Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ОЧАГОВОЕ РАЗМЕЩЕНИЕ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ТРАНСФОРМАЦИЮ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЗОТА РАСТЕНИЯМИ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ОЧАГОВОЕ РАЗМЕЩЕНИЕ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ТРАНСФОРМАЦИЮ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЗОТА РАСТЕНИЯМИ"

• МОСКОВСКИЙ ■ ОРДЕНА ЛКНШАОРДЕНА СКТЯН»ЬСКОЙ , . ■ * ; \ ' РЕВОЯЕЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗШШИ , ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. УНИВЕРСИТЕТ им. М. В.ЛОМОНОСОВА V у /

Факультет почвоведение ■ ■ : На правах рукописи

■ 1; УЖ 631.84: 631.816.3: 631.465

МЕРГЕЛЬ Александр Андреевич

ОЧАГОВОЕ РАЭДИШИЕ АЗОТНЫХ УДОБРШИЙ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ТРАНСФОРМАЦИЙ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЗОТА РАСТЕНИЯМ! ; •

Спедоальвость 06.01.04 - вгрохнккя

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени , кандидата йнолопгческит ваук :

Москва - 1989 '

Райй^а шпоишыа а Институте почвоведения и фотосинтеза АН ■-' ' СССР э лаборатории режима минерального питания растений. ■'.■'.

-Научные руководители! доктор биолопгазских наук, профессор

М.Сф Кузнецов

-доктор бишюхтэскюснаук:^ ■'■

л---; • О.А* СОКОЛОВ

Официальные еппонантн: ■ доктор биологических наук, академик

^р^у.:';;-.' -уВАСХШЛ':- Е.А.'Ягодин :'

■■ ?';*■'";■ кандидат биологических наук . . Ч/ч'?-Егоров«'. ■'.

Ведущее'учрвадвнив!/.Почвенный институт,««; В.В, Докучаева

Защита диссертации состоится г» в 1530 чае

■ на заседании Специализированного совета К0 53.05.85 в МГУ ш, . _ МШ Ломоносова'в аудитории М-2*

С диссертацией можно ознакомиться в библиотека факультета : почвоведения МГУ .

'Авторефераграаоишг ^ .1989 года. '/'.'

участие в обсуждении диссертации на • ; Заседании Специализированного совета K063.05.S6 в МГУ им» М.В.

- Лшоносова9 а отэнэи ка' автореферат в 2=х екземшшрах просим -.- . направляв по адресу 5 115899» Москва, Ленинские горы5 МГУ, фалужьтет почвоведения» Ученый.совет.

Ученый секретарь - Ч; И.П. Бабьева

Специализированного совзга ' '■.',..■.■■'.■'.-■..■■■'

ааия ХАЕДКХЕРИСТИКА ЕДБСГШ ,

Актуальность темы. Интенсифакэцяя применения азотных удобре-' ндл требует поиска в разработки приемов, обеспечивашшх повкпе- :' ние эффективности азотных удобрений и рациональное использование азота почвенных запасов. Достаточно перспективным в этом отношении способом является локальное внесение азотных удобрений, фи- ; зколого-биохиьжческпе принципы которого стали предиетоы ряда* исследований (Семенов, 1983; Трапезников» 1983; Гатаиков и др.» 1935), а его эффективность подтверждена практикой некоторых хозяйств. Шесте с теы, остается невыясненный ряд вопросов* иыею-ш вэшое значение для объяснения црпчин высокой эффективности этого приеш. Кроне того, ярко дараяенкая неоднородность'в распределении удобрений при их локализации дает возможность исследовать ноше стороны процессов внутрииочвенного цикла азота и определить пути регуляции азотного режима почвы в условиях интенсивного применения азотных удобрений.

Цель исследования. Исследовать .трансформацию азотистых сое- ; дплелаЕ в зове концентрированного очага удобрений и определить его влияние из шбнлвзацию азотсодержащих компонентов почвы и использование растеншзги азота почвенных запасов.

Залзчн исследований. Определить размеры потребления азота почш в удобрений растениями в зависимости от свойств серой лесной почвы, доз, форц л способов внесения азотных удобрений; изучить характер распределения и трансформации азотсодергащих соединений в почве в гоне концентрированного очага азотных удобрений; выявить особенности динамики активности ферыевтов азотного . регвшэ в почве при локализации азотных удобрений; исследовать процесса шбзлпзации азота почвы щш ее взаимодействии о кон-центрзроБоннал очагом азотных удобрений. -

Научная новизна работы. Определена отзывчивость растений на локальное внесение азотных удобрений в зависимости от содержания и степени подюгеноетз азота в почве. Оценено значение различных факторов в образованна "екстрэ-азота" и показано, что при лока-лпзэцпп гдобрекпЗ возрастает роль "физиологического фактора" в Еакоплелиз его рэстеагякз* Выявлены особенности топографии актив-поста ферментов азотпого цщ-ла в почве при очаговом размещении ээохлнг улойрешЪ.

