь картофель е „Э Й к ^ Е п ц ав«1 л . о «О М л * картофель л . * о С) о. картофель я « Е 2 щ я ^ та оз. рожь картофель

Урожай на контроле..... 8,1 65,0 29,1 _ — 13,9 120,2 52,5 — —

Торф........... 2,9 25,0 10,9 5,8 4,9 2,0 36,9 13,2 4,8 8,2

Навоз . .......... 6,5 52,3 23,3 14,7 13.7- 4.2 66,0 24,7 11,3 22,0

Торфонавозиый компост 1:1. . 8,7 57,2 27,5 14,0 12,4 6,9 70,0 29.1 14,6 15,3

Навоэ 1/2 дозы....... 4,4 30,0 12,0 16,2 15,1 3,4 33,4- 11,9 11.5 23,1

внях компостирования резко повышается удобрительная ценность торфа.

Навоз и торфонавозные компосты, внесенные под озимую рожь в 1964, неблагоприятном по метеорологическим условиям году, не окупают расходов, связанных с их приготовлением и внесением в почву. Прибавки урожая озимой ржи в этом году не превышали 2—3 ц/га. В 1965 г. прибавки урожая озимой ржи от применения 20 т/га навоза и торфонавозного компоста составили 9—13 ц/га. Доход от их применения на 1 рубль затрат был равен соответственно 0,48 и 0,45 руб. Расчет экономической эффективности (табл. 8) представлен в среднем по 2-м опытам с озимой рожью. Полученные прибавки урожая в среднем по 2-м опытам только окупают затраты, связанные с приготовлением и применением навоза и торфонавозного компоста, но не обеспечивают дополнительного дохода.

Внесение органических удобрении под картофель уже в первый год действия полученными прибавками урожая не только окупает издержки, связанные с их применением, но и обеспечивает доход, который от применения 30 т/га торфонавозного компоста «горячего» способа приготовления составил 2,5 рубля на 1 рубль затрат п незначительно уступал 30 т/навоза — 3,1 рубля.

Влияние различных форм органического вещества и азотных минеральных удобрений на мобилизацию азота торфа

Скорость разложения органического вещества в значительной степени зависит от отношения C:N в нем. (Waksman, 1927, Трншнн, 1940; Allison, 1962, Bhandari, 1972). При отношении С : N в растительном веществе, равном 15—20, разложение его в почве проходит с накоплением определенного количества минеральных форм азота. При отношении С: N= = 30—40 и шире разложение органического вещества протекает медленнее и вместо освобождения минеральных форм азота в течение более или менее длительного времени наблюдается иммобилизация его из окружающей среды,

В хорошо разложившемся низинном торфе отношение C:N уже 15—17. Однако при компостировании такого торфа в чистом виде накопления минеральных форм азота не наблюдается или этот процесс протекает крайне медленно, так как органическое вещество торфа достигло высокой степени гумификации и не может служить хорошим источником энергии для микроорганизмов.

Прн компостировании торфа с негумифицнрованным органическим веществом с широким отношением С: N в процессе 12

Изменение содержания аммиачного азота в а&нпсншсти от температуры разогревания торфа'

- > ' -Г■ л.' - ;Л"'' < "

■,.-г-т ■. IV.; ■ ; i. .-,:

— i-.-.-;..

"■■... • -.г;

■ . ■ • . «Ь • ' • 'Я mm я

Экономическая эффективность органических удобрений без учета последействия (а рублях на 1 га посева)

¥ и & к в

и - ¡4 ^10 о я <и >> & ^ о.

Варианты опыта •я еч * и 2 5 -Й га а «о те со ¥ я . н £ . н « За ч о 3 о в 3 3

о ^ >>> 2 * О с О А 5 - о Б (А С О ч £ ^ я в1 к о ч зё.5 й Чк ап

Картофель

Торф 30 т/га .... Навоз 30 т/га .... Торфокавозный компост (1:1). 30 т/га Навоз 15 т/га . . •

98,7 22,1 132,6 169,6 —37,0 —0,02

151,1- 74,5 447.0 107,5 399,5 3,1

159,9 83.3 499,8 142,2 357,6 2.5

118,0 42,0 252,0 55,2 196,8 3,5

Озимая рожь, среднее по 2 полям

Торф 20 т/га.....

