Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность и использование растениями азота КАС при совместном применении с ингибиторами нитрификации под кукурузу на серых лесных почвах

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Эффективность и использование растениями азота КАС при совместном применении с ингибиторами нитрификации под кукурузу на серых лесных почвах"

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

Г Б

ОД. На правах рукописи

ЛИТВИНСКАЯ Ирина Борисовна

УДК 631.84 : 631.46.3 : 632.95.4

ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСТЕНИЯМИ АЗОТА КАС ПРИ СОВМЕСТНОМ ПРИМЕНЕНИИ С И Н ГИБ И ТО РАМ И Н ИТРИ Ф ИКАЦИ И ПОД КУКУРУЗУ НА СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ

Специальность 06.01.04.— агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1994

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

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор Э. А. Муравин.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, член-корреспондент РАСХН В. Ф. Ладонин, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Л. А. Горелик.

Ведущее предприятие — НИКПТИЖ НПО «Жидкие средства химизации сельского хозяйства».

Защита диссертации состоится « » к £_1994 г.

в час. на заседании специализированного совета

К 120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии имени К- А. Тимирязева.

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

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан _ 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета — 1?

кандидат сельскохозяйственных наукП. Родионова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Применение азотных удобрений имеет важное значение для повышения урожайности и улучшения качества сельскохозяйственных культур. В ассортименте азотных удобрений постоянно возрастает доля жидких форм иследстние более низкой их себестоимости, высокой технологичности производства и применения. К таким удобрениям относятся' водные растворы мочевины и аммиачной селитры (КАС). Важным преимуществом КАС по сравнению с традиционными твердыми формами азотных удобрений является возможность совместного внесения с другими средствами химизации земледелия - микроудобрениями, пестицидами, физиологически активными веществами, В практике сельского хозяйства уже нашло широкое применение КАС с совместимыми гербицидами почвенного действия в виде баковых смесей при возделывании различных культур (в т.ч. с препаратами из класса симм-триазинов под кукурузу), что создает более благоприятные условия для роста и развития культурных растений за счет снижения засоренности посевов и лучшего использования ими питательных веществ почвы и удобрений.

Введение в состав КАС ингибиторов нитрификации позволяет снизить потери и повысить эффективность аммонийного и амидного азота удобрения, а также ограничивать накопление нитратов в растениеводческой продукции и загрязнение ими окружающей среды. Совместное применение КАС с почвенными гербицидами и ингибиторами нитрификации может явиться одним из решений остростоящей перед сельским хозяйством проблемы рационального," энерго-и ресурсосберегающего, экологически безопасного использования азотных удобрений.

Цель и задачи исследований. Целью работы являлось изучение эффективности совместного внесения КАС с новыми перспективными ингибиторами нитрификации из числа метилпиразолов (КМП и МП) при возделываиии кукурузы на зеленую массу в условиях химической прополки на серых лесных почвах Ярославской области. В рамках этой общей цели предстояло решить следующие основные задачи;

- дать сравнительную оценку КАС и традиционных твердых азотных удобрений (гранулированной аммиачной селитры и мочевины) по их влиянию на урожай и его качество;

- изучить действие совместного применения ингибиторов КМП (1-карбамоил-3(5)метилпиразола) и МП (метилпиразола) с КАС на нитрификацию в почве и эффективность азота удобрения;

- определить эффективность совместного применения КАС с гербицидом и ингибиторами нитрификации в виде баковой смеси;

- в исследованиях с lsN охарактеризовать влияние совместного применения КАС, а также сульфата аммония с гербицидом почвенного действия и иь. ибитором нитрификации на использование кукурузой и сорной растительностью азота почвы и удобрений.

В задачу исследований входило также сравнительное изучение действия КМП и ингибиторов нитрификации на основе нитрапирина (американского N-serve и отечественного ТХМП) на окисление аммония накопительной культурой Nitrosomonas, а также активность свободноживущих азотфиксаторов рода Clostridium в чистых культурах и потенциальную азот (фиксирующую способность почвы.

Научная новизна работы. Получены новые данные о равноценности традиционных форм азотных удобрений и КАС, а также о повышении эффективности КАС за счет введения в состав удобрения ингибитора нитрификации при выращивании кукурузы на зеленую массу в условиях химической прополки.

Показано, что необходимая для 50%-кого подавления активности накопительной культуры Nitrosomonas и свободноживущих азотфиксаторов рода Clostridium в чистых культурах концентрация К.МГ1 соответственно в 3 и 10 раз выше, чем нитрапирина; в рекомендуемых для практического использования дозах КМП (2-3 кг/га) как и нитрапирин (0,5-1 кг/га) не влияет на жизнедеятельность свободноживущих азотфиксаторов рода Clostridium и не снижает потенциальную азотфиксирующую способность почвы.

Установлено, что предназначенные дня внесения с КАС новые ингибиторы нитрификации - смачивающийся препарат КМП и жидкий МП, по способности к торможению нитрификации в почве, воздействию на азотное питание и урожай кукурузы существенно не отличаются.'

Показано, что при совместном внесении КАС с изучавшимися почвенным гербицидом и ингибиторами нитрификации перед посевом кукурузы действие агрохи-микатов на урожай носит синергетический аддитивный характер. При этом биологическая активность гербицида и ингибиторов нитрификации не снижается, а эффективность азотного удобрения возрастает благодаря уничтожению сорняков гербицидом (как и при ручной прополке) и сохранению, вследствие временного подавления нитрификации ингибиторами, большего количества внесенного аммонийного и амидного азота удобрения в почве в аммонийной форме до периода интенсивного потребления азота кукурузой.

