Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ДЕЙСТВИЕ ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ (ТИПА НИТРАПИРИНА И АТС) НА ПРЕВРАЩЕНИЕ, ПОТЕРИ АЗОТА УДОБРЕНИЙ И НЕСИМБИОТИЧЕСКУЮ АЗОТФИКСАЦИЮ В ПОЧВЕ

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "ДЕЙСТВИЕ ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ (ТИПА НИТРАПИРИНА И АТС) НА ПРЕВРАЩЕНИЕ, ПОТЕРИ АЗОТА УДОБРЕНИЙ И НЕСИМБИОТИЧЕСКУЮ АЗОТФИКСАЦИЮ В ПОЧВЕ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

ДЕЙСТВИЕ ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ (типа нитрапирина и АТС) НА ПРЕВРАЩЕНИЕ,

ПОТЕРИ АЗОТА УДОБРЕНИЙ И НЕСИМБИОТИЧЕСКУЮ АЗОТФИКСАЦИЮ

Специальность 06.01.04 — агрохимия, 03.00.07 — микробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

На правах рукописи УДК 631.84 : 634.46 : 631.14

ХРУШКОВА Татьяна Алексеевна

В ПОЧВЕ

МОСКВА — 1№

ц -г

О \

ЩС/ я.

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

Научные руководители: кандидат биологических наук, доцент Муравнн Э. А. и кандидат биологических наук, доцент Сидоренко О. Д.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Гукова М. М., кандидат биологических наук, младший научный сотрудник Верниченко Л. Ю.

Ведущее предприятие— Центральный институт агрохимического обслуживания сельского хозяйства.

:ельского ХОЗЯЙСТВ Защита состоится « .... 1983 г.

час на заседании Специализированного совета Д-120.35.02 при Московской сельскохозяйственной академии имени К- А, Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва, И-550, ул. Тимирязевская, 49, Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « ^ » . , . 1983 г.

Ученый секретарь Специализированного совста — кандидат биологически^наук,

доцент Д°Р0ЖКИНА л- А-

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. В решениях XXVI съезда КПСС и последующих Пленумов ЦК КПСС по вопросам дальнейшего развития сельского хозяйства п агропромышленного комплекса, а также в Продовольственной 'программе СССР па период до 1990 года уделено большое внимание проблемам химизации земледелия. Решающая роль в повышении урожайности сельскохозяйственных культур, особенно в условиях орошения и достаточного увлажнения, принадлежит азотным удобрениям, где они обеспечивают 50—60% прибавки урожая от полного минерального удобрения. Несмотря па интенсивный рост производства п применения азотных удобрений в СССР, баланс азота в земледелии страны остается дефицитным, Поэтому проблема снижения ¡потерь и повышения эффективности азота удобрений приобретает особую актуальность. Основной причиной снижения эффективности азотных удобрений во всех почвеино-климатических зонах страны являются потерн азота из почвы (20—30% от внесенного количества), происходящие в результате образования газообразных азотистых продуктов вследствие биологической и косвенной денн-трифнкашш, а также в результате вымывания нитратов из кориеобитаемого слоя, что причиняет огромный ущерб народному хозяйству, кроме того, теряется азот самой почвы. Одним из путей снижения потерь и повышения эффективности азота удобрений является применение ингибиторов нитрификации — химических препаратов, которые при внесении в почву в небольших количествах (0,5—2% от азота аммиачных удобрений н мочевины) подавляют жизнедеятельность нитрифицирующих микроорганизмов и обеспечивают консервацию азота удобрений в ам.чон-нйнон форме на протяжении 1,5—2 месяцев. При этом ограничиваются потери азота, повышается продуктивность усвоения азота растениями и урожай сельскохозяйственных культур (Смирнов, 1966—1982; Кореньков, 1979; Муравин, 1979, Вгешпег, 1978; 5аЬга\уа^ 1980). Применяемые в качестве ингибиторов нитрификации препараты должны обладать строгим из^^мцшм действием на мик-

" ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ Ь :БЛИОТЕКА Моск. мльскохоз. академии

км. К. А. Тимирязев* Инв. №___

рофлору почвы, то есть способностью селективно подавлять активность Ыйгоаотопаз, осуществляющих первый этап нитрификации, не оказывая влияния на другие почвенные микроорганизмы, До сих нор, однако, имеются весьма ограниченные сведения о влиянии даже наиболее изученных в настоящее время ингибиторов нитрификации на несимбнотическую азот-фиксирующую активность, хотя она играет несомненную положительную роль .в пополнении запасов азота в почвах, особенно в районах с достаточным увлажнением, на рисовых полях и хлопковых плантациях, где применение ингибиторов нитрификации наиболее эффективно.

