Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ГАЗООБРАЗНЫЕ ПОТЕРИ АЗОТА УДОБРЕНИИ ИЗ ПОЧВЫ И ИХ СНИЖЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ГАЗООБРАЗНЫЕ ПОТЕРИ АЗОТА УДОБРЕНИИ ИЗ ПОЧВЫ И ИХ СНИЖЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

->ГГ — & О СУЪ 7л Иа правах рукописи

Валентина Николаевна НАЗАРОВА

ГАЗООБРАЗНЫЕ ПОТЕРИ АЗОТА УДОБРЕНИИ ИЗ ПОЧВЫ И ИХ СНИЖЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ

(Специальность 06.01.04 — агрохимия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА— 1978

%^,-оБр В4-ЬиЛ- С&01ги-ГЬ

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

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук профессор П. М. Смирнов.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Е. X. Ремпе, кандидат с.-х. наук Б. Н. Макаров.

Ведущее предприятие— Центральный институт агрохимического обслуживания (ЦИНАО).

Защита диссертации состоится « # V £&г<1<(% 1978 г.

часов на заседании Специализированного совета Д-120.35.02 при Московской сельскохозяйственной академии им. К.А.Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва И-550, ул. Тимирязевская, дом 49, корп. 8, Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА (корп. 10). .

Автореферат разослан « •"•*> асл*-л'-? 1978 года

, Ученый секретарь специализированного совета^ ' .

ЮгугЛя/и* Л- А. Дорожки на х

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В повышении урожайности сельскохозяйственных культур и. улучшении' • качества продукции важная роль принадлежит применению азотных удобрений; Несмотря на непрерывный рост производства и применения в нашей стране технического азота, он все еще остается наиболее недостающим элементом питания, лимитирующим урожаи сельскохозяйственных культур, особенно в зоне нечерно -земных почв.

Эффективность азотных удобрений в значительной степени снижается за счет потерь азота в газообразной форме, которые обусловлены процессом денитрификации и достигают 20—40% и более. Детальное изучение процессов превращения азота удобрений в почве, особенно процессов, обуславливающих газообразные его потери, а также влияние различных факторов внешней среды на скорость и направленность этих процессов имеет не только теоретическое, но и большое практическое значение, так как позволяет подойти к разработке эффективных способов снижения потерь азота из почвы и повышения эффективности азотных удобрений.

Источником потерь азота являются в основном нитраты и нитриты, образующиеся в процессе нитрификации аммонийного азота почвы и удобрений. Поэтому в настоящее время особую актуальность приобретает изучение возможности регулирования этого процесса С помощью химических препаратов— ингибиторов нитрификации. В США, Японии, Индии и других странах изучено и запатентовано более 200 препаратов в качествеингибиторов нитрификации. Однако в нашей стране исследований с ингибиторами было проведено еще мало. Слабо изучено их действие на процессы превращения азота удобрений в почве, на баланс азота в системе «почва-растение».

Цель исследований. В задачу наших исследований входило изучение следующих вопросов:

1) динамика нитрификации и газообразных потерь азота удобрений в дерново-подзолистой почве;

2) влияние различных факторов внешней среды на размер ♦ газообразных потерь азота удобрений;

¡Е&и!ЛЛ:з"У <•;**, .V..; • • • С\М.хс.. I

3) превращение в почве некоторых промежуточных продуктов процессов нитрификации и денитрификацни и их роль в газообразных потерях азота;

4) эффективность различных химических препаратов в качестве ингибиторов нитрификации аммонийного азота в почве;

5) влияние ингибиторов на процессы нитрификации и денитрификацни;

6) действие ингибиторов нитрификации на потери азота удобрении и баланс его в системе «почва-растение».

Научная новизна работы. Научная значимость исследований заключается в том, что впервые установлена возможность потерь азота в виде закиси и молекулярного азота, вследствие химического и биологического превращения первого промежуточного продукта в цепи окисления аммония до нитритов—гид-роксиламнна. Получены экспериментальные данные по балансу меченного 15М-гидроксиламина в дерново-подзолистой почве в зависимости от стерилизации и аэрации почвы. Изучены новые химические препараты в качестве ингибиторов нитрификации, выявлен характер действия отдельных из них на превращение в дерново-подзолистой почве аммонийного, нитратного, ннтритного азота. Установлено, что ингибиторы подавляют нитрификацию не только азота удобрений, но и почвенного аммонийного азота, а также аммонийного азота жидкого навоза.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Полученные экспериментальные данные по превращению в почве азотистых продуктов, образующихся в процессе

. нитрификации и денитрификацни, расширяют имеющиеся теоретические представления о механизме потерь и трансформа- ции азота в почве.

Результаты этих исследований могут быть учтены и использованы в научно-исследовательских лабораториях при изучении газообразных потерь азота из почвы. Установленное в работе положение о значительном снижении потерь азота удобрений при внесении их с ингибитором нитрификации «^¡зегте» имело важное значение для проведения широких производственных испытаний эффективности этого ингибитора в разных зонах страны, которые проводятся в настоящее время.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Всесоюзном совещании «Круговорот азота в системе «почва — растение — вода» в г. Пущино в 1977 году и на IV конференции молодых ученых ИАП АН СССР в г. Пущино в 1978 году.