Впервые в 3-х летних исследованиях с ,äN в полевых условиях количественно охарактеризовано влияние ежегодного внесения гербицида и ингибитора нитрификации КМП на использование кукурузой и сорной растительностью азота почвы и удобрений (КАС и сульфата аммония). Установлено, что разовое и повторное при-

менение КМП в сочетании с химической прополкой увеличивает использование кукурузой меченого азота удобрений на 11-16% от внесенного количества и не снижает потребление культурой немеченого азота почвы. Не выявлено существенных различий в действии ингибитора КМП на нитрификацию в почве, потребление азота растениями и урожай кукурузы при трехлетнем систематическом и разовом (только в 3-ий год) внесении ингибитора с азотными удобрениями и гербицидом.

Практическая значимость работы. Показана целесообразность совместного применения ингибиторов нитрификации с КАС. при выращивании кукурузы на зеленую массу на серых лесных почвах Ярославской области. За счет введения в КАС ингибиторов нитрификации - смачивающегося препарата КМП или жидкого МП, в количестве 2% от N удобрения (2 кг/га при дозе 100 кг К/га) увеличивается коэффициент использования кукурузой азота удобрения (на 15-17% от внесенного количества при расчете разностным методом) и урожай (на 50-70 ц/га) без ухудшения качества зеленой массы.

Установлена возможность внесения КАС с почвенным гербицидом атразином и изучавшимися новыми ингибиторами нитрификации в виде баковой смеси, при этом сохраняется их биологическая активность и обеспечивается экологическая безопасность. При уборке кукурузы в фазы молочной и молочно-восковой спелости зерна в зеленой массе не обнаруживаются остатки применяемых агрохимикатов, а содержание нитратов остается на уровне ниже ПДК.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Всесоюзных со. вешаниях по применению ингибиторов нитрификации для повышения эффективности азотных удобрений в Москве (1985 г.) и Самарканде (1990 г.) и на научных конференциях ГСХА (июнь и декабрь 1992 г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 4 научные работы и одна рукопись депонирована.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 195 страницах машинописного текста и включает, кроме введения, 4 главы обзора литературы, 5 глав экспериментальной части, 19 таблиц, 7 рисунков, выводы, список использованной литературы, 22 страницы приложений. Список литературы представлен 342 наименованиями, в том числе 62 иностранных авторов..

УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые опыты с кукурузой на зеленую массу проводили в учхозе "Дружба" Пе-реславского района Ярославской области в 1989-1991 гг. Почвы опытных участков с бессменным выращиванием кукурузы - серые лесные среднесуглннистые, слабое-

мытые, ка покровном лессовидном суглинке. Агрохимическая хар етеристика представлена в таблице 1, схемы нолевых опытов - »таблицах 2 и 4.

Доза азота в форме гранулированной аммиачной селитры, мочевины и КАС (применявшихся по фону РК) составляла 100 кг/га. Твердые азотные удобрения вносили вручную, вразброс, а КАС-28 - ранцевым штанговым опрыскивателем под предпосевную культивацию. Ингибиторы нитрификации - смачивающийся 85% порошок КМП (1-карбамоил-3(5)метилпиразол) и жидкий МП (метилпиразол) применяли в дозе 2% от N удобрений и использовали совместно с КАС в виде баковой смеси. В вариантах с химической прополкой гербицид почвенного действия атразин (50% смачивающийся порошок) вносили в дозе 2,5 кг д.в./га. Ручную прополку в соответствующих вариантах полевого опыта 2 проводили в 2 срока (в фазы шильца и 5-7 листьев кукурузы). Учет засоренности посевов проводили по методике Координационного совета по борьбе, с сорной растительностью (1980). Способ посева кукурузы рядовой пунктирный (70 х 15 см), агротехника зональная. Площадь опытных делянок в опытах 1 и 2 соответственно 100 и 50 М2, учетная - 51 и 25,5 м2. Понторность опытов 4-х кратная. Способ учета урожая сплошной. '

. Таблица 1

Агрохимическая Характеристика почвы опытных участков

р,ок : К,О •

Год Гумус, рНсол. Нг. S Nul.г. N-ШЦ • N-NCb по Кирсанову

%" мг-экв/100 г. мг/кг ПОЧВЫ '

Полезой.сиыт 1

1989 2,56 7,00 0,45 21,3 156 27 12 160 410

1990 2,65 6,55 1,03 23,1 185 30 14 170 260

Полевой опит 2

1989 2,56 7,00 0,37 21,9 151 26 И 160 410

Микропгиквой опыт

1989 3,83 5,55 2,82 25,3 183 21 1Г 120 210

1990 3,80 5,48- 2,81 25,1 183 21 - . 15 130 200

19911 3,86 5,68 2,48 24,7 . 184 21 . 14 НО 210

19912 3,80 5,71 .. 2/0. 25,0 185 24 12 140 190

' - систематическое применение агрохнмккатов 2

- разовое применение агрохямикатов

Микрополевой опыт на протяжении 3-х лет проводили на внееевооборотном участке опытного поля кафедры агрохимии в учхозе ежегодным наложением одной и

той же схемы, включавшей в себя варианты с химической и ручной прополкой и совместным применением азотных удобрений (КАС и сульфата аммония) с гербицидом почвенного действия, а также ингибитором нитрификации КМП (табл.6). Меченые азотные удобрения с обогащением 2,34-2,57 ат.% вносили на делянки одного из повторений, чередовавшихся по годам. На третий год (1991 г.) схема опыта была дополнена аналогичными вариантами с разовым использованием всех изучавшихся агрохимикатов. Площадь опытных делянок - 5,67 м2 (три рядка длиной 2,1 м), учетных - 1,05 м2 (только центральный рядок за минусом торцевых защиток). Учет сорняков проводился в 3 срока ручной прополки (в фазы шильца, 5-6 листьев и выметывания метелки) и при уборке урожая.

