Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Процессы круговорота азота в системе почва-растение и эффективность их регулирования агрохимическими приемами

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Процессы круговорота азота в системе почва-растение и эффективность их регулирования агрохимическими приемами"

1 Г> 1

v 1-1

На правах рукописи

СЕМЕНОВ Вячеслав Михайлович

ПРОЦЕССЫ КРУГОВОРОТА АЗОТА В СИСТЕМЕ ПОЧВА - РАСТЕНИЕ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ РЕГУЛИРОВАНИЯ АГРОХИМИЧЕСКИМИ ПРИЕМАМИ

Специальность: 06.01.04- Агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

МОСКВА - 1996

Работа выполнена в Ипсштуче почвоведения и фотосинтеза РАН

Официальные оппонент: доктор биологических наук, член-

корреспондент РАСХН, профессор В.Ф.Ладошш

доктор биологических наук, профессор В.В.Кнднн

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Л.М.Держашш

Ведущая организация: Почвенный институт им. В.В.Докучаева

Защита состоится " ^ " 1996 г. в часов на

заседании диссертационного совета Д.020.09.01 во Всеросийском научно-исследовательском институте удобрешш и агропочвоведешш им. Д.Н.Прянишникова (127550, г.Москва, ул. Прянишникова, 31, ВИУА).

С днссср I ациеп можио ознакомиться в библиотеке Вссросийского НИИ удобрений и агропочвоведення.

Автореффат разослан " Я " 1996 г.

Ученый секретарь

.; Ц

диссертационного совета Л ^ , ' Л.П.Воллендт

Н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Применение азотных удобрений является важным агрохимическим средством оптимизации системы почва - растение, функционирование которой обеспечивает накопление, трансформацию и круговорот вещества и энергии в агроэкосфере. Являясь соединениями полифункционального спектра действия, азотные удобрения прямо п косвенно видоизменяют ход обменных процессов в почве п в растении с многовариантными эффектами как позитивного, так и негативного характера (Прянишников, 1945; Турчип, 1972; Корепьков, 1976; Смирнов, 1977; Минеев, 1984; Гамзиков, 1981; Баппаш, 1987; Кудеяров, 1989; Соколов н др., 1990).

В этой связи представляется актуальным разработка основ рационального - агрохимически эффективного и экологически безопасного применения азотных удобрений, которое предусматривает получение оптимальной для конкретных почвенно-экологическнх условий величины урожая со стандартными показателями биологического качества, умепыпепие удельных затрат азота удобрений в продукционном процессе, снижение удобрительной нагрузки на почву за счет использования системы агрохимических приемов и средств, обеспечивающих нормализацию питательного режима почвы, сокращение потерь азота удобрений, адаптацию впутрнпочвенных превращешш азота к динамике его поступления в растение, увеличение эффективности потребления п усвоения возделываемыми культурами не только азота из удобрений, но ц пз почвенных запасов.

Основой для разработки и практического использования системы рационального применения азотных удобрений является теоретическая информация о закономерностях круговорота азота в системе почва - растение, механизмах воздействия азотных удобрений на процессы, формирующие доступные для потребления и ассимиляции пулы азота в почве п в растешш, управляемости этих процессов агрохимическими способами. Решение этих и других сопутствующих вопросов позволяет расширить фундаментальные представления об агроэколошческих функциях процессов превращения азота в почве, уточнить грагащы их чувствительности к фактору азотного удобрения, выявить природу ряда явлений, характерных для разбалансированных циклов азота в агроэкосистеме.

Цель работы. Количественная ii качественная характеристика процессов превращения и взаимодействия азотных удобрении с почвой и с растением, разработка и теоретическое обоснование приемов агрохимического регулирования круговорота азота как условия эффективного и экологически сбалансированного применения удобрении.

Задачи исследований. 1. Дать характеристику основных слагаемых эффективности азотных удобрений и оценить степень информативности и адекватности критериев, характеризующих их величину.

2. Показать взаимосвязь трансформации азотных удобрении в почве с изменением параметров ее питательного режима и биологических свойств.

3. Исследовать донамнку процессов нитрификации и иммобилнзациоино-ремобилизацнонных превращений азота удобрений в почве ц определит!, последствия их регулирования иа использоваш1ерастсш1ями азота и его потери.

4. Оцешга, роль азотных удобрений в процессах мобилизации почвенного азота, показав зависимость последних ог минерализации компонентов активной фазы органического вещества почвы, внутрнпочвениых превращений азотных удобрений и физиологических фу1псщш растений.

5. Определить значение агрохимических приемов оптимизации азотного режима почвы в увеличении размеров потребления рас1еш1ями азота почвы и удобрений, оценить вклад экстра-азота почвы в совокупную эффективность азотных удобрений.