Объем работы. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста, включает 15 рисунков и 46 таблиц.

о

Вспомогательный материал диссертации представлен в 10 приложениях. Список использованной литературы состоит из 351 наименования, в том числе 212 иностранных."

Условия и методика исследований. Экспериментальная работа включает нолевой, микронолевой, 5 вегетационных и серию лабораторных опытов, а также лабораторные исследования, выполненные в течение 1972—1976 гг. в учхозе «Михай-ловское» Московской обл. и на кафедре агрономической и биологической химии ТСХА. Исследования проводили на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве (табл. 1).

Микрополевой опыт закладывали в полиэтиленовых сосудах без дна, площадью 0,1 м2 (33X33), вмещающих 30 кг сухой почвы. В микрополевом и вегетационных опытах 1, 2, 3, 4 в качестве азотного удобрения вносили меченный ^ сульфат аммония, в микрополевом опыте — N¡¡0 и N120 по фону PisoKso в виде гранулированного суперфосфата и 40%-ной калийной соли, в вегетационных опытах—по 100 мг (опыты 1,2, 3) и 75 и 150 мг/кг почвы (опыт 4) но фону РК. в виде смеси одно- и дву-замещенного фосфата калия по 100 мг/кг. В вегетационном опыте 5 азот вносили по 100. мг/кг в виде жидкого навоза в пересчете на аммонийный азот. Повторность в вегетационных опытах в начале опыта 8—10-кратная, к моменту уборки опыта 4-кратная, в микрополевом опыте 4-кратная. В микрополевом и вегетационных опытах выращивали ячмень сорта Московский 121.. . .

В полевом опыте с кукурузой сорта «Краснодарский» азот вносили в виде мочевины в дозе N¡0 и №20 по фону PisaKuo. Площадь делянок 18 мг, учетная площадь—12 м2. Повтор-ность 3-кратная.

В лаб15ораторных опытах изучали превращение в почве меченного 15К азота, сульфата аммония, кальциевой селитры, гндроксиламнна, нитрита натрия, влияние различных факторов внешней среды на размер.и состав выделяющихся газообразных азотистых продуктов. Состав газов определяли с помощью газоадсорбционной хроматографии на хроматографе «Хром-ЗЬ (ЧССР).

В пробах почвы и растений определяли содержание общего азота по Кьельдалю, меченый минеральный азот в вытяжке 0,1 н КС1 с восстановлением по Деварду и .последующим отгоном но Кьельдалю. Аммонийный азот фотоколориметрически с реактивом Несслера, нитратный на спектрофотометре (Борисова, 1968), нитритный с реактивом Грисса. Изотопный состав азотных фракций определяли на (дае<?ре*м>о метре МИ-1305.

В качестве ингибиторов испытывали вещества, синтезированные ГИЛП, и американский препарат «К^егуе».

з

Таблица 1

Агрохимическая характеристика почв опытов

Опыт

(Щ

и год проведения

Почва, место проведения опыта

РНКС!

Гумус (по Тюрину), %

Содержание мг/100 г почвы

Иобд

Р?0б

по Кирсанову

КЮ

по Масло-вой

Вегетационные опыты

№

§3

1 — 1972

2-1974

3-1975

4-1976

5-1976

Пахотная, учхоз «Дубки» . . Целинная, учхоз «Дубки» . . Пахотная, учхоз «Дубки» . . Пахотная, учхоз «Михайлов-ское»__

6,5 4,8 6,3 5,8 5,8

3,0 1,3

4,9 2,2

1,5 1,6

1,0 1,8

1,0 1,8

Мнкрополевой опыт

1,6 1,0 5,0 2,7 2,7

100 140 100 105 105

3.2 0,8

3.3 4,0 4,0

14,4 2,5 16,8 18,1 18,1

3,0 кг 5,0 кг

3.0 кг 2,6 кг

4.1 кг

1972 Учхоз «Михайловское» 5,0 6,0 1,6 1,9 116 7,1 ' 8,2 0,1 м2

Полевой опыг

1976 Учхоз «Михайловское» 5,8 1,0 1,8 2,7 105 4,0 18,1 12 м*

Лабораторные спыгы

1 Пахотная, учхоз «Дубки» . 6,2 1,5 1,6 5,6 ПО 3,8 25,0

2 Пахотная, учхоз «Дубки» . 6,3 1,5 2,0 4,1 ПО 3,5 16,9

3,4, 7, 8, Пахотная, учхоз «Михайлов

9 ское» ........ 5,8 1,0 1,8 2,7 105 4,0 18,1

5 Целинная, учхоз «Дубки» . 4,0 4,5 2,2 1,0 140 0,8 2,5

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Потери азота удобрений из почвы

Интенсивная нитрификация аммонийного азота почвы и удобрений способствует накоплению в первые 15—30 дней после внесения азотных удобрений большого количества нитратов, являющихся источником потерь азота в результате дени-трификации. Вследствие этого основная часть азота удобрений в лабораторных (данные не приводятся) и вегетационных опытах терялась в первый месяц после внесения (табл. 2).