Метеорологические условия вегетационных периодов 1989-91 гг. были различны. Хороший запас влаги в почве перед посевом (14 мая), обильные осадки и повышенная по сравнению со среднемноголетней: температура воздуха в вегетационный период 1989 г. способствовали активному росту и развитию кукурузы, уборку которой проводили 24 августа в фазу молочно-восковой спелости зерна. В 1990 г. ограниченное "количество влаги весной в почве до посева (11 мая), избыточное увлажнение в последующий период при относительно низких температурах воздуха (по сравнению со среднемноголетней) в течение всей вегетации привели к более замедленному, росту и развитию кукурузы. Уборку проводили 24 августа в начале фазы . Молочной спелости зерна. В 1991 году затяжная весна, высокий снежный покров и низкие температуры воздуха до конца апреля, избыточное количество осадков и влаги в почве в мае сделали невозможным выход в поле посевной техники до середины июня (посев проводами 11 меня). Однако, в дальнейшем складывались весьма благоприятные для роста и развития кукурузы погодные условия (характерное для региона количество и распределение осадков при повышенных температурах), что позволило к обычному сроку уборки (24 августа) получить зеленую массу с початками молочно-восковой спелости зерна.

Агрохимический анализ почв перед закладкой опытов проводили общепринятыми методами. Программа наблюдений соответствовала требованиям ОСТ 10-10687. Содержание аммонийного и нитратного азота (после его восстановления до аммония) определяли во всех опытах в свежих почвенных образцах на макроаппарате Кьельдаля, общего азота в растениях - микрометодом Кьельдаля после сжигания с фснолсерной кислотой. Оценку изотопного состава азота каждого из 5 типичных растений с учетных: делянок микрополевого опыта с проводили после соответствующей подготовки проб на масспекгрометре МИ-1305.

Л"

Наличие остаточных количеств метилпиразола (основного метаболита ингибитора нитрификации КМП) в сыром растительном материале изучали на кафедре химических средств защиты растений ТСХА методом тонкослойной хроматографии.

Микробиологические исследования проводили на кафедре микробиологии ТСХА совместно с •Т.А.Хрушковой. С помощью биотеста с накопительной культурой Nitrosomonas, разработанного с нашим участием, была проведена сравнительная оценка ингибиторов нитрификации на основе ниграпирина (отечественного ТХМП и американского N-setve), а также метилпиразола (КМП). Влияние различных концентраций ингибиторов нитрификации на активность накопительной культуры Nitrosomonas оценивали по образованию нитритов после суточной инкубации в среде Лохниса с аммонийным источником азота. В опытах с чистыми культурами свободноживущих азотфиксаторов рода Clostridium, а также в опытах с ризосферой и парующей почвой определение эзотфиксирующей активности проводили ацетиленовым методом. Ингибиторы нитрификации вводили в среды из расчета 0,01; 0,1; 1,0; 10; 100 и 1000 мг/л, а в почву - 0,01; 0,1; 1,0; 10 и 100 мг/кг по активному ингредиенту. Полученные данные обрабатывали с помощью статистического метода пробит-анализа (Доспехов, 1985).

Математическую обработку урожайных данных в полевых и микрополевом опы- , тах, а также данных об использовании растениями меченного 15N азота удобрений проводили методом дисперсионного анализа на ЭВМ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Влияние различных концентраций ингибиторов нитрификации на активность накопительной культуры' Nitrosomonas и свободноживущих азотфиксаторов рода Clostridium в чистых культурах ,

Исследования показали, что ингибиторы на основе ниграпирина (N-serve, ТХМП) и метилпиразола (КМП) в равных концентрациях в различной степени тормозили активность Nitrosomonas в питательной среде с аммонийным азотом. Оценка данных о зависимости "эффект-доза" с помощью пробит- анализа доказала, что 50% ингибирование нитрификации происходило при концентрации препаратов на основе нитрапирина 0,025-0,03 мг/л среды, относительно безвредная их концентрация составляла менее 0,001 мг/л среды, а практически полное (на уровне 95%) подавление' окисления аммония до нитритов наблюдалось при концентрации нитрапирина более 1,0 мг/л среды. Для КМП эти концентрации составляли соответственно 0,08-0,09 мг/л, менее 0,03 мг/л и более 3,0 мг/л; следовательно, 50% торможение активности ' Nitrosomonas наблюдалось при концентрациях КМП в 3 раза большей, чем ниграпирина. Чувствительность свободноживущих азотфиксаторов CI. pasteurianum и

Cl. acetobutylicum в чистых культурах к препаратам на осноье нитрапирина была значительно выше, чем к КМП. Концентрация нитрапирина, вызывающая 50% подавление азотфиксации, составляла 0,025 мг/л, а КМП - 0,25 мг/л среды. Угнетающее действие этих ингибиторов нитрификации на нитрогёназную активность в ризосфере кухурузы и в паруюшей почве проявлялось при концентрациях на 1-2 порядка больших.