6. Раскрыть фпзиолого-агрохнмическую суищоаъ накопления нитратов растениями и показать альтернативную роль этого явления в агроэкосистеме.

7. Исследовать причины, определяющие эффективность локального способа внесения азотных удобрений, как одного из базовых приемов в системе рационального их применения.

Научная новизна исследований. В работе развивается концепция агрохимического регулирования процессов круговорота азота в системе почва - растение в качестве принципиального условия эффективного и экологически безопасного применения азотных удобрений.

Определены функциональные парные зависимости между отдельными слагаемыми эффективности азотных удобрений, основными и наиболее объективными критериями которых являются коэффициент эффективности потребления азота, величины окупаемости азота потребленного растениями (физиологическая

эффективность) и внесенного с удобрениями (агрохимическая эффективность) прибавкой урожая основной продукции. Установлена взаимосвязь трансформащш азотных удобрений с изменчивостью агрохимических и биологических свойств почвы, определены причины образования и сохранения в почве очага с повышенным содержанием азота в доступных для растений формах при локальном размещении удобрений. Доказано, что локальное внесение аммонийных п амндатьх форм азотных удобрешш обеспечивает сходные с применением гаприфицидпых препаратов эффекты замедления нитрификащш, сокращения потерь азота удобрешш п сбалансированности аммошшно-шпрагного режима питания растений. Локальный способ внесения удобрешш оказывает более устойчивое положительное действие на увеличение размеров потребления азота растениями, а ингибиторы нитрификащш на снижение содержания нитратов в их органах. Показана сопряженность динамики иммобилизации ремобшшзацин азота удобрений с накоплением в почве микробной биомассы и ее минерализацией. Оценено значение отдельных факторов в регулировании скорости и направленности процессов пммобплгоацпи-ремобилизащш азота удобрепин. Установлены функциональные зависимости между иммобилизацией азота удобрешш, потреблением его растениями и потерями из почвы. Получены новые данные, объясняющие образование кажущегося и реального экстра-азота п предложен способ расчета последнего. Выявлены близкие величины нетто-мобшшзащш почвенного азота, остаточного иммобилизованного азота удобрешш, и чистой миперализащш азота микробной биомассы, растительного материала с узким (8 - 15) отношением C:N. Установлено преобладающее значаще физиологического фактора в накоплении растениями экстра-азота. В опытах с 15N оценена роль разных агрохимических приемов в регуляции потребления растештш азота почвы и удобрений, определена степень его участия в формировании нитратного фонда овощных и кормовых кулыур, выявлен факт накопления растениями экстра-шпратов при применении азотных удобрешш. Аккумуляция растениями нтратов впервые рассматривается как биогеохимический барьер в их миграции в сопредельные с агроэкосистемой среды.

Защищаемые положения. 1. Эффективность азотных удобрешш является результирующей этапов их превращения в почве, потреблешы растениями азота почвы и удобрешш и включения потребленного азота в метаболизм, из которых первые два наиболее доступны для агрохимического управления.

2. А1 рохпмпчсскнс приемы повьппешш коэффициента использования азота удобрений расшпими обеспечивают достоверную и устойчивую прибавку урожая культур, если их применение приводит к одновременному увеличению потребления азота почвы.

3. Образование экстра-азота при внесении азотных удобрении осуществляется стадийно и является многофакторным явлением, прямо или косвенно связашшм с превращением азота почвы и удобрешш, н с утилизацией последнего микроорганизмами н растениями.

4. Накопление нитратов в органах растений является звеном круговорота азота в системе почва - растение и физиологической функцией самого растения, видоизменяющейся под действием почвешго-экологачсских факторов и при разных режимах шшерального шпаиия. Азотные удобрения выступают не только источником аккумулируемых растением нитратов, но и фактором накопления дополнительного их количества за счет почвенного азота.

5. Локальное внесение азогаых удобрений является одним из базовых приемов в системе рационального их примепешш под сельскохозяйственные культуры и эффективным агрохимическим способом управления процессами внутрипочвенных превращений азота и его потребления растениями.

Практическая значимость и реализация результатов. Результаты исследований являются теоретической основой совершенствования практики применения азогаых удобрешш в целях повышения их экономической эффективности и экологической безопасноста. Экспериментальная информация может быть использована при построении и верификации моделей круговорота азо га и его нитратной формы в агроэкоснсгеме.

Рекомендована система из трех критериев для оценки агрохимической эффективности азотных удобрешш, предложен способ корректировки разностного коэффициента использования азота удобрешш в опытах без применения изотопной техники. Обоснована необходимость днфферешщрованного подхода в выборе доз н способов внесения азотных удобрений в зависимости от их форм, сроков, кратности применения, использования шппбиторов нитрнфикащш, рН почвы и запасов питательных веществ, доступности растениям мобилизованного азота почвы. Показана эффективность внесения соломы в парующую почву с целыо сохранеш!я в ней мобилизованного азота. Предложен комплекс мер по регуляции содержания в растениях нитратов и

снижения их количества в продукции, уточнена методика подготовки растительных образцов к определешпо в них нитратов с учетом вариабельности их распределения по оргапам ц локализации в тканях.

