Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ И РЕАЛЬНАЯ МИНЕРАЛИЗАЦИЯ АЗОТА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ПРИ РАЗЛИЧНОМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ И РЕАЛЬНАЯ МИНЕРАЛИЗАЦИЯ АЗОТА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ПРИ РАЗЛИЧНОМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ"



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

На правах рукописи

АМАДЖИ ГИИОМ ЛЮСЬЕН

ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ И РЕАЛЬНАЯ

МИНЕРАЛИЗАЦИЯ АЗОТА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ПРИ РАЗЛИЧНОМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ

Специальность 06.01.04 — Агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1991

Работа выполнена на кафедре агрономической и биологической химии Московской сельскохозяйственной академии имени К А Тимирязева

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Шилова Е. И.

Официальные оппоненты доктор сельскохозяйственных наук, академик ВАСХНИЛ, профессор Д. А. Кореньков, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Е. А. Андреева.

Ведущее предприятие — Центральный институт агрохимического обслуживания сельского хозяйства

Защита диссертации состоится ли июня 1991 г в час. на заседании специализированного со> ч-а К-120 35.01 в Московской сельскохозяйственной академгы • м. К. А. Тимирязева

Адрес 127550, да. Ч 550> пшие л , 49. Уче-

ный совет ТСХА.

С диссертацией > КА

Автореферат раз »

Ученый се ¿ет специализироа. > J

В- Вильяме

- ~ !

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Обычно оптимальные дозы удобрений определяют по данным полевых опытов зональных учревдений, агрохимического анализа почвы на содержание гумуса или общего азота, легкогидролизуемого азота, нитрификационной способности почвы или наличию минеральных форм азота в почве. Однако большинство • перечисленных- показателей недостаточно хорошо коррелируют о урожайностью и отзывчивостью растений на азотные удобрения. Последние голы1четко вошло в литературу понятие минерализуемого азота, как наиболее отвечающего за способность почвы снабжать растения азотом. Игнорирование или неправильный учет текущей минерализации приводит к нарушению использования минеральных удобрений и, в случае избытка азота,,к полеганию зерновых культур, накоплению нитратов или .другого вредного азота в пропашных культурах, экологическим нарушениям в окружающей среде (это только ближайшие следствия избыточного внесения азотных удобрений). Возможен и недоучет потребности в азотных удобрениях, несмотря на прове-., дение растительной диагностики. Поэтому необходимо уже сейчас не дожидаясь возможности долгосрочного прогнозирования погоды накапливать сведения о текущей минерализации под различными культурами в основных почвенных регионах, отработав методики длительного или краткосрочного биологического тестирования с , пересчетом оптимальных условий лабораторного компостирования на природные полевые условия. По мере накопления таких данных,перспектива успешного прогнозирования ожидаемого урожая и рационального применения удобрений повысится.

Цель и задачи исследований. Рациональное применение азот-

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧ>'..-Я Б-¡ОТЕКА Моск. с.с;.-с~ч-'.>.

им. К. Л. Л",зс.т

Ина. шОЛтЯ^

НИХ УДООреЧИр В -¡еЧЛедеЛГЛ треоует всестороннего и угл бленного изучзнля аспеьтоа проолеглл азота аг^охкшыР. Только

такое изучен •<* азота, поможет нам э<|фектлвло прог. оз.тозать урона п сельс! схотчГсг^ечных ¡гудьтур и избегать нежелательного действия кх избыт .л на о-сру.ха'ио'я сроду.

Цельл ¡•ссгсдоегн.'Р оыло:

- оградепотенциальную (в лчб раторглУ Ш'не1аллзацив азота дерново-подзоллстоа пельл посла длительного применения различных сист&ч удобренич;

- сопсс гаелть ее о реальной минерализацией в ь'игропелешх

15

опытах с использованием метода »цеженых атомов N.

Программа нгетх исследований заключалась в изучении след; -ющих вопросов:

1. Определение в лабораторных условиях показателей минерализации азота почз разными методами, в тгм числи «стодсы длительного "оьшостировачля по Стамфорду.

2. Минерализация шмос'илиэованчого азота по срокам ,<омпоо-тироез^Ч.

3. Минерализация азота рчстлтельмих остатков грл дч.-те'ь-ном .сомпоотгро вании.

4. Урока.? ячменя в микрополевых опытах И использование ио-та почвы и удсорений на почвах различного о/х использования.

5. Ежегодны? баланс внесенного азота.

6. Закрепление азота удобрения в почве з сргаьл"^ечой форме, соотношение процессов минерализации почвенного ьззтч и иммобилизации аз01а удобрения, трансформация иммобилизованного азота а последействии.

7. Сопоставление потенциальной (:'о) и реальной расчетной (Ир) минерализации.

- г -

8. Реальная минерализация азота почв без учета и с учетом запаса его в почве.

Научная новизна исследований. Апробирована методика определения потенциально-минерализуемого азота применительно к дерново-подзолистым почвам, найден высокий.коэффициент корреляции потенциала минерализации (ио) с 3-летними урожайными данными ячменя в микрополевых опытах. Разработан укороченный вариант определения Ко при 6-недельном компостировании.