2.Эффективность различных форм азотных удобрений и ингибиторов щпти-

I ^ К V КЛ~р V 1

В полевом опыте 1 1989-90 гг. визуальные и биометрические наблюдения не выявили существенных изменений в росте и развитии кукурузы в зависимости от формы изучавшихся азотных удобрений. По влиянию на урожай зеленой массы кукурузы КАС в оба года не уступал традиционным формам твердых азотных удобрений (аммиачной селитре и мочевине), а в 1989 году прибавка урожая от КАС была достоверно выше, чем от применения мочевины (табл. 2). В среднем за 2 года сравниваемые азотные удобрения были равноценны, прибавки зеленой массы составляли 103-135 ц/га, а Сбор сухого вещества возрастал на 13,3-20,0 ц/га по сравнению с фоном РК. Размеры выноса азота с урожаем увеличивались по сравнению с фоновым вариантом в 1,8 раза, а коэффициенты использования растениями азота КАС, рассчитанные разностным методом, в среднем за 2 года были выше, чем аздта мочевины и аммиачной селитры (52% против 42% и 46% от внесенного в дозе 100 кг N/ra).

Таблица 2

Урожай кукурузы и потребление азота растениями. Опыт 1.

{1989 Г./1990 г.)

Вариант опыта Урожай зеле- Сбор сухого Вынос азота с КИ азота удоб-

ной массы, ц/га вещества, урожаем, рения, %

ц/га кг/га от внесенного

1РК (фон) 445/516 73,8/61,1 66,5/68,4 -

2РК+КМП 464/541 80,3/55,7 73,0/82,8 -

ЗРК+МП 471/564 80,1/66,6 69,7/91,2 -

4PK-WM 532/636 86,8/75,5 • 110,2/108,0 44/40

вРК+М^ 563/628 Й8,1/78,3 107,4/119,8 41/51

бРК+Ыкдс 582/649 92,6/82,3 115,0/121,8 49/53

7РК+ККДС+ 645/721 " 100,6/92,1 131,8/140,0 65/72

КМП

вРК+М^с-!- 636/700 107,1/92,3 127,5/142,1 61/74

МП

НСР05 • 63/48 7,6/5,8

Наблюдения за динамикой минеральных соединений азота в почве показали, что ингибиторы КМП и МП при внесении их совместно с КАС тормозили процесс нитрификации в течение 1,5-2 месяцев и .сохраняли в почве большее количество азота в аммонийной форме до начала интенсивного потребления его кукурузой (табл. 3).

Это способствовало улучшению азотного питания растений, положит :ьно сказалось на их росте и формировании урожая зеленой массы, который в среднем за 2 год?, в варианте с КАС без ингибиторов возрастал на 134 и/га, а с ингибиторами - на 187202 и/га по сравнению с фоновым вариантом.

Таблица 3

Содержание минеральных соединений азота в почве, мг/кг. Опыт 1. (1989 Г./1990 г.)

3 отбор.

Вариант 1 отбор. Всходы 2 отбор. 5-7 лист Мол.воск.слелостъ/Вы-

опыта 20.06/05.06 12.07/07.07 метывание метелки

24.08/07.08

N-№1, N-N0-, N-N1^ N-N0, N-N11, \ N-N0,

1.РК(фон) 8/16 14/18 11/22 4/29 7/15 3/3

2.РК+КМП 17/23 11/20 14/24 4/27 10/15 3/4

З.РК+МП 16/26 14/28 14/20 5/27 9/16 3/3

В/53 17/26 11/54 7/27 10/12 7/2

ЗРК+Мдд 7/33 24/31 10/37 5/24 6/14 5/4

6РК<-ИКАС 12/47 23/23 15/40 6/34 8/10 4/3

7.ГК+Икас 38/63 14/22 24/56 6/37 . 10/21 4/2

+КМП

вРК+Ккдс 33/57 14/23 22/57 4/40 4/1» 3/3

+МП

Вынос азота кукурузой в вариантах с ингибиторами нитрификации увеличился на 67-69 кг/га по сравнению с вариантом РК, в том числе от ингибиторов нитрификации - на 16-18 кг/га. Соответственно повышались под действием ингибиторов и коэффициенты использования растениями азота КАС, рассчитанные разностным методом (табл. 2). По степени и продолжительности действия на нитрификацию в почве, потребление азота'растениями и урожай ингибиторы 1СМП и МП были равноценны.

3. Эффективность совместного применения КАС с гербицидом почвенного дей-

В полевом опыте 1989 г. ручная прополка на фоне ИРК и РК, а также применение атразина на фоне РК обеспечивали небольшие, но достоверные прибавки урожая зеленой массы кукурузы (табл. 4). Снижение засоренности посевов в вариантах с КАС при ручной и химической прополке (на 34 и 62% соответственно) положительно сказывалось на росте кукурузы и эффективности азотных удобрений. Прибавки урожая зеленой массы от применения КАС без прополки составили 106 ц/га, а в условиях ручной и химической прополки - соответственно 141 и 176 ц/га по сравнению с вариантом РК без прополки. Меньший эффект от ручной прополки связан с повторным отрастанием сорняков после июльских дождей.

г.

Наблюдения за динамикой минеральных соединений азота в почве в течение вегетации показали, что применение атразина на фоне РК способствовало увеличению запаса минерального (аммонийного) азота в почве лишь во второй срок определения, а в составе КАС - не вызывало существенных изменений в количестве и соотноше- . нии аммонийного и нитратного азота в пахотном слое (рис. 1). Однако снижение засоренности посевов (при учете урожая кукурузы с 82,0 г. абс.сух.в-ва/м2в варианте ЫРК без проиолки до 31,2 г. абс.сух,в-ва/м2 - в варианте совместного применения КАС с гербицидом) сопровождалось уменьшением выноса сорной растительностью питательных веществ из почвы и способствовало усилению питания кукурузы, в т.ч. азотного. Содержание азота, фосфора и калия в сорняках при уборке урожая на делянках РК и ^К без прополки при расчете в кг/га составляло,, соответственно, 16№Р23Ки 12Ы6Р30К. -•

От применения атразина на фоне КАС повышение урожая зеленой массы кукурузы Составило 70 и/га, а вынос азота с .урожаем возрастал на 25 кг/га. Коэффициенты использования кукурузой азота удобрения, рассчитанные разностным методом, увеличивались за счет химической и ручной прополки в равной мере.

