Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСТЕНИЯМИ МЕЧЕННОГО 15N АЗОТА УДОБРЕНИЙ И ЕГО ПРЕВРАЩЕНИЕ В ПОЧВАХ РАЗНОЙ СТЕПЕНИ ОКУЛЬТУРЕННОСТИ И ПРЕДШЕСТВУЮЩЕЙ УДОБРЕННОСТИ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСТЕНИЯМИ МЕЧЕННОГО 15N АЗОТА УДОБРЕНИЙ И ЕГО ПРЕВРАЩЕНИЕ В ПОЧВАХ РАЗНОЙ СТЕПЕНИ ОКУЛЬТУРЕННОСТИ И ПРЕДШЕСТВУЮЩЕЙ УДОБРЕННОСТИ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

А —8?£**£$ <1х£/ ла правах рукописи

Людмила Алексеевна ИВАННИКОВА

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСТЕНИЯМИ МЕЧЕННОГО ^ АЗОТА УДОБРЕНИЙ И ЕГО ПРЕВРАЩЕНИЕ В ПОЧВАХ РАЗНОЙ СТЕПЕНИ ОКУЛЬТУРЕННОСТИ И ПРЕДШЕСТВУЮЩЕЙ УДОБРЕННОСТИ

(Специальность 06.01.04 — агрохимия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА—1978

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: член-корреспондент ВАСХНИЛ доктор сельскохозяйственных наук Д. А. Кореньков, кандидат биологических наук В. А. Кожемячко.

Ведущее предприятие— Почвенный институт им. В. В. Докучаева. " ..'..--.

Защита диссертации состоится «&<'» '• ._л**лу''. . . . 1978 г. в часов на заседании Специализированного со-

вета Д-120.35.02 при Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева. Адрес: 127550, г. Москва, И-550, ул. Тимирязевская, 49, корп. 8. Ученый совет ТСХА.

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

Автореферат разослан «<Л » . <л*л1?л;Гу" . 1978 гота.

Ученый секретарь Специализированного совета гу/ ,

М*Л&—*Л. А. Дорожк!; г.-..

эо г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Повышение продуктивности земледелия в современных условиях сельскохозяйственного производства неразрывно связано с применением возрастающих количеств минеральных удобрений, из которых ведущая роль в Нечерноземной зоне принадлежит азотным удобрениям.

Систематическое применение органических и минеральных удобрений в сочетании с передовыми приемами агротехники является мощным фактйром воздействия на плодородие почвы, которое находит свое выражение в изменении физико-химических и биологических свойств почвы, содержания в ней гумуса, азота и других элементов питания. Особую актуальность в данных условиях приобретает изучение эффективности азотных удобрений в почвах различного уровня плодородия, созданного в результате их окультуривания. Единичные исследования, проведенные в этом направлении с применением 1 К, показали, что эффективность азотных удобрений с повышением окультуреиности почв не снижается, прибавки урожая от азотных удобрений -и коэффициенты их использования на почвах высокого уровня плодородия не уступают таковым на малоплодородных слабоокультуренных почвах, а использование растениями азота почвы с повышением степени ее окультуреиности увеличивается, обуславливая возрастание положительного действия удобрений. Однако неизученным оставался вопрос о балансе азота удобрений в почвах разной степени окультуреиности, о размере потерь и иммобилизации его в почве в условиях ежегодного внесения, а также дальнейшей трансформации- и доступности растениям иммобили-зованного-азота в последействии.

Цель исследований. Задачей наших исследований являлось изучение на почвах разной степени окультуреиности и предшествующей удобренности следующих вопросов:

1. Использование растениями азота почвы и удобрений при ежегодном внесении азотных удобрений.

2- Размер дополнительной мобилизации и усвоения растениями азота почвы при внесении азотных удобрений.

3. Закрепление азота удобрени«~в-ЛрганигескпГгформ"е"п1ж

* ЦШ?, »^'..ж щ|8»Г15(и Г Изсч. ?;Д--"-тал «з.чщгг. I1

ежегодном его внесении и превращение иммобилизованного азота в последействии.

4. Динамика минеральных соединений азота, размер газообразных потерь азота в результате биологической денитри-фнкации и «хемоденитрификации», а также биологического и химического закрепления азотистых соединений в почве.

Научная новизна работы. Научная значимость работы состоит в том, что впервые проведены детальные исследования использования растениями и превращения меченных ^азотных удобрений в почвах многолетних опытов, различающихся по степени окультуренности и предшествующей удобренности. Получены экспериментальные данные по балансу азота удобрений в этих почвах, иммобилизации и дальнейшей трансформации иммобилизованного азота. Установлена зависимость дополнительной мобилизации и усвоения растениями азота почвы от степени ее окультуренности- Проведено изучение превращения в различных по окультуренности почвах промежуточных продуктов нитрификации (гидроксиламина и нитритов) для установления их роли в газообразных потерях азота в результате биологической денитрификации и «хемоденитри-фикации».