Фрагменты исследований по совершенствовашпо способов внесения азотных удобрений и получению продукции с безопасным уровнем шпратов вогалп в методические рекомепдащт, изложенные в брошюре "Приемы повышения эффективности азопшх удобрений при возделывании с.х. культур по интенсивной технологии" (Пупцпго, 1987) и в монографии "Нитраты в окружающей среде" (Пущшю, 1990), прошли производственную проверку в хозяйствах Московской, Тульской и Воронежской областей, успешно экспонировались на ВДНХ в 1987 п 1989 г.г. Материалы исследований используются в курсе лекций по агрохимии и агроэкологии в Воронежском и Путинском государствешшх университетах.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены п докладывались на всесоюзных и международных совещаниях, конференциях и семинарах "Регулирование плодородия почв, круговорота и баланса питательных веществ" (Пущино, 1981), "Изотопные индикаторы в земледелии п химизации сельского хозяйства" (Москва, 1981), "Перспективные технолопш локального внесения удобрений" (Полтава, 1981), "Экологические последствия применения агрохпмнкатов" (Пущнно, 1982), "Dusik - hnojiva - puda -rostlina" (Praha, 1986, 1990), "Микроорганизмы в сельском хозяйстве" (Москва, 1986), "Protection of water quality ..." (Balatonfured, 1987), "Применение 15n в агрохимических исследованиях" (Новосибирск,

1988), "Биодинамика почв" (Таллии, 1988), "Почвенно-агрохпмические и экологические проблемы формирования высокопродуктивных агроценозов (Пупшно, 1988), "Экологические проблемы накопления шпратов в окружающей среде" (Пущгаю,

1989), "Проблема азота в интенсивном земледелии" (Новосибирск,

1990), "Poda a produkcia agrockosystemov" (Bratislava, 1990), YI-YIII съездах ВОП (Тбилиси, 1981; Ташкент, 1985; Новосибирск, 1989), XHl-th congress oflSSS (Hamburg, 1986).

По теме диссертации опубликовано 80 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав с заключениями по каждой главе, выводов и рекомендаций производству; изложена па 373 страницах, содержит 93 таблпцы, 23 рисунка. Сппсок литературы включает 516 наименований, в том числе 349 русскоязычных публикаций.

Материалы диссертации получены в течение 1978-1993 г.г. лично авюром и в сотрудничестве с коллегами по планам научно-исследовательских работ ИПФС РАН, программам сотрудничества ИПФС РАИ с Исследовательским центром почвенного плодородия (г. Брашслава) и с Сельскохозяйственным институтом (г. Прага), в рамках проектов "Конструирование устойчивых агроэкоснстем", "Дыхание почвы" и гранта РФФИ (№ 93-05-12276).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Объекты и методы исследований

Изучение процессов круговорота азота в системе почва -растение проводили на пахошой и целинной серой лесной почве среднесуглшшстого механического состава. Часть исследовании выполнена на аллговиально-лутовой, дерново-подзолистой почвах, выщелоченном черноземе п буроземе (Чехия, Прага - Сухдол).

Применяли сернокислый аммоний (Na), мочевину (Nm), кальциевую и аммиачную селпгру (Noch и Naa), меченые стабильным изотопом азота, исходное обогащение которых в микрополевых опытах составляло 9,9 - 30,7 ат.%, в вегетационных 25,7 - 97%, а также немеченые медленнодействующие азотные удобрения с оболочкой из уреаформа (МДУ), супертаблетированную модификацию мочевины (Nctm). В полевых и производственных опытах вносили технические виды Naa и Nm. При оценке тшобилизацнонио-мобилпзационных превращений азота использовали почву с обогащенной 15>\г активпой фазой органического вещества, а также растительную и микробную биомассу, выращенную на азотном удобрении с 15N.

Регулирование процессов превращения азота в почве, его потребления и усвоения растениями достигалось: внесением азотных удобрений в почву с растениями и без растений; добавлением раститсшлюй биомассы (солома озимой тпеницы или овса с разным отношением C:N); применением ингибиторов нитрификации (ДЦД, КМГ1, АТГ), которые вместе с азотным удобрением смешивали с почвой или размещали локально; изменением способа и глубины внесения азотных удобрений; внесением разных форм азотных удобрений, возрастающих их доз, однократно или дробно; моделированием агрохимических свойств почвы методом искусствешгых фонов; выращиванием разных сортов растений.