По реальный метеорологическим условиям каждого года рассчитана возможная реальная минерализация почвенного азота, которая сопоставлена с выкосом азота почвы растениями. С высокой степенью соответствия, установлены коэффициенты использования расчегао-лшнерализованного азота ячменем, на почвах разной степени окультуренности и сельскохозяйственного использования. Определена степень минерализации иммобилизованного азота 2-х сроков, свежепммобилизованного и относительно стабильного на трех почвах. Методом длительной инкубации изучена минерализация меченого азота растительных остатков (злаковых и бобовых) и установлена степень их включения в общий минерализуемый азот.

■ Практическая значимость работы. Предложен способ расчета реальной минерализации азота почвы И?, исходя из потенциально-минерализуемого азота почвы N0, температуры и влажности почвы при полевых и¡лабораторных опытах.

Предложен укороченный вариант определения Но при 6-недельном.компостировании.

тк

С применением меченного азота N. было выявлено влияние различных фонов многолетнего удобрения на урожайность ячменя и степень использования азота почвы и удобрения растениями.

Апробация работы.'Результаты исследования были доложены

на научных заседаниях сотрудников кафедры агрономической и би-ологическо? хлмзш ТСХА в 1987-1989 гг., на ВсесстоноР конференции "Почвечно-агрохимичеслие и окологические проблопы форм г сования высокопродуктивных агрсцечозов" (Пупомо - 1568).

Публичацги. По теме диссертации оцусликозаны 2 статьи, в которых отражено основное содержание сделанной работы.

О&ъкм рчбс-ы. Диссертация состоит т введения, 5 глав, выводов, списка литературы .1 приложений. Содержит ZZO страниц машинописного текста, II рисунков, 39 таблиц и 17 приложений. Список литературы включает 175 наименований, из них ьо иностранных авторов.

Для решения поставленных задач были гроведеиы туи нинро-полевых и четыре лабораторных опытов в течение 1986-1,259 гг.

Микрополевые опыты проведены в Подольском районе Московской области в учхозе "Мкхайловское" на дерново-подзолистых среднесуглинисаъос почвах различной удобренности и различного сельскохозяйственного использования: 16-летнем опыте с органическими и минеральными удобрениями; 7-летнем опыте с зеленым удобрением, залежной почве и др. - всего II почв. Агрохимическая характеристика почв представлена в таблице I.

Для микрополевых опытов использовали полиэтиленовые сосуды без даа, размером 33x33x25 см, вметающие 30 кг сухой почвы.Каждый вариант имел слодухщую блок-схему по годам:

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1987 О

К

н

О О

1988

1989

О

О

О

. Таблица І

Агрохимическая характеристика почв опытов

Гумус по Тю Р|НУ, pH Нг s N л: : ОбЩ 10,0

Вариант KCl. мг-экв/100 г почвы v,» по Кирсанову CsN

мг/кг почвы

Многолетний опыт I (16 лет)

Без удобр. 1,26 5,6 1,60 10,0 86,2 830 31 56 8,6

hpk - 1,47 6,0 1,80 9,7 84,6 900 ISO 162 9,2

ИРК 'чН 15 т 1,62 6,3 1,50 11,6 87,5 1030 233 256 8,9

jspk чН-30 т 1,7.0 6,5 1,10 12,7 91,8 1120 ,254 264 8,6

ирк +сол.4 г 1,54 6,1 1,80 10,7 82,8 1030 222 241 8,5

Многолетний опыт П (7 лет)

HPK . 1,52 6,1 2,09 16,2 88,6 970 144. 186 8,9

HPK +з/удоб. 1,45 5,9 2,12 15,1 87,7 920 • 145 177 9,0

HPK +з/удоб. + солома 1,69 6,1 2,04 15,8 88,6 1080 142 196 8,9

Залежь Слабоокуль-■гуренная Хорошоокуль- -туренная 1,67 1,32 2,34 5,8 4,1 6,5 1,53 5,0 1,3 13,2 5,1 18,0 89,§ 50,5 93,3 иоо: 700 1230 90 38 200 100 50 220 8,6 10.7 10.8

Повторность опыта 4-кратная. Исследовагая проводили при монокультуре ячменя Ссорт Заозерский), по 60 семян на сосуд. Обогащение '15ї'°5 - "

Метеорологические условия'в годи'проведения исследования бьдаї различгалш, но характерными для отой зоны. Первый год 1987 был благоприятным для роста и развития растений ячменя. За вегетационный период»(май-азгуст) выпало-285,7 ті осадков, и в критическом периоде (маЯ-ишь) 209,7 мы (по многолетним данным

за такие периода выпадало соответственно 247 и 125 км). Годы 19Ь8 и 1989 оыли неблагоприятными. В IS88 г. выпало 252,2 мм, но за критичесеий период 134 им, а в 1969 г. соответственно за вегетационный период 237,1 ш и за критический период везго 104,4 мм. Ло температурам два последних года оыли более теплыми (17,В и 17,9°С), чеч первый (15,8°С). Совокупно в"р эти по*аза-тели влияли как на уро шйность, так и на ход ¡¿инерализации почвенного азота в течение наших спытов.