Сратгггаесгая ценность тавота* Установлены коэффициенты использования азотэ удобрений яровой и озитой пшеницей, кукурузой ■ (вэ зехезуа гэссу) ез сг^Ом лесной почве. Рекомендуется испаяь-

5 1>ц.к£

Л-23ЛЯ0 -

зовать локальное внесение азотных удобреготЗ нэ почвах с гшзкит.! содержанием минерального азота. Результаты исследований тгут быть использованы при разработке интенсивных технологий применения азотншс удобрений под тсекпцу и кукурузу о целью повышения их продуктивности в рационального использования азотных тудов.

Апробация.работы. Основные результаты исследований доло~еш на конй-ерендаях молодых ученых ШСС АН СССР (ПущияоДЭЗб; 1903), III Всесоюзной конференции "Микроорганизм в сельском хозяйстве" (Шсквз, 1986), XI Республиканской коя$ерещш? молодых ученых "Изучение, охрана и рациональное нспользовэкзе природных ресурсов" (Уфа, 1987), Всесоюзной конференции молодых ученых "Проблеют повышения плодородия пота в условиях интенсивного земледелия" (Москва, 1988), Республиканской конференции "Ыелиорация и химизация земледелия Молдавии" (Кишинев, 1988), Пссяу народном симпозиуме "Humus et Plant» ix " (Прага, 1988), Всесоюзной коп^е-ренцпм "Лочвенно-агрохитческие и экологические проблеш $ор:,:и-рования высокопродуктивных агроценозов" Шута но, 1988).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Структура я объем дшзодртации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, где изложены объекты, метода и результата исследований (4 главы), выводов. Содержит 202 страниц машинописного текста, а том числе 39 таблиц, включая таблица в приложении, 9 рисунков. Список литературы -включает 343 наименования, нэ кюс 109 зарубежных авторов.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССШОЕАЛИЙ

Исследования проводшш в 1985-198? ГГ. на целинной и пахотной серой лесной почве ср едне суглинистого механического состава ЭПС ШСС АН СССР. Агрохимическая хараэтерпстшса дана в табл. I. Шкрополевые опиты выполнены в сосудах баз ДЩ) (0,04-0,25 и ). В качестве азотных удобрений использовала сульфат агония (ДаК мочевто* (нгм) и акгаачную селитру (наа). t-тешша по 15н (7,330,4 ат.Я). В опыте 1985 года с яровой пшеницей (Московская 35) изучали влияние очагового распределения азотных удобрений на активность ферментов (протеаэа, уреаза и аспзрагиназа) и азотный рехнм серой лесно£ почвы. Мочешпу вносили из расчета 4 в 8 иг л на 100 г почвы (400 и 800 (.т/сосуд). Фосфорные и калзЕ-ные удобрения в дозе 800 tsr Р205 и КдО/сосуд (двойной суперфосфат и сульфат калий) вносили во всех вариантах опита в верхней 20-си-слой почвы. В вариантах с локальным внесением азотных 2 '

удобрений ввделяли зону раэмеаения дентн удобрений размером 5x5x20 см» которая находилась на глубине 10 см и смежные с ней. участки специальным пробоотборником (Семенов,,1983). В 1986 и 1967 годы по этой же схеме, но с раагячнлй» формами аэотнме удобрений, исследовали размеры использования азота почвы и удобрений яровой пшеницей в зависимости от доэ, форм и глубины внесения азотных удобрений* Для изучения эффективности локального внесения азотных удобрений в зависимости от исходных запасов азота в почве были подготовлены три фона <1 - с естественны* содержанием, П - повкпенным, Ш - с очень въ<соким содержанием минерального азота) путем компостирования почвы в течение 610 месяцев с навозом из расчета 200 т/га (к0<5щ - 0,49%), или мочевиной из расчета 900 кг И на га (табл. IK Азо-гнь-е удобрения вносили на следутиций год перед посевом кукурузы в дозах 45, 90 и 135 кг/га. Фосфорные й калийные - 90 кг д.в./га. В 1986 и 1937 гг. была проведена серия опытов по исследованию процессов мобилизации почвенного азота под действием удобрений. Для вменения роли химических процессов в мобилизации почвенного азота вносили соли Ha£so^ к HaCl в количествах, эквивалентных (UH^)2S04 из расчета 0,06 г-экв соли, что составляло 4,10 и 3,37 г/сосуд. В другой опьггв, который проводился методом изолированного питания с яровой ппеницей (1986) и кукурузой (1987), изучали действие "физиологического фактора" на использование азота почвы и удобрений растениями*

Таблица I

Агрохимическая характеристика почвы

Годы иссле-; сорг \псбщ ; рр ; ty + Щ P205 j HgO

дований j % j t ыэкв/100 г ! мг/100 г

1965 1,60 0,100 5,90 1,60 17,2 17,5 9,6

1965* 1,76 0,143 4,40 . 5,85 12,3 5,8 9,0

1965* 1,82 0,158 4,47 5,10 13,3 6,0 9,4

1986 0,87 0,1X9 5,30 2,75 17,5 10,0 8,1

1987 0,83 0,102 6,00 1,75 16,3 18,5 9,5

Фон I 1,16 0,115 6,20 1,28 19,8* ' 24,0 .10,5

Фон П 1,50 0,140 6,30 1,15 27,3 33,8 21,7

Фон Ш 1,21 0,173 6,80 0,67 20,8 24,5" 10,8

Примечание: * - целинная серая лесная почва.

