Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АЗОТНЫЙ ФОНД ЧЕРНОЗЕМОВ КОСТАНАЙСКОЙ ОБЛАСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "АЗОТНЫЙ ФОНД ЧЕРНОЗЕМОВ КОСТАНАЙСКОЙ ОБЛАСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ"



На правах рукописи

Жакаев Сернкжан Ануарбековнч

азотным фонд черноземов костаиайской .

области и эффективность азотных удобрении

Специальность 06.01.03 — а гропоч во ведение, агрофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Уфа 2004

! ta «/.чш/v

Жак'йсп Í Чч>нкж;и1 Лиуя]>0екопчч

ли)»nun фонд чкинуимгт косглилГк icoii <>«;.чл(ni и :>ффюктniuioci (. хютиых удокрмпш

( (icniiiiJü.nucn. (Ifi.01.03 ai ропошншедеиие. ацюфшнка

ЛПТОИ-;ФЕ1'ЛГ лжчл'ркншн tt;t со f J скл ян с учено!) степени каиштита (.'v-'h.c ш.1 \ oí я ¡icníCi i н i .w паук

Диссертационная работа выполнена па кафедре почвоведения и агрохимии КостанаПского государственного университета им. А. Байту рсы нова Министерства образования и науки Республики Казахстан

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственны* наук, профессор Маланьии Анатолий Николаевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Хабн-ров И,К., кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Простякова З.Г.

Ведущее предприятие: Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

««> • "* 00

Защита состоится « » 2004 г. в 14 ч на заседании диссертационного совета Д 220, 003.01 в Башкирском государственном аграрном университете по адресу: 450001, Башкортостан, г.Уфа, ул. 50 лет Октября, 34, Башкирский госагроуниверсн-тет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Башкирского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан « Ф »_ 10 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Свечение

Актуальность темы. Рациональное использование почвенных ресурсов является в настоящее время одним из ведущих факторов увеличения производства зерна в Северном Казахстане. Дальнейшее прогрессивное увеличение продуктивности земледелия возможно, главным образом, путем улучшения пищевого, в частности, азотного режима н других свойств почв. В настоящее время потребность растений в азоте удовлетворяется главным образом за счет почвенных запасов. Это нарушает оптимальны!) круговорот биогенных элементов в земледелии и способствует созданию отрицательного их баланса в агроэ ко системе (Минесв, 2000; Сычев, 2000; Шишов и др., 1987; Середа, 2002; Багаутдинов, Хазиев, 2000; Хабиров и др., 2001; Гарипов, 1999; Кираев, 2003; Никитишен, 2002; Титлянова и др., 1999; Хазиев, Багаутдинов, Мукатанов, 1985; Хазиев, 1986; Хазиев и лр., 1998, Чендев, Авраменко, Лнцуков, 1998). По прошествии 50 лет после освоения целинных и залежных земель обстановка в отношении азотного режима почв значительно изменилась в отрицательную сторону. Повсеместно отмечается снижение содержания в почве гумуса, азота и минеральных его форм (Маланьин, 1991; Маланьин, 1998; Чсрненок, 1993; Чернеиок, 1997; Елешев, Елюбасв, 1997; Малахова. 1998; Черненок, Володина, 2001; Орзабеков и др., 2002). В этой связи важнейшими задачами современного arpo почвоведения являются разработка приемов эффективного использования азотного фонда почв при одновременном сохранении их плодородия и рациональное применение азотных удобрений. Решение этих вопросов возможно лишь при изучении компонентного состава азотных соединении почв, выяснении роли ферментов в трансформации и декомпозиции различных азотных соединений.

Исследования проводились автором настоящей работы в период аспирантской подготовки при кафедре почвоведения и агрохимии Афарно-Техоологического института Костапайекого государственного университета Им. А, Байтурсынова с 1998 по 2002 г.

Цель и задачи исследований. Целью данной работы явилось изучение азотного фонда черноземов обыкновенных и южных Костанайской области Республики Казахстан, распределения различных форм азота по профилю почв, выявление влияния азотно-фосфорных удобрений на динамику форм азота и их трансформацию. В соответствии с целью исследований были поставлены следующие задачи: 1. Изучить качественный состав азотного фонда черноземов обыкновенных И южных, содержание и распределение по профилю почв различных его форм. 2. Изучить влияние рядкового внесения азотных и фосфорных удобрений на динамику соединений азота и нх превращения. 3. Изучить ферментативную активность почвы и влияние удобрений на ферменты, участвующие в превращении углерод- и азотсодержащих соединений. 4. Выявить влияние рядкового внесения мочевины и двойного факупированного суперфосфата на элементы структуры урожая, урожай и качество зерна яровой пшеницы, выращиваемой в зернопаровом севообороте третьей и четвертой культурой после пара. 5. Определить экономическую эффективность применения удобрений под яровую пшеницу.

Научная новизна. Впервые в Костанайской области Республики Казахстан расшифрован состав органического азота почвы. Показано, что соотношение фракций а дота в черноземах обыкновенных и южных является неблагоприятным для земле-

делия, что должно учитываться яри их сельскохозяйственном использовании в зернопаровых севооборотах. Изучено влияние рядкового внесения мочевины и двойного гранулированного суперфосфата на активность сахарозы, протеазы и уреазы, участвующих в декомпозиции углерод- и азотсодержащих соединений. Показано, что минеральные удобрения способствуют повышению их активности. Выявлено, что в черноземах обыкновенных и южных в балансе доступных растениям минеральных форм азота наблюдается преобладание расходной части над приходной. Поэтому растения яровой пшеницы, разметаемой в севообороте третьей или четвертой культу рой после пара, далеко не обеспечены азотом, производительность их, измеряемая урожаем, относительно низка и значительно возрастает при внесении азотных удобрений, особенно в сочетании с суперфосфатом.

Защищаелше положения. 1. Почвснно-климатические условия Костанайской области определяют особенности структуры азотного фонда черноземов обыкновенных и южных. Для полной характеристики состава азотного фонда почв используются содержание не только обще!х> азота, но и минерального азота (№КН4 + М-Ы03), ирнродно-фикенрованного аммония, органических азотсодержащих соединений, гидролизуемых фракций органического азота.

2. Минеральные удобрения (азотные) способствуют усилению биохимических процессов, связанных с трансформацией азота почвы и пакоатению доступных форм азота за счет самой почвы. Интенсивность мобилизующего действия азотных удобрений и размеры накопления «экстра» - азота зависят от пшротермического режима почвы и продолжительности взаимодействия удобрений с почвой.

3 .Содержание идентифицированных органических форм азота, минеральных соединений азота и пщролнзуемых фракций в черноземах обыкновенных и южных в течение вегетации яровой пшеницы подвергаются существенным колебаниям.

4. В условиях Костанайской области в зернопаровых севооборотах эффективность азотных удобрений возрастает по мере удаления от пара.

Практическая значимость. Установление современного состояния азотного фонда черноземов Костанайской области послужит теоретической основой построения динамических систем удобрения в севообороте с учетом уровня плодородия конкретного поля, потребности культур в азоте и т.д. Предложенная производству система удобрения яровой пшеницы, размещаемой в зерно паровом севообороте Третьей или четвертой культурой после пара явится важным мероприятием по уменьшению дефицита азота и улучшению азотного питания растений.

Апробация работы. Материалы диссертации рассматривались на заседании кафедры почвоведения и агрохимии, заседании ученого совета Агробиологического факультета Аграрно-Техналогического института Костанайского государственного университета им. А. Байтурсынова. Материалы диссертации докладывались и получили одобрение на Международном научно-практическом семинаре «Удобрения и их использование - основа интенсификации сельскохозяйственного производства Казахстана» (Алматы, 2001 г.); Региональной научно-практической конференции ((Достижения и проблемы научного прогресса в отраслях ПАК», посвященной 35-легмему юбилею Аграрно-Технологического института (Костанай, 2002г.); Международной научно-практической конференции «Валихаиовские чтения - 7» , посвященной 40-летию образования Кокшстауского университета им. Ш.Уалиханова; работе круглого стола

при Костанайском государственном университете им. А. Бантурсыкова «Обсуждаем земельный кодекс Республики Казахстан» (Костанай, 2003 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в б научных статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, рекомендаций производству и приложений, изложена на 141 страницах, содержит 38 таблиц и 32 приложения. Список литературы включает 204 источника, в том числе 12 иностранных.

Условия и методика проведения исследовании. Анализы почв в свежих образцах проводились следующими методами. Фракции азота почвы - с помощью двухступенчатого кислотного гидролиза почвы по Э.И Шконде и И.Е.Королевой (1964), с предварительным определением нитратного азота по Гранд вал ь-Л я жу (с дисульфофеноловой кислотой), обменно-поглощенного аммония - реактивом Несслера. Подвижный фосфор - по методу Мачигина (Аринушкина, 1970), активность уреазы - по методу А.Ш .Галстяиа и Г.П. Цюпа (Галстяк, 1974), активность протеазы - по методу Ф.Х. Хазиева и Я.М, Агафаровой (Хазиев, Агафарова, 1977), активность инвертазы - по методу А.Ш. Галстяна (1974).