Цель и задачи исследовании, Цель исследований заключалась в изучении влияния ингибиторов нитрификации на основе нитраппрнна-2-хлор-6-{трнхлорметнл)-пиридина отечественного (ТХМП, пикохлор) и американского (М-=егуе) производства, а также японского препарата на основе 4-амино-1,2,4-триазола (АТС-00) на превращение, потерн азота удобрений и несимбнотическую азогфпксацпю в почве, В задачу исследовании входило изучение следующих вопросов:

1, Оценка степени н продолжительности ннгнбнрующего действия нитрапирина и АТС на нитрификацию азота удобрений в почве в лабораторных опытах,

2, Изучение влияния ингибиторов нитрификации на использование растениями азота почвы и удобрений, превращение в лочпе и потери меченного |5М азота удобрений в условиях вегетационных опытов.

3, Наблюдения за динамикой минеральных соединений азота в почве, потреблением азота растениями и изменением урожая сельскохозяйственных культур при внесении ингибиторов нитрификации с азотными удобрениями в полевых условиях.

4, Изучение влияния азотных удобрений, ннтраппрпна и АТС на потенциальную несимбнотическую азотфиксацню и численность свободной; ивущих азотфнксаторов рода С1о£1гЬ (Ниш н сульфатредукторов в почве,

5, Оценка чувствительности МКгозотопаз (в накопительной культуре) и свободное и вущнх азотфиксаторов рода С1о$1п-(Нит {в чистых культурах и и почве) к ннтрапнркну и АТС.

Научная новизна. В исследованиях с использованием меченных 15М азота сульфата ааг.шжня н .мочевины получены новые данные о сравнительном действии » препаратов па основе нитрапирина (М-йегуе, ТХМП, шгкохлора) и АТС на использование растениями азота почвы и удобрения, нитрификацию, закрепление в почве в органической форме и потери азота удобрений. В условиях полевых, вегетационных и лабораторных опытов впервые изучено влияние обычно рекомендуемых доз ингибиторов нитрификации п связанного азота на по-

тешшальнуго активность и численность азотфиксаторов в почве. Впервые изучено действие различных концентраций ингибиторов нитрификации на азотфнксирующую активность представителей рода Clostridium и чистой чультуре и поген-анальную азотфикс пру ю щу ю способность почв.

Практическая ценность работы. Проведена сравнительная оценка влияния ингибиторов нитрификации на основе пптра-инрнна американского н отечественного производства, а также японского АТС на превращение в почве, потери азота удобрений и несимбнотическую азотфнксацшо. Показано, что эти ингибиторы нитрификации в дозах, рекомендуемых для практического использования с аммиачными удобрениями и мочевиной с целью снижения потерь н повышения эффективности азота удобрений, не оказывают отрицательного влияния на потенциальную азотфикенрующую способность почв. Даны рекомендации по оценке влияния ингибиторов на нитрификацию и неснмбнотнческую азотфнксацию в почве. Результаты исследований, представленные в диссертационной работе, использованы при разработке программы и методики испытаний ингибиторов нитрификации в подразделениях ВПНО «Союзсель-хозхнмня» и научных учреждениях страны.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались Ii обсуждались на научной конференции ТСХА н 1981 г., па Всесоюзном совещании «Экологические последствия применения удобрений», проводившемся в 1982 году п г. Пущине, и опубликованы в 4 научных статьях, вошли в рекомендации по испытанию ингибиторов нитрификации в производственных условиях,

Объем работы. Диссертация изложена на 220 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав обзора литературы, 5 глав экспериментальной части, выводов и приложения (из 14 таблиц), включает 35 таблиц н 23 рисунка. Список использованной литературы представлен 421 наименованном, в числе которых 145 иностранных.

УСЛОВИЯ и МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для решения поставленных задач в 1979—1982 гг. проводились исследования в условиях лабораторных, вегетационных н полевых опытов.

В лабораторных опытах изучали степень и продолжительность действия нптрапнртпа и АТС на превращение азота сульфата аммония и мочевины в дерново-подзолистой средне-суглиннстой почве с опытных участков НИПТИЖ и Рамен-скон агрохимической опытной стаипни НИУИФ (на которых проводились нолевые опыты с ингибиторами нитрификации) —

п Московской области и лугово-чернолемовнднон тяжелосуглинного» почве с рисового ноля Краснодарского края. Агрохимическая характеристика почв представлена в табл, I и 2, Параллельно изучалось влияние азотных удобрений н нигнби« торов нитрификации на потенциальную азогфиксирующую способность почвы, на численность свободно живущих азот-фикснруюншх и сульфатредуцнругощих микроорганизмов. Компостировав не почвы проводили при температуре 28—30°С и влажности почаы 60% от полной влагоемкостн.

Таблица 1

Агрохимическая характеристика дерново-подзолистой почвы

а о Гумус по Р"КС1 Мг 1 в V. % N N 1 К;0 ш> Кирсанову

Я Я Тюрину, % мг-жв па мни. общ.

