Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Азотный режим торфиной низинной почвы различной интенсивности использования

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Азотный режим торфиной низинной почвы различной интенсивности использования"

РГ6 од - / МАР 2000

На правах рукописи

РГБ ОД

волков

Сергей Александрович

АЗОТНЫЙ РЕЖИМ ТОРФЯНОЙ НИЗИННОЙ ПОЧВЫ РАЗЛИЧНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Специальность 06.01.04. - агрохимия АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных

наук .

Санюг-Петербург - Пушкин 1999

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.П.Царенко.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.П.Небольсин, кандидат биологических наук Л.М.Кузнецова.

Ведущее учреждение: Санкт-Петербургский государственный университет.

Защита диссертации состоится 2.0 Лн^С^-? (Ц ^рсг На заседании диссертационного совета К 120. 37. 01 в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 189620, г. Санкт-Петербург - Пушкин, С.-Петербургское шоссе, 2, корп. 1а, ауд. 239.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

.Автореферат разослан «|Р.». ... 1999 года

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат с.-х. наук, доцент ^¡¿^ ,, Н.Ф.Лунина

П01/0, ЪУ- У/о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Торфяные низинные почвы богаты азотом, осушение и сельскохозяйственное использование этих почв приводит к необратимым процессам разрушения органического вещества торфа. При этом значительные изменения испытывает азотный фонд почв, играющий важную роль в продуктивности агроценозов.

Степень трансформации азотного фонда освоенных торфяных почв в одной и той же почвенно-климатической зоне определяется характером их сельскохозяйственного использования, т.е. зависит от скорости минерализационных процессов, связанной со спецификой возделывания той или иной сельскохозяйственной культуры. С экологической и экономической точек зрения основным направлением сельскохозяйственного использование освоенных торфяных почв должно быть возделывание многолетних злаковых трав. В структуре посевных площадей многолетние травы, как правило, занимают 75-80 %. Остальные площади отводятся пропашным и зерновым культурам. В связи с этим в России практически не осталось объектов торфяных почв длительное время используемых для постоянного возделывания (монокультура) вышеуказанных сельскохозяйственных культур.

Актуальность настоящей работы в том, что в ней представлены данные результатов исследований по трансформации азотного фонда почв проведенных на уникальном почвенном объекте, Кировской лугоболотной станции, на участках которого в течение 28 лет бессменно возделывались многолетние травы, пропашные культуры, третий участок был отведен под чистый пар. Имеющиеся в отечественной и зарубежной научной литературе данные свидетельствуют о недостаточной изученности влияния длительного сельскохозяйственного использования торфяных почв различной степени антропогенного воздействия на их азотный режим, что имеет большое научное и практическое значение.

Цели и задачи исследований- Целью работы является установление закономерностей происходящих изменений азотного фонда .в торфяных низинных почвах в результате длительного сельскохозяйственного использования при разном антропогенном воздействии. Исследование трансформации азота удобрений (опыты с l5N) в органическом веществе торфяных почв. Определение коэффициента'использования и баланс азота удобрений при его действии и послёдействии.

В задачу исследований входило:

1. Изучить влияние различного характера сельскохозяйственного использования торфяных низинных почв на их азотный фонд.

2. Исследовать характер трансформации азотного фонда торфяных низинных почв при разной длительности сельскохозяйственного освоения.

3. Определить нитрификационную способность торфяных низинных почв под паром и различными сельскохозяйственными культурами.

4. Изучить действие и последействие (разной длительности) азотного удобрения на использование растениями азота почвы и азота удобрений и баланс азота.

5. Установить характер включения азота удобрений во фракции азотсодержащих веществ торфяной почвы.

Объекты исследований. Исследования проводились на образцах почв взятых с участков торфомассивов «Гадово болото» Кировская лугоболотная станция (КЛБС) Кировской области и «Литошицкое болото» АО «Рабитицы» Волосовского района Ленинградской области.

Научная новизна. Впервые в условиях Северо-востока (Кировская ЛЕС) при длительном (28 лет) использовании торфяных почв (пар, пропашные, многолетние травы) проведены детальные исследования азотного фонда этих почв.

Научная н практическая значимость полученных результатов. Заключается в существенном дополнении имеющихся данных по трансформации азотного режима торфяной почвы антропогенного воздействия при различной интенсивности, что важно для разработки доз азотных удобрений. Определенное значение для использования азотных удобрений имеют полученные данные но последействию азота удобрений в торфяных почвах.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Длительное сельскохозяйственное использование торфяных низинных почв приводит к необратимым изменениям их азотного фонда.

2. Неодинаковое воздействие на азотный режим торфяных почв оказывает различный характер их использования.

Апробация работы н публикации. Результаты исследований по материалам диссертации опубликованы в 3 печатных работах.

. Основные положения диссертационной работы доложены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов СПГАУ в 1998-1999 г. и на международной студенческой конференции «Кризис почвенных ресурсов: причины и следствия», С.-Петербург, 1997.

Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, а также четырех глав, содержащие экспериментальные данные и их обсуждение, заключения, списка литературы. Работа изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы, 18 рисунков и 28 приложений. Список литературы состоит из 248 источников, из которых 35 зарубежных авторов.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Исследования проводили на двух объектах: 1. Кировская лугово-болотная станция, 2. Совхоз «Волосовский», Ленинградской области (сейчас АОЗТ «Рабитицы»).