Лабораторное методы, Общий азот в почве и растениях определяли колориметрическим методом с помощью.фенолятгипохлоритной

реакции (Кудеяров, 1972). Определение обменного аммония и нитратов проводили в выгяяках 0,1 н He^SO^ и 0,1 н КС1 с последующим восстановлением нитратов до аммония (Кудеяров, 1965; Бочка-рев, Кудеяров, 1982). Фракционирование азота почвы проводили по Шконде-Королевой {Агрохимические методы.,,, 1975) с использованием фенолятгипохлоритной реакции. Активность протеаэь» определяли по методу Галстяна и Арутшяяа, активность уреазьт и аспа-рагиназы — по методу Галстяна и Цша (Хазиев, 1976) о переводом образовавшегося аммиака в индофеноловый комплекс и его колориметрическим определением. Нитрогеназную активность почвы определяли ацетиленовым методом (Умаров, 1976) на хроматографе СНИОИ-4, а образование C0g_ - на газохроматографе CHROH-5. Определение азота микробной биомассы проводили методом регидрагации (Благодатекий и др., 1986), азотаинерализуклцуга способность почвы - по методу В.Н.Баштана и В.Н.Кудеярова (1987). Подготовку проб к анализу изотопного состава азота я его кинеральньзе форы вели по методике В.Н.Кудеярова и Е.Ф.Егоровой (1974). Анализ изотопного состава выполнен старшим инженером В.А.Леошко на эмиссионном спектрометре "Hoi-5". Анализ на агрохимическую характеристику проводили по общепринятьм методам (Агрохимические методы.,,, 1975). Регрессионный и дисперсионный анализ результатов опыта проводили по Б.А.Доспехову (1986) на ЭШ EC-I0I0 с помощью диалоговой системы "Диана" (Комаров и др. 1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУВДЕНИЕ

I. Влияние локального_ внесения азотных _удобрениД на использование азота почвы и удобрений растениями. Обеспеченность растений азотом является одним из основных факторов, лимитирующих продукционный процесс. Эксперименты с применением 15я вютэили более важную, чем это•считалось раньше, роль азота почвенных запасов в формировании урожая, доля которого в общем выносе зачастую .вше, чем азота удобрений {Сапожников, 1973; Кореньков, 1976; Смирнов, 1977, Гамзиков и др., 1985; EesctLke, Uarkgrat, I9S2), Кроме того, азотные удобрения оказывают стимулирующее влияние на мобилизационные процессы почвь*, которое выражается в дополнительном усвоении азота почвы растениями {Тур*тин, 1964; Сапожников и др., 1974; Смирнов, 1977; Westerman, Kurtz, 1973). Внутрипочвенное локальное размещение азотных удобрений является одним из эффективных способов регуляции режима азотного питания растений и повышения их продуктивности. Наиболее интенсивное поглощение'яровой пэеницей азота мочевины, внесенной вразброс,

* t происходило в первые две недели после посева Сего.доля составляла 52-75$ от общего вшоса азота). При локализации мочевины . 'максимум потребления приходился на конец первого месяца вегетации (71-84$! от общего выноса азота). На вариантах с локальным внесением мочевины коэффициент использования азота удобрений растениями оказался на 12,8-22,1% выше, по сравнению с разбросным внесением, а урожай зерна яровой пшеницы повышался на 4054%. Подобная закономерность динамики потребления азота удобрений яровой пшеницей отмечена и в опыте 1986 года с внесением Ы& (pic. la). Кукуруза наиболее интенсивно потребляла азот в середине периода вегетации. Локализация Ыа способствовала увеличению размеров использования азота удобрений и азота почвы в 1,9 и 1,3 раза, по сравнению с разбросным способом. Кукуруза так же, как и яровая пшеница, потребляла значительное количество азота почвенных запасов, при этом дополнительное его накопление по сравнению с фоном, наиболее интенсивно происходило, примерно через 5 недель с начала вегетации (рис. 16).

Рис. I. Динамика потребления азота яровой пшеницей Са) и кукурузой (б), 1-Й вразброс; П - И локально.