о 100 г почвы мг/ИШ г ПОЧВЫ

2-1

2,67

2,ЗГ>

Лабораторные опыты НИПТИЖ, 1982

•1.2

8,2

66

3,0

131 7,0

РАОС, 1979

4.0

ЗЛ

8,5 72

4,5

12Й

1.2

10,6

(5,0

Вегетационные опыты РАОС, 19К0

2.30

4,9

3,:1

8Л

4,5

120

1,2

в,0

2,3

2.25

РАОС, 19«!

4,8

3,2

В/)

3,8

120

1.2

8.0

Краткосрочные опыты РАОС, 1982

2,20

4,4

3.«

8,2

64

3.8

120

1,2

8,5

Азот в форме сульфата аммония и мочевины вносили в норме 20—30 мг/100 г почвы. Ингибиторы нитрификации (N-5014«,', ТХМП, шгкохлор, АТС) в опыте ЛЬ 1 вносили в дозе 1 % от азота удобрения, а в опытах ЛЬ 2 и ЛЬ 3 — в дозах 0,5; 1,0; 1,5; 2,0% от азота сульфата аммония и мочевины, В почве в динамике определяли содержание минерального (М—МН4 н N—N03) азота. Биологическая повторность всех определений — двукратная, аналитическая — не менее двукратной.

Определение потенциальной азотфиксируюшей активности почвы проводили ацетиленовым методом (Hardy et, al, 1968). Численность анаэробных свобод н оживу щнх азогфнксаторов (CI. pasteurianum и CI. acetobutylicum) определяли па оптимальных дифференцированных средах (Емнев, 1965) методом предельных разведений с использованием таблиц Мак-Кредн.

Таблица 2

Агрохимическая характеристика дугово-черноземоендной тяжелосуглИНИСТОЙ почвы

Я о Я 3 £ Щ * Г| § а* | >ii У 2 1 d 3 СН \ к о- я я ^ „ 1 3 ST £ г к я- £ .4 6 t- = Е N мин. N общ. РгСК | KiO по Л1ачн* пшу

мг/100 г почвы

3—8 6.« 3,80 j 0,02 50 12,5 200 2,8 j '19,0

Количественный учет сульфатредуцнрующнх микроорганизмов проводили на жидко» среде Постгейта «В» (Postgate, 1966) по методике, предложенной Розановой Е. П. (197&). Содержание аммонийного и нитратного ало га н почве определяли п одной вытяжке по методике, разработанной Борисовой Н. И. (1968). В лабораторных опытах .Yc.Ys 5—7 содержание иптритного азота определяли по методу Грнсса в тон же вытяжке.

В вегетационных опытах 1980—1981 гг. с ячменем сорта Московский 121 изучали влияние ингибиторов нитрификации на использование растениями азота почвы н удобрения, превращение я почве и потери меченного 1SN азога удобрений. Параллельно изучали влияние нитрапирнна и АТС на потенциальную неси.ч биотическую азотфнксирующую активность н численность свободноживущих азогфнксаторов рода Clostridium (CI. pasteurianum и CI, acetobutylicum). В опытах использовали дернопо-подзолистую средиесуглинистую почву (табл. 1). Повториость опытов при закладке 10-кратная, а при учете урожая — 4-кратиая, В вегетационном опыте Ла 1 1980 г. азот в форме сульфата аммония вносили и дозе 100 мг/кг почвы. Ингибиторы нитрификации N-serve и ТХМП применяли нз расчета 1%, а АТС — 2% от азота удобрений (Муравим и др., 1981). В половину сосудов вариантов с азотом вносили меченый сульфат аммония с обогащением J3,8 ат.% 13N. В вегетационных опытах Л1* 2 и jYs 3 1981 г. азот в форме меченных 15N сульфата аммония с обогащением 14,41 ( опыт JMv 2) и мочевины с обогащением 8,37 аг,% (опыт .Ys 3) вносили в дозе 100 мг/кг почвы. Ингибиторы нитрификации (N-serve п пнкохлор п опыте .Ys 2, N-serve н АТС-

в опыте Ле 3) »носил» из расчета 1% от азота удобрений (1 мг/кг почвы) как на фоне азота, так н на фоке РК. Наряду с ингибиторами ннтрнфнканнн в почву опыта 3 и соот-вет-стшш со схемой вносил» ингибитор уреазной активности (гидрохинон) ил расчета 10% от азота мочевины. При промежуточных учетах снимал» но дна сосуда (од»» с меткой, другой бел метки — в опыте „М 1 » оба с меткой — в опытах ЛГ° 2 и Лй 3). Аммонийный п нитратный азот в почве определял» в вытяжке 0,5 » КС1 по методу Кьельдаля, Общин азот в почве н растениях определяли по методу Кьельдаля—Подльбауэра. Анализ изотопного состава азота проводил» на масс-спектрометре МП-1305.