Опытными культурами служили: ячмень, овес, озимая пшеница, яровая пшеница, гречиха, кук)руза, картофель, кормовая свекла, столовая свекла, редис, морковь, салат, шпинат. В опытах по исследованшо геиотшшческих различий в накоплении нитратов

растениями использовали разные сорта редиса, салата и шшшата. Вегетационные опыты проводили в вшшлпластовых сосудах с поддонами объемом 15 х 15 х 20 см. В вегетационных опытах с изолированным питанием использовались сосуды разделенные па три герметичных отсека, которые в зависимости от схемы опыта, заполнялись почвой или песком, насыщенным ионообменными смолами. Проростки растений высаживали на перегородки одной прядью в песок, а другой - в почву. Микрополевые опыты закладывались в сосудах из винилпласта без дна площадью от 0,04 до 0,5 м2, которые устанавливали в траншею и заполняли почвой соответствующих горизонтов. В зависимости от размеров сосудов и вида возделываемой культуры в каждом сосуде выращивалось определенное количество растений, которые располагались даумя или несколькими рядками. Удобрения вносили в момент набнвкн сосудов почвой, при подкормке - в виде раствора. При разбросном внесении азотные удобрения смешивали с 0-10 или 0-20 сантиметровым слоем почвы. В вариантах с локальным способом внесения удобрения равномерно распределялись по площади сосуда на соответствующей глубшге в виде экрана пли располагались узкими лентами (1-2 см) в междурядьях растении. Локальное размещение азотных удобрений в полевых условиях осуществлялось зерно-туковой сеялкой па глубину 10 см и культиватором-плоскорезом КПГ-2,2 на глубину 18-20 см. Производственная проверка технологии локального внесения азотных удобрешш проводилась в хозяйствах Московской, Тульской и Воронежской областей.

Активность почвенных ферментов, минеральные формы азота, его содержание в микробной бномассе определяли в свежих образцах по соответствующим методикам с последующим пересчетом на воздушно-сухое состояние, общий азот - в высушенной почве. Свежие растительные образцы, после гомогенизации,

анализировали на содержание нитратов колориметрическим или потепцнометрнческим методами, а определение общего азота проводили в сухом материале. Изотопный состав азота определялся на эмиссионном спектрометре N01 - 5 или на масс-спектрометре МИ-1201В.

2. Слагаемые эффективности азотных удобрешш в системе почва - растение

Достижение высокой эффективности азотных удобрешш является условием их рационального и экологически безопасного применения, поэтому представляется важным оценить ее слагаемые

и определять информативность критериев, характеризующих их величину. По сложившимся представлениям эффективность азотных удобрений является результирующей прямого и косвенного их действия на почву и растения, складываясь из совокутшосш процессов в1гутрипочвешюго превращения удобрений, формирующих актуальный запас минерального азота, его потребления растениями и усвоения при синтезе прибавки урожая основной продукции. Первые два слагаемых приемлемо характеризуются коэффициентом использования азота удобрений (КИАУ) растениями. По нашим и литературным данным, полу ченным в микрополевых и полевых опытах с 15n (п= 515), величина коэффициента использования (у) достоверно коррелирует с размерами иммобилизации (xl) и потерь (х2) азота удобрешш при обратной линейной зависимости между элш переменными (ур-ния I и 2). Среднестатистические значения у, xl, и Х2 составляют 44,7 , 29 и 26,3% or дозы, а коэффициенты вариации 31, 41 н 49% соответственно.

у = 59,93 - 0,533х} г = - 0,466 (1)

у = 62,06 - 0,659x2 г = - 0,624 (2)

Анализ экспериментального материала показывет, что при всех типах регуляции азотного питания коэффициент использования адекватно отражает величину потребления растениями азота

Таблица 1

Слагаемые эффективнос ти азотных удобрешш, применяемых в возрастающих дозах*

Параметр 1 1 6 | Доза азота, г/м2 | 12 | 18 | 24 i 30

1. Потери 15N, % от дозы 10 20. 23 25 38

2. КИАУ, % от дозы 60 46 47 48 35

3. Расчетный КИАУ, % от дозы** 43 39 41 42 38

4. Эффективность потребления N

(разностный КИАУ), % к дозе 70 55 61 66 50

5. Физиологическая эффективность,

г. сухого в-ва/ г. потребленного N 107 86 58 43 53

6. Агрохимическая эффективность,

г. сухого в-ва/ г. дозы N 75 50 34 27 27

7. Прибавка урожая, %к фону 68 85 97 105 121

*Культура - кукуруза. ** По уравненшо 7

8

удобрений, за исключением случаев с возрастающими дозами, когда при фактическом увеличении выноса азота удобрений степень его использования снижается (табл. 1).