В воздушно-сухих образцах почв проводились следующие анализы: гумус валовой - по И.В.Тюрину (1965), азот валовой - по Кьельдалю, фосфор валовой - по М.Н, Бурангуловой и Г.Ф. Галимову (1977), органические азотсодержащие соединения - по методике Д. Бремнера (Вгетпсг, 1965), необменный аммоний - по Д. В рем не ру (Вгетпег, 1965), свободные аминокислоты почв определялись методом Гильберта и Альтмана, валовой химический состав - ускоренным методом с применением комплексона [Аринушкина, 1970], рН водной суспензии - потенииометрически со стеклянным электродом, сумма поглощенных оснований - трилонометри-ческим метолом (Аринушкина, 1970). Результаты вссх анализов приводятся в переводе на абсолютно сухую почву (Агрохим____ 1975; Моксейченко и др., 1990)

Результаты лабораторных анализов обрабатывались с применением статистических методов. Кроме обычных статистических показателей (средней арифметической, средней ошибки разности между средними арифметическими выборочных совокупностей) рассчитывались таиле показатели, как критерий значимости ( для оценки достоверности разницы между средними арифметическими, коэффициент корреляции г, ошибка коэффициента корреляции Достоверность критерия значимости и коэффициента корреляции определялись по таблицам. Буквенные обозначения статистических величин приняты согласно работам Б.А. Доспехова (1985).

Для изучения влияния минеральных удобрений на динамику и превращения рахпнчных форм азота, на биохимические процессы, протекающие в почве, иа элементы структуры урожая, величину урожая и качество зерна мягкой яровой пшеницы на черноземах обыкновенных и южных Костанайской области с 1999 по 2002 гг. проводились полевые опыты.

Сорта яровой пшеницы Карабалыкская 90 (на черноземах обыкновенных) и Омская 18 (на черноземах южных). Яровая пшеница размещалась в зернопаровом севообороте третьей (1999 г., 2001 г.) и четвертой (2000 г. и 2002 г.) культурой после пара. Опыты включали в себя варианты с различными дозами питательных элементов: 1- без удобрений (контроль); 2- N,0; З-Р^; 4-]^юРю; 5-Ы20; 6- 7-М;оР20.

«

В качестве удобрений использовали мочевину (46%) и двойной гранулированный суперфосфат (47%). Удобрения вносили в рядки при посеве яровой пшеницы сеялкой СЗС- 2,1 С нормой высева 4,0 млн, всхожих зерен на I га, Повтор-ность опытов четырехкратная. Размеры опытных делянок 189 кв. м (30м * 6,3 м), учетных деля но к-100 кв. м. Обработка почвы проводилась по общепринятой технологии.

Результаты не следований Формы азота и их содержание в черноземах

Общий азот. Исследованиями установлено, что содержание общего азота в пахотном слое черноземов обыкновенных КостанаЙскол области в среднсм для 15 разрезов составляет 0,34%, с колебаниями от 0,21 до 0,40. Для И разрезов черноземов южных эти показатели составляют 0,23% с колебаниями от 0,18 до 0,26% (табл.1)- В исследованных почвах наблюдается прямая связь между содержанием общего азота и гумуса (г = 0,963 + 0,110 для и = 26).

Распределение общего азота по профилю повторяет ту же закономерность, что и распределение гумуса, то есть при переходе от верхних горизонтов нижним отмечается уменьшение содержания обшего азота (табл.1), Вместе с тем уменьше-, ние содержания обшего азота по профилю черноземов менее резко выражено, чем убывание гумуса с глубиной. Так, в горизонте С исследованных почв количество общего азота в 10,6-13,3 раза меньше, чем в пахотном слое, тогда как количество гумуса в них соответственно умень- шилось в 11,5- 17,9 раза. В связи с менее выраженным уменьшением общего азота с глубиной, наблюдается нарастание в этом же направление доли, которую он составляет от содержания гумуса, то есть вниз по профилю почвы обогоащенность гумуса азота постепенно увеличивается. Узкое значение С: N в нижних горизонтах, по-видимому, объясняется присутствием значительного количества фиксированного аммония. Таким образом, полученные данные показывают, что исследованные почвы характеризуются сравшггсльно высоким содержанием общего азота. Однако оно не может быть принято как показатель возможной эффективности азотных удобрений и в целом эффективного плодородия почв, В этом отношении важное значение имеет качество азотного фонда, так как именно оно определяет возможность использования азота почвы растениями. Поэтому следующим приближением в решении изучаемой проблемы является расшифровка состава азотного фонда обыкновенных и южных черноземов, начиная с таких крупных градаций, как азот органических соединений и минеральные формы азота.

Органнческне азотсодержащие соединения. В исследованных черноземах доминирующая часть азота обнаружена в форме различных органических соединений. Содержание обшего ю»слотогидро: 1 нзу емого азота органических соединений в пахотном слое обыкновенных черноземов колеблется от 62,0 до 66,2%, аммонийной группы от 14,2 до 17,2% от общего азота почвы. Своим происхождением аммонийный азот в основном, вероятно, обязан амидам дикарбоновых аминокислот. Вполне возможно, что часть аммонийного азота освобождается в результате разрушения отдельных аминокислот. Значительную часть азота аммонийной группы может составить природный фиксированный аммоний, который освобождается при кислотном гидролизе почв (Вгетпсг, 1965). Тем не менее, происхождение значительной части аммония освобождаемой кислотным гидролизом почв, нельзя считать до конца выясненным. Приведен-

«ые данные позволяют также отметить, что относительно много

кислотогвдрслнзуемого азота содержится в форме аминокислот.

Таблица 1 Содержание гумуса, азота в черноземах обыкновенных, южных и отношение С:Ы

Горизонты и глубина взятии образца, см Валоюе содержание. % Содержание азота в гумусе, %

гумус углерод азот

Р.2. Чернозем обьгкновегашй обычньн"! среднесуглинистый. Пашня. Сарыкольскин район.

АпахО-24 . 4,0 2,32 0,23 10,1 5,7

В, 38-48 2,1 0.11 11.0 52

В г 62- 72 0,8 0,46 0.05 92 6,2

С М5-125 0,29 0.17 0.02 8,4 6,9

Р. 25. Чернозем обыкновенный обычный тяжелосупншнстыЙ. Пашня. Карабалыкский раГюн

АпахО-24 5,8 3,36 0,38 8.8 6,5

В| 46-56 2,9 1.68 021 8,0 72

Вг 70 - 80 - 1,1 0.64 0,09 7,1 8,2

С 130-140 0,34 0,20 0.03 6,7 8,8

Р. 17. Чернозем обыкновенный обычный тяжелосуглннистый. Пашня. Карабалыкский район

Ала* 0-26 7,2 4,17 0,40 10,4 5,5

В|45-55 4,4 2,55 0 24 8,8 6,6

132 67- 77 V из 0.15 8,9 6,5

С 120-130 0,46 0.27 0.03 9,0 6,5

Р. 26. Чернозем южный обычный пегкосуглншгстый. Пашня. Ллтынсаринский район

А пах. 0-20 3,1 1,79 0.18 10,0 5,8

В|30- 40 1,8 1,04 0.11 9,5 6.1

В! 47-57 0,74 0,43 0.05 8,6 6.3

С 95-105 0,27 0,16 0,017 9,4 «У

Р. 15. Чернозем южный обычный маломощный тяжелосуглнннсгый. Пашня. Таранов- скнП район.

Лпах 0-19 3.8 220 0.22 10,0 5,8

В| 22-32 2,1 121 0,13 « 62

В241-51 0,9 0.52 0,06 8,4 6,7

С 90-100 0,3 0,17 0,02 .9,0 6,7

Г. 16, Чернозем южный обьечный тяжелосуглинистый. Пашня. Алтынсяринский р;йк)]ь

Апах 0-22 3.6 2,08 0^6 8.0 72

В| 30-40 1,8 1,05 0,13 8,1 72

Вг 50- 60 0.7 0,40 0,05 8.1 7,1

С 110-120 027 0,16 0,02 7,9 7,4

Содержание аминокислотного азота колеблется от 31,1 до 36,4% от общего азота почвы. Количество аминокислотного азота, освобождаемое при кислотном гидролизе

почв, по-видимому, минимальное в связи с тем, что некоторое количество аминокислот может разрушаться при гидролизе. Содержание аминосахарного азота также наибольшее в верхних горизонтах почвы и составляет 81- 165 мг азота на 1 кг почвы, а абсолютное содержание вниз по профилю почвы уменьшается и в горизонте С встречаются лишь незначительные количества этой формы азота. В профиле изучаемых почв относительное содержание амииосахарного азота распределено неравномерно. Аналогичные результаты получены многими другими исследователями (Хазисв, Наумов, 1979; Щербаков и др., 1990). Наши исследования показывают, что гидролиз почвы с б к. раствором соляной кислоты дает также гидролитические продукты, содержащие не идентифицированный азот, количество которого доходит до 2,6-15,0% общего кислотогедролизуемого азота почвы.