Изменение способа внесения азотных удобрений отражается на коэффициенте его использования из разных форм удобрений. Если при разбросном внесении удобрений коэффициент использования

азота яровой пшеницей из :та, ны и паа бил практически одинаковом, то- при локальном он бкл в мае на 5,9£ к 14,1^ при применении II . Наиболее интенсивное накопление растсния:л1 азота почву . происходило при применении первой дозы мочевины из расчета 4 гг Л/100 г почви. Если при разбросном внесения возрастающих доз азотных удобрений коэффициент использования азота удобрений яровой пшеницей практически не изменялся, то при локализации сн несколько уменьшался с повышением дож/, Накопление "экстра-азота" яровой пшеницей снижалось с увеличением дозы.

Одним из распространенней: способов применения азотных удобрений под озимую пшеницу является их внесение в несколько приемов. Внесение мочевины в несколько сроков повышало в«нос азота удобрений в среднем в 2,1 раза» по сравнению с одноразова их применением с осени вразброс, а одноразовое локальное применение ик, соответственно в 1,4 раза. Величина коэффициента использования в большей мере зависела от способа применения мочезины, чем от дозы. Внесение дозы мочевины в несколько приемов на фоне локального внесения основного удобрения приводило к увеличению потребления азота удобрений, но не обеспечивало дополнительного увеличения урожая, по сравнению с локализацией всей дозы азотнис удобрений осенью.

Таким образом, в зависимости от исследуемых факторов (дозы, формы и срока внесения удобрений прибавка урожая яровой пшеницы, кукурузы и озимой шеницн от локального внесения азотных удобрений составила в среднем 13,3; 14,9; 9,4% соответственно, при этом размеры использования азотных удобрений повышались у яроеой пшеницы в 1,4 раза, озимой пшеницу - в 1,3 раза, кукурузы - в 1,9 раза, а величина накопления азота почвы повысилась, в зависимости от дозы, формы способа, на 2-30&.

2, Влияние запасов-минерального азота в почве на использование дзота растениями при лок&льком.внесении азотных удобрений. Среди почвенно-агрохимических параметров, определяющих эффективность локального применения азотных удобрений, больпое значение имеют" показатели актуальной и потенциальной обеспеченно- • сти почвы доступными растениям форлаш азота, которые можно определить путем учета запасов минерального азота в почве к моменту внесения удобрений или азотминерализуицей способности. К моменту применения азотных удобрений в 1986 году под кукурузу в 0-20 см слое почвы*исследуемых фонов содержалось 1,40; 3,94 и . 12,5 от/100 г. почвы (и-НН^ + Н-ЫО^), а азотминерализуякая способность характеризовалась следующими величинами: 15,5; £4,6 и 6

53,0 кг/100 г. Во второй год опыта перед посевом яровой тшнигй содернаже в почве подвижного и минерализуемого азота снизилось но раэлтсчия неуду исследуемыми фонами сохранялись. С увеличением дозы сульфата аымонкя, внесенного вразброс, потребление азота удобрений кукурузой возрастало на первом фоне в 4,3 раза, на втором - в 2,2 раза и на третьем - в 3,3 раза, при этом коэффициент использования азота удобрений составлял соответственно, 29,9-42,3£; 35,9-48,1$ и 37,2-41,от'внесенного (рис. 2). Локальное внесение возрастающих доз способствовало повгаения коэффициента использования азота удобрений кукурузой в среднем на I» П и 13 фонах, по сравнению с разбросным способом, соответственно , на В-27&; 4-14% и 0-14% от внесенного, за исключением варианта с локально размещением третьей дозу азота на фоне с очень ексокой обеспеченностью минеральны* азотом. Размерь' потребления азота почвы кукурузой при повшенной и очень вь-сокой обеспеченности почвы доступным азотом оказались в среднем в 1,6 и 3,4 раза выяе, по сравнению с первым, при этом локальное размещение возрастающих доз На способствовало усилению в 1,4 и 1,2 раза использования азота почвенньх запасов лишь на I и П фонах» Как в первый год опыта, так и во второй, локальное применение азотных удобрений повышало урожай зеленой массы кукурузы и зерна яровой пшеницу на почве с низким уровнем обеспеченности *

В условиях 1986 года не выявлено достоверной связи между обеспеченностью растений минеральном азотом и продуктивностью кукурузы, а во второй год опыта с яровой пшеницей обнаруживалась средняя корреляционная связь с г ■ 0,392...0,634. Более устойчивая корреляционная связь отмечена.между показателями азотного режима почвы и величиной общего выноса азота с урожаем: г * 0,831.,.0,655 - в первый год опыта; от г * 0,235 (подвижный азот) до 0,776 (запасы ншн> в 0-60 см слое почвы) - во второй год. Обращает на себя внимание и тот факт, что дополнительное накопление растениями азота почвы в большей степени зависит от дозы азотного удобрения (г = 0,468), чем от обеспеченности почвы минеральным и потенциально минерализуем™ азотом. Теснота связи между исследуемичи параметрами во многом определялась способом внесения азотных удобрений.

Таким образом, эффективность локального применения азотных удобрений зависит от азотминерализутощей способности почвы, на - почве с повышенным и очень высоким содержанием минерального и потенциально минерализуемого азота эффективность азотных удоб-

от запасов минерального азота в почве. I - РК (фон), : . 2 - И90 вразброс, 3 - Н90 локально.