Навоз 20 т/га . . . . Горфонавозшяй компост (I : 1). 20 т/га . Навоз 10 т/га . , . .

11,0 2,9 37,8 141,9 — 104,1

14,5 6,5 84,5 79,9 4,6

16,8 8,7 113,1 113,6 — 0,5

12,3 4,4 57,0 40,8 16,2

-0,73 0,057

—0,001 0,31

их разложения в плазме микроорганизмов закрепляется не только азот торфа, который находится в форме минеральных соединений, но и значительное количество органического азота торфа, вовлекаемое в процесс минерализации. Азот, закрепленный в плазме микроорганизмов после их отмирания и автолиза, несомненно, является более доступным для растений, чем азот, закрепленный в гумифицированном органическом веществе торфа.

Методом вегетационных и лабораторных опытов мы изучали влияние различных форм органического вещества на мобилизацию азота торфа. Для вычленения роли органического вещества как источника энергии и углеводного питания микроорганизмов в опытах использовали безазотистое вещество— глюкозу н зеленую массу ржи, содержащую 1,52% азота. Из азотных минеральных удобрений брали (^ЛШ^г^С^ и N№¡N03. Компостирование торфа с ('^Н^гвС^ и различными дозами глюкозы в лабораторных условиях проводили в течение 15 дней.

Наблюдалось значительное положительное влияние сернокислого аммония на накопление в компосте минеральных форм азота за счет минерализации органического азота торфа. Количество N—ЫН3 и N—ЫОз на 100 г сухого исходного веса компоста увеличилось на 238,5 мг. Степень мннерализа-

ции азота торфа была более чем в 2 раза выше по сравнению с исходным торфом.

Положительное влияние сульфата аммония на превращение азота торфа до аммиака и нитратов имеет место и при внесении глюкозы, но оно выражается меньшими величинами. Надо полагать, что под влиянием глюкозы микроорганизмами эергично поглощается не только азот сульфата аммония, но и азот торфа, перешедший в форму минеральных соединений под воздействием сульфата аммония. Из результатов вегетационного опыта следует, что внесение в торфяной компост глюкозы как на фоне РК, так и не способствовало ми-

нерализации азота торфа. Внесение торфа несколько снижало действие глюкозы на закрепление азота почвы и азота сернокислого аммония. Кроме того, под влиянием внесенных минеральных удобрений в некоторой степени увеличилось использование растениями азота почвы.

Применение в опытах зеленой массы ржи, как азотсодержащего органического вещества, даже при широком отношении С : N обеспечило в значительной степени питание растений азотом. А совместное применение ее с торфом обеспечило получение прибавки урожая проса за счет торфа до 5,5 г/сосуд на фоне РК и до 8,3 г/сосуд на фоне КРК (табл. 9). Совмест-

Таблица 9

Влияние зеленой массы ржн и NN,N0^ на повышение эффективности азота торфа. Вегетационный опыт с культурой просо, 1967—1969 гг.*

Варианты опыта Без торфа На фоне торфа Приба-вка урожая эа счет торфа, г/сосуд Вынос азота за счет торфа, мг/сосуд