Минеральный азот. Содержание минерального азота в рассматриваемых почвах варьирует в широких пределах, но вместе с тем составляет небольшой процент от общего азота почвы. В пахотном слое относительное содержание минерального азота составляет в среднем для 10 разрезов 0,92%, с колебаниями от 0,56 до 1,50% валового азота почвы. В горизонте С эта величина увеличивается до 2,38% от валового азота почвы. Однако абсолютное содержание минерального азота уменьшается от пахотного горизонта книзу. Максимальное содержание минерального азота в пахотном слое объясняется более интенсивными процессами аммонификации и нитрификации в верхних горизонтах почв.

Значительное содержание нитратного азота в профиле обыкновенных и южных черноземов до глубины 100-125 см (разрезы 2,15, 30) наблюдалось нами весной 2000 года. Накопление его здесь могло произойти весной, когда после зимы талые воды почти полностью просочились в почву. При этом нисходящее движение влаги увлекло с собой нитраты. 13 1999 году было обнаружено большое количество нитратного азота (разрезы 5, 14, 16) на глубине до 110-140 см. Следовательно, в результате нисходящей миграции азота из корне обитаемого слоя потери его в отдельные годы вполне возможны.

Необменно-поглошсилый аммоний. Количество фиксированного аммония в пахотных горизонтах исследованньк почв колеблется от 37 до 127 мг азота на I кг почвы. Полученные данные свидетельствуют о высоком содержании фиксированного аммония по сравнению с обменно-поглощенным, Относительное количество необмен-но-погло[ценного аммония от общего содержания азота составляет для пахотного слоя почвы 2,0- 4,0% и для горизонта С - 15,4 - 31,5%. Следовательно, относительное содержание фиксированного аммония значительно увеличивается с глубиной по профилю обыкновенных и южных черноземов. По-видимому, фиксированный аммоний поступал с остатками и поглощался породами еще до формирования почв. С наличием природного фиксированного аммония связано уменьшение отношение С^ в нижних горизонтах почв, не находившее раньше объяснения. Теперь можно с уверенностью предполагать, что уменьшение отношения углерода к общему азоту в нижних горизонтах обусловлено увеличением доли фиксированного аммония от общего количества азота в обыкновенных и южных черноземах..

Гндролиэуемые фракции органического азота. Содержание азота легкогнд-ревизуемых соединений колеблется в широких пределах (табл.3). Приведенные данные позволяют отметить, что содержание азота л егко гидролизу ем ых соединений максимальное в верхнем горизонте исследованных почв. Вниз по профилю содержание азота

легкопщролнзу емых соединений уменьшается постепенно, то есть нахо-

дится в соответствии с содержанием в почве гумуса (г - 0,969 ±0,072, при л = 14) и общего азота (г = 974 +0,065, при п-12). Относительное содержание этой формы азота вниз по профилю черноземов уменьшается в соответствии с уменьшением с глубиной общего азота. Содержание азота легкогнаролизуемых соединений в верхнем горизонте нсследованных почв остается сравнительно стабильным и составляет примерно 4,96,0% общего азота почвы. Трудногидролнзуемая фракция, в пределах принятой методики, включает азот аминов, часть амидов, необменного аммония и гуминов.

Таблица 2 Фракционный состав органического азота черноземов Костанайской области ____

Горизонты н глубина емти* образца, см Общий азот, мг/кг гючвы Легеогиаро-дшуемый азстг Труядагидро-люусмыйаэот Сумма гилро-лшусмого азота, % от общего азота Негцзроки-туемый азот, % от общего азота

мг/кг почвы % от общего азо- мг/кг почвы %ст общего азота

Р.1. Чернозем обыкновенный обычный тмжсяосуглииистый

А пах 0-23 3146 189 6.0 368 11,7 17,7 823

В|35- 45 18)7 116 6,4 224 123 18,7 &и

В; 60-70 709 36 5.1 71 10,0 15.1 84,9

Р. 5. Четхютсч обыгаюиэоиьгГ! обычный тяже.'юешпялктый

А пах 0-24 3622 199 5,5 442 122 17,7 823

В|43- 53 2060 126 «,1 220 10.7 16.8 83,2

Р. 1 б. Черно зем южный объга ив! исьелосугди! истый -

А пах 0-22 2618 136 5,2 278 10,6 15,8 Ш

В) 30-40 1336 71 5,3 131 9,8 15,1 84.9

ГЬ50-б0 493 24 4,9 41 83 86,8

Р. 2 7 Чйэнсчем южный с олонцевэп.гП пгаое.'иклтли пюьгй

А пах 0-17 2420 119 1 4,9 317 13,1 18.0 82,0

В| 28-38 1211 70 5,8 102 8,4 14,2 85.8

ВгЯ-64 818 30 | 3,7 64 7.8 11,5 88.5

При расчете труд ноги дролизуемого азота из общего азота гидролизата вычитывали минеральный азот и азот легкогнцролизуемых соединений. В исследованных черноземах области содержание азота трудногидролизуемых соединений в пахотном слое составляет 10,6-13,1% общего азота, или в абсолютных количествах составляет 277,5441,9 мг азота на 1 кг почвы. Вниз по профилю почвы содержание этой фракции азота резко убывает и в горизонте В2 составляет 40,9- 70,9 мг азота на 1кг почвы. По содержанию азота трудногидролизуемых соединений черноземы Костанайской области наиболее близки к аналогичным почвам Западной Сибири н Зауралья Башкирии. Суммарное содержание азота гндролизуемых соединений в верхних горизонтах составляет 413,6-641,1 мг/кг почвы, или 15,8- 18,0% валового азота почвы.

Негидролкзуеман фракция органического азота. Основная часть азотного фонда представлена негндролизуемыми соединениями. Негчдролизуемый азот представлен весьма стойкими соединениями, вследствие чего он практически не участвует в биологическом круговороте и не имеет агрономического значения. На долю негидро-

лизуемого азота, наиболее инертной фракции, в верхних горизонтах приходится 1984- 2981 мг азота на 1 кг почвы, илн 82,0- 84,2% от обшего содержания.

В заключение следует отметить, что исследованные черноземы характеризуются довольно высоким содержанием негидролизуемых соединений азо га, что указывает на стабильность органических соединений азота почвы. В связи с этим возникает острая необходимость изучения приемов и методов мобилизации этих запасов для оптимизации азотного режима черноземов.

Влияние удобрений на динамику соединений азота и их превращения в черноземах Органическое азотсодержащие соединения. Разработка приемов но мобилизации почвенного азота является актуальной и нерешенной по сегодняшний день задачей. Одним из приемов мобилизации почвенных азотсодержащих соединений является применение удобрений. Данная концепция подтверждается и нашими исследованиями. Полученные данные о влиянии азотных удобрений при оптимальных условиях на мобилизацию азота почвы приводятся в таблице 3.

Таблица 3, Содержание минерального азота при компостировании чернозема

обыкновенного с мочевиной и сульфатом аммония

Партиты опыта Г fрОДОЛЖНТСЛЪHOCtь комностнрованил 31) дней

N-NH4. мг/кг почвы N-NQs, Mi/кг почвы Сумма мнпе-• раны юг о азота, мг/кг ПО'ШЫ Раэиость между содежанисм минерального arjolii к конце инкубации с почве варианте с удобрениями и контролем к учетом внесенной дозы азота*)

Контроль <JVy) 0,9 69,4 70.3 -

CO{Ntb)i 12,4 242.7 255,1 34.8

Рдс 15 72,7 74.2 3.9

P^+COiNHjfc 36,6 201,2 237,8 175

(МН4)зЮ4 20,2 240.К 261.0 40.7

P^iNH^SO, 22,9 231.6 254,5 34.2

Примечание: доза азота 150 мг на 1 кг почвы. К концу компостирования содержание минерального азота в удобренных азотным» удобрениями вариантах значительно превышало сумму минерального азота контрольного варианта и всего количества внесенного азота удобрений. Усиление минерализации органических азотсодержащих соединений при внесении азотных удобрений происходит, по-видимому, в результате повышения активности аммоннфикаторов. Внесение мочевины как отдельно, так и с суперфосфатом, привело к увеличению гидролизу ем ого, аминокислотного, аммонийного азота. Содержание аминосахарного азота под влиянием удобрений, наооборот, уменьшилось. Внесение одного суперфосфата не обеспечило существенного увеличения идентифицированных форм азота.