Коэффициент использования азота удобрений (xi, % от дозы), определяемый изотопным способом, не дает должного представления об эффективности азотных, удобрении, если критерием последней служит прибавка (у, % к контролю) урожая основной продукции (ур-ние 3).

у = 0,311x1+71,2" г = 0,157 при л = 220 (3) Величина прибавки урожая (у) теснее коррелируег с разностным (х2) КИАУ (ур-ние 4), среднее значение которого для микрополевых опытов составляет 64,5% от дозы, а коэффициент вариации V=56%.

у = 0,611x2 + 44,7 г = 0,386 при п = 220 (4) Интегральная эффективность азотного удобрения объективнее характеризуется величиной оплаты денств)тощего вещества удобрения прибавкой урожая основной продукции (агрохимическая эффективность, см. Craswell, Douglas, 1984), примером чего служат данные табл. 1 и уравнения 5 и 6, вычисленные по нашим и других авторов опытам с зерновыми культурами.

у = 0,609x1 - 2,09 г = 0,478 при п = 243 (5) у = 0,434x2 - 4,88 г = 0,847 при п = 243 (6) где: у - оплата N удобрении прибавкой урожая зерна, г зерна/ г дозы N; xi и х2 - изотопный и разностный КИАУ, % от дозы Из приведенных примеров видно, что разностный КИАУ более точно отражает общую эффективность потребления растениями азота, но, как известно, не выражает истиной величины использования азога из удобрений. Нами определена линейная зависимость между разностным (х) н изотопным (у) коэффициентами использования (ур-ине 7), по которой наибольшее несоответствие между этими величинами проявляется в области низких (<20% от дозы) и высоких (>60%) значении, полученных разностным способом. Корректируя разностшлй КИАУ по уравнению 7, можно рассчитать достаточно реальные величины использования азота удобрении растениями (табл. 1), которые ближе к истинным , чем при других способах (Hart et al, 1986; Rao et al, 1991) их уточнения.

у = 0,256х + 25,24 г = 0,611 при п = 490 (7) Формирующаяся окупаемость внесенного азота (у) существенно, но менее значимо по сравнению с потреблением азота, зависит от эффективности его усвоения (х), которая выражается оплатой единицы потребленного растениями азота прибавкой урожая основной продукции (ур-ние 8) и характеризует

физиологическую активность включения азота в продукционный процесс. Интенсивное потребление растениями азота сопровождается снижением эффективности его усвоения. Чем выше физиологическая эффективность усвоения азота, тем меньше аккумулируется пшратов в органах растений (г = - 0,892 - г = - 0,964 при п = ох 6 до 13) п выше доля основной продукции в структуре урожая (г = 0,726 - г = 0,914 при п = от 6 до 16).

у = 0,414х + 5,57 г = 0,585 при л = 243 (8) Анализируя опубликованные данные микрополевых с 15n (а=243) и крупио-деляночных полевых (Ь=265) опытов с зерновыми культурами, оказалось, что различия в агрохимической эффективноеП1 азотных удобрений (а=18,8 и b=ll,4 ед. зерпа/ед. N удобр.) обусловлены в основном неодинаковой эффективностью потребления азота растениями (а=64,5 и Ь=40,7% от дозы), из-за разных размеров поступления экстра-азота (а=0,23 и Ь=0,05 ед. N почвы/ед. N удобр.) при близких величинах изотопного (а=41,8%) и уточненного по уравнешпо 7 (Ь=35,6%) коэффициентов использования азота удобрений. Изменчивость величины урожая культур теснее зависит от размеров потребления экстра-азота (rj = 0,532 при п=346), чем от использования азота удобрений (г2 = 0,449) или выноса иочвешюго азота на контрольных вариантах (гЗ = 0,269).

Таблица 2

Параметры эффективности азотных удобрений при разных способах их применения на серой лесной почве*

Параметр | | Вразброс | Локально |

1. КИАУ, % от внесенного 35,7 47,4

2. Эффективность потребления N

(разностный КИАУ), % к дозе 57,2 87,6

3. Физиологическая эффектпвн.

г. зерна/ г. потребленного N 32 29

г. биомассы/ г. потребл. И** 74 80

4. Агрохимическая эффективп.

г. зерна/ г. внесенного N 18 28

г. биомассы/ г. внесенного 14** 40 55

*Данные микрополевых опытов с 15N, ** Кукуруза

Использование агрохимических приемов, направленных на увеличение КИАУ, создает предпосылки для более высокого

потребления растениями почвенного азота (ур-нне 9) н повышения агрохимической эффективности вносимых удобрений, как это имеет место при локальном размещении азотных удобрений (табл. 2). у = 0,68х + 7,87 г = 0,507 при п = 353 (9) где: у - потребление N почвы, г/м2; х - то же ддя 15N Еслн ассими:гянно1шый аппарат растений пе адаптирован к высоким внутриклеточным концентрациям азота, либо его деятельность ослаблена неблагоприятными факторами окружающей среды, дополнительное поступлегше почвешгого азога может быта причиной ухудшения усвоения потреблешюго азота п ограничения потегадаалыюй эффекпшности азотных удобрений. Агрохимические приемы повышения эффективности азотных удобрений увеличивают как доступность растениям азота удобрений и почвы, гак и его потребление, но не обеспечивают устойчивой активизации усвоения азота.