Практическая ценность и реализация результатов исследования. Результаты исследований могут быть использованы для прогнозирования эффективности азотных удобрений в Нечерноземной зоне и обоснования их доз с учетом коэффициентов использования растениями азота удобрений и размеров усвоения почвенного азота на почвах разной степени окультуренности.

Полученные экспериментальные данные по превращению азотистых соединений, образующихся в почве в результате биологических и химических процессов, расширяют имеющиеся теоретические представления о механизме потерь и трансформации азота удобрений в почве.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научной конференции ТСХА в 1976 году.

Объем работы. Диссертация изложена на 198 страницах машинописного текста, включает 13 рисунков и 37 таблиц. Список использованной литературы состоит из 309 наименований, в том числе 100 иностранных.

Условия и методика исследований- Экспериментальная работа выполнялась в 1974—1977 гг. в 4-летнем микрополевом, двух вегетационных и лабораторных опытах на Опытной станции полеводства и кафедре агрохимии ТСХА.

В микрополевом опыте использовали легкосуглинистую дерново-подзолистую почву старейшего в СССР длительного 2

опыта ТСХЛ, заложенного в 1912 году; в вегетационных опытах — среднесуглннистуго дерново-подзолистую почву многолетнего опыта, заложенного в 1962 году в Рузском районе Московской области (бывший учхоз «Дубки»). Почва с различных вариантов указанных опытов отличалась по степени предшествующей удобренное™ и характеру сельскохозяйственного использования и существенно различалась по агрохимическим свойствам (табл. 1).

Таблица 1

Агрохимическая характеристика почв

Варианты многолетних опытов Гумус Азот рНсол Нг 8 \ % Р205 к,о

% мэкв/100г мг/100 г

Микрополевогс опыта

Бессменный пар

1. РК 0,70 0,050 4,0 3,8 3,4 46,7 40,0 24,6

2. ОТК 0,88 0,063 3,8 5,1 3,3 39,2 37,4 20,0

3. мрк + навоз 1,66 0,070 3,8 4,9 3,4 40,3 42,5 32,0

Бессменный ячмень

4. РК 1,45 0,091 6,4 0,5 7,6 93,6 35,0 20,0

5. ОТК 1,77 0,115 6,3 0,7 10,4 93,7 34,0 17,2

6. МРК+навоз 1,95 0,117 6,4 0,6 12,3 95,3 40,0 21,0

Севооборот

7. РК 1,41 0,085 6,3 1,0 9,0 89,6 25,5 12,2

8. ОТК 1,51 0,091 6,1 1,5 9,6 86,5 24,5 9,3

9. МРК+навоз 1,60 0,100 6,2 1,3 9,8 88,2 34,0 13,3

10. Целина 2,69 0,140 4,3 4,5 6,2 57,7 9,0 6,9

Вегетац ионногс> опыта1

11. Контроль (без

удобрений) 1,61 0,105 5,7 0,5 11,0 95,6 5,7 15,5

12 КРК 1,63 0,115 4,7 1,8 8,7 82,9 10,5 32,0

13." ОТК + нав. 40 т 2,25 0,145 4,8 2,2 10,0 82,0 25,2 64,0

14. Навоз 80 т 3,17 0,190 5,7 0,7 15,7 95,7 16,0 50,5

Микрополевой опыт был 2заложен в цилиндрических сосудах без дна, площадью 0,1 м2, вмещающих 30 кг сухой почвы. Повторность опыта 3-кратная. В почву, взятую с вариантов РК длительного опыта, ежегодно вносили простой суперфосфат и КО из расчета 150 и 120 кг/га, или по 1,5 и 1,2 г/сосуд (эти варианты служили контролем). В почву с вариантов КРК и КРК+навоз длительного опыта, кроме фосфорных и калийных, ежегодно вносили азотные удобрения из расчета 100 кг/га азота, или по 1 г/сосуд.

В качестве азотного удобрения в 1974 году использовали КИ415К03 (обогащение 25,9 ат.%), в 1975 году— (15КИ4)2Б04 (25,3 ат.%) и в 1976 году — 15КИ415Ш3

15

(28 ат.%). Кроме того, на третий год опыта (1976) часть сосудов с каждого варианта, а в 1977 г. все сосуды были использованы для изучения последействия ранее внесенных меченных 15К азотных удобрений и поэтому в них была внесена немеченая аммиачная селитра.

В вегетационных опытах вносили по 300 мг на сосуд (3 кг сухой почвы) Р2О5 и КгО в виде смеси одно- и двухзамещен-ного фосфата калия и 300 мг на сосуд азота в форме (15КИ„) Б04 в 1975 и 15КИ415К0 в 1976 году с обогащением 13,6 и 15,3 ат.% соответственно. Повторность в начале опыта 8-кратная, к моменту уборки — 3-кратная.