В нолевых опытах, удобрения оказали положительное влияние на содержание органических форм азота, Примененне одной мочевины приводило к некоторому увеличению содержания всех идентифицированных форм азота по сравнению с контрольным вариантом. Увеличение гидролизуемого азота почвы за вегетационный не-

риод в этом варианте в среднем составило 9,7-14,4, аминокислотного азота - 20,633,0, аминосахарного • 18,2-22,7 и аммонийного -26,8-30,4% к контролю (табл,4).

Применение суперфосфата также приводило к увеличению содержания названных форм азота, кроме аммонийной группы. Содержание аммонийного азота при атом, наоборот, уменьшилось на 25,8-35,7% по сравнению с контролем. При сочетании мочевины с суперфосфатом наблюдалось повышение содержания всех форм азота, кроме аммонийного. Относительное увеличение гидролизуемого азота в атом варианте составило 4,8-8,6, аминокислотного- 5,5-13,5, амииосахарного - 26,2-33,1%, соответственно, к контролю. Следовательно, минеральные удобрения способствовали значительному увеличению идентифицированных форм азота органических соединений. Исключение составляет аммонийный азот, количество которого в вариантах с внесением суперфосфата и мочевины в сочетании с суперфосфатом заметно уменьшается.

Таблица 4 Среднее изменение органических форм азота за вегетационный период 1999 г. в черноземах Костанайской области__

Варианты опыта К исл ото гидро-лизуемый азот А минокислотн ый азот Аминосахар-ныйазот Аммонийный азот

мг/кг почвы % мг/кг почвы % мг/кг почвы % мг/кг почвы %

Чернозем обыкновенный

Контроль - - - - - - - -

я» 221 9,7 322 33,0 43,6 1&Л 23,7 26,8

Р* 72,0 3,2 99 10,1 523 21,9 -22,8 -25,8

ты*» 103,0 4.8 132 13,5 62,8 26,2 -34,5 -39,1

Чернозем южный

Контроль - - - - - - • -

219 14,4 130 20,6 35 22,7 21,5 30,4

Р* 90 5,9 43 6,8 44 28,6 -25,2 -35,7

НоРзо 131 8,6 35 5,5 51 33,1 -35,7 -50,6

Минеральный азот. Минеральные удобрения оказывают определенное влияние на содержание минерального азота в почве. Внесение в почву мочевины как самостоятельно, так и в сочетании с суперфосфатом во все годы исследования способствовало увеличению содержания почве минерального азота, особенно в первой половине вегетации яровой пшеницы. В дальнейшем эти различия между контролем и удобренными вариантами значительно выравниваются.

Внесение одного суперфосфата во все годы исследований приводило к уменьшению количества минерального азота в почве по сравнению с контролем. Процессы минерализации органических азотсодержащих соединений после фазы цветения, вероятно, усилились, ибо количество минерального азота в фазе восковой спелости пшеницы в этих вариантах преобладало по сравнению с контролем. Снижение количества минерального азота 8 вариантах с внесением одного суперфосфата зависело от мощного развития яровой пшеницы в этих вариантах и, следовательно, большего их потребления растениями по сравнению с растениями контрольного варианта.

Низкое содержание минеральных форм азота в черноземах Костанайской области объясняет положительную реакцию растений па внесение умеренных доз

азотных удобрений, особенно в сочетании с фосфорными и указывает на целесообразность этого приема как для обогащения почвы питательными веществами, так и для повышения ее биологической активности, способствующей мобилизации азотного фонда почвы.

Лют легкогидролизуемых соединений. Содержание азота легкогидролизуемых соединений В слое 0- 20 см в вариантах без удобрений на черноземах обыкновенных колебалось в 1999 г. от 220,5 до 201,8, в 2000 г - от 188,8 до 169,1, а на южных черноземах в 1999 г. от 131,6 до 114,2 и в 2000 г. от 136,1 до 118,0 мг азота на 1 кг почвы. Максимум его во все годы проведения опытов обнаружен весной перед посевом яровой пшеницы. Минимальное содержание отмечается во все годы исследований в фазе восковой спелости. Уменьшение содержания данной фракции в первую половину вегетации, по-видимому, объясняется усиленной минерализацией соединений азота почвы преимущественно за счет более подвижной легкогидроли-зусмой фракции и потреблением растениями яровой пшеницы. В этот период процессы иммобилизации минеральных форм азота были выражены значительно сильнее и результатом явилось уменьшение минеральных и легкогидролизуемых органических соединений азота.

Во вторую половину вегетации уменьшение содержания этой фракции азота, по-видимому, объясняется уплотнением и более низкой влажностью почвы под пшеницей в конце ее вегетации, что затрудняло биологические процессы, способствующие гидролизу азотистых ор[анических соединений. Необходимо отметить, что внесение удобрений оказывает существенное влияние на содержание азота легкогидролизуемых соединений. Содержание их в почве повышалось под влиянием мочевины и мочевины в сочетании с суперфосфатом. За период вегетации яровой пшешшы в 1999 г. в вариантах с мочевиной абсолютное количество азота легкогидролизуемых соединений на черноземах обыкновенных изменилось: в варианте N10- от 243,6 до 222,6; N20 - от 267,4 до 231,3 мг на 1 кг почвы. Не менее существенные изменения наблюдаются и в вариантах сочетания мочевины с суперфосфатом. Внесение одного суперфосфата не обеспечило увеличения содержания легко-гндролизуемого азота,

Неодинаков был характер динамики азота легкогидролизуемых соединений в отдельные годы по фазам роста и развития яровой пшеницы. Если в 1999 и 2000 гг. наблюдалось постепенное снижение содержания легкогидролизуемого азота, то в 2002 г.- некоторое увеличение содержания этой фракции азота в фазе кущения по сравнению С фазой всходов, а затем отмечалось постепенное снижение ее до конца вегетации яровой пшеницы.

Внесение минеральных соединений способствовало усилению процессов минерализации органического азота почвы. При этом в вариантах с удобрениями наибольшее относительное содержание минерального азота в составе легкогидролизуемого азота наблюдалось в фазе всходов яровой пшеницы, а в последующие фазы постепенно уменьшалось.

Высокое содержание органических форм азота в зтон фракции в течение всего периода вегетации яровой пшеницы свидетельствует о том, что микробиологические процессы в период интенсивного потребления азота растениями не могут заметно увеличить содержание минерального азота. Поэтому низкое содержание в черноземах области непосредственно усвояемых форм азота позволяет

объяснить положительное действие азотных и азотно-фосфорных удобрений на урожай и качество зерна яровой пшеницы при относительно высоких величинах легкогидро лизу емого азота. Результаты опытов с внесением мочевины под яровую пшеницу, особенно в сочетании с суперфосфатом подтверждают этот вывод.

Лзот трудногндролизуемых соединений. Содержание трудногидролизусмого азота в контрольном варианте изменилось в 2001 г. в черноземах обыкновенных от 359,2 до 345,3, в 2002 г. от 347,4 до 338,4 мп, а в черноземах южных в 2001 г. изменилось от 271,0 до 259,6, в 2002 г.- от 259,1 до 247,8 мг на 1 кг почвы. Максимальное количество фракций обнаруживается, в основном, в первую половину вегетации яровой пшеницы. В дальнейшем происходит незначительное уменьшение содержания трудногидролизуемого азота вплоть до конца вегетации яровой пшеницы. Однако следует отметить, что в 2002 г. к фазе восковой спелости наблюдалось некоторое повышение содержания трудногидролизуемого азота по сравнению с фазой всходов.

Содержание трудногидролизуемого азота повышается при внесении мочевины как раздельно, так и в сочетании с суперфосфатом. Максимальное содержание данной фракции азота в вариантах с удобрениями также наблюдается в первую половину вегетации яровой пшеницы. Затем отмечается несущественное уменьшение количества трудногидролизуемого азота. Внесение в почву одного суперфосфата не приводило к сколько-нибудь заметному изменению содержания трудногидролизуемого азота в почве по сравнению с контролем, что прослеживается в течение всей вегетации яровой пшеницы.

Влияние удобрений па биохимические свойств» черноземов Ннвертазняя активность, Сахараза широко распространена в почве и может служить одним из важных диагностирующих признаков почвы, пригодной для заселения высшими растениями. Она принимает участие в круговороте углерода и, следовательно, тесно связана С наличием в почве органического вещества, что отмечается рядом авторов (Хазиев, Наумов, 1979; Бурангулова, 1968).