Объект №1. Кировская ЛВС находится на территории торфомассива «Гадово болото». Торфомассив представляет собой освоенный участок

площадью 332 га. Ьотаническии состав представлен преимущественно древесной растительностью и осоками. На начало освоения мощность торфяной низинной почвы составляла 1.5 м. Подстилающие породы -аллювиальные пески.

Почвы торфомассива «Гадово болото» отведены для производственных и научных целей под различные угодья. Из них для опытов по профилю взяты образцы почв из-под многолетних трав 28 лет бессменно, парующих почв 28 лет бессменно, пропашных культур 28 лет бессменно, и целинной' почвы. Участок целины, откуда были взяты образны для исследований, также осушен и находится под лесом.

Агрохимическая характеристика профиля изучаемых почв: рНка. - 3.95.7; Нг - 27.7-54.8 ммоль/100 г. почвы; Б - 125.4-175.3 ммоль/ЮО.г. почвы; содержание подвижных Р2О5 - 3.1-10.4 мг/100 г. почвы и «¡О - 10.2-21.3 мг/100 г. почвы. Степень разложения торфа 30-70 %; зольность - 9.4-12.9 %. Объемная масса колеблется по профилю почв от 0.147 до 0,293 г/см'\ полная влагоемкость от 280 до 472 % от массы торфа. Величина рН и гидролитическая кислотность в освоенных почвах выше, чем в целинных аналогах. Степень насыщенности основаниями в освоенных почвах ниже, при этом наименьшая величина отмечена в парующей почве. Содержание подвижных форм фосфора и калия в освоенных почвах несколько возрастает, под многолетними травами выявлено наибольшее их количество. По сравнению с целиной, в освоенных почвах возрастает степень разложения торфа и зольность. Наибольшая объемная масса и наименьшая влагоемкость торфа отмечены в парующей почве и под пропашными культурами.

На образцах почв, взятых из почвенных разрезов этих угодий различной интенсивности сельскохозяйственного использования, в период с 1996 по 1999 год проводились исследования по изучению азотного режима почв, а также лабораторные опыты с ''М по определению трансформации азота удобрений, влиянию азота удобрений и ингибитора нитрификации на процессы накопления минерального азота в почвах.

Модельный опыт проводился на образцах, взятых из пахотного слоя (030 см) торфяника «Гадово болото» Кировской области с участков почв используемых с различной интенсивностью в сельскохозяйственном производстве (пар, пропашные культуры, многолетние травы). Изучалось влияние удобрений и ингибитора нитрификации КМП на интенсивность тарификационных процессов, методом дистилляции определялось содержания минеральных форм азота в динамике.

Схема опыта следующая:

1.КОНТРОЛЬ, (б/уд) З.Р90 К|20(ФОН) ' . 5.Ы12ПР90Кип

2.Контроль -I КМП -1.Р.),, К|1(| (Фон) 1 КМП 6. N,2,, Рад Кш » КМП Компостирование торфяной низинной почвы проводили в пластиковых сосудах вмещающих 100 г. почвы в термостате при температуре 28° С и влажности 70 % от ППВ. Азотные удобрения вносили в дозе 27 мг/100 г. почвы аммиачной селитры (Ыцо). суперфосфат двойной в дозе 18 мг/100 г. почвы (Ро0) и хлористый калий в дозе 16 мг/100 г. почвы (Кцо). Ингибитор

нитрификации применялся в дозе 6 % от дозы внесенного азотного удобрения.

Компостирование для определения трансформации азота удобрений в торфяных почвах проводили в лабораторных условиях при комнатной температуре с применением меченой по 1 N аммиачной селитры. Пластиковые сосуды вмешали 150 г. почвы 70 % влажности от ПГ1В. Схема опыта следующая:

1. Лес, целина. 30 дней компостирования, 100 дней компостирования,' 180 дней компостирования,

2. Пропашные культуры. 30 дней компостирования, 100 дней компостирования, 180 дней компостирования

3. Многолетние травы. 30 дней компостирования, 100 дней компостирования, 180 дней компостирования

Меченая в обеих формах аммиачная селитра с обогащением - 95,2 % lsN вносилась по фону фосфорно-калийных удобрений. В качестве калийного удобрения использовался хлористый калий в дозе 120 кг/га д.в., в качестве фосфорного двойной суперфосфат в дозе 90 кг/га. D ходе опыта поддерживалась оптимальная влажность почвы в пределах 65-75% ППВ.