В полевых опытах изучал» динамику минеральных соединений азота, потребление азота растениями, урожай сельскохозяйственных культур, потенциальную активность н численность снободножнвуших азотфиксатороа рода ОоаЫсИшп в почве при внесеннн ннгиОнторон нитрификации с азотным» удобрениями. Исследования проводились нами на базе полевых опытов 1979—1982 гг. Раменскон агрохимической опытной станции НИУИФ в соответствии с программой договора о научно-техническом сотрудничестве между РАОС н кафедрой агрохимии ТСХЛ. Агрохимическая характеристика почвы по годам представлена в табл. 1, Полевые опыты с ячменем сорта Московский 121 *н 1979 н 1981 гг., озимой пшеницей Мироновская 808 в 1979—1980 гг. проводил» на опытных делянках площадью 50 м2 в -I-кратной новторностн. Учетная »лошадь — Ш м2. Азот в форме мочевины вносили (но фону фосфорно-калнйных удобрении — Р,-.г. 60 и К* 60) в норме 15 и 90 кг/га. Обработку мочевины ингибиторами нитрификации (\-ierve н ТХМП) осуществляли непосредственно перед ее внесением под предносеииую культивацию дозой из расчета 1 кг/га в опыте с ячменем 1979 г. и 2 кг/га в остальных опытах. Почвенные и растительные «бразиы отбирал» через 15, 30, 45 диен и при учете урожая. Полевой опыт с картофелем сорта Гатчинский в 1982 г. проводил» »а опытных делянках площадью ■12 мг в 4-кратной повторногги, учетная площадь 14 м2. Азот в форме мочевины вносили (по фону фосфорно-калнйных удобрений — Р<..г, 60 п К* 120) в норме 00 кг/га. Ингибитор нитрификации АТС вносили в почну с мочевиной перед посад-кон картофеля в дозе 2% от азота мочевины (1,2 кг/га) но активному ингредиенту. Погодные условия с начала вегетации ячменя в 1979 и 1981 гг. были не совсем благоприятными для развития растении (-при повышенных температурах воздуха количество осадков было иамлого ниже средних многолетних норм). Осень 1979 года была затяжной, теплой, с достаточным количеством осадков, зато условия перезимовки озимых (относительно суровая зима при малом снежном по-б

крове) и последующей их вегетации были неблагоприятным». Вегетационный период 1982 года был характерным по погод-но-клнматическим условиям данной зоны.

В краткосрочных лабораторных опытах изучали влияние различных концентраций ингибиторов нитрификации 9 на основе ннтрапнрнна н АТС на активность накопительной культуры Nitrosomonas, определяли чувствительность свободножпву-щих азотфиксаторов рода Clostridium к нитрапнрниу и АТС в чистых культурах и п почве, изучали влияние различных концентрации азота сульфата аммония н мочевины на потенциальную азотфнксирующую активность дерново-подзолисто ft почвы.'Влияние различных концентраций ингибиторов нитрификации на окисление аммония культурой Nitrosomonas определяли но содержанию нитритов в среде Лохнпса. В опытах с чистыми культурами CI. pasteurianurn n CI. acetobutylicum определение азотфнкснруюшей активности проводили ацетиленовым методом на среде, предложенной кафедрой микробиологии ТСХА. Ингибиторы нитрификации .вводили в среду из расчета 0,01; 0,1; 1,0; 10 и 100 иг/л по активному ингредиенту. Полученные данные обрабатывали с помощью статистического метода — пробит-анализа (Доспехов, 1073).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Влияние нитранкрииа и АТС на нитрификацию и не-симбиотическую азотфиксанню в почве в лабораторных исследованиях.

В условиях лабораторного опыта .\s 1 (рис. 1) ингибиторы нитрификации на основе ннграинрина и АТС в дозе 1% от азота удобрений или 2 мг/кг почвы активно подавляли нитрификацию азота мочевины п дерново-подзолистой почве на протяжении 42 суток. По продолжительности ннгнбнрующего действия на нитрификацию препараты на основе ннтрапнрнна и АТС были равноценны, В лабораторных опытах .Nä 2 и № 3 показано, что с увеличением доз ннтрапнрнна (0,5; 1,0; 1,5; 2% ог азота сульфата аммония и мочевины) длительность торможения нитрификации возрастает. В лабораторных опытах с лугово-черноземовидной почвой нитрификация азота сульфата аммония и мочевины проходила более интенсивно. Ингибиторы нитрификации на основе ннтрапнрнна — американский (N-serve) и отечественный (ТХМП) препараты подавляли нитрификацию азота сульфата аммония н мочевины на протяжении 30 суток в равной степени (рис. I). Исследования показали (табл. 3), что в вариантах без внесения азота ингибиторы нитрификации в дозе 1% от азота мочевины (2 мг/кг почвы) не оказали существенного влияния на потенциальную неснмбнотическую азотфнкснрующую активность

почий лаже и пср-вый срок определения (14 дней от начала опыта), Внесение большого количества азота (20 мг/100 г почвы) практически полностью подавляло азотфнксирующую активность лерново-лодзо.'шетон почвы на протяжении всего периода наблюдении.