Таблица 4

Урожай кукурузы и потребление азота растениями. Опыт 2

Урожай зеле- Сбор сухого Вынос азота с- КИ азота удоб-

Вариант опыта ной массы, ц/га вещества. урожаем. рения, в % от

ц/га кг/га внесенного

1.РК (фон) 406 70,2 55,8 -

2.РК+прополка 436 74,8 66,6 -

З.РК+-атразин 445 73,В 66,5 -

4.РК+атраэин 464 80,3 73,0 -

КМП

5.РК+атразин-*~ 471 80,1 69,7 -

МП

б.РК+Мкдс 512 84,5 90,4 35

7Л>КМ*кас+ 547 88,8 116,7 50

лрополка .

8.РК+Икас+ ат- 582 92,6 115,0 49

разия

».РК+М^с+ат-^ 642 100,6 131,8 65

разин+КМП

10РК+ККАС+ 63« 107,1 127,5 61

ьтразин+МП

■ НСР0,5 52 8,7

НСР05 для фактора С (прополка ручная и химическая) 27,6 ц/га

дли фактора В (азотное удобрение КАС) 27,6 ц/га

для фактора А (ингибиторы нитрификации КМП и МП) 27,6 ц/га

Как и в опыте 1, применение ингибиторов КМП и МП в составе КАС обеспечивало достаточно продолжительное торможение нитрификации и консервацию

1345689 10 1345689 10 1 3 4 5 6 8 9 10 1 3 4 5 6 8 9 10 Вариант 1(26.05.) . 11(20.06) 111 (12.07.) IV (24.08.)

Отбор проб

Рис. 1 Изменение содержания минеральных соединений азота в полевом опыте 2 (1989 г.) в течение вегетации, (мг/кг почвы).

большего количества внесенного аммонийного и амидного азота удобрения м пахотном слое почвы в аммонийной форме вплоть до периода интенсивного на копленич сухого вещества и потребления азота кукурузой (рис. !)• При «несении КАС с атра-зином и ингибиторами нитрификации в виде бакопой смеси степень и продолжительность подавления нитрификации в почве были такие же, как и при введении ингибиторов в состав КАС в сочетании с отдельным довсходовым применением гербицида (табл. 3). Как свидетельствуют результаты учета засоренности посевов, биологическая активность гербицида также не снижалась от »ведения и состав его баковой смеси с КАС изучавшихся ингибиторов нитрификации.

За счет совместного внесения КАС с гербицидом и ингибиторами урожай зеленой массы кукурузы увеличивался по сравнению с фоном РК без прополки на 230236 ц/га и по отношению к МРК без прополки - на 124-133 ц/га, а вынос азота с урожаем кукурузы - соответственно на 82-86 кг/га и 37-47 кг/га. От изучавшихся интибиторов нитрификации КМП и МП, применявшихся в составе бакопой смеси КАС с гербицидом, прибавка урожая составила 54-60 ц/га, а увеличение выноса азота с урожаем - 13-17 кг/га.

Коэффициенты использования кукурузой азога удобрений, рассчитанные разностным методом по отношению к соответствующим вариантам без азота, представлены в таблице 4. За счет совместного внесения КАС с гербицидом и ингибиторами нитрификации они возрастали на 26-30% от внесенного количества, в т.ч. от ингибиторов нитрификации - на 12-16%.

Сочетание гербицида с ингибиторами нитрификации позволяло достоверно повысить урожай кукурузы и без внесения азотных удобрений.

став растений и качество урожая зеленой массы кукурузы

Повышение урожая зеленой массы кукурузы и сбора сухого вещества кукурузы под действием азотных удобрений в'полевых бпытах сопровождалось увеличением содержания общего азота в растениях и, с^гветственко, сырого протеина (с 5,06,0% до 6,7-7,9% в 1989 г. и с 7,0% до 8,9-9,4% 1990 г.) при одновременном возрастании концентрации нитратов (с 35-45 мг/кг сырой массы до 145-190 мг/кг). Среди других изменений в определявшихся параметрах качества зеленой массы кукурузы необходимо отметить снижение содержания сырой клетчатки (до 25-28% против 2831% в вариантах без внесения азота) и тенденцию к уменьшению количества сырого жира, а также увеличение содержания каротина. Существенных различий в химическом составе кукурузы от изучавшихся форм удобрений не наблюдалось, как и от применения гербицида (по сравнению с ручной прополкой).

Усиление азотного питания кукурузы в результате использования ингибиторов нитрификации в составе КАС вызывало небольшое, но стабильное дальнейшее увеличение содержания сырого протеина (до 7,4-8,2% в 1989 г. и 9,5-9,6% в 1990 г.). а концентрация нитратов в зеленой массе либо снижалась, либо несколько возрастала, оставаясь ниже уровня ПДК.