Пригашая во внимание зависимость совокупной эффективности азотных удобрений от ее слагаемых и учитывая степень их восприимчивости к управлению, наиболее результативными являются такие агрохимические приемы, которые обеспечивают сокращение потерь азота удобрений, увеличение мобилизации почвенного азота, сохранение минеральных форм к периоду максимальной потребности растений в азоте, интенсивное его потребление и достаточный уровень усвоения. Эти задачи в той пли иной мере решаются с помощью локального внесения азотных удобрений и других приемов, выяснение причин эффективности которых стало основным направлением данной работа.

3. Динамические изменения свойств почвы при

взаимодействии с азотными удобрениями Азотные удобрения, подвергаясь превращениям и миграции в почве, инициируют изменения ее свойств, режимов и биогеохимических функций, что отражается на процессах внутрипочвенного цикла азота, основных физиологических параметрах вегетирующих растений и эффективности самих удобрений. Особые различия в динамике агрохимических и биологических свойств почвы проявляются при гомогенном (разбросном) н гетерогенном (локальном) распределении удобрений (Булаев, Булаева, 1974, 1977; Вильдфлуш и др., 1971; Гилис, 1975; Надеждпп, 1965; Трапезников, 1983; Isensee, Walsh, 1972; Pang et al, 1973, 1975 и др.). Обобщение литературных данных и результатов наших опытов с 15Na, 15nm п Nctm> особенностью которых было препарирование удобренного слоя на отдельные зоны и участки,

позволило выявить специфические черты стратиграфии минеральных форм азога в зависимости от способа внесения азотного удобрения, обнаружить гетерогенность агрохимических (рНсол.1 Нг, Са+М#) и биологических показателей (активность нротеазы, аспарапшазы и уреазы, потенциальная активность азотфнкеащш и "дыхания" почвы), сопряженную с изменениями концентраций МЩ4" и N03* в динамике, опреде:шть условия образования и сохранения в почве очага с повышенным содержанием азота в досту пных для растений формах.

Азотные удобрешш при разбросном внесении взаимодействовали с большим объемом почвы, в результате чего происходило "разбавление" нх концентрации, фиксированный аммоний удобрешш быстро переходил в обменное состояние, N-N114 подвергался интенсивной нитрификации, вызывая снижение рН почвенного раствора н в зависимости от дозы, удобрения стимулировали или, наоборот, ннгибцровалп биохимические процессы трансформации азотистых соединений, катализируемые почвенными ферментами. Изменения афохимичсских и биологических свойств почвы происходили в этом случае во всем удобренном се слое.

Видоизменение характера удобрительной нагрузки при внутргагочвешюй локализации аммонийных форм азотных удобрешш сопровождалось пространственно-времепнымн особенностями в поведении форм азота в почве и отражалось на других параметрах, характеризующих состояние питательного режима и биологической активности. В почве образовывались три зоны, различающиеся по концентрации минерального азота, аммоншшо-ншратному соотиошсншо, физико-химическим показателям, степени замедления или стимулирования биохимических процессов: очаг удобрешш; диффузная зона на 1рашще очага со смежными участками почвы; зона с исходной концентрацией питательных веществ и с естественным ходом почвешхых процессов, расположенная в междурядьях и за пределами миграции ионов NH4+ н N03- из очага. Насыщешюсть очага мшгеральиым азотом зависела от степени перемешнваемосга удобрешш с почвой и миграционной активности ионов, а продолжительность его сохранешш определялась влиянием концентрации азота п реакщш почвенной среды на процессы нитрификации, фнксации-дефиксацпи NH4+, мобилизации азотистых соединении почвы. Чем с меньшим объемом почвы взаимодействовали N3 или N^1, тем выше была концентрация в очаге N-N114, который подвергался самоконсервацин вследствие