Объект №2. Совхоз «Волосовский» Ленинградской области расположен на торфяном массиве «Литошицкое болото» площадью 385 га. Болото находится в обширном понижении. Подстилающие породы - тяжелые суглинки и глины, часто с включением известняковой щебенки. Мощность торфяного горизонта доходит до 1.5 м. По ботаническому составу торфяный массив представлен в основном древесными остатками и остатками осок. До освоения участок, откуда были взяты образцы, представлял низинное облесненное болото. Осушение проводилось в 1979 году сетью открытых каналов. В течение двух лет с 1980 по 1982 гг. на нем высевали предварительные культуры в виде однолетних бобово-злаковых трав на зеленый корм. В 1983 г. участок, откуда были взяты образцы, был залужен злаковой травосмесью в виде костреца безостого, овсяницы луговой тимофеевки луговой. Затем в 1993 году высевались однолетние травы, а в 1995 году ячмень с подсевом многолетних трав. Участок под многолетними травами, откуда были взяты исследуемые образцы, находится в сельскохозяйственном обороте в течение 20 лет и используется под многолетние травы на сено.

Агрохимическая характеристика профиля изучаемых почв: рНксь -5.16.3; Нг- 20.5-50.5 ммоль/100 г, почвы; S - 113.2-160.5 ммоль/100 г. почвы; содержание подвижных Р2О5 - 9.5-12.4 мг/100 г. почвы и КгО - 4.2-25.0 мг/100 г. почвы. Степень разложения торфа 30-45 %; зольность - 11.3-11.7 %. Объемная масса колеблется от 0.152 до 0.225 г/см', полная влагоемкость от 250 до 392 % от массы торфа. Величина рН в освоенной почве несколько повысилась. Гидролитическая кислотность в результате освоения почвы практически не изменилась. В освоенной почве повысилось содержание подвижных форм фосфора и калия. Также увеличилась объемная масса, степень разложения и зольность торфа, снизилась полная влагоемкость

На почвах торфомассива «Литошицкое болото»- проводились исследования по азотному режиму, по влиянию азотных удобрений и ингибитора нитрификации КМП на тарификационные процессы, вегетационные опыты с l5N по определению коэффициента использования растениями азота удобрений и баланса азота удобрении.

Для определения нитрификационной способности торфяной низинной почвы проводился модельный опыт на свежих образцах взятых из пахотного слоя (0-30 см) участка торфомассива «Литошицкое болото» (многолетние травы) с удобрениями и разными дозами ингибитора нитрификации КМП. Продолжительность опыта - 40 дней, отбор проб для определения минерального азота производился каждые 5 дней.

Схема опыта следующая: 1 .Контроль, (б/уд) 4,Р.Й| K120 (Фон) 7.N|2o Р*> К,20

2.Контроль+КМП, 5.РадК,2о(Фон) + КМП, 8.N,20 РэдК,2о + КМП,

3.Контроль + КМП2 б.Роо К|20 (Фон) + КМП2 9. N,2n Poo К,20+ КМП2 Компостирование низинной торфяной почвы проводили в термостате при температуре 28° С и влажности 70 % от ППВ. Азотные удобрения в виде аммиачной селитры вносили в дозе 27 мг/100 г. почвы (N,2o), суперфосфат двойной в дозе 18 мг/100 г. почвы (Р.м) и хлористый калий в дозе 16 мг/100 г. почвы (К,2о). Ингибитор нитрификации применялся в дозах 6 и 10% от дозы (в д.в) внесенного азотного удобрения.. Минеральный азот определялся методом дистилляции.

В вегетационных опытах использовались удобрения - калий хлористый, суперфосфат двойной, общемеченная "N в обеих формах аммиачная селитра с обогащением - 95.2 %. Аммиачную селитру'вносили в виде раствора в различные сроки до посева трав: 30, 100, 180 дней. Фосфорные и калийные удобрения в порошкообразном виде вносили в день посева трав. Доза калийного удобрения внесена из расчета 120 кг/га д.в., фосфорного - 90 кг/га д.в. В качестве многолетних трав высевалась тимофеевка луговая в чистом виде (сорт - Позднеспелая ВИК).

Схема опыта:

1. Фон РК.

2. Действие N+фон. 3. 30 дней последействия N+фон.

4. 100 дней последействия N+фон. 5.180 дней последействия N+фон.

Вегетационные опыты закладывались в пластиковых сосудах без отверстий для стока поливной воды, куда высевались проращенные семена тимофеевки. При этом поддерживалась влажность почвы в пределах 65-75 % от ППВ. Растения срезались на высоте 1 см. от поверхности. Меченый азот 1 N в почвах и растениях определяли после мокрого оз.оления методом Кьельдаля. Дистилляты после определения в них общего азота упаривали ir затем определяли изотопный состав "N на масспектромстре. Количество азота удобрений в образцах рассчитывали с использованием данных общего содержания азота и его изотопного состава. Масса почвы в сосуде - 300 г. при 65-75 % ППВ.

s

Агрохимическую характеристику н исследования азотного режима почв проводили общепринятыми методами.

Математическую обработку проводили методом дисперсионного анализа на ЭВМ типа 1ВМ по программе «ЗТАИБ'ПСА».

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. ТРАНСФОРМАЦИЯ АЗОТНОГО ФОНДА НИЗИННЫХ' ТОРФЯНЫХ ПОЧВ ПРИ РАЗНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

Исследование азотного фонда торфяных почв показало, что характер сельскохозяйственного использования торфяной почвы оказывает существенное влияние на их азотный режим.

Содержание общего азота в пахотном слое исследуемых почв 28-летнего сельскохозяйственного использования по сравнению с целинным аналогом практически осталось без изменения и колебалось в пределах от 2.0 до 2.18 %. Наибольшее снижение в виде тенденции отмечено в условиях чистого пара.