рений, применяемых разбросив и локально способами, снижается.

■' . .- 3. Действие концентрированного очага удобрений на рлотный режим и Ферментативную активность почвы. Локализация азотных • .удобрений приводит к образованию в почве трех зон с различным .. '/' содержанием минерального азота (очаг с повышенным содержанием Л >; Д. кмин* диффузная зона на границе очаг-почва и неудобренная зон&\ .••'. • . которые отличаются не только по.агрохимическим показателям, но • • и по интенсивности биологических процессов трансформации азота

к -(1зеадее, \Уа1зсЬ, 1972; Рапе е* а1., 1973, 1975; СагарЪвИ е1;

г' '•. ¿. ¿1.', 1904; Семенов, 1983). Внесение нм вразброс повьчсало содер-. . ,жание легкогидролизуемого азота а 20 см слое почвы в 1,5-2,2 •".' ; раза, по сравнению с контролем. В зоне размещения ленты Нм со-

держание азота этой фракции'возрастало в 7,5-1Г,6 роз. Уже в; первый день внесения, мочевины вразброс в минеральной,форме обнаруживало сь10,от исходного,содержания 15н. В течение вегетации одновременно с уменыаением содержания азота гвдролизуеной фракции происходило накопление минерального азота, максимум содержания которого'отмечался на 14 день после внесения удобрений. Образовавшийся аммоний нитрифицировался,: либо включался в состав трудно- и негидролизуемой фракции. При локальном размещении мочевины в течение первого месяца вегетации в очаге и нижележащей от очага зоне обнаруживалось более высокое, чем при смеши-'; вании мочевины с почвой количество азота удобрений в легксгид-ролизуемой и минеральной фракциях. В пределах очага, во фракциях трудногидролиэуемого азота обнаруживалось значительное коли-; чество азота мочевины, содержание которого составляло в первое 1 14 дней от 7,2 до 10,95? от исходного содержания. В дальнейшем содержание азота мочевины в этой фракции увеличивалось, а к концу вегетации яровой пшеницы снизилось до 0,2$6 от внесенного количества, .

. Ццной из причин перераспределения азота мезду фракциями под действием азотных удобрений является изменение активности поч-_ венных ферментов, участвующих в превращениях азотсодержащих соединений (Хазиев, 1982), В зоне локализации мочевины отчетливо проявилось ингибирующее действие повыэенной концентрации .:. азотньк удобрений на активность исследуемых ферментов (протеа-за, уреаза, аспарагинаэа). В то же время в смежной с очагом зоне почвы формировался исходный или повиленный уровень ферментативной активности, что, по-видимому, обусловлено отсутствием прямого ингибирующего действия азотных удобрений на ферментные системы и колонии микроорганизмов, поступлением умеренного количества азотистых соединений из очага и усилением ветвления мелких корней и корневых волосков вокруг очага удобрений (табл,-2). В результате нисходящего перераспределения азота из' очага и увелотения концентрации Н-Ш4 в этой зоне почвы происходило снижение активности ферментов. Целинная почва, имея повшенный' ферментный уровень, оказалась более устойчивой к инактивации биохимических процессов под действием азотных удобрений..К концу вегетации растений активность ферментов в почве при применении мочевины оказалась на одинаковом или более высоком уровне,1 по сравнению с контролем.'Особенно резко возросла активность : ' протеазы. ■ ' : . .

Несмотря на низкие в' целом значения коэффициентов корреляции.

Таблица 2

Динамка активности уреа-зь' я аспарггиналы 8 серой лесной почве при разных способах внесения ыочевжг