Таблица 3

Потенциальная активность неснмбнотнческой азотфиксацнн в л ер ново-подзолистой почве лабораторного опыта I (мг М} іга .Т■ кг почвы за сутки)

Срок определения (дни от начала опыта)

Вариант опыта Ы 42

РК........ 2.52-0,68 2,34+0,49

РК + М-^ргус..... 2,26=0,71 2.6&±0,64

РК-(-ТХЛШ..... 3,01 ±0,70 2,41 ±0.64 2,17±0,46

РК+ЛТС...... 2,ВД±0,<>8 2,68 ±0.73 2,6 а ±0.61

2. Влияние ингибиторов нитрификации на баланс меченного азота удобрений и несимбиотнческую азотфиксацию в почве в вегетационных опытах с ячменем.

Внесение азотных удобрений существенно сказалось на повышении урожайности ячменя н потреблении азота растениями. Азотные удобрения усиливали мобилизацию азота из почвенного органического вещества, в этом случае в почве накапливалось больше немеченых минеральных соединений азота. Применение ингибиторов нитрификации не снижало дополнительную мобилизацию азота почвы от внесения азотных удобрений и усвоение «окстра» азота растениями (табл. 4). Ингибиторы нитрификации на основе ннтрапнрина (¡М-аегуе, ТХЛ1П, никохлор) н АТС сильно тормозили нитрификацию азога сульфата аммония и мочевины в почве (рис. 2). По способности к торможению нитрификации препараты на основе нитранирнна и АТС были равноценны. Применение ингибиторов нитрификации способствовало большему закреплению азота удобрений в органической форме (табл. Г>). Потерн азота сульфата аммония под действием ингибиторов нитрификации снижались е 28—30% до 21—23% от внесенного количества (опыты Мв 1 и ЛГг 2). В опыте ЛГ» 3 с мочевиной газообразные потерн азота с применением ингибиторов нитрнфнкашш 1^-аег\ге и АТС снижались в меньшей степени (с 30 до 24—25%). При совместном использовании гидрохинона и ингибиторов нитрификации потерн азота уменьшались до 20—22% от внесенного количества. Существенного повышения урожая ячменя в условиях вегетационного опыта, где применялась высокая норма азота, под действием инги-9

Бораштн';І234-

' Сроки опрем-* 2

" ЛЄПЕЯІДЕЇО . ■

1234

4 •

. 6■ :

;. D - í^M; -

І. otrwîKTOpoD' нктріфгкадзя ка cwwpesmïe минерального

; taois'.B дарнсво-подзодиссоЛ': (А) илугово-чернозеиовпдноЗ' СБ)

■ neis© .«sa ôe :Ko;.xocTiîpo2fl:su; с мочвпгаоЯ.'.Варишіти: Л; І-?.';

■ ■ 3¿E;¿K¡n ; : ",4-TK-. átc і 5-J/rti -. e-ÄHiW-^q т:ся і

. 7,33 7,СО

6,00

I 5,00

а - ■

4,00

3,00 2,76

И

00

£0

70

*«

• £0

-1 50

* а 40

-3 30

Л а 20

" л

41 в 10

к К

О

- 2

I О I

логарв;« Есщентрадп

Ряс.З. Злзясиость степеЬз ютвированаа'кгтр^знаци ж азотшксирутей акта нос та от кон-сечтктаз препаратов её основе нхтраш^ааа ( — ) I АТС (---) б жне2езаровая-

ВО к (хОрЫв* ф

Таблица 1

Урожай ячменя и использование растениями азота почвы н удобрений

Вариант опыта Урожай, г, сосуд Использовано растениями азота, м г/сосуд

ЗЄ[УШ> соломы всего из удобрений из почвы «жстра» ало га

Опыт № I, 1980, с сульфатом аммония

РК 5,52 11,11 214 214

МРК 12,91 21,50 521 252 269

13,40 21 22 254 279

МРК+ТХЛШ 13,42 аы5 534 256 278

ІЧРК+ЛТС 13,31 21,53 5-12 257 285

НС Ра,ад 0,70 0,44

Опыт Л 2, 1981, с сульфатом аммония

РК

МРК+Х-зт'е МРК-Нпикохдор МРК+АТС НСРр.«

6.51 12,02

14,82 24,65

15,21 25,;] 8

15.30 24,30

15.31 25,09

0,62 0,62

231 _

555 242

503 233

566 253

249

231 _

313 82

315 84

313 82

319 88

Опыт № 3, 1981, с мочевиной

РК МРК

NPK+N■seгve

.ЧРК+гилро\и.