Таблица 2

Динамика потерь азота сульфата аммония

Вегетационные опыты

Потери азота, % от внесенного

Опыт, год Доза азота, мг/кг Срок определения, дни

сух. почвы 30 80-90

1— -1972 . . 100 25 32

2— 1974 .... 100 19 19

100 32 46 34 .54

3— -1975 .... 86 32 34 ' 36 54

173 36 42 ; 36 50

1-976 При-меч ание: в чистителе — под растениями, в знаменателе -в парующей почве.

Потери азота колебались в зависимости от года проведения опыта от 19 до 34,% из почвы под растениями и от 50 до 54% из парующей почвы.

Размер и состав газообразных потерь азота обуславливался факторами внешней среды. При повышении температуры почвы с 10 до 28 и 40°С потери азота сульфата аммония возросли через 45 дней компостирования с 25 до 33 и 58% от внесенного (табл. 3).

Потери азота из аммонийного и нитратного удобрений в аэробных условиях были одинаковыми—14% от внесенного (табл.4).

Создание в почве анаэробных условий способствовало резкому увеличению потерь нитратного (26%) и некоторому сни-

жению потерь аммонийного азота (10%). В составе выделившихся газообразных продуктов окиси и закиси азота в данном опыте обнаружено не было.

Таблица 3

Влияние температуры на динамику баланса азота (1^И4)2804 в почве,

% от внесенного

Лабораторный опыт 2

Минеральный азот Закрепившийся в орг. форме азот Потери

Температура, С Сроки определения, дни

15 30 45 15 30 45 15 30 45

10°С 28°С 40°С 86,0 68,0 59.7 .83,0 65,3 35,7 67,7 57,3 18,0 3,3 0,0 17,3 5,3 9,0 20,3 7,3 9,3 24,0 10,7 23,0 23,0 П,7 25,7 44,0 25,0 33,0 58,0

Таблица 4

Динамика баланса азота (15КИ4),804 и Са(^03)2 при разных условиях аэрации, % от внесенного

Лабораторный опыт 3

Минеральный N Закрепившийся в почве N Потери

Удобрение Сроки определения, дни

7 15 21 ;'• 7 15 21 . 7 15 21

Са(Щ)2

Са(МОзЬ

Аэробные условия (20% 02 + 80% Не)

71,5 95,0

77,5 90,5

69,5 84,5

67,0 82,5

17,0 6,0

17,5 6,0

18,5 3,0

Анаэробные условия (Не)

70,0 80,5

69,5 71,0

15,5 1.5

19,5 1,5

20,0 2,5

И,5 *

7,0 8,0

13,0 9,5

10,5 23,0

14,5 14,5

10,5 26,5

Газообразные потери окисленных форм азота (N0/, N0^) резко возрастали при добавлении доступного микроор' ганизмам органического материала (глюкозы). Потери азота нитритов'увеличились при внесении глюкозы почти в 2 раза (табл. 5), а нитратного азота — в 3,5 раза. Газообразные азо-

С

тистые продукты были представлены закисью; азота; и молекул лярным азотом.. Окись и двуокись азота в составе газов не были обнаружены. Значительное количество N.,0 выделилось в варианте №гЮ2+глюкоза (44%).. Из кальциевой селитры даже без добавления глюкозы потери в виде закиси азота составили всего 5,5%, а общий размер потерь был в 3,5 раза меньше (21%) по сравнению с вариантом, где вместе с Са^03Ъ вносилась глюкоза (76%), т. е. при достаточном количестве органического материала азот удобрений теряется в основном в виде N..

Потери аммонийного и нитратного азота обуславливались микробиологическими процессами. В стерилизованной почве потерь азота сульфата аммония и кальциевой селитры не наблюдалось (табл. 6).

Таблица 6

Баланс азота аммиачного и нитратного удобрений в стерилизованной почве,

% от внесенного

Лабораторный опыт 4

< ^Ы,Ъ804 Са(15ЫОзЬ

Статьи баланса • рН — 4,0 рН — 6,3 рН — 4,0 рН — 6,3

азота Экспозиция, дни

1 3 7 1 3 7 1 3 7 1 3 7

Минеральный N Закрепившийся в орг. форме N Потери 97,5 1,0 1,5 96,3 1.3 2.4 96,0 1,8 2,2 95,0 3,5 1.5 94,5 3,5 2,0 94,0 4,0 2,0 97,7 2,3 97,7 2,3 97,5 99,5 0,5 99,6 0,5 99,0 1.0

II. Промежуточные продукты нитрификации как источник потерь

Газообразные потери азота в результате химических реакций возможны при трансформации в почве промежуточных соединений процессов нитрификацнн-денитрификации, таких, как нитриты и гидроксиламин. • . . . * .