Запасы общего азота в почвах, используемых в сельскохозяйственном производстве намного выше, чем в целинной почве. Это связано с увеличением плотности торфяных почв при освоении. В слое 0-30 см по видам использования почв наибольшие запасы валового азота отмечены под

Слои почвы

□ лес,целина щпар

Ипропашные культуры Имноголетние травы

Рисунок 1. Запасы валового азота в торфяной низинной почве при разном характере использования. Примечание: 1. слой 0-30 см.; 2. слой 30-50 см.; 3. слой 50-80 см.; 4. слой 0-100 см.

пропашными культурами - 17.2 т/га; затем по убывающей следуют пар - 15.8 т/га и многолетние травы - 14.7 т/га (рисунок 1). С глубиной разница в запасах общего азота в освоенных почвах и целинным аналогом постепенно нивелируется.

Содержание щелочногидролизуемого азота под многолетними травами было выше, чем в целинной почве. При этом наибольшее различие наблюдалось в пахотном слое. Содержание щелочногидролизуемого азота в освоенных почвах было наименьшим в парующей почве, (до 1199 мг/100 г. почвы) и наибольшим под многолетними травами (до 1427 мг/100 г. почвы) (таблица 1). Вниз по профилю содержание щелочногидролизуемого азота снижается.

Таблица 1 •

Содержание легкогидролизуемого азота при различной интенсивности использования торфяной почвы.

Угодья

Глубина, си Щелочногидролизуемый азот Кислотогидролизуемый азот

Содержание, мг/100г. Запасы Содержание, мг/100г. Запасы

Слой, см т/га Слон, .см т/га

0-15 12 КО 966

15-35 1294 907 .

35-55 1039 0-30 6.6 876 0-30 4.9

55-85 1254 30-50 3.9 728 30-50 10

85-100 1178 50-80 4.1 646 50-80 4.5

100-120 972 0-100 22.7 571 ' 0-100 - 15 1

0-10 1199 1235 726

10-20 • 708

20-45 1151 0-30 9.5 719 0-30 5.7

45-60 0-15 15-25 1182 30-50 4.9 560 30-50 2.9

1231 792

1236 725

25-45 1199 0-30 • 9.6 677 0-30 5.9

45-60 ______60-85____ 0-10 1190 30-50 5.3 655 30-50 3.0

____Ш18_ 1427 50-80 5.7 596 50-80 3.5

825 •

10-20 1334 806

20-45 45-53 1262 1226 0-10 809

9.7 772 0-30 5.9

53-63 1168 30-50 5.5 792 30-50 3 4

63-83 83-101 1223 1056 50-80 56 798 50-80 36 •

0-100 23.4 719 0-100 14 9

Лес, целина

Пар

Пропашные культуры

Многолетние травы

НСРо.1 40.1 25.9

Запасы щелочногидролизуемого азота в освоенных почвах-увеличиваются, по сравнению с целинными. Наибольшие запасы этого азота отмечены под пропашными культурами и многолетними травами в пахотном слое' (0-30 см) - 9.63 и 9.7 т/га соответственно. В низлежащих слоях

ID

увеличение запасов не так значительно оно не превышает запасы этой формы азота в целинной почве более чем на 1.6 т/га.

Содержание кислотогидролизуемого азота с освоением в торфяных почвах снижается. Наиболее низкое содержание легкогидролизуемого азота отмечено в профиле парующей почвы от 726 до 560 мг/100г. почвы. В почве под многолетними травами обнаружено наибольшее количество легкогидролизуемого азота от 825 до 719 мг/100г. почвы. Пропашные культуры занимают промежуточное положение среди освоенных почв по количеству этой формы азота от 792 до 596 мг/100г. почвы.

Запасы кислотогидролизуемого азота в освоенных почвах в слоях 0-30, 30-50 см, выше, чем в целинном аналоге. Вниз по профилю почв запасы снижаются. Так, в пахотном слое под многолетними травами находится 5.9 т/га, а в аналогичном целинном слое - 4.9 т/га. В слое 50-80 см в целинной почве находится 4.5, а под пропашными культурами и многолетними травами - 3.5 и 3.6 т/га соответственно.

Таблица 2.

Распределение азота по фракциям органического вещества торфяной низинной почвы при разной интенсивности использования.

Глубина, см Азот, мг/100 г. почвы

Угодья Вало вой Гндролич усмый аммон ил гексота минов а-аминок ислот Нскден тиф. Нсгилр ол

0-15 2227.9 1470.2 382.4 221.6 369.6 496.6 757.7

15-35 2074.4 1469.1 365.0 284 0 403.2 416.9 605 3

Лес, целина 35-55 1935.8 1367.6 288.0 285.6 378.0 416 0 568.2

55-85 1976.8 1300.9 537.4 205.6 320.8 237.1 675.9

85-100 1505.7 1277.2 ' 360.8 340.3 285.6 290.8 378.5

100-120 2221.3 1237.2 352.4 326.7 202.5 355.6 984 1

0-10 2016.9 1418.7 299.2 218.8 305 2 595.5 598.2

Пар, 28 лет 10-20 1942.9 1410.7 2924 237.6 313.6 567.1 532.2

использования 20-45 2039.7 13133 360.8 212.0 151.2 589.3 726.4

45-60 2334.7 12360 2418 1184 112 2 763 6 1098.7

Пропашные культуры, 28 л^г использования 0-15 2057.9 1346.4 317.6 226.0 252.0 550.8 711.5