Б лабораторных условиях определяли нитрифицирующую способность почв по Кравкову, минерализуемый азот по Еремнеру и использовали методику длительного компостирования ддч определения потенциально-минерализуемого азота (Stanford G., Smith ь.J.,

1972). По последней методике отдельно изучали минерализации

15 •

азота различных почвенных образцов, содержащих меченный а иммобилизованный азот, меченые растительные остатки (зерновые и бобовые) и др.

Результаты всех лаоораторных и микрополевых опытов обрабатывались методом дисперсионного и корреляпиоьно-математичесчого анализа на СЕМ по методике Б.А.Доспехова (1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ШСЛВДОВЛНИЙ

I. Использование некоторых методов инкубации для количественного определения минерализуемого азота

Оценка состояния азотного режима почвы может делаться по изучения ыинерализационной способности в короткие сроки через I, 2 недели, однако при многолетнем удобрении, формируются раз-личике фоны* органического вещества, отличающегося друг от друга по jc-гойчивости к минерализации. Поэтому теоретически, более приемлемо длительное i итостирование почв.

- 6 -

В работе на II почвах испытывался ряд инкубационных методов: 7- и 14-дневная инкубация по Кразкову с учетом только нитратного азота, 14-дневная аэробная'инкубация с учетом всего минерального азота по Бремнеру.

Оценка полученных данных краткосрочных опытов с урожайными данными 3-летних опытов показала сравнительно высокие коэффициенты корреляции особенно для данных 2-недельной нитрифицирующей

способности почв ( г = 0,706)(табл.2).

, : . . Таблица 2

Показатели'минерализации азота почвы после многолетнего удобрения (мг/кг)

Варианты многолетнего удобрения

По Кравкову

7 дней 14 дней

По Бремнеру * я мин

Многолетний опыт I (16 лет)

Без удобрений , 9,0 18,9

HPK.' 14,1 28,6

нис + навоз 15 т/га 14,0 ; 29,4

NPK+ навоз 30 т/га 19,0 . 39,9

NPK + солома 4 т/га 14,9 31,3

л Многолетний опыт П (7 лет) -

HPK

HPK + зеленые удобрения иPK + 3/удобр. + солома Залежь .

Слабоокультуренная почва Хорошоокультуренная почва

8,8 14,2 16,7 13,6 15,5 21,9 0,680

18.5

28.3

32.4

28.6 . 27,7 41,9 0,706

12,5 20,2 19,9 29,8 19,3

11,0 24,3

23.6 21,9 21,1

24.7 0,699

' Продление сроков минерализации до 32 недель при периоди- . ческом промывании раствором 0,01 м СаС^ по Станфорду дало более детальные данные по'освобождению минерального азота (глав- . ным образом нитратного). Полученные характерные кривые для каж-

дого варианта по нарастанию (рис.1), объединены по опытам и по грушам почв. В 16-летнем опыте динамика минерализации в варианте без удобрений и -|Ел. была сходно?: -физые пологга без значительных гиков, некоторое увеличение в 6-6 недель относится скорее к вариа гау без удоорениР, чем к ьарианту ьь.

лривая варианта о навозом 15 т/га при нгекл>- величинах в первые 2 и 4 недели, в дальнейшем цо о и 10 недель, дает значительный прирост, затем прирост постепенно уменьшается. При двойной дозе навоза 30 т/га кривая идет почти параллельно вверх с разрывом 20-30 мг/кг. Вариант с соломой при общем сходстве кривой на фоне 15 т/га навоза дал увеличение в начальные сроки инкубации, с 10-14 недель обе кривые сблизились.

Второй многолетний опыт с зеленым удобрением короче по времени, имел другой севооборот и повышенные дозы минеральных удобрений. Все кривые этого опыта сближены, наименьшие величины дал вариант I.- наибольшие, особенно к концу компостирования, вариант с зеленым удобрением.

Сопоставле ие вариантов задетой и хорошо, но, еидимо, давно окультуренной почвы показало, что они имеют различные пики: в залесной почве, особенно выделяется с-недельный пик минерализации; в хоргапоокультуренной - 8- и 14-недельный пики.

Здесь но представлены кривые минерализации почв с наименьшим содержанием общего азота (кислая слабоокультуренная и известкованная почва, неудобрявшаяся в течение 16 лет), млевшие сходный характер.

Исходя из оощей величины минерализации (М;), математическим путем мы интерполуфозали данные на бесконечно дтитело-ное ь*.е1'Я, что мало презло хно Станфордом гри допущении, что в почви ищется е^ин^П и л иралл д^щий фонд (Но) и гроцзсс ¡/инера-

- 8 -

лизации подчиняется кинетике I порядка. Для расчета использовалось, главным образом, уравнение: V^t " "V^o + в/с по 7-8 точкам по нарастаник} и, как свидетельствуют данные таблицы 3, коэффициенты корреляции наполнения кривых по всем почвам были достаточно высокими, б почв - 0,99; 4 почвы - 0,98, залекь -0,97.

Данные Но и I s различаются, превде всего, в сторону увеличения азотного потенциала на 40-50% по первым 4 и 10-й почвам и на 30-35% по 5-8 и II-й хорошоокультуренной почве (табл.3).