НОІГ+М-йєгує

КРК+ЛТС

■\'РК+гндролн-

нон + ЛТС

НСР;,.М

3,84 5,62

7,82 12,80

8,02 12,Ш

8,20 13,02

8,41 13,10

8,00 12,89

0,80 0,42

112

гш 152

916 161

328 170

321 159

318 >161

112

153 44

155 •13

158 46

162 50

157 45

бнторов нитрификации, как и ожидалось, не происходило. Однако проявлялась четкая тенденция к повышению урожая зерна ячменя, общих размеров потребления азота и коэффициентов использования растениями азота удобрений вследствие снижения его потерь под влиянием ингибиторов нитрификации (табл. 4, 5). Отрицательного влияния ингибиторов нитрификации на рост н развитие ячменя в вариантах с применением азота и на фоне РК не наблюдалось. Исследования показали, что внесение 'ингибиторов нитрификации в почву фоновых вариантов (без азота) вегетационных опытов ЛГз 2 и № 3 не оказало угнетающего действия на неснмбнотнческую азогфнкегшню уже при первых сроках наблюдений (табл. 6).

Таблица 5

Баланс азота удобрений в вегетационных опытах с (в % от внесенного количества)

Год проведения опыта Вариант опыта (форма азота и ингибитор) Использовано растениям» Оста m всего ЛОСЬ D 1411Є R ОрГ. форме Газообразные потери

N,....... 50 о<> 21 28

Nj 4-N-serve . . . _ . ГН 29 28 20

Na +Т.ХМП....... 51 28 -7 21

Na +ATC...... 01 28 27 2.1

N4........ 48 2'i 30

Mj +N-serve 52 25 25 23

ла+пнкохлор . , . . Е>1 26 26 23

N, +ЛТС..... 50 27 27 23

M......... Й1 19 '!!> 30

Nu +N-serve..... 54 21 21 25

1981 NM + гидрохинон 4-

4-N-serve . , . . . 57 23 20

N„ +ЛТС..... 5Э 23 21 24

NM +гндрохинон4-ЛТС . 54 21 » | 22

Превращение в почве, потребление растениями азота удобрений и азотфиксирующая способность почв при использовании ингибиторов нитрификации в полевых условиях.

В опытах 1979 н 1981 гг. с ячменем в условиях повышенных температур и недостатка влаги в почве с начала вегета-

Таблица б

Потенциальная активность несим биотической фиксации азота в почве вегетационного опыта Л 3 1981 г с мочевиной

(мг N1 на I кг почвы за сутки)

Срок определения (дни ог начала

Вариант опыта опыта, фенофаза)

37 (выход в трубку)

23 (кушсние) 56' (колошение)

РК......... 2,33 ±0,43 2.G0±O,tO 8,76 ±0,25

PK+N-serve..... 2,? і ¿0,69 3,68 ±0,16 ,10,02 ±0,20

РК4-АТС...... 2,73-2:0,19 2.83+0,25 1Ы5±0,53

NPK........ 0,74±0,16 2,24 ±0,20 8,05 ± 1,02

NPK+N-serve .... 0,76±0,22 2,Й1±0,15 9,29 ±0,74

NPK + гидрохинон f N-

serve ....... 0,83±0,12 2,60 ±0.15 10,31 ±0,15

NPKH-ATC..... 0.61 ±0,10 2:18±0,20 6Л9±1,18

N PK 4- пі др ox и и он+АТС . 0,84*0,45 2,М±0,)8 3,73=1,31

нии торможение нитрификации под действием и

ТХЛ1П наблюдалось только на протяжении первых 2—3 недель после их внесения с мочевиной (табл. 7). Даже в фазу

Таблица 7

Содержание минерального азота в почве делянок полевого опыта с ячменем 1979 г. и озимой пшеницей 1979—60 гг. (чг/кг почвы)

Варнакг (»ныта Ячмень* озимая пшеница**

26 мая | 10 нюня 26 сентября I 20 октября

Ц X С X ! х <4 О х 1 И X \ X О '1 X т» К. 1 х О X 1 X

¡. РК 6 31 а 22 1 38 о ■16

2. РК-М5М и |12 г4в а 27 30 8 «3

3, РК-НбМм +

20 43 3 27 ¡17 39 15 61

■(. РК+45М« +

+ТХЖ1 38 ч 27 К 30 ,12 67

5. РК+90М„ -И ■1& 3 29 20 47 6 к»

а РК+90«„ +

21 41 7 26 35 ЗУ 20 63

7. РК+Ш^Ч 1-Ь

+ТХЛШ 21 39 г, 26 32 -12 20 60

* — внесение удобрений к посев приведены М чая. "* — внесение удобрений и посев проведены 27 августа.