Мнкрополевой и вегетационные опыты проводили с ячменем сорта Московский 121.

В пробах почвы и растений, взятых после уборки или в период вегетации, определяли содержание общего азота методом Кьельдаля-йодльбауэра. Минеральный азот в почве определяли в 0,1 и. К.С1 вытяжке с восстановлением нитратов по Деварду и последующим отгоном по Кьельдалю. Изотопный состав почвы и растений определяли на масс-спектрометре МИ-1305.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Влияние окультуренности почв на урожай и использование растениями азота почвы и удобрений

Урожай ячменя в микрополевом опыте существенно различался по годам (табл. 2). В наиболее благоприятном по метеорологическим условиям 1974 году урожай ячменя был значительно выше, чем в соответствующих вариантах в засушливом 1975 г. и в избыточно влажном 1976 году.

Таблица 2

Урожай ячменя в микрополевом опыте

Варианты опыта Год проведения Бессменный ячмень Севоо борот

длительного микрополевого

г/сосуд %'к контролю г/сосуд % к контролю

ОТК 15ОТК 1974 93,8 170 89,6 218

ОТК 1!ОТК 1975 47,8 254 46,6 225

ОТК 15ОТК 1970 60,5 197 47,6 269

В сумме за 3 года . . . 202,1 192 183,8 231

ОТК+навоз 1974 107,2 194 100,1 214

ОТК+навоз 1975 51,8 275 52,5 254

ОТК+навоз 1976 71,9 234 61,0 345

В сумме за 3 года . . . 230,9 220 213,6 269

ИСРеов 1974 г. —9,0; 1975 г. —4,2; 1976 г. — 6,4 г/сосуд. 4

При внесении азотных удобрений в почву, бессменного ячменя и севооборота на фоне различной предшествующей удоб-,Л ренности урожай зерна ячменя увеличивался в отдельные годы в 2—3 раза по сравнению с контрольными*' вариантами (РК). На наиболее окультуренной почве, удобрявшейся навозом и минеральными удобрениями (вариант, длительного опыта КРК+навоз), эЭффективность азотных удобрений повышалась. По сравнению с почвами, удобрявшимися ..только минеральными удобрениями (КРК), на длительно унаваживаемой почве в сумме за.З года при внесении азотных удобрений в почву бессменного ячменя урожай ячменя увеличился на 28%, а в почву севооборота — на 38%. Общий вынос азота растениями увеличивался соответственно на 20—21%. Доля азота почвы в общем выносе его урожаем по вариантам опыта колебалась от 66 до 77%, а доля азота удобрений от 23 до 34% (табл. 3).

• Т а б л и ц а 3

Вынос азота ячменем

Варианты опыта длительного „ «я Бессменный ячмень Севооборот

общий вынос азота (зерио + +солома) мг/сосуд азот, % к общему выносу удобрений общий вынос азота (зерно + 4-солома) мг/сосуд азот, % к общему выносу удобрений

микрополевого

Зо а £ : % к конт- почвы % к конт- почвы

ролю ' ролю

ОТК 1974 1920 23.7 1828 23.6

18МРК , 134 76,3 172 76,4

ОТК 1975 1047 32,1 • 1147 31.8

16МРК 191 67,9 252 68,2

ОТК 1976 1219 30.8 1175 33.6

"МРК 192 69,2 274 66,4

В сумме за 3 г эда 4186 27.8 4150 28.7

160 72,2 213 71,3

МРК + навоз 1974 2113 23.0 2014 21,8

15ОТ1< 148 77,0 189 78,2

МРК + навоз 1975 1241 26.6 1231 27,6

15ОТК 227 73,4 271 72,4

МРК+напоз 1976 1361 28.0 1306 30.7

214 72,0 305 69,3

В сумме за 3 4715 25.4 ' 4551 26.0

года 74,6 234 74,0 5

180

При ежегодном, в течение 3 лет, внесении азотного удобрения доля азота почвы в общем выносе с годами снижалась, а доля азота удобрений увеличивалась. .

Урожай и общий вынос азота растениями на более окультуренной почве (вариант КРК+навоз) возрастал за счет лучшего использования азота почвы (табл. 4), а размер использования азота удобрений по вариантам опыта (в соответст-

Таблица 4

Использование растениями ячменя азота почвы и удобрений Бессменный ячмень Севооборот