замедления второй стадии процесса нитрификации. Прп определишых условиях почвешгой среды в очаге локализации мочевины обнаруживались гпприпл, максимум концентрации которых приходился на первые дай трансформации удобрений. Ионы NH4+ мигрировали преимущественно вшк от очага па расстояшге 8-12 см. Распределение N-NO3 удобрения и почвы носило конусовидный характер. В зоне размещения ленты удобрения усиливалась мобилизация почвенного азота, которому принадлежала существенная роль в поддержании повышенной концеиграцип мтшералыюго азота. Некоторое количество содержащегося в очаге и мигрировавшего в диффузную зону NH4+ фиксировалось, а по мере уменьшения концентрации аммонийного азота высвобождалось в обменное состояние. Если в очаге происходило частичное пнгибирование ферментов азотного обмена, то в диффузной зоне их активность значительно возрастала, создавая общий повышенный уровень биологической активности почвы при локальпом впесешш удобрешш. Биологические свойства почвы в зоне очага удобрешш восстанавливались по мере стабилизации рН почвенного раствора и уменьшения концентрации минерального азота. Локальное внесение азотных удобрений создавало условия для постепенного высвобождения из очага доступных растениям форм азота, разновременного протекания процессов трансформации азотистых соединений и уменьшения зоны воздействия удобрений на почву.

4. Впутрипочвепные превращения и потери азота удобрешш

В совокупности абиотических и биотических превращений азота удобрешш в почве ключевую функцию выполняют процессы иммобилпзацпоино-ремобилизацпошюго цикла, современная концепция которого базируется на фундамент альных исследованиях с использованием стабильпого изотопа 15N (Гамзиков и др., 1985; Кореньков, 1976; Кореиьков и др., 1978; Кудеяров, 1989; Руделев, 1992; Смирнов, 1977; Смирнов и др., 1968, 1972; Турчин, 1965; Тарвис, 1973; Bartholomew, 1965; Broadbent, 1968; Jansson, 1963 и др.). От скорости н направлешгостп процессов иммобилизащш-ремобилнзацпи зависит содержание азота удобрешш в минеральном и органическом состояшш, размеры потерь, степень доступности растениям и уровень компенеащш азотом удобрения мобилизованного азота почвы, а целенаправленное их регулирование с помощью агрохимических приемов создает предпосылки для поддержания уравновешенного баланса азота удобрешш в системе почва - растение и получеши агрохимическог о

эффекта от вносимых удобрений с минимальными экологическими издержками. Акцентируя внимание на этих актуальных аспектах, нами выявлен или уточнен ряд других характеристик иммобилшащюнно-ремобилпзационных превращений азота удобрений.

Содержание иммобилизованного азота удобрений в почве отличалось достаточно высокой дштмичностъю, достигая максимума в течение одной - трех недель, после чего активизировались процессы его ремобилизации. В присутствии растений, прн добавлении в почву органического материала с широким отношением C:N и при смешивании с почвой удобрений разбросным способом, иммобилизация азота удобрении усиливалась, а в условиях пара, очагового размещения удобрений протекала менее активно и более продолжительное время. С увеличением дозы удобрения содержание иммобилизованного азота в почве возрастало, а интенсивность процесса уменьшалась. При достаточных для связывания высоких концентраций азота запасах разлагаемого органического вещества степень иммобилизации азота, внесенного в высоких дозах, была такой же, как и в случае применения низких доз. Расширение отношения C.N в почве прн совместном впессшш соломы и Naa сопровождалось почти линейным увеличением иммобилизации азота удобрений с коэффициентами корреляции на 30-ый и 110-ый дни опыта равными г = 0,892 и г = 0,884 при n = 12.

Соотношение процессов пммобилизащш-ремобилизащш азота удобрений в почве зависело от размеров его ассимиляции почвенными микроорганизмами и минерализации микробной биомассы. Между содержанием иммобилизованного азота удобрений (х, мг/100 г) и запасами азота в микробной биомассе серой лесной почвы (у, мг/100 г) существовала прямая зависимость (ур-1ше 10).

у = 3,75х + 13,8 г = 0,741 при п = 9 (10)

За 17 дцен опыта с тремя почвами основное количество иммобилизованного азота удобрений аккумулировалось в микробной биомассе, при последующей минерализации которой одиа его часть поступала в минеральный фонд и использовалась растениями, а другая включалась в трудногадролизуемые фракции (табл. 3).

В составе остаточного иммобилизованного азота удобрений на долю мнкробно-поглощенного 15n приходилось 18-29% в почвах с растениями и 4-19% в пару, что эквивалентно 1-4% от дозы удобрения. При сохранении условий, стимулирующих биологическое

закрепление минерального азота, ремобилпзация

свеженммобилизовашюго азота удобрений замедлялась. Чем тире отношешге углерода растительной биомассы к содержащемуся в почве 15NMHH.+14NMim., тем ниже размеры рсмобплпзащш азота удобрений (г = - 0,707 при п=12).