' Дата отбора образцов

I 25.У ! 51ЭТ ! 21ЛУ ! 5.УП ' 14. IX Уреаза, гш3/1 г

вразброс 0,34 0,32 0,29 1,00 0,88

локально (очаг) 0,15 0,15 0,14 0,70 0,54

Аспарагиназа, мг гга3/1 г

вразброс 0,14 0,11 0,12 0,16 0,18

локально (очаг) 0,07 0,07 0,04 0,09 0,16

что, по-видимому, обусловлено большой вариабельностью ферментного пула пахотных почв, неконтролируемом влиянием на активность ферментов переменных 'факторов окружающей среды, участием других энзимов в процессе трансформации аэотисткк соединений, а также вь'сокой динамичность» в почее аммонийного в нитратного аэота, можно отметить сопряженность динамики почвентх гидролаз и различных фракций азота в почве. Наиболее высокие значения коэффициентов корреляции имели место мевду активностью протеазь», уреазь1, аспарагиназы и содержанием легкоггтд ро лизу емоЙ и минеральной фракциями почвенного азота (от г » -0,411 до -0,671), что свидетельствует о ее участии в цепи (лэби лизационнга процессов в почве. О существенном изменении характера биохимических процессов превращения азотистых соединений в почве под действием способа внесения удобрений свидетельствует также разная теснота корреляционной связи между содержанием различна фракций азота в почве и активностью ферментов (уреаза и аспарагиназа) в удобренном слое почвъ! при разбросном способе, в очаге и смежном е ним участие - при локальном. Если в слое 0-20 си варианта с разбросным внесением мочевину и в сменной с очагом зоне почвь' взаимосвязь между содержанием отдельнюс фракций азота и активностью уреазы бь'ла на уровне г <* -0,623...+0,608 иг» -848... +0,723, то в очаге она оказалась менее тесной, изменяясь от г » -0,542 до г э 0,232. Соответственно, для аспарагиназь1 коэффициенты корреляции изменялись в пределах г = -0,655...-0,740; -0,473...+0,330; -0,281...0,692. Наличие положительной корреля» ции между активностью почвенш'х гидролаз и потреблением азота почвы яровой даеницей (для уреазы г * 0,576, аспарагпкаэ'м г «

Ю

= 0,579 при п = 40) свидетельствует о более существенной их роля в мобилизации почвенного азота, чем в превращении азота удо7 брений, поскольку не установлено связи между активность» уреазы и еспарэпеназь: и величиной потребления растениями езота удобрений Сг = 0,283 и 0,£78).

Таким образом, активность ферлентов этой группы более тесно сопряжена с фондом почвенного азота» чем-азота удобрений. Изменение способа внесения азотных удобрений является, по-видимому, . достаточно активным фактором воздействия на биохимические процессы трансформации азотных соединений в почве. .

4. Факторы мобилизующего действия концентрироврнного очага. азотных удобрений на а з отсод етжаии е сорд.чнения почв». Азотные удобрения, применяемые с целью повышения эффективного'плодородия почвы, оказывают прямое и косвенное влияние на различные стадии внутрнпочвенного цикла азота, стимулируя процессы минерализации почвенного органического вещества, в результате чего не только повышается обеспеченность растений усвояемыми формами азота, но к возрастает опасность потерь азота и снижения уровня потенциального плодородия почвы (Сирота, 1973а, 19736; Jeakin-son, I9S5).

При очаговом размещении азотных удобрений в почве стимулируются минерализационные процессы, что подтверждается более высокой величиной дополнительного усвоения азота почвы ("якстра-азота") растениями на единиц внесенного азота удобрений, чем при равномерном смешивании их со всем объемом почвы (в среднем * по опытам; соответственно 0,40 и 0,20), Данные лабораторного опыта показали, что азотминерализующий эффект очагового размещения возрастающих доз сульфата аммония оказался значительно вше, чем при равномерном распределении его в почве. (14,94 кг/ /100 г почвы; у ■ 1,26 + 0,00825х + 0,0164х^ - при локальном и 4,61 мг/100 г почвы; у а 1,48 - 0,320х + 0,036х2 - при разбросном внесении). Одновременно с мобилизацией почвенного азота происходит закрепление его и внесенного азота удобрений в органическую форму, С увеличением дозы азота происходило увеличение содержания поглощенного микроорганизмами азота, а его количество при очаговом размещении сульфата аммония оказалось в среднем по исследуемым дозам в 1,8 раза даже, по сравнению с равномерным внесением.

В микрополевом опыте мобилизация почвенного азота особенно сильно проявлялась в очаге и смежной с ним зоне. Это связано,. по-видшому, с более интенсивным химическим воздействием азот- ' . . *• \ II • .

ньзс удобрений на органическое вещество в зоне очага, поскольку создаваемая концентрация 1Т-НН;,+' и поЕгаенное осмотическое давление почвенного раствора негативно действуют на микроорганизмы. В смежных с очагом участках почвы, в которых действие этих факторов менее выражено, возможно преобладание микробиологических процессов мобилизации почвенного азота. Поэто(лу при локализации сульфата аммония содержание минерального азота почвенных запасов оказалось примерно в 1,2-1,3 раза больше, чем при разбросном способе (табл. 3). Если при разбросном внесении солей Н&С1 и Ма^о^ отмечалось незначительное увеличение содержания минерального азота в почве, то при очаговом их размещении происходило увеличение запасов минерального азота в 1,7 раз, по сравнению с фоном. Следовательно, химический путь мобилизации возможен только при высоких концентрациях солей и в течение непродолжительного времени после их внесения в почву. Отрицательней эффект (мИд^эо^ на биохимические процессы мобилизации почвенного азота проявлялся- менее выражение, по сравнению с йаСХ и На230^, поскольку экзогенный азот одновременно стимулирует развитие микробных популяций. С течением времени возрастает роль биологических процессов мобилизации почвенного азота. Это предположение подтверждается динамикой активности ферментов азотного цикла в почве. Внесение азотных удобрений снижало активность внеклеточных ферментов на начальной стадии развития растений. Локализация азотных удобрений приводила/ к выраженному ингибированию активности исследуемых ферментов в зоне очага. В то же время в смежных с очагом зонах формировался исходны! или повкшенннй уровень ферментативной активности. Интенсивно разем-вагщкеся растения способствуют усилению метаболической активности свободноживуцей и ассоциативной микрофлоры в ризосфере, в результате чего возрастают размеры связывания атмосферного азота, котор*^ усваивается растениями в течение вегетации (Умаров и др., 1985). При разбросном внесении сульфата аммония в дозе 8 мг/100 г происходило снижение потенциальной активности до*нулевого уровня. Процесс азотфиксации полностью подавлялся и в месте размещения ленты удобрения. Отрицательное влияние азотных удобрений на нитрогеназную активность почвы уменьшалось с течением времени. В смежшгс с очагом участках почвы отмечался высокий уровень азотфиксации, который оказался вгае, по сравнению с контролем в 1,4 и 1-,2 раза на 18 и 36 дни, соответственно. К концу периода вегетации растений потенциальная активность азот-фи.;сгции восстанавливалась, а различия между вариантами нпвелк-