Также, как и ранее, выделялись наибольшей величиной вариант с навозом 30 т/га, залеаь и хорошоокультуренная почва. Однако при расчете 1<о примерно к этому же уровню поднялся вариант с зеленым удобрением, занимавший среднее поло-кение, наметилось различие в вариантах без удобрений и ирк в сторону увеличения No в последнем случае, сравнительно низкая величина от общего азота получена на хорошоокультуренной почве. Константа минерализации (К) при рассмотрении Но, как единого фонда, рассчитана

по уравнению: lc^(iio-hc) - log Ло - тг^— . Сна колебалась

t.,303

от 0,0257 до 0,0380. В первом 16-летнем опыте ее величины были несколько ниже, чем в 7-летнем опыте.

Коэффициент корреляции потенциала минерализации с урожайными данными 9 почв в нулевых вариантах составил значительную большую величину, чем в краткосрочных опытах: г ■» 0,812 (доверительная граница +0,530). Для вариантов с азотным удобрением он был также достоверен г а 0,740.

В результате постоянно идущих процессов иммобилизации -минерализации в течение многих лет, структура почвенного азота потерпит очевидно изменение.

Станфорд исходил из гомогенности органического азота, об- 10 -

' Таблица 3

Азотный потенциал (Wo) и константа минерализации "К"

Вариант % мг/кг . ' ■ Во

мг/кг г %от нобщ W1

Опыт I

Без удобрений 104,8 159,5 0,995 19,2 0,028а

npk 101,4 162,6 0,990 18,1 0,0261

ИРК + навоз 15 т/га . 119,2 185,3 0,988 18,0 0,0257

npk + навоз 30 т/га 141,9 200,1 0,989 17,9 0,0295

HPK +.солома 4 т/га 125,2 164,5 ; 0,983 16,0 0,0343

Опыт П

КРК 120,7 156,0 0,995 16,1 0,0380

NPK + зеленые удобрения 133,0 182,0 0,991 19,8 0,0353

КРК + з/удобр.+солома 128,0 170,6 0,994 15,8 0,0351

Залежь 141,5 187,9 0,972 I7.I 0,0361

Слабоокультуренная почва 102,4 145,4 0,994 16,3 0,0312

Хороиоокультуренная почва 144,0 184,7 0,989 15,0 0,0376

0;692 0,812 1 - -

разухицего минерализуемый азот. Многие авторы вьщеляля, по крайней мере, 2-3 фонда внутри »о. Разложение нами кривых ^¿«¿(О на экспоненциальные составляющие и экспериментальные денные были представлены в виде функции - 1п (1-г) - Г(-ь), где г-и^/ло. По расчету констант минерализации К » 4 Сг^Р^Т?^,?, ■ получены данные о существовании внутри Но двух групп азотных соединений: с соответствующими константам::.

*.-.••■■:...-.'-■-' о т .

I группа быстроминерализуемая (Кт ■ п"х 10 нед )

' о 1

П груота медленноминерализуемая (Кц « а х 10"°нед ).

2. Реминерализация иммобилизованного азота в зависимости от возраста и фонов длительного удобрения

В естественных условиях иммобилизованный азот ренинерали-зуется не только и не столько под культурами следующих после внесения минеральных удобрений лет, а также в межвегетацисшые периоды, величины его минерализации сильно зависят, с одной стороны, от погодных условий, с другой - от различного сельскохозяйственного использования (севооборот-, наличие озимых, пожнивных культур), а такяе, по-видимому, предшествующей удобренности в особенности органическими удобрениями. В работе мы компостировали по Станфорцу образцы почв, содержание меченый иммобили-15

эованный азот *'орг на '*онах> отличающихся по вариантам многолетнего удобрения (нгь, .¡14 * навоз 30 т, <>рь. + сол.) и по возрастам самого иммобилизованного азота (24.6.87; 10.9.88). Полученные данные иллюстр.груются графиками (рис.2). Иммобилизованный азот реш'нкраяизовался в наибольшей степени в 1-2-не-дельный срок, за последующие 16 недель минерализация увеличилась только в 2 раза. Медленнее всего минерализация шла в иммобилизованном азоте на фоне навила (11,0-22,1), несколько больше (13,6-23,3) на фоне ЬРл.

Самый высоклй темп реминерализации Кимм был характерен для фона "РК с соломой (18,9-27,2). Разница сбитсняется &азла-чием состава иммобилизованного фонда, биомассы и не б/с/гас-ы, а тазе:с, возможно, различной биологической активность®, слоившейся на этих фонах по видам удобренности.

Со временем пребывания .шыобилизованного азота в почье, интен-исчоать его ылнеьализации упаги почти в 2 рааа, согрзняя те жа о ."онсыерносги, »' е этот срок до 1/2 е.«л о иг^'осллияопа.!

- 12 -

N

Horn UCX

aw* £4 S a 7 jo r ss

w/r ——

——

hPXCiiS?., —--_

ii

t,s find

P:ic.2. PeMHH«paiot3arpiH HMModnaH30BaHHoro a3ora.

кого азота минерализовалось в первые 2 недели компостирования, но величины были значительно меньше (6,2-7,6$ от иммобилизован ного). Это связано со старением иммобилизованного азота, который в природных условиях постепенно по составу приближается к почвенному азоту. Вариант с соломой сохранял первое место за собой по интенсивности реминерализации Старение иммо-

билизованного азота происходило и в процессе компостирования,: особенно во 2-й срок.