Установлено, что сахаразная активность почвы повышается при внесении минеральных удобрений в рядки при посеве яровой пшеницы. Внесение мочевины приводило к некоторому повышению сахаразной активности по сравнению с контролем. Внесение суперфосфата обеспечиваю повышение активности данного фермента в течение всей вегетации яровой пшеницы. При сочетании мочевины с суперфосфатом также наблюдалось повышение инвергазной активности почвы. Так, активность нивертазы в среднем за вегетационный период 1*999 г, в вариантах сочетания мочевины с суперфосфатом увеличилась на 10,8- 14,6% по сравнению с контролем.

Нашими исследованиями установлено, что общим в сезонной динамике сахаразной активности во всех вариантах было следующее: существенная активность их отмечалась в начале июня (табл.5). К фазе цветения активность сахаразы снижается, затем в фазе восковой спелости с началом распада корней значительно усиливается.

Таблица 5 Активность сахаразы в черноземах Костананекой области в 1 г почвы за 24 часа)

Варианты Фазы развития яровой пшеницы Разность между максим, н

опыта всхолы кущение цветение восковая спелость чиннм. накоплением глюкозы

Чернозем обыкновенный. До посева-24,7

Контроль 21,7 22,7 17,7 23,0 5,3

27.3 25.9 21.5 25.7 5.8

N30 27.3 25.3 20.4- 26.5 6,9

Р» 23.4 21.7 21.3 25.9 4,6

Р» 27,1 25.3 19.4 26.1 7.7

Н,0 Р,0 28.5 24.8 19.3 24.9 9.2

N10 Рги 284 23.1 18.2 25.4 10.2

Чернозем южный. До посева-15,8

Контроль 17,2 15,3 13,7 15,7 3,5

N1» 17,1 16,4 15,1 16,8 2,0

МИ1 17,5 17,0 16,2 17,3 1,6

IV 17,9 15,0 14,4 16,1 3,5

Ра, 17,5 16,4 14.9 16,7 2,6

И,« Р„ 17,7 16,6 15,5 16,9 2,2

Ыщ Рта 18,3 16,9 15,4 18,1 2,9

Нротеазная активность. Значительная роль в превращениях почвенного азота принадлежит ферментам, катализирующим гидролиз органических веществ. Так, например, п роте аза расщепляет белки до аминокислот и полипептидов. Уреаза осуществляет дезамннирование мочевины на аммиак и углекислоту (Хазиев, 1976; Хазиев, Агафарова, 1977 и др.). Этн ферменты играют ведущую роль в обогащении почв усвояемыми формами азота.

В почве вариантов наших опытов с азотными и азотно-фоефорными удобрениями процессы биологического круговорота азота шли более энергично, чем на контроле. Активность протеаэы, как показателя интенсивности превращения органических азотсодержащих соединений, хорошо отражала по вариантам опытов наличие благоприятных условий для биохимических процессов мобилизации почвенного азота органических соединений.

Следует отметить, что внесение минеральных удобрений не изменяет общего хода и направления динамики протеазной активности почвы. При этом наблюдается только увеличение размаха колебаний активности протеолигнческих ферментов. В наших исследованиях выявлена хорошая коррелятивная связь между средней величиной протсолитнческой активности черноземов за вегетационный период и урожаем зерна яровой пшеницы. Такая же тесная связь наблюдается во все годы исследований при сравнении накопления протеаз в фазе всходов с урожаем яровой пшеницы. Это положение свидетельствует о том, что протсолитическая активность черноземов может в какой-то степени служить диагностирующим признаком эффективного плодородия исследованных почв.

Таблица 6 Динамика протеазной активности в слое 0-20 см черноземов КостапайскоП области в 1999 г. { мг тирозина на 1 г почвы) _ ___

Варианты опыта Флзм развития яровой пшепииьг Среднее за вегетационный период

вмоды кутенке шигтение восковая СПСЛОСГЬ

Чернозем обыкновенный. До посева- 0,36

Контроль ■ 0,33 0,32 0,23 0,28 0.29

И,, 0,35 0,31 0,29 0,32 0,32

N2« 0.51 0,46 0,27 0,42 0.42

Рю 0,34 0,27 0.26 0.23 0,28

Ргл 0,34 0,32 0,26 0,35 0.32

Ню Рю 0,43 0,37 0,23 0,38 0.35

Мго Р» 0.64 0,39 0,27 0,49 0,45

Чернозем южный. До посева- 0,22

Контроль 0.26 0,24 0,17 0,21 0.22

N1« 0,30 0.31 0.29 0,29 0,30

0,37 0.35 0,28 033 0.33

г,о 0,28 0.27 0,19 0,24 0.24

Рш 0,26 0.25 0,17 0,22 0,22

N,0 Рм 0,36 0.36 0,23 0,37 0.33

N<0 Ргк 0.53 0,43 0,30 0,36 0,41

Уреазная активность. Уреаза является одно компонентным ферментом, то есть состоит только т белка. Оптимум рН для почвенной уреазы близок к 7. При изучении активности >реазы необходимо учитывать два аспекта ее действия. Во-первых, с ней тесно связаны процессы гидролиза п превращения в доступную форму азота мочевины, которая в значительных количествах может образоваться в естественных почвах в качестве промежуточного продукта метаболизма азоторганических соединений, особенно ааотнетых основании нуклеиновых кислот, а также поступать в почву в составе органических удобрений. Во-вторых, уреаза может иметь и отрицательное значение. Высокие уровни ее активности в почвах с нейтральными, особенно щелочными, значениями рН могут привести к значительным газообразным потерям азота мочевииы из почвы.

Результаты наших исследований но выявлению влияния удобрений на активность урсазы показывают, что мочевина оказала существенное влияние на уреазную активность почвы. При этом наблюдалось повышение активности данного фермента в течение всей вегетации яровой пшеницы. При внесении одного суперфосфата уреазная активность практически не изменялась по сравнению с контролем. При сочетании мочевины с суперфосфатом также наблюдалось увеличение уреазной активности почвы. Среднее увеличение уреазной активности почвы за вегетационный период 1999 г. в этих вариантах составило в черноземах обыкновенных 26.8- 38,7 и в черноземах южных- 23,0- 31,1% к контролю. В период уборки по всем вариантам опыта наблюдалось усиление активности уреазы, которое, вероятно, связано с усиленным разложением корневой системы яровой пшеницы. Применение мочевины как раздельно, так и в сочетании с суперфосфатом увеличило размах колебаний уреазной активности черноземов.

Таблица 7 Активность уреазы» слое 0-20 см черноземов Костанайской области и изменение ее под влиянием удобрений в 1999 г. ( мг МН3 на I г почвы)

Варианты опыта Фазы развития яровой пшеницы Средние за вегетационный период

ВСХОЛЫ кущение цветение восковая спелость

Чернозем обыкновенный. До посева - 2,1

Контроль 1.80 2,06 0,95 1,91 1,68

Ы,„ 2.35 2.83 1.95 2.60 2,33

Ы» 2,50 3.10 1.21 2.74 2,39

Р|» 1,90 2.10 0,85 2.06 1.73

IV 1,90 2,224 0.85 2.19 1.80

Ыш Рц> 2,40 2,66 1,10 2.35 2.13

N20 р!0 2.70 2.90 0.79 2,95 2.33

Чернозем южный. До посева - 0,63

Контроль 0.65 0,69 0,47 0,62 0,61

N„1 - 0.67 0,75 0,54 0,65 0.65

0.77 0,75 0,51 0,73 0,69

Рщ 0.65 0,70 0,43 0,60 0,60

Ргп 0.60 0,67 0,40 0,62 0,57

N1« 1'|а 0.71 0,82 0,68 0,77 0,75

Мл. Рм 0,82 0.92 0,65 0,79 0,80

Содержание и состав свободных амннокнелот в черноземах. Экспериментальные данные, подтвердившие наличие в почве свободных аминокислот дали толчок к развитию нелой серии работ, посвященных изучению роли аминокислот в азотном режиме почв и в целом в почвенном плодородии.

Результаты наших исследований показывают, что качественный состав аминокислот в изученных почвенных образцах однообразен. В черноземах обнаружены дикарбоновые аминокислоты - аспарагиновая, глутамнновая; нейтральные - глицин, аланнн, серии, вал и я, лейцин; серосодержащие - цнетеин, метионин; в небольших количествах циклические - фенилаланин и гистидин; диаминокарбоновыс - лизин, аргинин и орнитнн.

Содержание свободных аминокислот в исследованных почвах колеблете* в значительных пределах и составляет 20,80 - 23,62 мг на 1 кг почвы. Максимальное их содержание отмечено в пахотном слое почвы, что является характерным и для развития почвенных микроорганизмов. Вниз по профилю почвы содержание свободных аминокислот постепенно уменьшается и в материнской породе встречаются только незначительные их количества. С глубиной по профилю почвы сужается и качественный состав. В материнской породе обнаружено только 3-5 аминокислот.