15 В лабораторных опыт1а5х изучали превращение в почве 15М-гидроксиламина и Na15N02, внесенных по 20 мг на 100 г почвы, а также влияние химических и биологических процессов на динамику баланса этих соединений в дерново-подзолистой почве.

Исследования показали, что гидроксиламин обладает высокой химической активностью при. взаимодействии с почвон

(рН 6,3). Потери азота гидрокснламина уже через сутки составили 66% из нестерплизованной почвы и 19% из стерилизованной (табл. 7) и через неделю возросли до 67 и 38% от внесенного. Основную роль в трансформации азота гидрокснлами-на в почве играют химические процессы (рис. 2). Об этом свидетельствует резкое снижение содержания гидрокснламина в стерилизованной почве. Одновременно с уменьшением К—КИ2ОИ в почве наблюдалось увеличение содержания N.,0 в газовой среде. Причем в сосудах со стерилизованной почвой потери азота гидрокснламина происходили только в виде закиси азота, количество которой составило через 1, 3, 7 дней 19, 25, 38%. В сосудах с нестерплизованной почвой закись азота быстро восстанавливалась до N. Через сутки в составе газообразных азотистых продуктов 46% азота гидрокснламина было в виде ^0 и 19% в виде

Таблица 7

Влияние стерилизации почвы на баланс азота меченного 15!Л-гидроксиламина, % от внесенного

Дни после внесения

Статьи баланса

Нестерилизованная почва

N— N^0 И.....

N — в органической форме Потери: всего в т. ч. в виде ЫзО . .

N2 . .

10,5 23,5 66.0 46,5 19,5

7,5 27,0 65.5 42,0 23.5

5.0 28.0 67.0 4.0

63,0

Стерилизованная почва

38,0 22.5 13,5

43.0 52,5 49,0

19,0 25,0 37,5

19,0 25,0 37,5

N — NИ2 ОН . . . N — в органической форме Потерн: всего в т. ч. в виде N20 . .

.. .. !

В дальнейшем доля закиси снижалась, а доля молекулярного азота возрастала. После недельной экспозиции в сосудах с нестерилизованной почвой в составе газов ^0 присутствовало мало (4%), газообразные азотистые продукты были представлены в основном молекулярным азотом (63%).

действие 1П.5Р.СП и "М-^е" иэ давампку баланса азота сульфата аммония в почве вод ячменем

% от внесенного

Вегетационный опыт, 1975

100 80

60

40 »0 о

СО дней

I-1 использовано

'-'" .растениями

г-т~71 осталось в почве К/А". в минеральной Аорме

Рис Л

закрепилось в почве " в орг. Форме

|ЕЕЗ- потеря

Влияние стерилизации почвы иа баланс азота 18 м

- гидро ксилема на £ от внесенного

100

80 СО 40

го

гидроксклзмина

I з

закрепиввиИся в орг. «Трий

7 дней /А - погори

Рис. а

Важное значение химических процессов в превращение гидроксиламина в почве подтверждает также отсутствие влияния условии аэрации на его трансформацию. Если в превращении нитритов аэрация почвы имеет важное значение — потери К—К02~ в анаэробных условиях (50%) были в 2 раза больше, чем в аэробных (23%), то потери азота гидроксиламина уже в первые 7 дней достигали 68—73% и практически не зависели от наличия кислорода в среде (табл. 8).

' , Т а б л и ц а 8

Влияние условий аэрации на превращение в почве меченного "М-гидроксиламина н Na15N02 % ог внесенного

Статьи баланса Срок определения, дни NH2 ОН NaNOa

аэробные анаэробные аэробные анаэробные

Минеральный азот . . . 7 5,0 9,0 72,0 70.0

15 4,0 7.0 70,0 60,5

21 ' 6,0 67,0 46,0

Закрепившийся в орг. 7 23.0 22,5 6,5 1,5 .

. форме азот .... 15 23,0 23,0 8,5 3,0

21 27,0 23,5 10,5 4,0

Потери....... 7 73.0 68,5 21,5 28.5

15 73,0 70,0 21,5 34.5

21 73,0 70,5 23.0 50,0

Выделение закиси азота : 1 16,5 9,8

о 8,1 Не обнаружено

3 3,0

Однако в анаэробных условиях резко возрастала скорость редукции, выделившейся при превращении гидроксиламина, закиси азота. При отсутствии кислорода через сутки после внесения гидроксиламина в почву в газовой среде было обнаружено 9,8% азота в виде N.,0, а в аэробных условиях 16,5%. Вследствие быстрой ее редукции на вторые сутки в анаэробных условиях и на четвертые в аэробные она не была обнаружена.

Скорость редукции закиси азота как в аэробных, так и в анаэробных условиях резко возрастала при добавлении в почву органического вещества (табл. 9).