Варианты длительного опыта микрополевого опыта

15КРК 1ЬЫРК 1\МРК

в в я -г н

В £ з о о а !-, п о

1974

1975

1976

В сумме за 3 года МРК+навоз

МРК+навоз

1ЬИРК

ИРК+напоз 15ИРК

В сумме за 3 года

1974

1975

1976

!Б

о ч а I-

я о д всё

о о ё

5 3

в з

лога • л •9- = О (Т. <Ч *-" ¿га-о

455 2,4 45.5 431 31,5 43.1

1465 48,9 1397 76,0

336 29,8 33.6 364 72,0 36.4

711 49,9 783 69,2

375 32,7 37,5 394 82,0 39.4

844 58,3 781 74,6

1166 15,5 38.9 1189 52,1 39.6

3020 52,3 2961 73,5

487 13,6 48,7 48,2 44.0

1020 68,2 95,2

331 66,0 33.1 340 95.9 34.0

910 69,3 891 77,6

382 54,0 38.2 408 109,1 40.8

979 72,5 898 87,7

1200 34,5 40.0 1188 72,8 39.6

3515 70,0 3363 86,8

вующие годы) изменялся незначительно. При внесении азотного удобрения увеличивались по сравнению с контролем (РК) мобилизация и усвоение растениями азота почвы. Это обусловило значительно более высокие коэффициенты использования азота удобрений, определенные по разнице с контро-

лем (49—95%) по сравнению с коэффициентами использования, определенными изотопным методом (33—45%). Дополнительное усвоение почвенного азота растениями под влиянием азотных удобрений было значительно больше в вариантах длительного опыта «КРК+навоз», чем в вариантах КРК, а в связи с этим и коэффициенты использования азота удобрений, рассчитанные по разнице с контролем, были выше. В сумме за 3 года разница между ними составляла соответственно 19—21% (поотношению к контролю) и 13—18% (от внесенного). Почвы севооборота отличались большей способностью к мобилизации почвенного азота. В этом случае при внесении азотных удобрений растения дополнительно к контролю усваивали азота почвы на 29—55% больше, а коэффициенты использования, рассчитанные разностным методом, были на 17—21% больше, тем в соответствующих вариантах с почвами бессменного ячменя. В отличие от почв длительного сельскохозяйственного пользования, На целине величина дополнительной мобилизации и усвоения растениями почвенного азота с годами существенно снижалась (данные не приводятся).

II- ПРЕВРАЩЕНИЕ АЗОТА УДОБРЕНИЙ В ПОЧВАХ РАЗНОЙ СТЕПЕНИ ОКУЛЬТУРЕННОСТИ

Азотные удобрения, наряду с использованием растениями, теряются из почвы и закрепляются в ней в органической форме. Изучение размера иммобилизации азота удобрений, минерализации иммобилизованного азота и его доступности растениям в последействии имеет важное значение для оценки действия азотных удобрений на урожай растений и плодородие почвы.

1. Иммобилизация азота удобрений в микрополевом опыте при трехлетнем его внесении

В почвах микрополевого опыта накопление иммобилизованного азота в значительной степени зависело от характера их предшествующего сельскохозяйственного использования. Закрепление азота в не занятых растениями почвах многолетнего бессменного пара, имеющих кислую реакцию и низкую микробиологическую активность, составляло наименьшую величину — 7,5—9,9% от внесенного азота в первый год опыта (табл. 5). В.почвах, длительное время занятых монокультурой, ячменя, иммобилизация азота была в 1,5—2 раза выше (16,8—15,1% от внесенного), чем в парующей почве. В почвах

Варианты длительного опыта

Год опыта

КРК КРК+иавоз №К

Иммобилизация азота в почвах микрополевого опыта при ежегодном

Бессменный пар Бессменный ячмень

КРК+навоз

внесении азотных удобрений,

Севооборот

КРК КРК+навоз

1977 — осталось в почве азота из удобрений 1 и 2 года (2-й год последействия) . . •

Осталось в почве азота из удобре ний 1, 2 и 3 года (1-й год последействия) .......

1974 —иммобилизовано 15К 75,4 99,2 168,1 150,5 264.2 261.4

в 1-й год .... 7,5 9,9 16,8 15,1 26,4 26,1

1975 — иммобилизовано ,5К 123,9 130,9 302,7 313,7 425,1 408,8

за 2 года .... 6,2 6,5 15,1 15,7 21,2 20,4

1976 —иммобилизовано 15К . . 165.2 444,9 435,0 555,0 561,9

за 3 года ....... 5,5 14,8 14,5 18,5 18,7

в том числе:

Осталось в почве азота, иммоби-

лизованного из удобрений 1 и 2 года (1-й год последействия) . 116,2 5,8 120,6 6,0 243.5 12,2 247,1 12,3 282,3 14,1 275.1 14,7

Иммобилизовано 15К из удобрения, внесенного в 3-й год (1976) . . 37,1 3,7 40,6 4,1 201,4 20,1 187,9 18,8 272,7 27,3 286,8 28,7

112,2 112,8 205.2 215,6 258.9 228.3

5,6 5,6 10,3 10,8 12,9 11,4

144,0 151,2 366,2 357,2 399,5_ 402,1

4,8 5,0 12,2 11,9 14,3 13,7

При м е ч а и и е. В числителе — мг на сосуд, в знаменателе — % от внесенного азота удобрений.