15-25 2310.5 1306 4 397.8 268.0 294.0 346.6 1004 1

2545 2274.6 1234.7 237.0 200.2 254.0 543.5 1039.9

45-60 2381.1 1303.8 231.0 208.8 247.2 616.8 1077 3

60-85 1994.3 1240.4 236.2 202.5 296.5 505.2 753.9

0-10 2142.3 1481 1 3944 237.6 . 373 6 475.5 661.2

10-20 1979.6 1584.7 379 0 271.2 453.6 480.9 394.9

Многолетние 20-45 2045.8 1510.6 363.6 2856 380.8 480.6 535.2

травы, 28 лет 45-55 24176 1527.9 360.8 262.4 3956 609.1 889.7

использования 55-65 2437.5 15546 3916 231.2 380.8 551.0 882.0

65-85 25685 1555.1 3692 277.6 288.0 620.3 1013.4

85-101 1962.3 1454.2 285.2 255.3 283.2 630.5 508.3

НСР„ 111.2 63.9 28.5 16 8 27.5

Исследуемые торфяные низинные почвы характеризуются соотношением С/Ы, колеблющемся в пределах от 19.3 до 22.6. Целинные почвы обладают более широким соотношением С/Ы, чем освоенные аналоги. Колебания в целинной торфяной почве этого показателя составляет по профилю от 20.8 до 24.3, в то время как в парующей почве характеризующемся самым узким соотношением С/Т*) из изучаемых почв, колебания величины С/Ы составляет от 19.3 до 24.7.

Изучение фракционного состава органических азотсодержащих веществ торфяных почв методом Бремнера показало, что при освоении относительно возрастает доля негидролизуемого азота и уменьшается доля гидролизуемого азота и содержание азота всех негидролизуемых фракций при освоении почв заметно снижается (таблица 2). При этом выраженность таких изменений в почвах зависит от интенсивности их использования. Наибольшие изменения наблюдаются в парующих почвах и в почвах под пропашными культурами, а наименьшими под многолетними травами.

Таким образом, сравнение составляющих азотного режима торфяных почв разной интенсивности сельскохозяйственного использования показало ряд существенных изменений возникших в результате нахождения почв в сельскохозяйственном производстве. Наиболее сильным изменениям подверглись почвы, содержащиеся под паром и пропашными культурами, а наименьшими под многолетними травами.

2. ИЗМЕНЕНИЕ АЗОТНОГО ФОНДА ТОРФЯНЫХ НИЗИННЫХ ПОЧВ ПРИ РАЗНЫХ СРОКАХ ОСВОЕНИЯ.

Сравнивая содержание общего азота в торфяных почвах разной длительности сельскохозяйственного использования можно отметить, что в почве 12 и 28 лет освоения (торфомассив «Гадово болото») по сравнению с целиной в пахотном слое (0-30 см) количество общего азота практически не изменилось. В почве 20 летнего срока освоения (торфомассив «Литошицкое болото»), содержание общего азота имеет тенденцию к увеличению (с 2.0 до 2.6 %) в освоенных почвах. Вниз по профилю исследуемых почв содержание общего азота снижается.

Запасы валового азота в освоенных почвах выше, чем в целинных. При этом разница между целинными и освоенными почвами максимальна в пахотном (0-30 см) слое. Так, в почве 12 и 28 летнего использования (торфомассив «Гадово болото») - 1.2-3.6 т/га соответственно. С. увеличением срока освоения почвы запасы ее в пахотном слое возрастают. В почве 20 лет освоения (торфомассив «Литошицкое болото») 4 т.. а. Вниз по профилю разница в запасах сглаживается.

Определение содержания л'егкогидролизуемых соединений азота в почвах 12 и 28 летнего использования показало существенное снижение их

количества («Гадово болото»), В профиле почвы 20 летнего использования («Литошицкое болото»), содержание щелочногндролизуемого азота понизилось до 839-1541 мг/100 г. почвы, в то время как в целинной почве оно составило 843-1898 мг/100 г. почвы. Аналогичные изменения наблюдаются и в содержании кислотогидролизуемого азота. Вниз по профилю количество легкогндролизуемых азотсодержащих соединений снижаегся.

При длительном освоении наблюдается изменение соотношения С/Ы в торфяных почвах разных сроков использования. С увеличением длительности использования почв соотношение С/Ы в торфяной почве постепенно сужается. При этом в наибольшей степени возрастает количество общего азота, чем углерода. В исследуемых почвах соотношение С/Ы колеблется по профилю целинных почв от 20 до 30, а в освоенных от 19 до 20.