•Таблица 3

Динамика минерального азота почвенного происхождения в почве в зависимости от способа внесения азотных удобрений,

! Сроки отбора образцов Вариант опыта !-

! 8.У1 ! 18.У11 З.УП! 2.У1Е ! 25.УЭ

Почва с растениями

РК 0,98 1,07 0,21 0,24 0,29'

РК + N вразброс 1,53 1,20 0,26 0,29 0,31

РК + и лок. (очаг) 2,30 3,90 .0,90 1,32 0,79

РК+-1Т лок. (вокруг очага) 1,94 1,66 0,50 0,34 ' 0,17

Почва без растений

РК 0,94 1,12 0,34 0,37 0,40

РК + N. вразброс 1,11 1,05 0,75 0,69 0,29

РК + Н лок. (очаг) 1,70 2,40 1,35 0,74 0,95

РК+И лок. (вокруг очага) 1,81 1,49 0,56 0,70 0,23

Рис- 3. Динамика активности азотфиксации в серой лесной почэе при различных способах внесения сульфата аммония. I - РК (фон); 2-м вразброс; 3 - очаг; 4 - вокруг очага пр! локальном внесении иа.

ровались.

Результаты опыта» выполненного ».-етодоа изолированного питания, свидетельствуют о ток, что даже при отсутствия прямого контакта азотных удобрений с почвой сжг етпкуляруат потребление почвенного азота растениями (табл. 4). Пря локальном размещении азотных удобрений в песке проистодкло более значительное увеличение размеров потребления азота почвы яровой шенлцеП к кукурузой. Величина "экстра-азота", усвоенного растениями, оказалась в 1,5-6,8 раз вмяв, чем при сиешваниа удобрений с песком, при этом потребление азота почвн растениями происходило в период интенсивного накопления сухого вещества.

Таблица 4

Влияние "физиологического фактора* на. использование . почвенного азоте яровой пзенсщей й кукурузой (метод изолированного питания)

Внесено в

! Вес Обдай I в т.ч.

г ( почву •! биомас-i вынос т--- i сы t Н * ' !г/сосудЙг/сосудГ W°°Pt от !вн. !-азот

песок мп 'на ед. Твнес.

Опьгг с яровой пшеницей

РК РК 14,4 113,4 113,4 — ■ —

™враз. ^ЛСН. FK РК 42,1 615,9 300,9 315,0 37,6 0,25

' РК 42,1 687,1 265,1 422,0 33,1 0,37

ге+Илок 47,3 »671,9 2В4,0 377,9 36,8 0,33

Опыт с кукурузой

КС РК 8,2 91,8 91,8 — —

^враз, ^лок. РК - 15,8 221,2 92,4 128,8 И,5 0,05

' ш 38,7 580,5 235,2 345,3 29,4 0,29

VA 42,9 695,0 279,0 416,0 34,9 0,41

И+нлок. ГН+СаС1 лок ¿ 52,4 664,6 350,3 514,3 43,8 0,53

Таким образом, при очаговом размещении азотных удобрений увеличивается интенсивность прямого и косвенного их действия на подвижность азотистых соединений почвы, при этом изменяется соотношение химических и биологических процессов минерализации.

вывода

I. Способ размещения азотных удобрений в почве определял степень доступности растениям азота почвы и удобрений, размеры его потребления на формирование урожая, вследствие гетерогенно-14

го распределения азотсодержащих соединений в корнеобита'емсм слое почвы и изменения скорости и направленности процессов трансформации и взаимодействия азотига удобрений с почвой.

2. Размеру потребления азота растениями зависели от дозы, форм, сроков и споссбов внесения азотных удобрений, а также исходных запасов в почве доступного растениям азота. Коэффициент использования азота удобрений яровой ппеницей варьировал от 26 до 74$;-кукурузой - от 30 до 56^5; озимой пшеницей - от 15 до

Локально« размещение способствовало увеличению размеров . использования азота удобрений яровой пшеницей, по сравнению с разбросным способом, в среднем на кукурузой - на 12Й, озимой пшеницей - на 9й от внесенного количества. С увеличением обеспеченности растений подвижными формами азота почвы коэффициент использования растениями азота удобрений снижался.