кущения существенной разницы в накоплении азота растениями под действием ингибиторов нитрификации не наблюдалось, В полевом опыте 1979—1980гг. с озимой пшеницей торможение нитрификации в почве под действием внесенных с мочевиной ингибиторов нитрификации проявлялось в течение всего осеннего периода вплоть до установления минусовых температур (табл. 7). Но условия перезимовки озимых были неблагоприятными, поэтому в последующие периоды вегетации растений ингибиторы также не оказали существенного влияния на урожай н потребление азота растениями. Отрицательного влияния на азотфнкенрующую активность почв и численность свободноживущих азотфиксаторов рода С1озШ-<!1кт ингибиторы нитрификации на основе иитрапнрнна (М-Беп/е и ТХМП) не оказали (табл. 8). Угнетающее действие внесенного минерального азота на активность н численность несимбногическнх азотфшкеагоро» проявлялось только в первый период определения (15 дней от начала опытов),

4. Степень ингибирования нитрификации (в накопительной культуре Г*Шго5отопа$) и азотфнксирующей активности (в чистой культуре С1. раз^ипапит и С1. асе*оЬи1уНсит, и

И

ризосфере кукурузы и в почве без растений) в зависимости от концентрации ингибиторов нитрификации.

Таблица 8

Потенциальная активность неси мбиотической аэотфиксаини в почве делянок полевого опыта с ячменем 1979г. н озимой пшеницей 1979—80 гг. (мкг Мг на ¡1 кг почвы за сутки)

Ячмень Озимая пшеница

Вариант опыта* 26 мая, кущение 10 июня, вылод а трубку 25 нюня, колошение 26 сентября, всходы 4 мая кущенне 24 нюня, начало цветения

1 3 5 6 HC 329 85 ■80 79 72 70 71 43 641 749 764 803 629 614 - 700 278 ,1220 1860 2830 2570 1630 2720 2520 535 421 2Й5 305 305 200 254 266 55 1 ■то 1880 1290 il4fi0 1390 ■1580 1870 519 3060 2660 45)20 4570 5370 ,1720 1560 10Ü3

*— варианты те же, что it в табл. 7.

Исследования показали, что все изучаемые препараты на основе нитрапирина (N-serve, ТХМП, пикохлор) подавляли окисление аммония культурой Nitrosomonas примерно в равной степени. Оценка полученных данных с помощью пробит-анализа показывает (рис. 3), что для данных микроорганизмов относительно безвредная концентрация ннтрапирина (на уровне 5% -ннгнбнрования) составляет менее 0,001 мг/л среды, 50%-ное ннгнбированне нитрификации происходит при концентрации нитрапирпна порядка • 0,025—0,03 мг/л среды, практически полное (на уровне 95%) ннгибнрованне процесса нитрификации наблюдается при концентрации ннтрапирина более 1,0 мг/л среды, для АТС эти показатели составляли соответственно менее 0,03; 0,1 н более 3,0 мг/л среды. В чистых культурах свободножнвушие азогфнксаторы С), pasteurianum и CI. acetobutylicum оказались столь же чувствительными к ннтрапирнну, как и Nitrosomonas. Угнетающе« действие ннтрапирина и АТС на ннтрогеназную активность почвы в ризосфере кукурузы проявлялось в течение первых суток при концентрации на порядок выше, а для азотфикснрующен активности парующей почвы — на два порядка выше (рис. 3), Однако дальнейшие нследования, проводившиеся с дерпово-под-золистой и лугово-черноземовиднон почвами, показали, что их потенциальная азотфикспруюшая активность полностью восстанавливается через 10 суток, Сульфатредуцирующие микроорганизмы оказались более чувствительными к питра-пприну, чем азотфиксаторы рода Clostridium, их численность сокращалась уже при концентрации ингибитора 0,1 мг/кг 12.

почвы, но через 10 суток также полиостью восстанавливалась. Меньшее угнетение азотфиксирующей активности под действием ингибиторов нитрификации в ризосфере кукурузы н в парующей почве по сравнению с чистыми культурами можно объяснить более широким спектром бактерии, присутствующих в почве и участвующих в азотфиксации и деградации пнгнбнто-ров, а также буферностью самой почвы и пространственной разобщенностью в ней субстрата и микрофлоры. При совместном внесении в почву 1% глюкозы и азота мочевины или сульфата аммония п концентрациях от 0,01 до 100 мг/кг почвы малые дозы азота стимулировали азотфпксацшо, а угнетающее влияние на нитрогеиазную активность почвы в течение первых суток установлено при концентрации азота 30 мг/кг почвы.

Выводы

1, Препараты на основе ниграпирина в дозах 0,5—2% от азота сульфата аммония п мочевины активно тормозят его нитрификацию в дер ново-подзолистой почве на протяжении 42—45 суток компостирования в оптимальных для нитрификации условиях. В последующем, через 56—70 суток, нитрифицирующая способность почвы постепенно восстанавливается. При равных дозах ингибиторов (2 мг/кг почвы, пли 1% от азота удобрений) по степени и продолжительности ингибирующе. го нитрификацию действия ЛТС не уступает препаратам на основе интрапнрнна.

2. Применение препаратов на основе ннтрапирпна и ЛТС п дозе 1 мг/кг почвы, пли 1% от азота удобрения, тормозит нитрификацию азота сульфата аммония и мочевины и азота почвы, уменьшает потери азота удобрений -в газообразной форме (с 29—30% до 20—22%) при одновременном увеличении размеров его закрепления в почве. Применение ингибиторов нитрификации не снижает дополнительную мобилизацию азота почвы ог внесения азотных удобрений и усвоение «экстра» азога растениями.