Изучение фракционного состава исследуемых почв методом Бремнера показало, что при сельскохозяйственном использовании существенно возрастает доля негидролизуемого азота. Так, в почве 20 летнего срока освоения («Литошицкое болото») количество азота негидролизуемого остатка возросло с 3.3 до 17.0 % (от валового азота) в пахотном слое. Одновременно шло снижение количества как гидролизуемого азота в целом, так и отдельных его фракций. Особенно заметное снижение количества азота наблюдается в составе фракций гексозаминов и а-аминокислот. При этом относительно возрастает количество неидентифицируемого азота. В профиле почвы 20 летнего срока освоения содержание неидентифицируемого азота варьировало от 23.5 до 32.3 %, а в целинном аналоге от 30.1 до 36.1 % от валового азога.

На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что длительное сельскохозяйственное использование приводит к значительным изменениям азотного фонда торфяных почв. В первую очередь минерализуются легкогидролизуемые вещества и лабильные азотсодержащие соединения.

3. НИТРИФИКАЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ НИЗИННЫХ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ РАЗНОГО ХАРАКТЕРА

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

Рассматривая результаты модельного опыта, следует отметить, что изучаемые торфяные почвы обладают высокой нитрификацнонной способностью.

На контрольном варианте при инкубировании почвы из-под многолетних трав на 20 день отмечено наибольшее накопление нитратного азота до 183.1 мг/100 г. почвы при начальном содержании - 50.3 мг/100 г. почвы. Отношение ЫОуЪЛЦ здесь составляет 3.9. Наименьшее количество нитратов накапливала почва из-под пропашных культур (108.8 мг/100 г. почвы, МО*/ЫН.4 = 1.85) и парующая почва (113.1 мг/100 г. почвы, ЫО}/ЫН4 =

1.74). Внесение фосфорных и калийных удобрений в инкубируемые образцы, не оказало существенного влияния на накопление нитратного азога. На всех вариантах опыта увеличение содержания N-NO3 по сравнению с контролем при этом не превышало 10-15 %. ■

Внесение аммиачной селитры . резко усилило . интенсивность нитрификации. Максимальное количество минерального азота (NH.t + N03) отмечено на 30 день в варианте с многолетними травами - 424.7 мг/100 г. почвы, что составило превышение контроля в 4.3 раза. Внесение азотных удобрений в инкубируемые образцы почв из-под многолетних трав вызывает накопление большего количества минерального азота, чем в образцах почв взятых из-под пропашных культур и парующих почв.

Использование ингибитора нитрификации резко снижало содержание нитратной формы азота. Ингибирующее действие КМП во всех исследуемых почвах проявлялось уже на 5-й день и длилось около 3-х недель.

Сравнение интенсивности нитрификационных процессов в почвах различного характера сельскохозяйственного использования показало, что большей нигрнфикационной способностью обладают почвы находящиеся под многолетними травами, т.е. используемые менее интенсивно, а наименьшей - почвы под пропашными культурами, как более интенсивно используемые.

4. БАЛАНС И ТРАНСФОРМАЦИЯ АЗОТА УДОБРЕНИЙ В ОРГАНИЧЕСКОМ ВЕЩЕСТВЕ ТОРФЯНОЙ НИЗИННОЙ ПОЧВЫ.

4.1 Баланс азота удобрения в торфяной низинной почве при разных сроках послсОеистиия.

Вопросы баланса азота удобрений на торфяных почвах изучены недостаточно. В наших исследованиях максимальный коэффициент использования азота удобрений многолетними травами, отмечался в варианте «действие» и составлял 48.3 %. При исследовании последействия азотных удобрений на торфяной почве, отмечено снижение количества меченого азота вынесенного урожаем. В варианте с внесением азотных удобрений за 30 дней до посева трав КИУ составил 41.3 %, а в варианте «180 дней последействия» - 32.7 % от внесенного азота удобрений (рисунок 2).

В обратной зависимости от коэффициента использования азота удобрений находятся газообразные потери. С уменьшением коэффициента использования удобрений резко возрастают эти потери азота. Так, в варианте «действие» при КИУ 48.3 % потери составили 6.7 %, затем при компостировании в течение 30 дней коэффициент использования снизился до 41.3 % от внесенного количества удобрений, а газообразные потери составили 18.3 %.

Действие

Рисунок 2. Баланс азота почвы и удобрений. Примечание: 1

30 дом лоопайстпия

40«

180 дой гос**йствия

32%

Из удобрений; 2. Осталось в почве; 3. Газообразные потери.

Таблица 3

Использование азота почвы и азота удобрений тимофеевкой луговой в зависимости от сроков внесения удобрений

(сроков компостирования).

Вариант Вынесено урожаем «Экстра» -азот КИУ,% Отношение почва/удобрение

Всего Из удобрений Из почвы

ФонРК 30.0 100.0 - 30.0 100.0 - - -

Действие 127.7 100.0 36.2 28.4 91.5 71.6 61.5 48.2 48.3 2.5

30 дней последействия 119.0 "100.0 31.0 26.0 88.0 74.0 58.0 48.7 41.3 2.8

100 дней последействия 102.3 ■ 100.0 27.3 26.5 ' 75.0 73.5 45.1 . 44Л 36.4 2.7

180 дней . последействия 74.9 100.0 24.5 32.8 50.4 . 67.2 20.4 27.4 32.7 2.1

Примечание: числитель - мг/сосуд; знаменатель - % от общего выноса.