Корреляционный анализ, проведенный между содержанием гумуса по профилю почв и накоплением свободных аминокислот, между активностью п роте азы и накоплением свободных аминокислот, показал наличие тесной прямой зависимости. Коэффициент корреляции между суммарным количеством аминокислот и содержанием гумуса равен + 0,963 и активностью протеазы + 0,992.

Во всех образцах исследованных почв обнаружены следующие аминокислоты (в убывающем по абсолютному содержанию порядке): глутамнновая, лейцин, ала-нин, валин, глицин, аспарагиновая, серии, фенилаланин. Относительное содержание глутаминовой кислоты составляет 35,5- 46,1% от всей суммы аминокислот. Содср-

жание некоторых аминокислот (орнитин + лизин, гнстидин + аргинин и др.) в ' почве незначительно, и инопа наблюдаемое отсутствие этих аминокислот на хро-магограммах объясняется, в ил им о, незначительной концентрацией наносимого гид-рол изата.

Таблица 8 Динамика свободных аминокислот в слое 0-20 см черноземов Кос-танаПокой области (мгна 1 кг почвы)_________

Варианты опыта Фазы развития яровой тленииы

ВС\ОЛЫ кущение .. . цветение восковая спелость

Чернозем обыкновенной. 2000 г.

Контроль 21 3 11.4 12.9 22.6

N30 24 5 19 6 18,3 20.3

Рю 20 Л 13,2 10.5 21,8

Им Рго 23 3 17.6 15.9 22 5

Черноте« южный 2001 г.

Контроль ни 13,6 13,7 17,1

N10 20.К 15,7 16,7

Рм 18 1 14.3 12,1 16,3

Ни 21Л 15,1 13,5 17,9

Чернозем кмшый. 2002 г.

Контроль I4.fi 11,4 9,8 12,6

N1« 19.2 16.К 10,2 15,4

Р;о ни 13,1ч 10,3 15,1

N10 Рм 18« 15,7 11,9 17,2

Внесение минеральных удобрений существенно влияет на накопление свободных аминокислот в почве. Полученные данные достаточно отчетливо свидетельствуют о том, что под влиянием мочевины содержание аминокислот в среднем за вегетационный период увеличилось на 13,4- 31,0% против контроля. При внесении одного суперфосфата не наблюдалось повышения накопления свободных аминокислот, а в 2001 г. в среднем за вегетационный период наблюдалось уменьшение их содержания. Внесение мочевины в сочетании с суперфосфатом значительно повысило накопление аминокислот.

Во все годы исследований максимальное накопление свободных аминокислот наблюдалось в вариантах, где применяли мочевину как раздельно, так и в сочетании с суперфосфатом. Это явление, видимо, можно объяснить тем, что при внесении мочевины как раздельно, так и в сочетании с суперфосфатом наблюдается усиление тарификационных процессов и накопление нитратного азота. Полученные нами данные свидетельствуют о тесной связи накопления свободных аминокислот с содержанием нитратного азота. Усиление тарификационного процесса под влиянием внесения мочевины и мочевины в сочетании с суперфосфатом, выразившееся в большем накоплении нитратного азота в почве соответствующих вариантов, коррелировало с большим содержанием в них свободных аминокислот. Коэффициент корреляции между суммарной продукцией свободных аминокислот и содержанием нитратного азота равен + 0,854 при п= 12.

Влияние минеральных удобрений на структуру урожая, урожай н

качество зерна яровой пшеницы Влияние удобрений на структуру урожая яровой пшеницы. В наших опытах минеральные удобрения оказывали положительное влияние на структуру урожая. Причем, применение одной мочевины обеспечило увеличение длины растений в среднем за 4 года на 1,1-6,7 см по сравнению с контролем. Сочетание мочевины с суперфосфатом приводило к еще большему увеличению высоты растений. Минеральные удобрения положительно влияли на структуру колоса, увеличивая при этом количество колосков и зерен в них. Если на контрольном варианте в одном колосе содержалось 21,5- 25,8 зерна, то в варианте с мочевиной (вариант N20) количество зерен в одном колосе повысилось до 22,4- 27,8 .

При применении одного суперфосфата количество зерен повысилось до 22,827,6, или на 3,7-8,8% против контроля. Сочетание мочевины с суперфосфатом обеспечило дальнейшее повышение озернениости колоса яровой пшеницы по сравнению с контролем. Выявлена высокая корреляционная зависимость между озерненио-стью колоса и урожаем зерна яровой пшеницы. Коэффициент корреляции в опытах на черноземах обыкновенных и южных в среднем за 1999-2002 гг. составил + 0,964.

В результате исследования влияния рядкового внесения удобрений на продуктивную кустистость установлено некоторое повышение ее в вариантах с внесением мочевины, суперфосфата и сочетания мочевины с суперфосфатом. Масса 1000 зерен в вариантах с удобрениями превосходила массу их на контроле. Самое крупное зерно формировалось на варианте N20 Рзо. Так, масса 1000 зерен в варианте без удобрений была равна 28,9 г, а на фоне мочевины с суперфосфатом в дозах по 20 кг на 1 га действующего вещества она достигла 30,9 г, а на черноземе южном — с 28,2 г на контроле до 29,9 г в варианте

Влияние удобрений на качество зерна яровой пшеницы. Важнейшим условием улучшения качества зерна яровой пшеницы является применение оптимальных доз удобрений. В наших опытах среднее содержание сырого протеина в зерне пшеницы за 1999-2002 гг. в контрольном варианте черноземов обыкновенных составило 15,7%, а на черноземах южных - 16,1% . Применение одной мочевины обеспечило увеличение содержания сырого протеина в зерне пшеницы в зависимости от доз азота в среднем за 4 года на 0,7-1,7%. При внесении одного суперфосфата не наблюдается повышения содержания сырого протеина в зерне, а в некоторые годы его содержание даже несколько снижается. Это объясняется, видимо, тем, что хотя фосфорные удобрения способствуют лучшему использованию почвенного азота, однако его накопление в растениях бывает недостаточным вследствие большей траты на образование вегетативных и репродуктивных органов.

Наиболее высокобелковое зерно сформировалось в 2002 г. на фоне повышенных доз мочевины и мочевины в сочетании с суперфосфатом. Существенное различие было и по накоплению клейковины в зерне. Так, если без удобрений на черноземах обыкновенных в среднем за 4 года ее было 30,9%, то на фоне Ы30 Р;о — 34,1% , или на 3,2% больше. Внесение одного суперфосфата незначительно повысило содержание сырой клейковины в зерне. Внесение же мочевины обеспечило повышение содержания сырой клейковины на 1,8-3,2% против контроля. Хорошая связь обнаруживается между содержанием минеральных форм азота в почве и качеством

зерна. Все это свидетельствует о решающей роли азота в повышении качества зерна яровой пшеницы.

Интересные данные были получены при расчете общего сбора белка с 1 га, характеризующего суммарное влияние проведенных мероприятий на урожай и на содержание сырого протеина в зерне яровой пшеницы (табл. 9). Наиболее эффективное влияние на сбор белка с единицы площади оказали мочевина и сочетание мочевины с суперфосфатом. Прибавка белка от удобрения N¿0 Р^о в среднем за 4 года была равна на черноземах обыкновенных |,02 н на черноземах южных 0,77 ц/га. При применении одной мочевины в дозе 10 кг/га действующего вещества наблюдалось увеличение сбора протеина на 0,34-0,39 ц/га. Дальнейшее повышение дозы вносимого азота мочевины сопровождалось увеличением выхода протеина с единицы площади. При применении одного суперфосфата выход сырого протеина увеличился на 0,29-0,37 Ц/га, или на 10,5-13,9% по сравнению с контрольным вариан-том.Сравнивая содержание сырого протеина в зерне яровой пшеницы по годам, не трудно заметить, что в менее обеспеченном влагой 2002 г. содержание сырого протеина в зерне было выше на 5%, чем в более обеспеченном влагой 2001 году.