. 3. Минерализация азота различных источников в почве

При взятии почвенных образцов для.компостирования, попадает азот различных источников. Имея данные по исходному содержанию и обогащению внесенных материалов (остатков ячменя и вики)» мы сравняли интенсивность их минерализации и, кроме того, несколько условно минерализацию оставшегося иммобилизованного азота, хотя его количество из удобрений было естественным и значительно меньшим.

Таблица 4

Минерализация азота различных источников (в % от исходного) \

Вариант Недели _--

2 I 4 | 6 8 12 2_

тек + ячмень

нрх + вика

тек + 15 н.

0,1 г 2,6 1,4 1,8 1,4 2,2 9,4

0,3 г 0,2 0,2 0,1 0,2 1,4 2,1

0,1 г 12,6 2,7 0,6 0,5 1,6 18,0

0,3 г 12,1 0,2 0,6 0,2 1,3 14,4

Г срок 13,8 1,6 1,6 1,8 1,4 20,2

2 срок 6,2 1,6 1,9 0,6 1,5 11,8

Как показывают данные таблицы 4* во всех вариантах начало компостирования характеризовалось самым высоким темпом. Чем ши-

имм

ре отношение с:N материала, тем медленнее идет его минерализация, Минерализация остатков бобовых снижалась более рес.ш, ием остатков ячменя.

В работе было проведено сравнение минерализации почвенного азота на контрольном варианте с вариантами с внесением органических остатков и азотного удобрения. Внесение растительных остатков обоих видов вызвало сшгхение хода минерализации почвенного органического азота, однако снижение зависело от качества и количества остатков. Внесение минерального азота ^но^),

наоборот, усиливало его, способствовало дополнительной минерализации почвенного азота. При дозе I мг/сосуд 1<Н4 ио^ зкстра-азот составил 9,6%, а при 2 мг/сосуд - 41,4% от контроля.

С использованием меченого азота, была рассчитана степень участия азота различных источников в образовании минерального азота в почве. Вклад остатков вики в общенакопленном количестве минеральною азота, как в первые дди инкубации, так и в конце еа, был выше, чем при внесении злаковых остатков. По способности внести вклад в оощее накопление минерального ачота в почве был получен такой ряд: оики > ячменя > Включе-

ние остатков бобовых может сделать образец почвы непредставительным для определения минерализуемого азота, особенно при краткосрочном компостировании.

4. Влияние удобрения на урожай ячменя и вынос им азота

С точки зрения сопоставления потенциальной и реальной минерализации, большое значение имеет определение урожайности в опытах на фонах различного сельскохозяйственного использования и длительной системы удобрения.

На почвах 16-летнего опыта (табл.5) получены различные - 15 -

Таблица Б

Влияние удобрения на урожайность ячменя и вынос азота

Вариант лрож 1987 а иное 1988 1989 Ї.95УД сред

* Г. г.. г. няя

Содер жание сырого

проте ина,%

Вынос азота ячменем, мг/сосуд

общий

из

удобрений

из почвы

мг/со-суд

% от общ.н

Б/удоб- О рений ы

крк

ирк + • Н 15 т

ирк «■ Н 30 т

ИРК + сол.4 т.

О

N

О

н

• о

N

О

н

НСР,

0,5

20,9 5,7 4,5 10,4 10,36 396,5

39.3 16,3 10,5 18,5 10,58 908,8

23.4 14,3 5,8 14,5 10,36 515,2"

52.7 26,8 19,8 33,1 10,62 1146,3

34.8 15,9 6,6 19,1 10,58 640,8 "54,1 28,9 29,5 37,5 10,07 1321,3

38,1 19,1 8,1 21,8 10,05 724,8 65,1 31,8 32,1 43,0 9,79 1531,6

31,8 14,1 6,2 17,4 10,41 590,6 . 58,8 23,6 26,2 35,9 10,36 130,8

6,28 4,81 2,69

396.5 -318,2 590,6 65,0

515,2 - :

372,0 774,3 67,5

- 640,8 -

385,8 935,5 70,8

724,8

450,4 1081,2 70,6

590.6 -367,0 941,0 71,9

урожаи ячменя в зависимости от метеорологических условий года; наибольшие, в.первый благоприятный год опыта, и меньше.- в пос-. ледующие засушливые годы. От многолетнего удобрения самую значительную прибавку дал вариант крк + навоз 30 т/га - 109,6% от контроля (без удобрений), на втором месте крк + навоз 15 т/га; далее вариант с соломой и самая низкая прибавка при длительном применении ирк - 39,4%. Такая же закономерность прослеживается •на фоне азота удобрений, но более сглаженная (78,9-132,4%).

В соответствии с урожаем (средний за 3 года) вынос азота

* , ■ , • да*- • , ' , ...'. .