Поскольку диапазон колебаний в содержании сухого вещества в зеленой массе был достаточно узким (15,2-17,6% и 11,8-13,2% в опытах 1989 и 1990 гг.), а закономерных изменений в содержании золы и ее составе под действием изучавшихся факторов не установлено, вынос зольных элементов, в т.ч. фосфора и калия с урожаем определялся прежде всего изменениями в сборе сухого вещества кукурузы и повышался в соответствии с его ростом от азотных удобрений и ингибиторов нитрификации.

Как хорошо известно, при уборке кукурузы в фазу молочно-восковой спелости зерна остатки атразина (при рекомендуемых дозах внесения) в растениях не обнаруживаются. Что касается остатков применявшихся ингибиторов нитрификации, то в почве КМП быстро деградирует с образованием МП - метилпиразола. Наши исследования показали отсутствие этого продукта в зеленой массе кукурузы при уборке (предел обнаружения при использовании метода тонкослойной хроматографии 0,04 мг/кг сырой массы).

5. ЭФФектинность и использование растениями азота удобрений пои систематическом трехлетнем применении с гербищшом почвенного действия и иигиби-

В микрополсвом опыте с изучалось использование кукурузой и сорной растительностью азота удобрений и почвы при разовом (1989 г.) и повторном (1990 г.) применении КАС и сульфата аммония с атразином и ингибитором нитрификации КМП, а также эффективность и использование кукурузой азота удобрений при трехлетнем систематическом (1989-91 гг.) и разовом (только в 1991 г.) внесении изучавшихся агрохимикатов.

В первый год проведения микропалевого опыта действие ручной прополки, азотных удобрений без прополки и их сочетания с гербицидом и ингибитором нитрификации на массу сорняков и урожай кукурузы, вынос основных элементов питания растениями было подобным описанному ранее в полевом опыте 2 с аналогичными вариантами (см. раздел 3). Во второй и третий год, т.е. при повторном и трехлетнем применении агрохимикатов сохранялись те же общие закономерности в изменении засоренности посевов и урожая кукурузы, размеров потребления ^К растениями,. несмотря на различия в складывавшихся погодных условиях. В вариантах без азота масса сорняков при уборке кукурузы снизилась от ручной прополки на 76% в 1990 г.

и 84% - в 1991 г., а сырая масса учетных растений кукурузы под влиянием об-;их форм азотных удобрений возрастала в равной мере соответственно в 1,6 и 1,3 раза по отношению к фону РКбсз прополки. Средняя прибавка урожая кукурузы за 3 года от систематического внесения азота составила 49%, а от сочетания азота и химической прополки - 64%. Снижение засоренности посевов при внесении атрачина способствовало большему потреблению кукурузой питательных пещестн, и т.ч. азота (ежегодно на 11-16% к фону NPK без прополки с обоими формами азотных удобрений). Влияние ингибитора нитрификации КМП при одногодичном и повторном его внесении в 1989 и 1990 гг. на динамику минеральных соединений азота » пахотном слое почвы в течение вегетации было в микрополевом опыте подобным рассмотренному в полевых опытах 1 и 2 (табл. 3, рис. 1). В достаточно увлажненном и жарком 1991 г. нитрификация в почве протекала активно, на делянках систематического трехлетнего применения КМП в пахотном слое сохранялось больше минерального азота в аммонийной форме к началу интенсивного роста кукурузы (рис. 2). От ежегодного применения КМП урожай зеленой массы кукурузы в 1989-90-91 гг. возрастал соответственно на 11, 10, 17% на фоне КАС с химической прополкой, а на ({юнг с сульфатом аммония - на 8, 10, 16%. Прибавки же урожая от сочетания атрачина и КМП соответственно составляли 21,22, 31% и 18, 22, 28%.

Коэффициенты использования кукурузой меченого азота КАС и сульфата аммония оказались близкими. Они были значительно выше, чем рассчитанные разностным методом, что обусловлено лучшим усвоением растениями почвенного азота при внесении азотных удобрений (табл. S).

Таблица 5

Коэффициенты использования растениями азота удобрениЙ9(% от внесенного)

Вариант Разностный метод Изотопный метсд

огшта Кукуруза Кукуруза + сорняки Кукуруза Сорняки Всего

3PK+N¿ +nKAC 43/451' 47/47 46/54 50/53 3 31 ,5/33,6 ,0/34,1 2,8/3,4 2,2/3,5 34,3/37,0 32,2/37,Р

5. +Na+ +атрааин 57/57 54/58 1 Ы ,6/38,2 а,5/2,8 35,1/41,1

6. +NKAC+ +атразин 57/60 56/59 •> 3 ,0/37,9 0,7/2,6 38,7/40,5

7. +Na+ +атразин+КМП 71/72 ' 68/72 4! ,1/49,7 0,7/2,9 42,8/52,6

8. +N^0+ +атразин+КМП 72/73 70/71 43,7/44,9 0,5/2,5 44,2/47,4

1> - 1989/1890 НСР0 5 3,1/2,9

Под влиянием разового и повторного применения атразина на фоне азотных

удобрений размеры потребления сорной растительностью немеченого азота почвы

• '

СИСТЕМАТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

РАЗОВОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

124 68 12468 12468 12468

! (10.06.) 11 (06.07.) 111(06.08.) IV (24.08.)

12468 12468 12468 12468

Вариант

1(10.06.) 11 (06.07.) 111(06.08.) IV (24.08.) Отбор

проб

Рис. 2 Изменение содержания минеральных соединений азота в микрополевом опыте при систематическом и разовом применении КАС с атразином и ингибитором нитрификации КМП. 1991 г, (мг/кг почвы).