Таблица 9 Влияние рядкового внесения минеральных удобрений на качество зерна яровой пшеницы___

Варианты опыта Содержание сырого протеина, % Выход протеина с 1 га, ц Содержание сырой клейковины (среднее за 4 года)

1999 2000 2001 2002 среднее за 4 гола % 1 гриба вка

Чс ртхем обыкновенный

Контроль ((¡/у) 16,7 16,2 12,4 17,4 15,7 3.14 30,9 -

N,0 \12 16,8 13,1 19,1 16,6 3,55 32,7 1,8

N20 17,6 17,2 14,5 19,8 17,3 4,0) 34,1 3,2

Рю 17,0 (6,5 12,4 18,0 16,0 3,47 31.5 0,6

р20 16,6 16,3 (2,1 17,7 15.7 3,48 31,0 0,1

17,4 16,8 13,4 18.6 16,5 3,73 32,5 1,6

N21, Ри 17,6 17,0 14,2 19,5 17,1 4,22 33,7 2,8

Чернозем южный

Контроль (б/у) 17,0 16,7 13,0 17,8 16,1 2,66 31,7

N10 17,7 17Д ! 3,5 18,9 16,8 3,00 33,1 1,4

N1« 17,9 18,4 М,7 20,3 17,8 3,40 35,1 3.4

Р.О 17,3 17,0 13,1 18,4 16,4 2,95 32,3 0.6

Рм 17,1 16,9 ) 2,6 18,1 16.2 3,03 31,9 0.2

N10 Рк> 17,5 17,3 П,2 19,0 16,8 3,02 33,1 1.4

N5« Рзе 18,0 17,6 14,6 19,2 17,4 3,43 34,3 2.6

Снижение белковости в условиях повышенной влажности связано, по-видимому, с увеличением урожайности и недостатком азота в почве н период налива

зерна, на что указывают и незначительные количества

минеральных форм азота в черноземах в этот период развития яровой пшеницы. Таким образом, установленное нами соотношение между формами азота в исследованных черноземах действительно оказалось неблагоприятным для улучшения качества зерна яровой пшеницы. Недостаток минеральных форм азота в период налнва зерна явился причиной получения зерна с низким содержанием белка и клейковины. Следовательно, важнейшим условием улучшения качества зерна яровой пшеницы, возделываемой в зерно паровом севообороте третьей и четвертой культурой после пара, являются оптимальные дозы азотных и азотно-фосфорных удобрений, при которых создается правильное соотношение между основными элементами питания.

Влияние удобрений на урожай зерна яровой пшеницы. Неодинаковый характер роста и развития яровой пшеницы по годам и вариантам опытов отразился в конечном итоге на урожае. Под влиянием мочевины статистически достоверная прибавкаурожая зерна яровой пшеницы составила 3,2 ц/га на черноземах обыкновенных if 2,6 ц/га на черноземах южных.

Изучение влияния мочевины на урожайность яровой пшеницы показало более высокую эффективность ее при внесении в почву с более хорошей обеспеченностью подвижным фосфором. Так, в наших опытах при содержании в почве подвижного фосфора перед посевом яровой пшеницы в пределах 12,9-16,4 мг/кг почвы получены прибавки зерна в варианте N;o в количестве 1,8-3,0 ц/га При содержании подвижного фосфора в почве в пределах 21,5-26,2 мг/кг почвы прибавки зерна в этом варианте возросли до 3,1-3,9 и/га.

Из изученных диагностических показателей достоверная коррелятивная связь урожайности получена с содержанием азота нитратов в слое почвы 0-40 см перед посевом яровой пшеницы (г = 0,474). Наличие достоверной связи обнаруживается также между содержанием азота нитратов и эффективностью азотных удобрений (г= 0,692-0,788).

Эффективность азотных удобрений ззвисела также от места внесения их в севообороте. Мочевина, внесенная в дозе 20 кг азота на I га, под четвертую культуру после пара, повышала урожайность яровой пшеницы на обыкновенных черноземах на 16,4-23,8%, на южных черноземаn - на 12,1-21,9%. Внесение 20 кг азота на 1 га под третью после пара пшеницу обеспечило несколько меньшую прибавку зерна. Суперфосфат, внесенный под яровую пшеницу, обеспечивал прибавку урожая зерна в среднем за 4 года в зависимости от доз от 1,1 до 2,8 ц/га. При внесении мочевины с суперфосфатом при этом в зависимости от доз в среднем за 4 года урожай яровой пшеницы повысился на 2,2-4,7 ц/га против контроля. Самые высокие прибавки (3,24,7 ц/га) получены в варианте Nj0 Неэкономическая эффективность применения удобрении под яровую пшеницу.

Расчеты экономической эффективности применения удобрений показали, что применение их экономически выгодно как на черноземах обыкновенных, так и черноземах южных (табл. 10). Условно-чистый доход от внесения удобрений в рядки при посеве яровой пшеницы колебался в зависимости от их доз в пределах 152,9 — 764,8 рублей на 1 га. Самый высокий чистый доход в рублях с 1 га на черноземах

обыкновенных получен в варианте с внесением мочевины в сочетании с суперфосфатом (764,8 руб./ га), а на черноземах южных - в варианте Ы2о (309,7 руб./га).

Таблица 10 Экономическая эффективность рядкового внесения удобрений под яровую пшеницу (среднее за 1999-2002 гг.)__ _

Варианты опыта II 11 Приба вка, н/га Стоимость приба екн урожая с 1 га, руб. Затраты НЯ 1 га, руб. Дополн. затраты, связанные с ИС ПОЛЬ- ЗОН, удобрений, руб./га Себестоимость 1 ц зерна, руб. Уровень окупа е-мости доп. затрат, % Окупа ■ е-моетъ 1 кг д.в. удобр слий зерном, кг Условно чистый доход с 1 га, руб.

Чергютем обыкновенный

Контроль 20,0 - - 1953.9 - 97,7 - - •

N,0 21,4 1,4 294,6 2095.6 141,7 97,9 207,9 14.0 152,9

мго 23,2 ! 3,2 673.4 2223,3 269,4 95,8 249,9 16.0 403,9 194,4

Рм 21,7 1.7 357,7 2117,2 163,3 97,6 219,1 17,0

Р» 22,2 2,2 462,9 2202,3 248,4 99,2 186,4 Л.О 214,6

ИщРю 22,6 2.6 555,1 2208.8 254.9 97,7 217,8 13,0 300,2

N¡0 24,7 4,7 1224,4 2413.6 459,7 97,7 266,4 п,к 764,8

Чернозем южный

Контроль 16,5 - . 1813,6 - 109,9 - . -

N10 18.1 1,6 336,7 1963,4 149,7 108,5 224,8 16,0 186,9

N20 19,1 2,6 555,1 2059.0 245,4 107,8 226,2 13,0 309,7

Р« 18,0 315.6 1968.9 155,2 109.4 203,3 15,0 160,4

1>30 18.7 2,2 462,9 2062.0 248,4 110,3 186,4 11,0 214,6

N10 Р|0 18.7 2,2 462,9 2052,5 238,9 109,8 193,8 11,0 224,1

N20 Р;» 19,7 3,2 673,4 2213.2 399,6 112,3 168,5 | 8,0 273.8

Для производства основным показателем является окупаемость дополнительных затрат. Следует отметить, что уровень окупаемости дополнительных затрат во всех вариантах был выше 100%, что указывает на экономическую обоснованность применения любого варианта удобрения. Уровень окупаемости дополнительных затрат от применения удобрений под яровую пшеницу колебался от 168,5 до 266,4%.

Выводы

1. Черноземы обыкновенные и южные Костанайской области, сформированные в засушливых условиях на лессовидных суглинках, обладают высоким потенциальным плодородием. Содержание гумуса в пахотном слое черноземов обыкновенных колеблется от 3,9 до 7,2% и черноземов южных - от 3,1 до 3,8%; общего азота - от 0,21 до 0,40% в черноземах обыкновенных и от 0,18 до 0,26% в черноземах южных. Соотношение С:Ы в пахотном слое почв колеблется в пределах 6,5-10,8 и вниз по профилю почв обогащеиность гумуса азотом значительно возрастает.

2. Для состава азотного фонда исследованных черноземов характерно преобладание азота органических соединений, на долю которых приходится 95,096,7% валового его количества. Впервые для Костанайской области расшифрован состав органического азота почвы. В составе азота органических соединений обна-

ружено: 31.1-36,4% аминокислотного азота, 6,6-8,4% амнносахарного азота и 14,2-17,2% аммонийного (амидного) азота. Выявлена взаимосвязь между запасом гумуса и содержанием аминокислотного азота (г = 0,982), амнносахарного азота (г=0,887), амидного азота (г = 0,800); запасом общего азота и всеми перечисленными формами азота {соответственно г=0,984; 0,875;0,818).

3. Содержание идентифицированных форм органического азота в черноземах в течение вегетации яровой пшеницы подвергается сложным превращениям. Минеральные удобрения приводят к усилению биохимических процессов, связанных с трансформацией азота органических соединении и способствуют накоплению доступных форм азота за счет самой почвы.

4. В черноземах обыкновенных и южных обнаружено значительное количество свободных аминокислот, не связанные в пептиды и другие полимеры. Количество амимного азота свободных аминокислот незначительное (0,05-0,08% от общего азота почвы). Аминный азот свободных аминокислот имеет определенное значение для питания растений, на что указывает тесная коррелятивная связь между содержанием в почве свободных аминокислот по фазам развития яровой пшеницы и содержанием в зерне яровой пшеницы; 1) сырого протеина (г= 0,540- 0,900); 2) сырой клейковины (г= 0,720-0,955). Установлена также статистически достоверная сопряженность между накоплением в почве в среднем за вегетационный период свободных аминокислот и содержанием нитратного азота.