из почвы на контрольном варианте составил наименьшую величину, как абсолютно, так ив % от общего выноса. При внесении азотно; '.., , - 16 ' • . -'■;"•

го удобрения вынос почвенного азота на фоне оыл на 30^, навозе 30 т/га — на 63?, навозе 15 т/г л - 5&1, соломе - 33% выше, чем на фоне без удобрений. На органэ-минегалпнсзг фоне дя почвенного азота слла тле,чем в перп-х двух вариантах. Относительно контроля, величина "оптрз ~зота" (.ила ниже на вариантах с навозом 1.3-тз бол е высокого к л ¡.к а на нулевисс вариантах (14о-149-1). На &ч 1е с соломой сна блла вшю (159"«), так как на н>левой варианте вынос почьзнього азота Сил н»ш- уровня навозного варианта (15 1/га).

Таблица 6

Бал-нс азотного у юбренря в система почза-растзние (19Ь7-15й9)

Ва{. иант И-польл/Вз-¡ю растения ги Соталось в ПСЧоО Потери в слое 0-30 см

в V 'чераль ноЯ форме в органической форме

Без удобрения 31,6 0,9 ¿6,9 41,4

НРК 37,2 1,4 30,3 31,X

НРК + навоа 15 т/га ЗЬ,Ь ІД 27,7 32,6

ПРК + навоз 30 г/га 45,0 1,4 29,9 23,7

І.РК + солома 4 гАа Зо,7 0,9 35,9 26,5

Коэффициент использования азота удобрения заплсед от фона многолетнего удобрения (табл.5,б). Самый высокий кооффициент использования - на наиболее оогатом а юти ом фоне 1 гь навоз 30 т/га) - 45® от внесенного азота; неныго всего испьльчовался азот удобрения на фоне без удобрения - 31,8%. Использование ато-та удобрения на фоне с соломой ограничивалось высокой им«оокли-зацией микроорганизмами азота удобрения, составляющей 35,9*5 от внесенного. Благодаря сольшей иммобилизации на зтем варигнта, потери азота удобрения были на 6% шае, чем на + навоз 15 т/га.

Длительное применение соломы на удобрение способствовало значительному закреплению азота удобрений в органической форме, при этом использование внесенного азота удобрения, почти не ус- ... тупало навозному варианту (15 т/га), а по потерям приближалось к уровню потерь в варианте с навозом 30 т/га. Использование со- ' ломы способствовало сохранению плодородия почвы путем максимальной компенсации как "экстра азота" (145%), так и общего выноса (36,6$), В других вариантах эти показатели были ниже;

5. Реальная минерализация азота почвы и вынос азота ячменем ' ' :

• Имея потенциал минерализации азота для II почв ивынос ■ почвенного азота в микрополевых.опытах для большинства почв,мы : сделали.попытку пересчета величины потенциально-минерализуемого , азота по Станфорду на реальную величину с учетом метеорологичес- , ких условий соответствующих годов, для сопоставления полученных данных с реальным выносом азота ячменем. .

До нас быт попытки некоторых авторов (ЗЬвп£оп1 <3., Баш-;. кин В.Н.) произвести подобные расчеты, но, главнш образом, в вегетационных опытах, при учете в основном температурного фактора; с учетом влажности любого года работ значительно меньше и способы учета ее и нуждается в дальнейшем совершенствовании. ,'.:'

В нашей работе • предложен способ расчета величины реальной минерализации ?(р, исходя из температуры и влажности почвы в лю- ' бом году. Поправочзшй коэффициент по температуре к,, получаем по. ' уравнению Аррениуса: 1ое = 7,71 - 2758/Г с пересчетом на де- „

КЗДЫ. : ! ' :' ■ •

Поправочный коо<$фициент по влажности почвы Ка рассчитывали ■; исходя из полевой • влажности по декадам ВП, гигроскопической .- г : ;" влажности ВГ, влажности оптимальной при компостировании КС,

v ВП - ВГ

к з -

3 ВК - ВГ

Далее рс^льнл • ¡"¡е^.игз'.ц/я почьд п г. л от.-ис iiajtt

сезон . ti равнс1 сум:к ft, и;ы!ых ¡>,:u ep 1ОБЛ1Н Д ¡'Отчеств ста почвы отчслып-х до'сад с /ад тег их пепр íeo" на ги'аг'шость и температуру.

10

- Р = у- "i

х « 1

где 10 а д7игельностл ьегетационного сезона в декаде. Расчет величины минерализованного азота на каждую декаду идет таким образом: для перво" декады ь- - Но . к,.^ . к ¡^ ¡ для девяти остальных декад:

N^ - (Но -и») . . K¿1 i - ¿.Г,...,10

ПшЛ

Рассчитанные такте! образом величины реальной минерализации Ир по абсолютным значениям были больше всего в почвах органоыине-ральноЯ системы, < сооенно 'fK + наво \ 30 т/га (о4,9-44,1 игЩ меньше всего в почезх варианта <rjc 7-летного опыта (23,7-35,2 мг/кг). По 1юдам р в % от No изменялось следующим образом: в 1987 г. - 22-23$, в 1980 - 18,5-20?, 1989 г. - 17,4-18,3«.