•я ¿о £ ?■> ь. вынос | азота, мг/с урожай, г/сосуд и 3 В 8 м М у

Почва+РК (фон 1) •..... 40,2 401.5 39,9 4-Ю,® —0,3 9,3

Фон 1+аеленая масса ржи 0,17% 393,2

от веса почвы....... 38,2 43,1 442,0 4,9 48,8

Фон 1-Ьзеленая масса ржн 0,33%

от веса почвы....... 44,4 460,7 46,7 506,4 2,3 45,7

Фон I-1-зеленая масса ржн 0,66%

от веса почвы.....■ , 51,6 555,5 57,1 61-0,3 5,5 55,3

Почва+ЫРК (фон 11)..... 60,2 606,4 64,1 663,7 3,9 57,3

Фон 11-(-зеленая масса ржи 0,17% 152,9

от веса оточвы....... 63,0 627,7 71,8 7-80,6 8,8

Фон П+зеленая масса ржи 0,33%

от веса почвы ....... 67,0 664,0 74,3 760,0 7,3 95,1

Фон П+зеленая масса ржн 0,66%

от веса почвы . ...... 74,6 768,6 79,5 812,0 4,9 43,3

* Урожай проса учитывался в течение 3-х лет при однократном внесении удобрений (прямое действие удобрений и 2 года последействия),

Ное применение торфа с зеленой массой ржи способствовало минерализации азота торфа, равном примерно 10% от общего его содержания.

Положительное влияние зеленой массы ржи на мобилизацию азота торфа еще в более четкой форме проявилось при предварительном совместном компостировании их в почве. Компостирование торфа с различными дозами зеленой массы ржи на фоне РК и Г\ЕРК проводилось в почве в течение 12 месяцев. В дальнейшем эти компосты были использованы для закладки вегетационного опыта без дополнительного внесения удобрений. Из данных вегетационного опыта {табл. 10) следует, что совместное компостирование торфа с зеленой массой ржи способствует превращению значительных размеров азота торфа в соединения, усвояемые растениями. Этот процесс более энергично протекает при добавлении азотных минеральных удобрений.

Таблица 10

Влияние предварительного компостирования в почве торфа с зеленой массой ржи и аммиачной селитрой на урожай проса и вынос азота урожаем. Вегетационный опыт 1969—1969 гг.

Варианты опыта Урожай, г/сосуд [ Прибавка урожая за счет торфа, г/сосуд Вынос азота урожаем, иг/сосуд Вьщос азота урожаем, м г/сосуд

1 без торфа на фоне торфа без торфа на фоне торфа за счет : азота | торфа % от внесен. N торфа

Почва+РК (фон 1) . . 14,2 16,6 2,3 107,4 139,8 32,4 6,8

Фон I-(-зеленая масса

ржи, 0,17% от веса

почвы ..... 17,2 20,8 3,6 М2,8 181,4 69,1 14,4

Фон I-(-зеленая масса

ржи, 0,33% от веса

яотаы...... 22,5 26,0 3,5 148,9 207,9 59,0 12,4

Фон 1+эеле«ая масса

ржи, 0,66% от веса

почвы • ..... 25,1 31,6 6,5 180,0 279.0 99,0 20,8

Почва+ЫРК (фон 11) . 1'Э,7 29,6 10,9 130,0 229,5 59,5 12,5

Фон 11+зеленая масса

ржи, 0,17% от веса

■почвы...... 18,5 30,7 12,2 157,3 337,1 179,1 37,8

Фон М+зеленая масса

ржи, 0,33% от веса

почвы...... 19,Э 35,1 15,8 166,4 329,0 165,0 34,7

Фон П+зеланая масса

ржи, 0,66% от веса

почвы Э0.2 40,4 10,2 226,7 401,2 134,5 28,1

Примечание. В таблице представлен урожай в сум-ме за 2 года—прямое действие и последействие.

Сопоставление результатов опыта, в котором удобрения были внесены в почву непосредственно перед посевом (табл. 9), с результатами опыта, где удобрения в течение года компостировались в почве, говорит об огромной значимости срока предварительного компостирования удобрений. Если в первом случае увеличение выноса азота растениями за счет азота торфа составляло около 10%, то предварительное компостирование их в почве увеличило эту цифру на фоне РК до 20,8%, а на фоне NPK — до 37,8% от общего азота, внесенного с торфом. В этих цифрах, конечно, суммируется влияние торфа на размер использования растениями азота аммиачной селитры и азота почвы.