уменьшилось в 1,5 и 1,7 раза при одновременном увеличении использования кукурузой меченого азота КАС на 8,0% и 3,8%, а сульфата аммс:ны - на 3,1% и 4,6% от внесенного количества. От разового и повторного совместного применения атразина с ингибитором нитрификации использование кукурузой меченого азота КАС повышалось на 13,7% и 10,8%, а сульфата аммония - на 10,6% и 16,1% от внесенного соответственно в 1989 и 1990 гг. При этом размеры потребления кукурузой немеченого азота почвы возрастали на 20-29% по сравнению с соответствующими фонами (табл. 6).

Таблица 6

Отчуждение азота почвы и удобрения сорняками и с урожаем кукурузы, (г/площадь питания 5 растений)

Вариант Отчуждено азота Вынос азота с урожаем Огчуждено азота куку-

опыта с сорняками кукурузы рузой и сорняками

всего из из всего из из всего из из

ПОЧВЫ Удоб- ПОЧВЫ удоб- ПОЧВЫ удоб-

рений рений рений

и>К (фон) 0.31/ 0,31/ - 2,34/ 2,34/ - • 2,65/ 2,65/ -

0,5а1/ 0,58 2,72 2,72 3,30 2,65

2. + 1.00/ 1,00/ - 3,53/ 3,53/ - 4,53/ 4 53/ -

прополка 1,19 1,19 3,60 3,60 4,79 4,79

з- +яКАС 0,46/ 0,34/ 0,12/ 4,78/ 3,21/ 1,57/ 5,24/ 3,55/ 1,69/

0,86 , 0,68 С,18 5,21 3,35 1,86 6,07 4,03 2,04

0,26/ 0,22/ 0,04/ 5.32/ 3,32/ 2,00/ 5,58/ 3,54/ 2,04/

"Ьатразин 0,54 0,40 0,14 5,89 3,82 2,07 6,43 4,22 2,21

0,15/ 0,12/ 0,03/ 6,15/ 3,85/ 2,30/ 6,30/ 3,97/ 2,33/

+атразин+ 0,47 0,34 0,13 6,56 4,23 2,33 7,03 4,57 2,46

+КМП

1/- 1989 г /1990 г.

В 1991 г. действие азотных удобрений и их сочетаний с атразином и КМП на урожай и потребление кукурузой основных элементов питания при систематическом трехлетнем (1989-91 гг.) и разовом (только в 1991 г.) применении агрохимикатов было одинаковым, равноценными были и изучавшиеся формы азотных удобрений. Не выявлено также существенных различий в рис логической активности гербицида и ингибитора нитрификации.' КМП активно тормозил нитрификацию в почве на протяжении 1,5 месяцев как на делянках, где он вносился 3 года подряд, так и на делянках, где он применялся впервые (рис. 2).

Коэффициенты использования кукурузой азота удобрений (КАС и сульфата аммония), рассчитанные разностным методом, в 1991 г. возрастали при систематическом и разовом применении атразина на 15-16%, а от сочетания химической прополки с ингибитором нитрификации - на 34-37% от внесенного количества (табл. 7).

4-Г

Таблица 7

Коэффициенты использования кукурузой азота удобрений, рассчитанные разностным методом^ от внесенного)

Вариант опыта В среднем за 198991 гг. при ежегодном применении 1991 г.

систематическое применение разовое применение

•3,РК+МА 42 40 40

4- +Икас 46 44 42

5. +КА+атразин 56 55 56

6. +иКАС+атра- 59 60 58

зин.

7. +Ь'л+атра:!ин 72 - 74 77

+КМЦ

+кКАС+атРа" 74 79 78

зин+КМП .

Ц-.зеленой массе кукурузы с делянок систематического применения ингибитора нитрифрткдщш КМП ,во вое годы проведения микрополевого опыта при уборке в фазы молочной.и,молрчнр-восковой.спелости зерна не обнаружено остаточных количеств основного, метаболита КМП - метилпиразола.

ВЫВОДЫ

1. В полевых (1989-1990 гг.) и микрополевом (1989-91 гг.) опытах с кукурузой установлена высокая эффективность водного раствора мочевины и аммиачной селитры (КАС) на серых лесных почвах Ярославской области. По влиянию на величину и качество урожая зеленой массы, а также размерам использования азота растениями КАС был равноценен традиционным твердым азотным удобрениям - гранулированной мочевине и аммиачной селитре при внесении до посева в равной дозе 100 кг К/га. - ''.-'.V.. ' '••''. '

2. Внесение с КАС ингибиторов нитрификации на основе метилпиразола (смачивающегося порошка КМП и жидкого МП) в дозе 2% от азота удобрения обеспечивало торможение нитрификации в почве на протяжении 1,5-2 месяцев и сохранение в пахотном слое большего количества минерального азота в аммонийной форме до начала интенсивного потребления его кукурузой. Ингибиторы КМП и МП по степени и продолжительности торможения ншрификащш, по влиянию на эффективность азота удобрения были равноценны.

3. При совместном внесении ингибиторов нитрификации с КАС урожай зеленой массы кукурузы в условиях химической прополки увеличив лея на 180-200 ц/га по сравнению с фоном PK, а прибавки урожая от применения ингибиторов КМП и МП на фоне КАС составляли 50-70 ц/га. Коэффициенты использования кукурузой азота удобрения, рассчитанные разностным методом, под действием этих ингибиторов нитрификации возрастали в среднем по полевым опытам на ]5-'17% с^г янесенного количества.