По аосолютной величине ьр превышало вынос азота потаи практкчзечи во всех вариантах 1987-1У63 года. В вариантах 16-летнего опыта оез ¿добр&шй и с однип минеральный ;добррнием, в среднем вынос азота с-остчвлял около 50jS от Ьр, в вариантах органоышеральной системы 60-70Í. Это на 15-25% выше коэффициентов использования азота удобрений в чгих опытах. 3 1989 г. вынос почвенного азота значительно отставал на О-вариантсис от расчетной минерализации. На азотных вариантах (удоОренных фо-

Таблица 7

Сопоставление реальной минерализации Np с выносом почвенного азота

Вариант Ир, • мг/кг Вынос почвенного азота

0 * я

мг/кг % от np мг/кг % от ир

1987 г ■

Без удобрения 35,9 18,2 50,7 24,4 68,0

hpk 36,8 20,1 54,6 29,4 80,0

крк + Н 15 т/га 42,7 28,0 65,6 34,8 81,5

HPK + Н 30 т/га 44,1 32,5 73,7 39,8 90,2

ирк + сслома 4 т/га 37,4 . 27,г 72,7 37,1 99,2

1288 г.

Без удобрения , 31,8 13,2 41,5 19,5- 61,3

крк 31,7 21,8 68,8 28,1 88,6

КРК + Н 15 т/га 36,8 23,9 64,9- 29,6 - 80,4

SFK + Н 30 т/га 37,0 25,9 70,0 32,6 88,1

NFK + солома 4 т/га 32,9 . 20,6 62,6 26,8 81,5

г , 0,848 .- - 0,772 -

нов), с учетом "экстра азота", данные выноса были ближе кНр. . , Разница в 1987-1988 г. не превышала 20^. ® ■ \

Вторичная минерализация и потери, особенно в конце вегетации, вполне могут быть ответственны'за разницу в первые 2 года, причем заметно большее использование Ир .именно на вариантах с органоминеральной системой. Вообще коэффициенты использования почвенного ир в целом были выше, чем азота удобрений. Корреля- • ~ циошая связь Вр с выносом почвенного азота на нулевых вариантах С г щ 0,848), а на азотных - г » 0,772 (при п = 15).

Поскольку в почва определялся весенний запас минерального азота в слое 0-30 см и конечное содержание оставшегося после' ' уборки урожая минерального азота (оба оти показателя слабо кор-'

релировали с урсгкайными данными и Нр),то для уточненім данных • 1/2 весеннего заласа вычитали m выноса, а консшос содер^-інш вычитали из :it). Сслсєтізлєні'о ксррі.. î."?ce-hhlc: , p и ьгіосі почвенного азота показало k.v большее rfiirc^ie собоГ ( г « 0,S05); еынос псывеніого азота на большинстве вариантов j среднем досыпал 70-Ь0й ст "р.

Некоторыми аиторіїми было шскзгано мнение о практическом использовании потенциала минерализации Но для составления кар-тограшгі по азоту (ttauXord g., tmith і.., 1972; Хавкин Э.Е., 1985).

В нааей работе wi использовали потенциал минерализации азота поигы г. о как постоянней показатель з течение 3 лет исследования (кік Оы из картограммы).Статистический анализ научных даніидс пекззал, ито размер выноса почвенного азота урожаем ячменя тесно связан с Ьо, суммой осадков за май и і.юнь, десятичным логарифмом гидролитического коэффициента (ГГК) за май-ишь и константой минерализации "К". На нулевых вариантах кооф$ици-ент множественной корреляции г = 0,951 при п » 15. На азотных - г = 0,884.

У0 = 9841,3xj - 28,4x2 + б-5х3 + б547.1х4 ♦ 3991,7

УГІ = -1067,Ixj + 5,6x2 + 9>2х3 + 14925«3х4 - 2244 при этом xj - log (ГТК) за маі» и июнь; Х£ - сумма осэдков за май и июнь, мм; Х3 - потенциал минерализации Но, мг/кг; х^ -константа минерализации ио, "К" в дек-*.

Аналогично урожайность (в грамгах) тесно связана с л ими факторами на нулевых вариантах, г = 0,944 при a = 27.

шведі

I. Результаты исследований на II почвах различных по сельскохозяйственному использованию показали, что метод длительной

- 21 -

инкубации Станфорда подходит для дифференциации дерново-подзолистых почв по азотминерализугощей способности. Ход 32-недельной минерализации, характер кривых, их пиков и рассчитанный по уравнениям Станфорда потенциала минерализации (N0) позволил выделить 3 группы почв по содержанию минерализуемого азота:

низкое - почва 16 лет без удобрений, 16 лет ирк, 7 лет ИРК и слабоокультуреннак;

среднее - почвы 16-летнего и 7-летнего опытов с соломой;. высокое - почвы 16 лет с навозом, залежь, почва с зеленым удобрением и хорошоокультуренная почва.

2. Потенциально-минерализуемый азот (Но) имел наивысшую корреляцию со средней из 3 лет урожайностью ячменя на 9 почвах; с нулевыми вариантами г = 0,812, с вариантами с азотным удобрением г = 0,740." Краткосрочные инкубационные - метода:'нитрифици-—-руюгцая способность почв (7 и 14 дней), минерализуемый азот по Бретеру, общий азот с нулевыми вариантами имели более низкие коэффициенты корреляции, соответственно 0,680, 0,706, 0,699 и 0,701.