Со сроками компостирования (т.е. с увеличением времени от внесения азотных удобрений до посева трав) наблюдалось увеличение газообразных потерь азота удобрений. Так, если при 30 днях компостирования они составили 18.3 %, то при 100 днях компостирования - 27.5 %, а при 180 днях

- 35.7 %, от внесенного азота удобрения.

Биомасса трав формируется главным образом за счет почвенного азота (до 74 %) значительная доля, в котором приходится на «экстра» - азот - до 48.2 % (таблица 3). С увеличением срока последействия количество «экстра»

- азота неуклонно снижается от 61.5 до 20.4 мг/сосуд или с 48.2 до 27.4 % от выноса. Это объясняется, на наш взгляд, некоторым снижением количества легкогндролизуемых форм почвенного азота, уменьшением азота активной фазы в ограниченном объеме почвы.

Доля азота удобрений в общем выносе урожаем по всем вариантам ниже доли почвенного азота. Так, если последняя колеблется по вариантам от 71.6 до 67.2, то доля азота удобрений составляет от 28.4 до 32.7 %. За время исследования величина доли азота почвы и азота удобрений в общем выносе азота урожаем по вариантам опыта практически не изменялись, а отношение почвенного азота в урожае к азоту удобрений было примерно величиной одинаковой и колебалось по вариантам в пределах 2.5 - 2.1.

Количество азота удобрений закрепившегося в почве к моменту уборки трав было максимальным по варианту «действие» - 45.0 % от внесенного с удобрением азота. Оно заметно снижалось, пропорционально срокам последействия.

4.2 Трансформация азота удобрении в органическом веществе торфяных поив разной интенсивности сельскохозяйственного использования.

Внесение азотных удобрений в торфяную почву приводит к их быстрому вовлечению в состав почвенных азотсодержащих соединений.

Определение гидролизуемой 6н НС1 части органического вещества торфяной почвы показало, что после 30 дней компостирования наибольшее количество азота удобрений этой фракции наблюдалось в почве из-под многолетних трав - 58.9 % от общего содержания азота удобрений в почве, а наименьшее под пропашными культурами - 35.0 %. При продолжении инкубации выяснилось, что азот удобрений Постепенно теряется из гидролизуемой части органического вещества, впрочем, как и из негидролизуемого остатка. После 100 дней инкубации в почве из-под многолетних трав оставалось 27.2 %, а в почве взятой из-под пропашных культур - 23.0 % азота удобрений в гидролизуемой фракции. Наибольшее количество азота удобрений закрепилось в гидролизуемой фракции торфяной почвы взятой из-под целинного разреза - 31.7 % (рисунок 3).

Азот удобрений находится' в составе фракции а-аминокислот в большем • количестве в почвах из-под целины и многолетних трав. Так, при сроке компостирования 100 дней в образце целинной почвы во фракции а-

аминокислот закрепилось 16.4 %, под многолетними травами 13.1 %, под пропашными культурами 7.5 %. С увеличением срока компостирования азот удобрений в значительной мере теряется из фракции а-аминокислот. Так, за 180 дней инкубирования, в почвах из-под целины произошло снижение содержания меченого азота почти в 2 раза, под пропашными в 2.3 раза, под многолетними травами в 3.4 раза.

Целина

30 100

Сроки ко м п ости ров а н и я, д н и

га N аммония ON аминокислот

ON гексоаминов □ N неидентиф.

180

Многолетние травы

1 S

3n

100 180 Сроки компостирования, дни

аммония неидентиф.

СЗN гек со за м и н о в П N иегид рол из.

□ N аминокислот

Пропашные культуры

1 00

180

Сроки к о м п о сти ро а а н и я , д н и ■ N аммония ШN гексоэаминое

О N аминокислот EON неидентиф.

Рисунок 3. Изменение содержания меченого азота во фракциях азотсодержащих соединений со сроками компостирования.

Фракция гексозамииов претерпевает подобные изменения во время компостирования. Наименьшее количество азота удобрений включилось в состав фракции гексозамииов в почве из-под пропашных культур - 1.8 %, затем далее по возрастанию в Гточвах целины и многолетних трав (3.4 и 4.8 % соответственно) после 30 дней компостирования. По истечении 180 дней после начала инкубации количество азота удобрений в этой фракции снизилось до 1.6 % в почве из-под целины, 0.7 % под пропашными культурами, и до 1.9 % в почве под многолетними травами. Закономерность, подобная фракции гексозамииов и а-аминокислот в закреплении азота удобрений, наблюдается и во фракции азота аммония. Минимальное количество азота-15 - 4.5 % отмечено после 180 дней компостирования в образце почвы взятой из-под пропашных культур.

Фракция неидентифицируемого азота, получаемая расчетным путем, включала в себя от 2.5 до 22.1 % азота удобрений, а фракция негидролизуемого остатка от 0.9 до 10.2 %.