В аэробных условиях (Ог+Аг) при добавлении доступного микроорганизмам органического материала (молочная кислота) уже через трое суток н3аблюдалась полная редукция введенной закиси азота (4 см3—5 мг N—Ы20/сосуд). При отсутствии достаточного количества энергетического материала да-

Таблица 9

Влияние аэрации и органического вещества на превращение в почве

закиси азога, % от внесенного

Дни после введения

Вариант 1 3 5 7 10 14 16 45

Аэробные условия (20% 02+80% Лг)

N.0 . . 100 80 60 50 46 42 40

ЭД0 + орг. вещество 32 ел. —. 1**11

Анаэробные условия (100% Лг)

N¡0. .... 58 30 14 12 10 10

ЭД0+орг. вещество

же в анаэробных условиях полная редукция N20 растягивалась более чем на две недели (через 16 дней— 10% от введенного количества). Это свидетельствует о том, что в дерново-подзолистой почве с высокой биологической активностью и достаточным количеством доступного микроорганизмам органического вещества в качестве энергетического материала трудл но ожидать потерь азота в виде N20, т. к. она очень быстро восстанавливается до N3.

Таким образом, впервые экспериментально установлено, что газообразные потери азота из почвы в виде закиси и молекулярного азота могут происходить уже при трансформации в почве первого промежуточного продукта в цепи окисления аммония до нитритов—гидроксиламина. Потери азота гидро-ксиламина достигали 60—70% и были обусловлены в основном химическими процессами.

III. Снижение потерь азота удобрений с помощью ингибиторов нитрификации

Чтобы предотвратить потери азота, возникающие за счет промежуточных продуктов процесса нитрификации, а также вследствие денитрификацин нитритов и нитратов, необходимо подавить процесс нитрификации с помощью ингибиторов с целью консервации азота почвы и удобрений в аммонийной форме.

В лабораторных опытах прошли испытания более 10 препаратов в качестве ингибиторов нитрификации (данные не приводятся). Из них ингибирующим действием обладали: фракции смеси пнридннов (II и III фр. СП) и препарат 2-амнно-5-хлор-пиридин (2-ЛМ-5-ХП).

1. Влияние ингибиторов нитрификации на динамику аммонийного и нитратного азота в почве

Ингибиторы нитрификации 2-ЛМ-5-ХП, II и III фр. СП, а также американский препарат «N-serve» интенсивно подавляли нитрификацию меченного I5N азота сульфата аммония (табл. 10). В почве под растениями действие препаратов наблюдалось в течение 30—45, об этом свидетельствует значительно большее в вариантах с ингибиторами содержание аммонийного и меньшее нитратного азота.

Было установлено, что ингибиторы нитрификации вызывают консервацию в аммонийной форме не только азота сульфата аммония, но также азота жидкого навоза и почвенного аммонийного азота.

Жидкий навоз содержит 50—60% азота в аммиачной форме, быстро нитрифицируясь, этот азот теряется в газообразной форме и вымывается, загрязняя водные источники, кроме того, при применении высоких доз навоза возникает опасность накопления токсических количеств нитратов'сельскохозяйствен-ной продукции. Применение вместе с жидким навозом «N-serve» в дозе 2 и 3% от дозы аммонийного азота позволило затормозить процесс нитрификации азота навоза в почве под растениями в течение месяца (табл. 11).

Через 30 дней количество азота в аммонийной форме в варианте с «N-serve» в дозе 3% было в 2 раза выше по сравнению с вариантом, где вносился один навоз, содержание азота в нитратной форме под влиянием ингибиторов через две недели снизилось с 339 до 149 мг, через 30 дней со 140 до 124 мг/сосуд.

Применение в опытах (3, 4) с парующей почвой меченного 1SN азотного удобрения позволило установить, что ингибиторы подавляют нитрификацию почвенного аммонийного азота (табл. 12).

Количество почвенного азота в аммонийной форме в вариантах с ингибиторами через 15, 30 и 45 дней было в 3—4 ра- ' за больше, а в нитратной форме в 1,5—4 раза меньше по сравнению с вариантами без ингибиторов.

Химические препараты, используемые для ингибировання нитрификации, должны обладать специфичностью действия и применяться в дозах, не оказывающих отрицательного влияния

Таблица 10

Влияние ингибиторов нитрификации на динамику аммонийного и нитратного азота в почве под растениями и в пару

N-NH+4 N-N'0^ N-NH,+ +

Ингибитор Сроки определения, дни от начала опыта

Вариант 15 30 45/90' 15 30 45/90 15 30 45,90

Мякрополевои опыт, 1972, под растениями, мг/кг2

Р К

NeoPK №оРК+инг.

ЛшРК+инг.