3. Разработан укороченный вариант определения величины потенциально минерализуемого азота (Ко) по компостированию до 6-8 недель. Для 6 недель вычисленные функциональные связи:

N0 - 1,99 (мьб - 126,3 (г - 0,768).

4. Разделение кривых - г(-ь) на экспоненциально составляющие позволило взделить по крайней мере 2 фонда внутри ло: малый быстроминерализуемый (2-3% от общего азота, = п,10~2 нед-1) и медленноминерализуемый (11-17% от общего % « п .

. КГ3 нед"1).

5. Иммобилизованный азот, как один из частей минерализуемого азота в наибольшем количестве (до 11-17% в первый месяц

после внесения удобрения и до 6,2-7,6% через 15 мес.), минерализуемся в першз 2 кгдели КОШОСИфОСаНИЯ, почти такое же количество постепенно минерализовалось за 10 недель. Наибольшей минерализации подвергался иммобилизованный азот на фоне много. летнего внесения соло.-.м. Иммобилизованный азот удобрений не может сильно влиять на г.е личину даже 2-недельной экспозиции, составляя в ней не более 5-6ÎJ всего минерализовавшегося азота.

6. Вклад растительных остатков ячменя в 2 дозах в переда 2 недели составил 4,7-8,2^, в цзлом за 12 недель - 23,4-27Остатки вики освобождает азот быстрее: в первые 2 недели их вклад' достигал 22-47$, за 12 недель - до 90$. Включение остатков бобовых может сделать образец почвы непредставительным для определения всех видов минерализуемого азота.

7. 3-летние микрополевые опыты различались по урохайности . ячменя и общему выносу. Все показатели были выше в 1987 г.:

21-65 г/сосуд против средних 10,4-43. По урожаю, общему выносу и выносу почвенного азота фони располагались в следующей после. довательности: без удобрений < нрк < крк + навоз 15 т/га « npz + солома 4 т/га ^ «РК + навоз 30 т/га. В 1988 засушливом году вариант с соломой бил близок к варианту КРЕ. Величина экстра-' азота из-за высокого выноса на исходных навозных фонах относи-, тельно меньшая (I46-I49/S к контролю), на фонах без удобрений, ' йрк и фоне о соломой - большая (соотьетстсенно 149, 150, 159).

8. Использование растениями азота удобрений в 1-й год опыта,, на всех фонах превышало 40&, а на фоне с 30 т навоза соста-

/ вило 53,9/5. Иммобилизация была наибольшей.на фоне солош. Поте- ри были меньше на фоне с внесением -30 т/га и на фона с соломой. . В первом случае за счет большего использования азота', во втором - за счет высокой иммобилизации. В среднем за 3 года, коэффицц-' ■ "- - 23 _

енты использования были на 15-20% ниже уровня 1-го года.

9. Убыль иммобилизованного азота в межвегетационный период мало зависела от фонов и была несколько большей на фоне с соломой (13,5$ от закрепившегося). Использование не азота в последействии в заметной степени зависело от фонов: на навозных фонах оно бьио большим (17-18$$ против 11-14% от закрепившегося количества). .

10. Размер выноса почвенного азота урожаем ячменя тесно связан с потенциально минерализуемым азотом Но, суммой осадков за май и июнь, 1ое (ПК) за май и ишь и константой минерализации м о "К" ( г =0,951,■ и = 15).

11. Модифицирован метод расчета величины текущей минерализации '(Ир)»исходя из Но, температуры и влажности почвы. Поправочный коэффициент по влажности рассчитывали исходя из полевой влажности по декадам, гигроскопической влаги и влажности при компостировании. Полученная величина Ир отражала как колебания по годам, так и по вариантам. Коэффициент корреляции с выносом, почвенного азота на нулевых вариантах 0,848 и на азотных -0,772 ( а - 15). '

12. Величина Нр почти во всех вариантах была выше выноса; при этом коэффициент использования минерализованного азота (ыр) составлял на неокультуренньгс почвах около 50^, на почвах орга-номинеральной системы около 70%, что на 15-25$ выше коэффициента использования азота удобрений.

Корректировка величин Ир и выноса с помощью начального и конечного содержания минерального азота в почве существенно не изменила эти коэффициенты.

Практические предложения

1. Составить картограмму почв хозяйства по потенциально минерализуемому азоту (можно с помощью укороченного варианта) для оценки способности азота почв к минерализации.

2 Для расчета доз азотных удобрений под зерновые яровые на дерново-подзолистых почвах следует учитывать запас минерального азота почвы с коэффициентом использования 0,5, текущую минерализацию, исходя из средних за ряд лет величин почв 0,7 Оставшийся вынос на планируемый урожай пополнить минеральным удобрением.

Список опубликованных работ

1 Шилова Е И, Амаджи Г Л Воспроизводство и повышение плодородия почв с помощью соломы // Тез докл Всес конф в науч центре биологических исследовании ин та почвоведения и фотосинтеза АН СССР в г Пушкино — 1988 — С 132—133

2 Шилова Е И Амаджи Г Л К определению потенциала минерализацшш почвенного азота в дерново подзолистых почвах различного сельскохозяйственного использования // Изв ТСХА —М» 3 —1991 —

Заказ 1011

Тираж 100

Объем 1 '/г п л

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