3. Наблюдения за динамикой минерального азота в дерново-подзолистой почве в полевых опытах с ячменем, озимой пшеницей и картофелем свидетельствуют о торможении нитрификации аэота удобрения при внесении обычно рекомендуемых доз нитрапнрнна и ЛТС (1—2 кг/га). Длительность ннгн-бнрующего действия этих препаратов на нитрификацию зависит ог складывающихся погодных условий и сокращается в условиях повышенных температур и недостатка влаги в почве.

4, Повышенная концентрация минерального азота в почве в первый период после внесения азотных удобрений оказывает временное, на протяжении 2—3 недель, угнетающее действие на потенциальную несимбнотнческую азотфпксацшо и

численность свободноживущнх азотфиксаторов рода Clostridium в почве. Затем азотфвкснрующая способность полностью восстанавливается и постепенно нарастает в ходе вегетации растений, достигая максимума в период начала цветения.

5. Небольшие концентрации связанного азота (до 10 мг/кг почвы) в форме сульфата аммония и мочевины оказывают стимулирующее влияние на потенциальную азотфиксирую-щую способность дерново-подзолистой почвы. При увеличении концентрации азота удобрений свыше 30 мг/кг происходит резкое снижение несимбиотической азотфпкеацнн в почве.

6. Ингибиторы нитрификации на основе нитрапирииа (N-serve, ТХМП, лнкохлор) н АТС в дозах, рекомендуемых для практического использования с аммонийными удобрениями и мочевиной с целью снижения потерь и повышения эффективности азота удобрений, не оказывают отрицательного действия на потенциальную неси м биотическую азотфнксацню и численность свободноживущнх азотфиксаторов в почве.

7. Ингибиторы нитрификации на основе нитрапирииа обладают одинаковой способностью к подавлению окисления аммония до нитритов накопительной культурой Nitrosomonas. 50%-ное ингибирование активности .Nitrosomonas наблюдается в течение первых суток при концентрации ннтрапирнна 0,025 мг/л культуральной среды, для японского препарата АТС эта концентрация составляет 0,1 мг/л.

8. Свобод ножи вущие азотфнксаторы CI. pasteiirianum и CI, acetobutylicum высоко чувствительны к нитрапнрнну. Пороговая концентрация нитрапирииа, вызывающая 50%-ное ингибирование нитрогеназной активности этих микроорганизмов, составляет 0,025 мг/л, а АТС — 0,25 >мг/л среды. Угнетающее действие ннтраоирина и АТС на ннтрогеназную активность в ризосфере кукукуры и в парующей почве проявляется При концентрациях ингибиторов нитрификации на 1—2 порядка больших, чем в чистых культурах.

Рекомендации научным учреждениям и химическому производству

Химические соединения и препаративные их формы, рекомендуемые для применения в качестве ингибиторов нитрификации, должны в обязательном порядке проходить не только принятую агрохимическую и токсиколого-гнгиеническую проверку, но it оцениваться по влиянию на неснмбиогическую азотфнксацню в почве. Для первичной оценки пригодности химических препаратов, используемых в качестве ингибиторов нитрификации, рекомендуется применять тест с накопительной культурой Nitrosomonas,

По материалам диссертации опубликованы следующие работы

1, Хрушкова Т. Л., Муравнн Э. Л., Сидоренко О. Д., Кузьмич М. А. Влияние ингибиторов нитрификации на превращение азотных удобрений, численность и активность свободно-живущих азотфнксаторов в дерново-подзол и стон почве. — В сб.: Проблемы химизации и мелиорации почв, ТСХЛ М., 1981, с. 14—21.

2, Хрушкова Т. А. Изучение действия ингибиторов нитрификации (препаратов на основе нитрапирнна и АТС) на не-симбнотическую азотфнксацню в почве.— В сб.; Вопросы агрохимии азота, ТСХЛ, М„ 1982, с, (¡4—72.

3. Муравнн Э. А„ Хрушкова Т. Л., Сидоренко О. Д. Влияние ингибиторов нитрификации (нитрапирнна и АТС) на превращение азотных удобрений, численность и активность сво-бодножнвущпх азотфнксаторов в дерново-подзол истом почве.— В сб. Экологические последствия применения агрохтгмикатон (удобрения), Пущино. 1982, с. 31—32.

4. Муравнн "Э: Л„ Мочкова Т. В., Ненгебаур Э, Ф„ Хрушкова Т. А. Сравнительная эффективность АТС н препаратов на основе нитрапирнна в качестве ингибиторов нитрификации.—Изв. ТСХЛ, 1983,5, с. 172—170.

Л 76351 27/Х—83 г. Объем 1 п, л. Заказ 2659. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им, К. А. Тимирязева .127550, Москва И-550, Тимирязевская ул.,