Количество азота удобрений, входящего в любую' фракцию азотсодержащих соединений исследуемых торфяных почв со временем компостирования постепенно снижается. Наибольшие темпы снижения отмечены в легкогидролизуемых фракциях - азота а- аминокислот, аммония, гексозамииов. По видам использования торфяных почв наибольшие темпы снижения азота удобрений со временем наблюдаются в почвах из-под многолетних трав, а наименьшие в почвах из-под пропашных культур.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Освоение и сельскохозяйственное использование торфяных низинных почв ведет к существенной трансформации азотного фонда почв. Степень изменение азотного режима торфяных низинных почв зависит от интенсивности их использования. За 28-летний период освоения содержание общего азота практически не изменяется в почве, запасы его в почве существенно увеличиваются в зависимости от характера использования почв. Наибольшим содержанием азота отличаются почвы под многолетними травами - 2.0-2.6 %, наименьшее содержание общего азота отмечено в парующей почве и под пропашными культурами.

2. За 28 летний срок освоения, количество щелочногидролизуемого и кислотогидролизуемого азота существенно снижается в почвах под пропашными культурами, в парующих почвах и в меньшей степени в почвах под многолетними травами. Запасы этих азотсодержащих соединений благодаря увеличению объемной массы почвы, возрастают.

3. Вид возделываемой культуры оказывает непосредственное влияние на соотношение C/N. Наиболее широким это соотношение было под многолетними травами3 (23.2), а наименьшим в почвах под пропашными культурами и в парующих почвах - 20.5 и 19.3 соответственно.

4. При определении фракционного состава азота почвы по Бремнеру выяснилась следующая закономерность: при освоении снижается содержание лабильных фракций почвенного азота (аммоний, гексозамины,

а-аминокислоты). Более выражено, это снижение отмечено под пропашными культурами и под паром. Содержание неидентифицированного и негидролизуемого азота с повышением интенсивности сельскохозяйственного использования относительно возрастает.

5. Сроки- освоения торфяных низинных почв в наших исследованиях не оказали существенною влияния на содержание валового азота, хотя относительные запасы его возрастают с увеличением сроков освоения Количество легкогидролизуемых форм азота (щелочногндролизуемый и кислотогидролизуемый) со сроками освоения почв снижается, при этом также сужается отношение C/N.

6. Исследуемые торфяные низинные почвы отличаются высокой нитрификационной способностью. Эта способность выше у почв, находящихся под многолетними травами, и ниже у почв постоянно используемых для выращивания пропашных культур и в парующих почвах.

7. Использование ингибитора нитрификации КМП на почвах различной интенсивности сельскохозяйственного производства приводило к снижению количества нитратного азота и увеличению доли азота аммония. Более ярко выражено этот процесс проходил на почвах используемых для выращивания многолетних трав.

8. Коэффициент использования при исследовании баланса меченого l5N азота удобрений травами составил 48.3-32.7 %. Наибольшее значение КИУ (48.3 %) отмечено при внесении азотного удобрения непосредственно перед посевом. С увеличением срока компостирования (последействия) использование азота удобрений травами снижается (до 32.7 %), что указывает на слабое последействие азотных удобрений в торфяных почвах. При разных сроках компостирования в почве закрепилось от 45.0 до 31. 6 % азота удобрений. При увеличении срока последействия количество оставшегося в почве l5N снижалось. Наибольшие газообразные потери отмечены в варианте «180 дней последействия» - 35.7 % от внесенного, а наименьшие в варианте «действие» 6.7%.

9. Урожай трав на 67.2-74.0 % формировался за счет почвенного азота и на 26.0-32.8 % за счет азота удобрений. Доля «экстра» азота в почвенном азоте колебалась от 27.4 до 48.2 %. С увеличением срока компостирования количество «экстра» азота уменьшалось.

10. Внесенный азот удобрений быстро вовлекается во все фракции азотсодержащих соединений торфа. Наименьшее его количество обнаружено в образцах почв взятых из-под пропашных культур, а наибольшее в почве из-под многолетних трав. С течением времени количество азота удобрений во всех фракциях постепенно снижается, особенно во фракциях легкогидролизуемых соединений. Освоенные почвы включали в себя меньшее количество меченого азота удобрения в легкогидролизуемых фракциях и большее в трудногидролизуемых и негидролизуемых, чем целинные почвы:

Список работ, опубликованных по материалам диссертации.

1. Нитрификационная способность низинной торфяной почвы при применении удобрений и ингибитора нитрификации КМП. //Сборник научных трудов СПбГАУ «Гумус и почвообразование», СПб, 1998 г. С. 116119. /В соавторстве с В.В.Воропаевым./

2. Азотный' режим осушенных низинных торфяных почв разной интенсивности использования. //Тезисы докладов международной студенческой конференции «Кризис почвенных- ресурсов: причины и следствия», С.-Петербург, 1997. С. 26-27.

3. Трансформация азотного фонда торфяных низинных почв разной интенсивности антропогенного воздействия. В сб. «Почва-удобрение-плодородие» тезисы докладов международной научно-производственной конференции. Минск, 1999. Стр. 63-64. /В соавторстве с В.П.Царенко/

В заключение хочу выразить искреннюю благодарность сотрудникам Кировской лугоболотной станции за предоставленную возможность исследовать их объекты.

Типография С-МбГАУ. Зак 264- Тираж 70. П л. - 1. Подписано к печати 25 ноября 1999 г.