! 5. Установлена активность ипвертазы, протеазы и уреазы, участвующих в декомпозиции углерод -и азотсодержащих соединений. Минеральные удобрения способствуют повышению их активности. Активность протеазы и уреазы хорошо отражала наличие или отсутствие благоприятных условий для биохимических процессов мобилизации почвенного азота. Установлена высокая положительная корреляция между активностью протеазы и содержанием в почве аминокислотного азота.

6. Содержание минеральных (усвояемых) форм азота в пахотном слое исследованных черноземов обыкновенных колеблется от 18,8 до 41,1 к черноземов южных - от 15,2 до 39,4 мг/кг почвы (0,56-1,50% от валового азота почвы) и зависит от условий минерализации органических азотсодержащих соединений и, в меньшей степени, от количества гумуса и общего азота. Вниз по профилю почвы доля минерального азота от валового возрастает.

7. Количество минеральных форм азота в пахотном слое черноземов весьма динамично. Наибольшая концентрация их наблюдается перед посевом яровой пшеницы, затем отмечается постепенное их уменьшение. Внесение в рядки при посеве яровой пшеницы мочевины как раздельно, так и в сочетании с суперфосфатом приводит к существенному увеличению минерального азота. Причем в почве вариантов с повышенными дозами азотных и азотно-фосфорных удобрений наблюдаются более продолжительные периоды с высоким содержанием минеральных форм азота. Суперфосфат в первый период после внесения вызывает депрессию в накоплении нитратного азота.

8. Сумма г и дрол нзу емых соединений азота в изученных черноземах незначительная (15,5-19,1% от общего азота почвы) и находится в зависимости от запасов в почве гумуса и общего азота. В естественных условиях происходит

весьма сложный процесс трансформации различных

гидролизуемых фракций азота почвы.

9. Преобладающая часть (80,9-84,5%) азотного фонда исследованных черноземов представлена негидролизусмыми соединениями, что указывает на стабильности основной части почвенного азота.

10. Установленные соотношения фракций азота в черноземах обыкновенных и южных являются неблагоприятными для земледелия и должны учитываться при их сельскохозяйственном использовании и рациональном применении удобрений. Мероприятия по повышению эффективного плодородия этих черноземов должны быть направлены на увеличение в почве запасов минеральных форм азота и подвижного фосфора путем внесения азотных удобрений в оптимальном сочетании с фосфорными.

11. Исследованиями установлено, что на черноземах обыкновенных и южных первостепенное значение для увеличения урожая зерна яровой пшеницы, размещаемой третьей или четвертой культурой после пара и повышения качества зерна имеют азотные н азотно-фосфорные удобрения. Установлены оптимальные соотношения азотных и фосфорных удобрений для рядкового внсссния их под яровую пшеницу, при котором достигается улучшение азотного и фосфорного режимов этих почв н повышение продуктивности яровой пшеницы. Мочевину следует применять в рядки при посеве яровой пшеницы в дозе 20кг азота на 1 га в сочетании с суперфосфатом той же дозы. При этом формируется наибольший урожай зерна яровой пшеницы с высоким содержанием сырого протеина и сырой клейковины.

12. Но все годы испытываемые варианты удобрений были эффективны. Уровень окупаемости во всех случаях был выше 100%, что указывает на экономическую обоснованность применения в практике любого рекомендуемого варианта удобрения,

13. Установлена различная связь между содержанием в пахотном слое почвы перед посевом яровой пшеницы различных форм азота и эффективностью азотных удобрений. Показатели содержания нитратного азота могут быть использованы для диагностики эффективности азотных удобрений как на черноземах обыкновенных, так и на черноземах южных.

14. Показано, что исследование форм органических азотсодержащих соединений, свободных аминокислот п активности ферментов, участвующих в трансформации азотсодержащих соединений, является важным дополнением к общепринятым методам исследований азотного режима почв и эффективности удобрений.

Рекомендации н предложения

1. Внесение азотных удобрений в оптимальном сочетании с фосфорными является важным мероприятием по сохранению и повышению эффективного плодородия черноземов Косганайской области.

2. Первостепенное значение для увеличения урожая зерна яровой пшеницы, размещаемой третьей или четвертой культурой после пара и повышения качества зерна имеет внесение в рядки при посеве яровой пшеницы мочевины в дозе 20 кг азота на 1 га в сочетании с суперфосфатом в той же дозе. При таком сочетании этих удобрении достигается наиболее полное использование азота растениями яровой пшеницы и фор-

MMpoKiiiiiic H.Hioo ii.iiici(i урожая К'рпа пшеницы с высоким содержанием ei.ipom нротсшш ii кжч1ко!'п1ш.

I |Н1'М|ЬЛШ1||1 lio 1 i'MC ,11 ICCt'l )■■) I tl Kll 11 [01 i [км'нчм

1. I I;i\(ik4. lit', Жаклеи (.'.A., Majtaiu.jin Д.1 !. Am i hi.ill режим и фсрмеи iaiitni¡;s>i акпш-micti. ооыкионепныч 'icpiiojcMon Koci анапской ixViaeiit в связи с применением yjuiO|'ciiiii¡ //Иеонпк пауки Коеланаискот юсуларстсннош yiumcpeincia имени A. lia ¡ну peu нова. Серия cc)H>CKO,Mi isiiiL-[iik;iiiii.t\ и;is к, -Косгаиай. -2(Ю2. № 3 -4,-c. 7I-7S.

2. Жак;к.ч1 С,Л . Мамашин Л,1С i lay мои H.С, <С>ормы inora в черно xvwas К*>егцтнской oftiaeni /Пестик науки Kocraiia fie кого пх'ударегеен! юго yiiHitqxanera имени Л.ГЬипурсытша. С ерия сеа1.екохоШил псиных наук, -Костанан. -2002, № 5 -1. с. 4-1-50.

3. I lay мои Н.С . Жакиси С. А., Малапъпн A.I 1. Азитный режим и фермешишютя акл ин-носи. южимч черно ¡смов К<хлапанекон tHÍ.'iacTH к связи с нрнмсисинсм улоорспнЛ //Веспшк науки Копашмскот" 11>е\лл|хлвен]!010 y¡m вера ne la нмеш) А.ЬаГпурсыиока Серия cwncko-xoiHÍictltcHiius i мук. - Кое rai laiï. -2002, № ? - 4, - с. 70-77.

4. Ма'мт.пн a.I I., ! J,i> мои 1 1С.. Жакаев СЛ. Рациоихп.ное исио.'п.яжанис mi Шебалиных уло0|ХН1ni пол tqmom.fC кул муры н К<>еглнайскои области Шестик пауки Косгамлйски-Н> nn;yj;t|vriîinik4xi умнпсрснюта имени A.Liafrryjicianoiia. Серия сел!>сы'\<> íuhciuciihi.ix паук. -Koci'.uiai'i. -21)02. № (V e. 27-3(1.

5. Жакаси ("Д.. Мастит ЛИ., 1 lay mor I l.C. Влияние ряиншму несении момент я, i h мочевннм с су пс[х|«кфл ton на урожай и кл1 iccrBO черна яровой пшеницы па черно юмах ник-то\ KixaaiiaÏKkoû isviaoii Ила ни к науки Kocuu laiîCKoru i осударстиеиною упиве|хлгнлл nMcimA.!ia¡iiy|>ci.nu4i!i. Серия ccniCKOvo wnciпсиных наук. -Кооанан. -2U0 № 7. с. 44-50.

6. Малапыша А.А,. Жакаев С.А. Экономическая .*]><|>ектпшихть рч чьоио!о кпессния улоГ>]хм1ин нпл ч]хч'у ю пшеницу. размещенную t}tcii.c¡¡ и чсгвсрюи куилу|мп после пара //Пестик i туки k'ociai мнекош mcyj;i)x.-n!eni»oto универстхла имени А (»атурсынова, Серия сем[«0x1 >ihüciнот!ы.\ наук. -Кда^апай. -2(Ю.\№ I.-c. 106-1 I I.

Jlniteii it m Pl¡ на и uatc ¡ц.скук> деятельность №0261 ли Mi апреля IWS i, I kvimicaiio в нечаи. с оригинал-макета Qj^j' yj? 20(14 г.

Форма! Вумап1^41Н101 рафскам, , п Q

I арии чура laiiMC- Усл.нсч.лй,2^Тнраж 1(Ю Ж1. 'ja к л ¡ № О Издателылно Башкирског о аграрного университе iа. Аарес н чдател1-етва н mihoí рафии: 450001, г.Уфа, ул.50 лег Октября 34,

Σ>. ÏOS, /

fe ^¿У'У ?J>cf

(■^Лф ~ 4¿¿c ' с fr

ut о. глЛ-с./^