севооборота и целины, где активность микробиологических процессов, по-видимому, была наиболее высокой в органической форме закрепилось в.первый год 25—26% внесенного азота, что было в 1,5—1,7 раза больше, чем в бессменной культуре, и в 2,5—3,5 раза больше, чем в бессменном пару.

При ежегодном, в течение 3 лет, внесении меченных 15К азотных удобрений абсолютное количество иммобилизованного азота увеличилось в 2—3 раза но сравнению с первым годом. Однако в результате частичной минерализации ранее иммобилизованного азота, накопление его происходило не' пропорционально количеству внесенных удобрений и относительная величина иммобилизации (в % от внесенного) из года в год снижалась. ".-••'

2. Минерализация иммобилизованного азота

О размерах минерализации иммобилизованного азота можно судить но убыли его в последействии при внесении неме« ченых азотных удобрений.

В почвах микрополевого опыта интенсивность минерализации иммобилизованного азота тесным образом связана с их иммобилизующей способностью, а следовательно, с напряженностью биологических процессов (табл. 6)1 В парующей почве . с неблагоприятными физико-химическими свойствами общая убыль иммобилизованного азота за 2 года последействия составила 0,6—0,9% от внесенного, или 9,4—13,7% от закрепившегося. В почвах бессменного ячменя, в которых закрепилось больше азота удобрений, количество его за 2 года последействия уменьшилось на 4,9—4,7% от внесенного (32,1—31,9% "от закрепившегося). Наиболее интенсивно минерализация иммобилизованного азота, равно как и иммобилизация, происходила в почвах севооборота, где за 2 года последействия -убыль его составила 9,3—9,0% от внесенного (43,8—44,2% от иммобилизованного). Следует отметить, что интенсивность ; процессов минерализации-иммобилизованного: азота с годами снижается. Убыль азота в первый год последействия в 2—3 раза больше, чем во второй. Это свидетельствует о снижении со временем доступности иммобилизованного азота. Растения в первый год последействия в различных вариантах опыта

Таблица 6

Минерализация иммобилизованного азота в последействии при ежегодном внесении удобрений в микрополевом опыте

год

Год опыта и последействия

Убыль иммобилизованного азота в последействии

двукратного

Варианты длительного опыта_

1976, 1-й год последействия

1977, 2-й год последействия

Бессменный пар ОТК . . .

ОТК+навоз . .

Бессменный ячмень ОТК .....

ОТК+навоз

Севооборот

ОТК . . ОТК+навоз

внесения

1976— —1977, всего за 2 года последействия

трехкратного внесения 1977, 1-й год последействия

6,2 3.2 94 6.1

0,4 0,2 0,6 0,3

7.9 5.8 13,7 8.5

0,5 0,4 0,9 0,5

19.5 12.6 32.1 17.5

3,0 1,9 4,9 2,6

21 2 9.1 31.9 17.9

3,3 1,5 4.7 2,0

33,6 10.2 43.8 28.2

7,1 2,2 9,3 5,2

32,8 11.4 44.2 28,5

6,7 2.3 9,0 5,3

20,4 10.6 30,0 19.4

4,0 2,1 6,8 3,4

Целина ....

Примечай н е. В числителе — % от иммобилизованного, в знаменателе — % от внесенного азота удобрении.

использовали 1,3—2,8% внесенного азота или 7,3—13,6% закрепившегося (табл. 7)," а во второй год —0,5—0,8% или 2,7—4,3%. В почвах севооборота, где интенсивность минерализации иммобилизованного азота наиболее высокая, растения в последействии использовали несколько больше азота. Однако использование растениями азота в последействии не полностью отражает величину минерализации иммобилизованного азота, как это считалось раньше, так как ими используется меньшая часть реминерализованного азота (22—47% общей убыли) и более половины его теряется из почвы. В отдельных случаях потери реминерализованного азота достигали 72—78% от общей убыли (табл. 7).

Ю

Использование растениями и потери иммобилизованного азота в последействии

N. Год опыта и год N. последействия В последействии двукратного внесения В последействии трех-

1976 —1-й год последействия 1977 —2-й год последействия 1976-1977 —в сумме за 2 года последействия кратного внесения 1977—1-й год последействия

Варианты N. длительного N. опыта \ использовано растениями потери использовано растениями потери использовано растениями ,. потерн использовано растениями , потери

Бессменный ячмень . . . ....... 1,3(8,5) 1,7(11.0) 0,6(1,21 1.3(8,4) 1,9(12,7) 3,0(19,4) 1,1(7,21 1.5(10,3)

43,4 56,6 33,4 66,6 39,5 60,5 40,9 59,1

1,5(9,5) 1,8(11,7) 0,7(4,3) 0,8(4,8) 2,2(13.8) 2,6(16,5) 1,2(8.4) 1,4(9,5)

41,8 55,2 47,4 52,6 45.5 54,5 46,9 53,1

Севооборот ..... 2,4(11,3) 1,7(22,3) 0,8(3,6) 1,1(6,6) 3.2(14,9) 6,1(28,9) 1.2(6,5) 4,0(21,7)