2-АЛ1-5-ХП 2-АМ-5-ХП

15,5 24,7 10,9 19,6 14,7 . 9,1 35,1 39,4

47,8 39,1 56,2 ...-. 84,1 7,6 5,6 > 104,0 46,7

83,0 74,7 71,3 24,1 12,3 ' 5,6 107,1 87,0

139,2 59,2 55,9 108,4 ' 38,2 13,0 247,6 97,4

225,7 94,6 91,0 24,9 14,8 10,0 250,3 109,4

Вегетационный опыт 2, 1974, под растениями,

Лабораторный опыт 2, % от внесенного3

^РК. 50,0 38,0 27,4 8,0- 17,3 19,3 58,0 "

ьОТК+т1г. Ш фр. СП- 77,0 67,7 54,7 2,3 10,0 ' 15,0 79,3

15ОТК+ипг. «К-жгуе» 76,3 70,7 ' 56,3 3,0 5,3 10,7 79,3

53,3 77,7 76,0

15ОТК 12,2 18,0 3,4 30,2 3,4

^РК+ИИг. II фр. СП 34,4 7,3 2,1 3,0 36,5 10,3

^РК+ИИг. Ш фр. СП 40,3 9,1 1,0 2,5 41,3 11,6

20,0 61,8 76,9 685 101,0

46,7 69,7 07,0

№2оРК

N-NH.+- N-N0,- .1 N-NHt + + N- N0,-

Ингибитор Грпки определения, дни от начала опыта , .

Вариант 15 30 45/90' 15 30 45/90 15 30 45/90

"ЭТК+НКС |5ЫРК+инг.

Вегетационный опыт 3, 1975, в пару, % от внесенного8

III фр. СП

«№ж1Уе»

14,2 0,2 0,1 55,3 38,3 28,4 69,5 38,5

60,2 35,0 0,4 2,5 11,3 31,8 60,6 37,5

64,9 48,0 10,9 1,5 4,7 22,1 66,4 52,7

Вегетационный опыт 4, 1976, в пару, % от внесенного1

Примечанием) в парующей почве последний срок определения 90 дней; 2) сумма меченного ного минерального азота; 3) меченный минеральный азот.

15ОТК • 87,0 55,0 31,0 87,0 55,0

"ОТК+инг. <^-жгуе» 44,0 20,0 1,0 14,0 5,0 13,0 58,0 25,0

^РХ — 90,0 47,0 35,0 90,0 47,0

15ОТК+ННТ\ <^-жгуе» 56,0 27,0 6,0 8,0 2,0 16,0 63,0 29,0

28,6 32,2 33,0

31,0 14,0 35,0 22,0

N и немече-

«

на растения и на деятельность целого ряда полезных почленных микроорганизмов. ;* Л .- •

Таблица 11'

Влияние «К-вегуе» на нитрификацию азота жидкого навоза в лочве под растениями (мг/сосуд) . ; "; '."; • • 'Вегетационный опит 5, 1976

N -NH.-K | N —N0

. Вариант _/ Сроки.определения, дни

15 30. 90 15 30 90

Навоз + 2% «N-serve» . .,..'. Навоз + 3% «N-serve»..... 82,6 196,2 196,2 72,3 100,8 144,6 18,1 25,8 41,3 338,7 144.6 148.7 140,4 152,8 123,9' 100,8. 97.3 90.4

В наших исследованиях при применении в рекомендуемых количествах ингибиторы нитрификации (III фр. СП и «N-serve») подавляли первую стадию нитрификации — окисление аммония до нитритов, об этом свидетельствует резкое снижение содержания нитритов'.в вариантах с ингибиторами во всех вегетационных опытах" (данные не приводятся) и нерка- . зывали отрицательного влияния, на процесс минерализации почвенного азота — аммонификацию, — количество1 почвенное го минерального азота в вариантах с азотными удобрениями и ингибиторами было иногда'даже выше, чем только с азотными удобрениями (табл.. 12)......'.;..... JUi¡V:'r- '

" Таблица ! 12

Влияние ингибиторов на нитрификацию почвенного аммонийного азота

N— NH4+ '. • / N — N0,- ": •

Вариант " Сроки определения, дни от начала" опыта""А"*' .

15 30 45 80—90 15 .30 - 45 80—9(

Парующая почва, вегетационный опыт 3, 1975

РК..........6,2. 17,6

NPK .... 29,2 13,4 NPK+III фр. СП 80,1 66,2. NPK+«N-serve» .70,8 76,5

\

7,7 6,1 15,5 45,6

22,6

69.2

44.3 48,0

48,5 257,5 114,0', 51,3

Парующая почва, вегетационный опыт 4, 1976

РК . . . NiPK . . . •

NiPK+«N-serve»

n2pk

NjPK+«N-serve»

. 60,0 41,9 169,4 54,6 212,4

25.7 .13,0

73.8 33,0

194,5

45,9 34,7 80,6 24,4 88,0

21,1 20,8 24,3 20,8. 61,6

106.3 203,5 131,3 224,0 196,0

113.8 162,4 70,0

152.9 .50,9

54,3 ..216,1' 234,3 188,0

20,3

171.3 63,3

188.4 63,8

127,4 189,7 160,2; 210,6' 180,9,

Однако в повышенных, концентрациях (5% от дозы азота 30 и 50 мг/100 г) ингибиторы угнетали деятельность не только №1го8отопа8, но также нитрификаторов II фазы-№1гоЪас1ег и денитрификаторов. При внесении «М-8егуе» в таких дозах де-нитрификация азота нитритов сильно ослаблялась (табл. 13), в результате чего в 6 раз снизились потерн азота Ма15М02 из почвы в газообразной форме. Торможение редукции нитратов при внесении ингибиторов в повышенных концентрациях наблюдалось в течение 15—30 дней (табл. 14), это привело к снижению потерь азота нитратов в 1,5—2 раза.