3. Б общем выносе азота'растениями с урожаем преобладал азот црчвенньх запасов. Использование азота почвы растениями увеличивается прч локальном размещении азотных удобрений и повышенном содержании в почве доступного растениям азота. Дополнительное использование азота почвы растениями на единицу внесенного азота в опытах с яровой пшеницей, кукурузой, озимой пшеницей составляло в среднем 0,24 единиц при разбросном способе и 0,35 единиц - при локальном.

4. Локальное размещение мочевины приводит к выраяенной пространственной гетерогенности в распределении минеральной и лег-

когидролизуемой фракции азота в серой лесной почве. В счаге за- . медлллись процессы гидролиза мочевины и нитрификации азота аммония, что способствовало изменению динамики азотсодержащих соединений в почве. За счет мобилизующего действия азотных удобрений в очаге возрастала доля почвенного азота. Интенсивное накопление "экстра-азота" в почве наблюдалось и в смежной с очагом зоне ', в которой происходила-активация биохимических процессов мобилизации почвенного азота.

5. Наличие концентрированного очага азотных удобрений инги-бироэало активность ферментов азотного цикла в месте размещения ленты удобрений, однако в смежных с очагом участках почвы отмечался исходный или повьшенный уровень ферментативной активности. Изменение способа внесения азотных удобрений отражалось на характере связи между активностью почвенных ферментов и содержанием азота в разных фракциях. Выявлена более тесная корреляционная срязь почвенных гидролаз с минеральной и легкогидролизу-емой фракциями Почвенного азота, по сравнению с азотом удобрений, ' ' :

• 15 ' ■

6. Прямое мобилизующее действие азотнюс удобрений на азотсодержащие соединения почвы осуществляется химическим и биологическим путями. Химический путь мобилизация почвенного азота непродолжителен и проявляется при наличии высокой концентрации азотных удобрений в почве. В зоне локального размещения азотных удобрений значение химических процессов мобилизации почвенного

. азота возрастает. По мере уыенызения концентраодк минерального азота удобрений в почве усиливаются биологические процессы образования усвояемого растениями азота, которым принадлежит ведущая роль в обеспечении растений азотом почвы.

7. При локализации азотных удобрений увеличивается интенсивность ввдвленйя С0£, возрастают размеры накопления минерального азота в почве, при одновременном снижении количества иммобилизованного в микробной плазме азота. Локальное внесение азотнис удобрений стимулирует потенциальную активность азотфдксации в зоне почвы, расположенной вокруг очага.

8. Существенная роль в усилении потреблен*'л почвенного азота растениями при локализации азотных удобрений принадлежит "физиологическому фактору"; Дополнительное использование азота почву яровой шеницей и кукурузой за счет положительного влияния локального способа размещения удобрений на рост и развитие растений возрастало в 1,5 и 6,8 раз, по сравнению с разбросные способом.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕЖ ДИССЕРТАЦИИ

1. Локальное размещение азотных удобрений как способ регуляции биохимических процессов азотного цикла//Теэ. до:: л. Ш Всесо-юз. конф. "Микроорганизл(Ы в сельском хозяйстве". - - 1986. -С, 24-25 (в соавт.К

2. Роль почвенных гидролаз"в превращениях азота в почье и использование его растениями//Изучение, охрана и рациональное использование природных ресурсов/Тез. докл. ХП Республиканской конференции молодь* ученье. - Уфа. - 1967. - С. 67.

3. Влияние концентрированного очгга азотнь'х удобрений на азотный режим и ферментативную активность серой лесной почвь*// Почвоведение. - 1967. - Р 12. - С. 55-63 {в соавт.).

4. Оптимизация азотного режима почв и продуктивность озимой шеницъУ/иелнор&вдк и химизация земледелия Молдавии/Тез. докл. Респубд. конф. - Кишинев. - 1988. - ч. 2. - С. 12 (а соаэт.).

5* On the problem of fertiliser nitrogen interaction with ;soil organic matter//Humua,et Plants XX- - Praga. 1988. -

p. 207 {в соавт.).

' . 6. Трансформация азота удобрений d серой лесной почве//Ин-/тенсификация агропромышленного,производства^ сов ременном эта--■ ие. - Баку. - 1968. - С. 28-29., - , .

7. Динамика биологической активности серой лесной почвы при очаговом размещении азотных удобрений//Биодинамлка почв/Тез. ; докл. Ш Всесовэ. сими. — Таллин. — I9S8. — С» 149 (в соавт.).

' 8. Уровень минерального азота в почве и эффективность азот-кьк.удобрений//Плодорсяие почвы в интенсивном земледелии. -1988. - С. 10-12.(в соавт.).. ,

Л-32292 28,03;89 ЗакЛ745Р Ткр.125. УЧ.-иад;л; - 1,0

Отпечатано на ротапринте в ОНТИ НИШ