33,8 66,2 35,4 64,6 34,0 06.0 23,1 76,9

ОТК+навоз . . . 2,8(13,6) 3,9(19,2) 0,8(3,9) 1.5(7,5) 3,6(17,5) 5,4(26,7) 1,5(8,1) 3.8(20.4)

41,8 58,2 34,4 65,6 39,8 60,2 28,4 71.6 •

1,4(7,3) 2,6(13,1) 0,5(2,7) 1,5(7,9) 1,9(10,0) 4,1(21,0) 0,7(4,2) 2.7(15,2)

36,0 61,0 25,9 74,1 32,6 67,4 21,8 78,2

Примечание. В числителе—% от внесенного азота удобрений (% от иммобилизованного), в знаменателе-% от общей убыли.

*111. Баланс азота удобренийЛ почвах, разной степени , 1 - окультуренности

♦ Степень окультуренности почв оказывала, как: уже отмеча-♦ -лось ранее, незначительное влияние на размер использова-'-_ ния растениями азота удобрений. Коэффициенты исиользова--* — ния меченного 15К азота в большей-степени варьировали но , годам (табл. 8), нежели по вариантам различных по окульту-- ренностн почв. В первый, наиболее, благоприятный по погод-ч ным, условиям, год опыта растения ячменя использовали несколько "больше азота удобрений—43—49%, чём в последующие годы, в результате чего суммарный, за 3 года коэффи— > циент-использования снизился до 39—40%',,, _

Значительно большее влияние различная окультуренность • . почв.оказывала на процессы трансформации азота удобрений-1 .в почве.; Вследствие более интенсивной иммобилизации азота ~в "почвах севооборота и целины,*'в,отличие: от почв бессмен-; ной культуры, потери "азота- удобрений.в первый год опыта .здесь были на 6—7% ниже. В последующие годы за счет мн-"нерализации иммобилизованного азота, а также некоторого снижения коэффициентов использования, потери азота удобрений; возрастали на 8—12%. Поскольку минерализация иммобилизованного азота в почвах севооборота происходила" более. интенсивно и большее количество его терялось из почвы, то разница в суммарных потерях между почвами бессменного яч-„ меняли севооборота сглаживалась и составляла- уже 3,4—

'3,9%:— • , -,•-.-.•'• • . .- '

*- ; • "В;не занятых растениями почвах бессменного пара дефицит азота в слое 0—20 см составлял наибольшую величину (всум-ме за 3 года более 90%) и был обусловлен, по-видимому, неЛ только вымыванием азота удобрений..' в нижние горизонты и "биологической денитрификацией, которая вряд ли возможна . в значительных размерах в кислой, бедной органическнмве-ществом почве, но и, вероятно, /-процессами хемоденитрифн-кации. "." --, ':•.-• ; ':

.---•IV. Превращение в почве промежуточных продуктов. • }. ни: трификации и их роль в газообразных потерях азота' _ '• * - - * удобрений из почвы , •" ,

_ В лабораторных опытах в аэробных условиях изучали динамику превращения в разных .'по окультуренности почвах —., . ' 1, 10, 11 н 14 (см. табл. 1) различных азотистых соединений— \(15КИ4)2Б04; 15КИ2ОИ-ИС1; Ка18К02 и Са(л5КОз)2еобогаще-* " нием 24,7; 22,5; 23,3 и 17,9.ат.%, внесенных в.дозе 30 мг на, 100 г сухой почвы. "-• — • * ' /.'

. ' -.,- Использованные в опытах почвы отличались по кислотно-

Суммарный баланс азога удобрений в почвах микрополевого опыта при ежегодном его внесении (% от внесенного) ,'

Варианты длительного опыта

Бессменный пар

Бессменный ячмень

Год опыта и

показатели

баланса

№К ОТК+навоз №К ОТК+навоз

Севооборот

№К

ОТК+наво;

Целина

Использовано растениями:

1974 — за 1 год ..... 45,5 48,7 43,1 44,0

1975 — в сумме за 2 года . 39,4 40,9 39,7 39,0

1976 —в сумме за 3 года . 38,9 40,0 39,6 39,5

Найдено в минеральной форме:

1974 —за 1 год..... 6,0 12,3 0,3 0,6 0,3 0,3

1975 —в сумме за 2 года . 26,1 26,2 0,7 0,8 0,7 0.5

1976 —в сумме за 3 года . 0,9 1,1 0,7 0,7 0,2 0,3

Найдено в органической форме:

1974—за 1 год ... . 7,5 9,9 16,8 15,1 26,4 26,1

1975 — в сумме за 2 года 6,1 6,5 15,1 15,7 21,2 20,4

1976 — в сумме за 3 года 5,1 5,5 14,8 14,5 18,5 18,7

Потерн:

1974 —за 1 год ... . 86,5 77,8 37,4 35,6 30,2 29,6

1975 —в сумме за 2 года 67,8 67,3 44,8 42,6 38,4 40,1

1976 —в сумме за 3 года 94,0 93,4 45,6 44,8 41,7 41,4

44,2 40.5 40,0

0,3 0,5 0,4

24,9 19,7 17,5

30,6 39,3 42,1

сти, насыщенности основаниями, содержанию органического -вещества и биологической активности.