Более точное представление о размерах мобилизации азота торфа под воздействием веществ, содержащих азот, можно получить только при условии разграничения этих источников азота. С этой целью мы в торфяные компосты вносили меченные изотопом lSN сернокислый аммоний в 2-х дозах и солому овса. Через 150 дней компостирования количество минеральных форм азота торфа при внесении 1-й дозы сульфата аммония составило 296,7 мг и при 2-й — 394,6 мг на 100 г сухого исходного веса компоста, или соответственно 11,8 и 15,8% от общего азота торфа. Количество минерального азота торфа на контрольном варианте было 110 мг (табл. 11).

Результаты экспериментального материала позволяют сделать вывод, что азот минеральных удобрений оказывает сильное положительное влияние на минерализацию азота торфа.

При компостировании торфа с азотными минеральными удобрениями имеют место потери внесенного минерального азота — 18,3%- через 150 дней и 21,9%—через 490 дней компостирования, Количество азота торфа, минерализовавшегося под воздействием сульфата аммония, в значительной мере превосходит эти потери.

При компостировании торфа с растительным органическим веществом (солома овса) количество минеральных форм азота торфа через 150 дней увеличивается в 6 раз (243,4 мг) по сравнению с исходным его содержанием в компосте и составляло 14,8% от общего азота торфа, В следующий срок определения, через 490 дней, количество минерального азота торфа увеличилось до 373,7 мг на 100 г исходного сухого веса компоста, что составляло 22,7% от общего азота торфа. Это свидетельствует о том, что на мобилизацию азота торфа при компостировании его с растительными органическими веществами существенное влияние оказывает время их взаимодействия.

Сопоставляя положительное влияние на минерализацию азота торфа сульфата аммония и негумифицнрованного органического вещества (солома овса), следует отметить более

Влияние азота минеральных удобрений и соломы овса на минерализацию азота торфа при его компостировании. Лабораторный опыт (Ы— Шз+ИНч в мг к а 100 г исходного сухого веса компоста)

До компо- Через 150 дн. ком посткрова пня Через 490 дн, компостирования

стиров. определено, мг § определено,

Варианты опыта д х мг 5 к ^ Е ^

с Ь О «г N удобрений, МГ о* аг УО н о. м ^ га ! оР — са = о™ Ь % от общего | N торфа г? н> Д о а ■©■_ с Ч О.0 « О? ЧйНй о* ^ о ра о _ а Ш ¿н о, ± СЧ яоЗ' Ха« - (Л ^ ? "г, £ % от общего N торфа • 3 Е в м -Г 4 в) « О к -©-^ 5 4 О та пЛ Чййй

Торф+РК....... 104,0 — 110,0 — 110,0 4.4 — 100,0 — 100,0 4,0 —

Торф+15ЫРК <1> ■ ■ ■ - 522,7 418,7 476,8 180,1 296,7 11,8 186,7 39-1,1 100,9 293,2 11,7 193,2

Торф+солома овса {,4М) + 643,3 539,3 750,0 355,4 394,6 15,8 284,6 526,2 257,8 268,4 10,7 108,4

Торф+солома овса (,5Ы}4 +РК....... 38,5 — 268,0 24,6 243,1 14,8 204,9 400,0 26,3 373,7 22,7 335,2

сильное действие последней. В этом случае на усиление процесса минерализации азота торфа в одном и том же направлении действуют 2 фактора — негумнфицированное органическое вещество и азот, который при длительном компостировании почти полностью минерализуется. При применении сульфата аммония действует только один фактор—азот. Азот сульфата аммония оказывает более сильное действие в первый период компостирования, положительное же влияние соломы овса нарастает до мере увеличения срока компостирования.

ВЫВОДЫ

1. Из всех известных приемов превращения азота торфа в соединения, усвояемые растениями, наибольшее практическое значение имеет нагревание его до 60—70° С.

2. Резкое увеличение содержания подвижных форм азота наблюдается при разогревании влажного торфа (50—55%) в течение короткого времени — 2—5 часов. Этот факт свидетельствует о том, что минерализация азота торфа при его нагревании до 60—70° С происходит в результате химических реакций — гидролиза.