4. Снижение засоренности посевов при внесении гербицида (атразина в дозе 2,5 кг/га) создавало более благоприятные условия для роста и развития кукурузы, проявления положительного действия азота удобрения и ингибиторов нитрификации на азотное питание и урожай культуры. От сочетания химической прополки с внесением ингибиторов нитрификации коэффициенты использования кукурузой азота КАС в полевом опыте повышались на 26-30% от внесенного количества. При совместном внесении с КАС биологическая активность атразина и ингибиторов нитрификации не снижалась.

5. При ежегодном (1989-91 гг.) совместном применении атразина и ингибитора нитрификации КМП сохранялась их высокая биологическая активность и положительное действие на эффективность азотных удобрений. Рассчитанные разностным методом коэффициенты использования кукурузой азота КАС и сульфата аммония возрастали от химической прополки на 13-14%, а от сочетания гербицида и КМ П -йа 28-30% от внесенного Количества в среднем за три года. Прй сКс'гемгттееком трехлетнем и разовом (только на третий год) применении агрохимика-гон к 1991 'г. степень и продолжительность торможения нитрификации в почве под действием КМП; а также влияние ингибитора на урожай и потребление азота кукурузой не различались

6. Коэффициенты использования кукурузой меченного азота сульфата аммония и КАС при разовом и повторном их применении бьши одинаковыми и оказались значительно ниже (30-34% от внесенного количества в вариантах без прополки), чем рассчитанные разностным методом (43-47%)! Это обусловлено усилением мобилизации и большим (в 1,3 раза по сравнению с фонол ванного немеченого почвенного азота растениям i На долю почвенного азота приходилось 64-67% общего выноса азота с урожаем кукурузы.

7; За счет химической прополки возрастало использование кукурузой как меченого азота КАС и сульфата аммония (ежегодно в среднем на 5% от внесенного), так и потребление немеченого азота почвы. От ингибитора нитрификации КМП в сочетании с атразином использование кукурузой меченого азота удобрений уве-

il

м PK) использованием минерализо-и при внесении азотных удобрений.

личивалось при первом и повторном их применении соответственно на 11-14% и 1116% от внесенного количества, а немеченого азота почвы соответственно на 20-29% и 26-28% по сравнению с его выносом кукурузой в вариантах с азотными удобрениями без прополки.

8. При внесении ингибиторов нитрификации на основе метилпиразола, а также атразина и этих ингибиторов совместно с КАС основные качественные показатели урожая зеленой массы кукурузы не ухудшались, а сбор сырого протеина с 1 га значительно возрастал по сравнению с фоном NPK без прополки. В зеленой массе кукурузы при уборке в фазе молочной или молочно-восковой спелости зерна содержание нитратов во всех случаях не превышало ПДК, а остатков метилпиразола -основного метаболита ингибитора нитрификации КМП не обнаружено.

9. Концентрации КМП, вызывающие 50% подавление активности накопительной культуры Nitrosornonas и жизнедеятельности свободноживущих азотфиксаторов рода Clostridium в чистых культурах, оказались соответственно в три раза и на порядок большими, чем ингибиторов нитрификации на основе китрапирина. В рекомендуемых для практического использования дозах КМП не снижает потенциальную азот-фиксирующую способность почвы, а также численность и активность клострндиаль-ных азотфиксаторов в ризосфере и парующей почве.

10. Совместное применение КАС с новыми ингибиторами нитрификации на основе метилпиразола (смачивающимся порошком КМП и жидким метилпиразолом в дозе 2% от N удобрения) является эффективным приемом при выращивании кукурузы на зеленую массу в изучавшемся регионе. Внесейие КАС с совместимыми почвенными гербицидами и ингибиторами нитрификации в виде баковой смеси может стать важным элементом технологии возделывания различных сельскохозяйственных культур, обеспечивающим трудо-и энергосберегающее, более экологически безопасное комплексное применение этих средств химизации земледелия в соответствующих условиях.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Муравин Э.А, Хрушкова Т.А., Журавлева И.Б. (Лктвинская И.Б.). Влияние различных концентраций ингибиторов нитрификации на окисление аммония наюмштельной культурой Nitrosornonas // Вопросы рационального использования удобрений. М., ТСХА, 1985, с. 25-30.

2. Потребление "экстра-азота" растениями и несимбиотическая аэотфиксация в почве при использовании ингибиторов нитрификации / Муравин Э.А., Сидоренко ОД., Хрушкова ТА, Журавлева И.Б. (Литвинская И.Б.). // Микроорганизмы, их роль в плодородии почвы и охране окружающей среды. М., ТСХА, 1985, с. 60-66.

/<§

3. Сравнительная оценка ингибирующего нитрификацию действия КМП и препаратов на основе нитрапирина и АТС / Муравин Э.А, Хрушкоча Т.Д., Журанлепа И.Б. (Литвинская И.Б.), Писарева Е.С. // Перспективы использования ингибиторов нитрифи-каюо! для повышения эффективности азотных удобрений. М., Основхим, НИУИФ, 1986, с. 12-13.

4. Совместное применение ингибиторов нитрификации и почвенных гербицидов с КАС в интенсивных технологиях / Муравин Э.А, Калинин В.А, Калинина Т.С., Берку-това И.Б. (Литвинская И.Б.) // Применение ингибиторов нитрификации для повышения эффективности азотных удобрений. Теэ. всесоюзн. совещ. М, НИУИФ, 1990, с. 95-96.

5. Литвинская И.Б. Эффективность и использование растениями азота КАС при совместном применении с ингибиторами нитрификации под кукурузу на сери* лесных почвах. Депонированная рукопись. ТСХА, МСХ России. М., 1992. 58 с. Библ. 26. 41/59 ВС-92 ВИНИТИ АПК.