1 Характер превращения аммиачной 'формы азота определялся в основном реакцией,почв. В кислых почвах 1 и 10 - (рН 4—1,3), где нитрификация-гКИ4+"проходила слабо, около 90% внесенного азота сохранялось в минеральной форме (табл. 9), 4—5% закреплялось'в органической и 5—6% составляли потери. В слабокислых почвах 11 и 14 (рН 5,7) интенсивность нитрификации (МН4)2804 была довольно'высо-кой-(через 30 дней в почве-11—44,9%, а в почве 14—64,4% внесенного азота находилось'в нитратной форме), потери азо-..." . ...... .'- Таблица 9

Динамика баланса 1 5Ы - меченных азотистых соединений в нестерильных • почвах (%"от. внесённого)

Форма Осталось в минеральной форме Закрепилось в органической. форме" -•-. : >• Потерн'

азотного . Дни от начала опыта

удобрения 10 : 20 30. : -ю, 20 30 10 20 30

Почва

(»КН«),80, ,5МН|0Н.НС1 Ма15Ш2 Са(ЛШ3)2

ймн2оН • На

Ма15Ш2 "СаСЧЧОзЬ

(15МН4)250, Лмн20Н • НС1 Ма15Ш2 Са('-М03)2

(15МН,)280, 15МН20Н • НС1 Ма15Ш2 Са('5Щ)2

92,5 91,4 90,4' '4,1 4,3 4,3 3,4 4,3 - 5,3

5,6 5,3 4,4 ' 6,0 6,0 6,1 88,4 88,7 89,5

47,0 40,5 33,4 Г 5,2 5,8 7,9 47,8 53,7, 58,7

99,2 98,0 97,5 0,5 • 1,0 12 0,3 1,0 1,3

-',.-.. П очва 1 0

93,7 92,0 89,0 3,2 3,8 5,2 3,1 3,8 5,8

7,0 7,0 4,8 •-16,1 16,2 16,9 76,9 76,8 78,3

42,7 35,9 31,2 -13,2 14,1 12,6 44,1 50,0 56,2

98,3 97,2 96,8 '.0,7 ' 1,2 " 1,3. 1,0 1,6 1,9

Г [очва 1 1

86,6 83,4 80,4 7,4 ; 8,9 :9,4 6,0 7,7 10,2

4,4 3,8 4,3 13,3 13,2 13,2 82,3 83,0 82,5

80,4 75,8 71,8 3,7.. 2,7; 2,0 15,9 21,5 26,2

97,0 96,5 95,5 0 0,3 0,3 3,0 3,2 4,2

Почва 14

85,0 77,4 74,5 7,9 . 9,3 10,6 7,2 13,4 14,9

4,3 3,8- " 4,3 14,4 14,2 14,0 81,3 82,0 81,7

78,5 77,7 72,2 , 3,5 4,7 2 1 18,0 17,0 25,7

96,5 96,0 95,0 0 0,2 0,3 3,5 3,8 4,7

С14

та были в 2—3 раза больше (10,4—14,9% от внесенного), чем в кислых почвах (1 и 10). Увеличение потерь аммиачного азота в почвах 11 и 14 в условиях опыта связано, очевидно, не только с биологической денитрнфикацией образующегося нитратного азота, но н с потерями азота промежуточных продуктов нитрификации. Подтверждением этого может служить превращение в почве промежуточных соединений КИ2ОИ-ИС1 и КаК02, потери азота которых достигают значительных размеров (табл. 9) и являются в основном результатом их химического разложения (хемоденитрифика-ции), поскольку в стерильных условиях получены близкие данные. Скорость разложения гидрокснламина в нестерильных почвах почти не зависела от их свойств и потери азота -КИ2ОИ достигали в этом случае 77—89%. В стерильных почвах с кислой реакцией гидрокснламин был значительно более устойчивым. Разложение нитритов, наоборот, в большей степени происходило в кислых почвах (1 и 10), где терялось 56—59% внесенного азота нитритов против 26% в слабокислых почвах 11 и 14.

Закрепление азота промежуточных соединений как в нестерильных, так и в стерильных почвах находилось в прямой зависимости от содержания в них органического вещества. В отличие от МНгОН, закрепление азота которого в значительных размерах происходило во всех почвах независимо от их реакции, закрепление азота нитритов происходило в основном в кислых почвах.

Выводы

1. В микрополевом и вегетационных опытах урожаи и общин вынос азота ячменем находился в прямой зависимости от степени окультуренности и предшествующей удобренности почв. На почвах, длительно удобряемых органическими и минеральными удобрениями, эффективность азотных удобрений увеличивалась на 20—30% по сравнению с менее удобренными почвами.