3. В результате термического воздействия количество аммиачного и гидролизуемого в 0,5 н серной кислоте азота торфа увеличивается в 3,5—4 раза и достигает 15—20% общего его содержания. При этом резко увеличивается общее содержание органических кислот, но уменьшается количество аминокислот. Из этого следует, что увеличение содержания аммиака в торфе происходит в основном за счет отщепления азота от аминокислот.

4. Саморазогревание торфа до 60—70° С в практических условиях может быть осуществлено при укладке фрезерной торфяной крошки в большие штабели-караваны на месте добычи торфа, а также в результате «горячего» компостирования его с навозом н другими органическими удобрениями.

5. Результаты полевых и вегетационных опытов показали в 3—4 раза более высокую эффективность прогретых торфов по сравнению с непрогретыми. Коэффициент использования азота прогретых торфов первой удобряемой культурой достигает 20—22,%.

6. Размер повышения подвижности азота торфа в результате нагревания зависит от ботанического состава торфа. Из всех изучаемых нами видов торфа наибольшей отзывчивостью на термическое воздействие отличаются торфа осокового типа.

7. Основным источником азотного питания растений служит аммиачный и гидролизуемый в 0,5 н НяЭС^ азот торфа. Эти формы азота на фоне фосфорно-калийкых удобрений

используются первой культурой на 75—86% и могут служить показателем удобрнтельной ценности торфа.

8. Эффективность применения торфа в составе торфонавоз-ного компоста, приготовленного «горячим» способом, при отношении 1 : I по действию на урожаи первой культуры и коэффициенту использования растениями азота не уступает обычному соломенному навозу, внесенному в равных дозах.

9. При компостирован ни торфа с азотом сульфата аммония наблюдается увеличение накопления минеральных форм азота торфа на Ю—11% от общего его содержания. Этот прием может быть использован при разработке системы удобрения сельскохозяйственных культур на осушенных торфяниках, включающей применение азотных минеральных удобрений,

10. Компостирование торфа с негумифицированным органическим веществом способствует переходу азота торфа в соединения, усвояемые растениями в размерах, достигающих 20% от общего азота торфа,

11. Предварительные посевы злаковых или бобовых культур на торфяниках, предназначенных для использования в сельском хозяйстве, могут значительно повысить эффективность последних в результате положительного воздействия пожнивных остатков на мобилизацию азота торфа.

Предложения производству

1. Фрезерная торфяная крошка, заготавливаемая для сельского хозяйства, должна быть уложена в штабели высотой 6—7 м, в которых происходит саморазогревание торфа до 60—70°С. Это способствует превращению 15—20% азота торфа в соединения, усвояемые растениями.

2. Рекомендовать колхозам и совхозам «горячий» 'способ приготовления торфонавозиых компостов. Повышение температуры в компосте до 50—70° С достигается в том случае, когда влажность компоста не превышает 70—75% при рыхлой его укладке. Способ «горячего» приготовления торфонавозиых и других торфяных компостов опубликован в брошюре «Основные положения по накоплению, хранению и применению навоза и других местных удобрений». Издательство «Колос», Москва, 1969 г.*

Список опубликованных работ по теме диссертации

I

1. Пути мобилизации азота торфа. Ж. Торфяная промышленность, № 2, 1963.

2. Торфонавозные компосты — ценное органическое удобрение, Изд. «Колос», М., 1966.

3. Роль температурного фактора в мобилизации азота тор-

фа. Сб. Использование органических удобрений. (Материалы междун. научно-методического совещания). Изд. «Колос», М., 1966.

4. Приемы эффективного использования торфа на удобрение. Сб. Использование торфа в сельском хозяйстве. (Тезисы докладов республ. научного семинара. Минск, 1971).

5. Приемы превращения азота торфа в соединения, усвояемые растениями. Сб. Использование органических удобрений. (Тезисы докладов на Всесоюзн. координационном совещании по орган, удобрениям. М., 1972).

6. Приемы эффективного использования торфа как удобрения. Л1атериалы научно-произв. конференции по хранению н использованию органических удобрений. Киров, 1974.

Объем 11и п. л.

Тираж 150

Заказ 767.

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