Таблица 13

Влияние «К-вегуе» на баланс азота Ка15К02 в почве, % от внесенного

Вариант. Осталось в почве в минеральном форме Закрепилось в 1 органической 1 Потери форме

Сроки определения, (дни

15 30 45 60 15 30 45 60 15 30 45 60

PK+NaNOa PK+NaNOi + — — «N-serve» 5% 43 92 39 91 36 86 31 81 5 8 5 • 8 4 8 4 8 52 56 1 60 6 65 11

ТаблицаИ

Влияние 111 фр. СП и «К-вегуе» на потери азота Са(15К03)2 из почвы,

% от внесенного

Вариант Лабораторный опыт 1 Лабораторный опыт 2

Сроки определения, дни

15 30 45 15 30 45

PKN0 - 20 10 8 щтрис 22 16 14 >икащ 28 28 30 ш на 13 19 10 балан 20 17 19 с азог 28 31 30 та

PKNO3- + in фр. сп..... PKN03- + «N-serve» ...... 2. Влияние ингибиторов в

удобрений в системе «почва-растение»

Результаты исследований в вегетационных опытах с ^ показали, что действие всех изученных препаратов — ингибиторов нитрификации — на баланс азота в системе «почва — растение» идентично. Баланс азота удобрений как в вариантах с ингибиторами,' так и без ингибиторов практически складывался в первые 30. дней после внесения удобрений. В дальней-

Шем до конца вегетации "размер использования растениями, закрепления в почве в органическойА- форме и размер потерь азота*практически,не изменялся:(рис. 1).ГВ условиях вегетационных опытов ингибиторы/:нитрификации не оказывали влияния на урожай и использование ячменем азота сульфата аммония. Коэффициенты'использования колебались в зависимости от года проведения опыта от 40 до 50%" и были практически одинаковыми как в вариантах с ингибиторами, так и без ингибиторов (табл. 15).

."/-•.......Таблица 15

Влияние ингибиторов нитрификации на баланс азота (15КИ,)2804, % от внесенного .

Схема опыта Использовано '' растениями Осталось в почве в минеральной форме Закрепилось в ор-ганич. форме Потери

Микрополевой опыт, 1972, 600 и РККМ..... 32 РКЫво+2-АМ-£-ХП 32 РКК120 .... 33 РКК,30+2-ЛМ-5-Хп 31 1200 мг 1 10 13 9 23 К/сосуд 46 50 24 29 12 5 . 34 17

Вегетационный опыт 2, 1974, 500 мг К/сосуд

КРК.....

КРК+11 фр. СП КРК+Ш фр. СП

49 48

50

30

36

37

20 15 13

КРК ....

МРК+Ш фр. СП

Вегетационный опыт 3, 1975, 300 мг ^ сосуд •42

КРК+«К-зегуе»

44

41

Вегетационный опыт 4, 1976, 225 и 450 мг К/сосуд

44 18 .36

К.РК .... 31 15 54

40 5 30 26

№РК+«К-зегуе» 14 52 34

47 1 16 36

К2РК .... 35 15 50

43 1 27 29

КаРК+«К-8егуе» 22 47 31

* В числителе — под растениями; в знаменателе — в пару.

Консервация азота удобрения в аммонийной форме способствовала увеличению закрепления его в почве в органической форме и снижению газообразных потерь. Потери азота удобрения из почвы снизились под влиянием ингибиторов в 1,5— 2 раза (табл. 15).

Если в вегетационных опытах ингибиторы не оказывали влияния на урожай ячменя, то применение «^¡зегуе» в дозе 1% от дозы азота мочевины 60 и 120 кг/га в полевых условиях, несмотря на неблагоприятные погодные условия лета 1976 года, обеспечило достоверную прибавку урожая зеленой массы кукурузы (табл. 16).

Таблица 16

Влияние «К^егуе» на урожай зеленой массы кукурузы в условиях полевого опыта, ц/га

Прибавка от

Вес зе- ингибитора

Вариант леной N +инги-

массы битора N ц/га от ^

РК . . 75,0

МеоРК .... 107,0

М РК +«^егуе» 126,7

№оРК .... 169,2

ШоРК+«^егуе» 199,2

НСРм .... 17,5

32,5

51,7 19,2 59,1

94,2

124,2 30,0 31,8

п/га

При внесении N60 с «^¡зегуе» прибавка урожая от ингибитора составила 19 ц/га, а при дозе N^0 с «^¡зегуе» — 30 ц/га. Прибавка веса зеленой массы кукурузы под влиянием «^¡зегуе» в процентах от прибавки от одного азота при дозе N0 равнялась 59%, а при дозе N^0 — 32%, т. е. эффективность азотного удобрения при внесении его с ингибитором увеличилась на 60 и 30%. При увеличении дозы азота в 2 раза эффективность ингибитора снижалась почти вдвое.