15 2. При ежегодном, в течение трех лет, внесении меченных 15К азотных удобрний доля азота почвы в общем выносе его урожаем снижалась с 76—82 до 71—75%, а доля азота удобрений увеличивалась с 18—24 до 28—34%.

3. Степень окультуренности почв не оказывала влияния на величину использования азота удобрений- Коэффициенты использования азота, определенные изотопным методом, в сумме за три года в микрополевом опыте составили 38,9—40,0%, в вегетационных опытах — 40,1—43,5% при внесении сульфата аммония и 48,6—53,0% при внесении аммиачной селитры.

у?'?4.-Увеличение урожая и выноса азота ячменем ла более 1 „окультуренных почвах происходило за счет большего использования азота почвы. Дополнительное усвоение растениями" '": почвенного азота при внесении"'азотных удобрений на фоне лучшей предшествующей удобрённости ^РК+навоз) повышалось в вегетационных" опытах,*Ла.24—'45%, в микроиоле -вом— на 19—21% и в почвах.севооборота было в 2—3 раза -выше,'чем в почвах бессменной л'культуры ячменя. „ ,. '

" -5. Коэффициенты использования :азота растениями, опре-" деленные по разнице с контролем," в зависимости от степени окультуренностп почв варьировали *:в пределах 49—114% в микрополевом и ОО—82% —в вегетационных опытах. Разни' на в коэффициентах использования, определенных изотопным - и разностным методом, возрастала с повышением окультурен--

♦ ностн почв. . ". .. " ,"♦.-',.-'.

6. При ежегодном внесении азотного удобренияабсолют-" нос количество иммобилизованного за 3 года азота увеличилось в 2—3 раза по сравнениюс однократным" 'их внесением. Иммобилизация азота удобрений в почвах бессменного пара была в Г;5—2 раза ниже, чем в"почвах бессменного ячменя, и ' в-2,5—3,5 раза ниже, чем в почвах севооборота"и целины. Относительное количество иммобилизованного' азота (в % от " внесённого) вследствие его минерализации с годами снижа-"

'ЛОСЬ. ' '" • .' ' :

, 7. Минерализация иммобилизованного азота наиболее,ин-тенсивно происходила в почвах севооборота. Общая убыль 'иммобилизованного азота за 2 года последействия составила-лвГэтом случае 9,3—9,0%, от внесенного (43,8—44,2% от закрепившегося), в почвах бессменного ячменя — 4,9—4,7% от Лвнесённого (32,1—31,9% от закрепившегося); и в почвах бес-* л сменного пара 0,6—0,9%. от "внесенного (9,4—13,7% от .за-' укрепившегося). В первый год последействия интенсивность минерализации была в 2—3 раза выше, чем1 во второй год по-'следействия. * ;- -" .'. '' '""-" • . ' -

♦. 8. Растения в первый год последействия использовали 1,3— "2,8% внесенного азота (8,5—13,6% иммобилизованного);

во второй год последействия — 0,6—0,8% внесенного -> (3,6— ; 4,3% иммобилизованного), что составляло от 22 до 47% общей убыли иммобилизованного азота. Большая часть реминерали-. зованного азота теряется из почвы. Вследствие этого суммарные потерн азота удобрений и:з года в год увеличиваются..

9. В более окультуренных почвах микрополевого и веге--

♦ „тационных опытов за счет большего закрепления азота в ор-> ганнческой форме потери азота удобрений из почвы были ни-'

же'на 8—12%. В первый,год опыта в почвах севооборота и целины потери азота составляли 29,6—30,6% от внесенного,"

а в почвах бессменного ячменя — 35,6—37,4%. Наибольшие потери азота удобрений отмечались в не занятых растениями почвах бессменного пара — 77,8—86,5% от внесенного.

10. Потери азота из почвы происходят не только в результате биологической денитрификацни, но и химических реакций промежуточных продуктов в почве, образующихся при нитрификации. Потери азота гндрокенламина в стерильных условиях лабораторного опыта составляют 54—75% и увеличиваются с уменьшением кислотности почв, в нестерильных условиях независимо от реакции почв достигают 77—89% ог внесенного. Потери азота нитритов в стерильных условиях составляют 23—68%, п нестерильных — 25—59% от внесенного, увеличиваясь с повышением кислотности почв.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Превращение азота удобрений и использование его растениями на почвах разной степени окультуренности. Известия ТСХА, вып. 3, 1977, с. 84—89 (в соавторстве).

2. Превращение в почве и поступление в растения азота в зависимости от степени окультуренности почв. Отчет, № гос. регистрации 72035922, № инв. Б 476627, 1975 г.

Л 99923 28/Ш—78 т. •.•'•' Объем РЛ п. л. Заказ 503. Тираж 100

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