Выводы

1. В результате интенсивной нитрификации аммонийного азота почвы и удобрений происходит накопление нитратов, являющихся основным источником потерь азота в газообразной форме. Потери азота удобрений в вегетационных опытах в основном происходили в первый месяц после внесения. В зависимости от года проведения опыта они колебались от 19 до 36% из почвы под растениями и от 50 до 54% от внесенного из парующей почвы.

.2. Повышение температуры почвы с 10 до 28 и 40°С способствовало увеличению потерь азота сульфата аммония. Потери, азота аммонийного и нитратного удобрений в аэробных условиях были одинаковыми. В анаэробных условиях и при добавлении органического вещества (глюкозы) потери нитратного и нитритного азота резко возрастали. ... ,

3. Газообразные потерн азота из почвы происходят не только в результате биологической денитрификашш, но и вследствие химического разложения промежуточных продуктов нитрификации — гидроксиламнна и нитритов. В стерилизованной почве потери азота гидроксиламнна составляли 38% и происходили в виде закиси азота. В нестерилизованной почве они были значительно больше (63—73%) как в аэробных, так и анаэробных условиях: Часть азота гидроксиламнна за- • креплялась в почве в органической форме. Потери азота нитритов из стерилизованной почвы с рН — 4,0 составляли 33% от внесенного, а при рН — 6,3 были в 5 раз ниже (6,5%).

4. .Закись азота при наличии достаточного количества доступного микроорганизмам органического вещества очень быстро восстанавливается до молекулярного азота. Скорость ее редукции возрастала в анаэробных условиях и при добавлении глюкозы. • . - • • I; -.....

5.Изучение различных химических соединений в качестве ингибиторов нитрификации показало, что из. 10 испытанных отечественных препаратов ингибирующим действием обладали -2-амино-5-хлорпиридин и фракции смеси хлорированных пи--ридинов. Ингибирующее действие их было практически одинаковым с американским препаратом <^-8егуе». •

6. Ингибиторы нитрификации (третья фракция смеси пи-ридинов и <^-8егуе») 'интенсивно подавляли нитрификацию азота "сульфата аммония н жидкого навоза, а также аммоний -ного,азота почвы. В вариантах с, ингибиторами содержание почвенного минерального азота и азота удобрений в форме нитратов было значительно меньше, а в аммонийной форме больше, чем в вариантах без ингибиторов]

7. Указанные ингибиторы нитрификации в рекомендуемых дозах не оказывают отрицательного влияния на деятельность аммонифицирующих микроорганизмов. Общее содержание почвенного минерального азота (КИ4И^03-) как в вариантах с ингибиторами, так и без ингибиторов было одинаковым. Внесение этих препаратов в,дозах больших, чем требуется для подавления процесса нитрификации, вызывает угнетение деятельности денитрифицирующих микроорганизмов.

- 8. Ингибиторы нитрификации в условиях вегетационных опытов независимо от вида препарата в 1,5 раза снижают потери, азота из почвы и увеличивают закрепление его в органической форме. Коэффициенты использования азота сульфа-

18*.*: "'_,'•'.'.;

та аммония ячменем колебались в зависимости от года проведения опыта от 40 до 50% и были одинаковыми как в вариантах с ингибиторами, так и без ингибиторов.

9. В вегетационых опытах ингибиторы нитрификации не оказывали существенного влияния на урожай ячменя. В полевом опыте при внесении «N-serve» значительно увеличился урожай зеленой массы кукурузы. Прибавка урожая составила 19 ц/ra при дозе N6o и 30 Ц/га при дозе N120, что соответствует 59 и 32% от прибавки урожая, полученной только от азота.

По материалам диссертации опубликованы работы:

1. Влияние ингибиторов нитрификации на превращение в почве азота сульфата аммония и его использование ячменем. Доклады ТСХА, вып. 223, 1977 год (В. Н. Назарова, В. В. Ки-дин).

2. Потери азота удобрений из почвы и их снижение с помощью ингибиторов нитрификации. Изв. ТСХЛ, вып. 6, 1977 год (П. М. Смирнов, В. В. Кидии, Р. К. Педишюс, В. Н. Назарова).

3. Зарегистрировано: Всесоюзный научно-технический информационный центр — ВНТИ Центр. Отчет «Промежуточные продукты нитрификации как источник газообразных потерь азота удобрений». № государственной регистрации 76091268, Б674758, 16 июня 1978 г.

Л 42603 30/Х—78 г. Объем I1/* п. л. Заказ 1806. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44