Таблица 3

Динамика содержания минерального н иммобилизованного 15N в черноземе и в серой лесной почве, % о г внесенного

Дни | Растения | Пар опыта i___ I _

1 1 1 2 | 3 1 1 1 1 2 1 з

Серая лесная почва

17 34,2 44,0 41,4 54,8 12,2 9,4

32 20,3 26,2 24,3 47,9 12,6 11,8

62 сл. 21,3 12,2 38,0 11,5 1,5

82 ал. 14,0 3,9 32,9 15,5 1,2

Чернозем выщелочешп>ш

17 30,8 48,1 41,0 47,9 28,3 24,2

32 14,3 41,8 29,0 30,9 34,7 26,5

62 2,1 28,6 4,8 28,5 27,6 2,6

82 сл. 18,0 3,1 24,4 26,6 1,1

*1- 15NMIIH., 2 -1 ЗНнммоб. общий. 3 ^Nhmmo6.

микроорганизмами

В почве с растениями на долю остаточного иммобилизованного азота удобрешш(х, % от внесенного) прпходдлось около половины от того количества, которое связывалось в начальный период взаимодействия удобрений с почвой (у, % от внесенного) с прямой линейной зависимостью между их величинами (ур-ние 11). у = 0,672х + 36,4 г = 0,803 прпп = 22 (И) В среднем по мпкрополевым опытам размеры остаточного иммобилизованного азота удобрений в серой лесной почве зависели в большей мере от вида возделывемой культуры, чем от способа внесения удобрений, составляя при разбросном применении 27% от дозы (п = 45) и локальном 24% (п = 77). Компенсация потребляемого растениями почвенного азота остаточным иммобилизованным азотом удобрений составляла прн разбросном и локальном способах 33 и 24%, а экстра-азота - 188 и 89% соответственно.

Стимулирование иммобилизации азота удобрений

сопровождалось достоверным уменьшением его потерь из почвы ( г = - 0.698 при п = 96), no и снижением доступности внесенного азота растениям в течение их вегетации ( г = - 0,626 при и = 47). При добавлешш в почву пшеничной соломы потерн азота удобрений сокращались в 1,3-1,8 раза, при этом расширите ошошешхя C:N до 20 обеспечивало пропорциональное уменьшение потерь азота, а на фоне повышенных норм соломы (C:N>40) создавались благоприятные для денитрнфикащш условия. Учитывая это зависимости и фактические значения статей баланса азота удобрений, по1реблашя растениями азота удобрений и почвы, а также урожая биомассы кукурузы на отдельных вариантах с разными дозами Naa и соломы, оптимальное отношение углерода последней к сумме минерального азота удобрений и почвы составляло 5-12. В полевом опыте при внесешш 2,8-5,6 т/га соломы за 2 месяца до посева озимой пшеницы в парующую почву с запасами Nmiih. в слое 0-60 см около 200 кг/га отношения углерода соломы к Nmiih. в слое 0-20 см (13 и 26) были благоприятны, по-видимому, для иммобилизации содержащегося в почве мниерального азога, сокращения его потерь в осенне-зимшш период и ремобилизации в весенние месяцы, обеспечивая получение более высокого урожая зерна по сравнешпо с дробным внесением 60-180 кг/га Naa на контрольном фоне.

Повышение эффективности азота удобрений может бьпъ достигнуто и посредством уменьшения темпов его иммобилизации, как это имело место при локальном размещении Na или Nm> обеспечивающем сохранение внесенного азота в минеральных формах к моменту интнспвного его потребления растениями. Однако позитивный характер этой предпосылки проявлялся в комплексе с другими прнчшшми и в первую очередь с уменьшением подверженности N-NH4 нитрификации и потерям.

Наряду с иммобилизацией аммонийный азот удобрения подвергается нитрификации, в ходе которой обеспечивается потребность растений в нитратной форме азота. Однако при значительных размерах поступления N-NH4 в почву с удобрениями н высокой активности шлрнфпкаторов проявляются ряд негативных фнзиолого-агрохимнческнх и эколого-гагиеническнх последствий этого процесса, в связи с чем возникает потребность ограничения скорости нитрификации и поддержания сбалансированного аммошншо-нитратиого режима питания растений (Кудеяров и др., 1984; Посшгтая, Ладошш, 1989; Муравин, 1989; Соколов н др., 1990; Verstraete, 1981; Viets, Hagcman, 1971 и др.).

Исследуя в нескольких опытах динамику аммонийного и нитратного азота удобрений и почвы и рассчитывая соотношение их запасов, установлено, что в серой лесной почве внесенный с N¡1 и образующийся из мочевгпгы N-N1^4, подвергается быстрой нитрификации и через 2 недели миперальный азот представлен в осповном нитратами. Локальное размещение этих форм удобрешш существенно замедляло тарификацию ! 5]\Г-]\)Н4, не оказывая подобного действия на окисление аммонпя почвенного азота. По N ЩЛМОз крнгершо устойчивое ограничение нитрификации продолжалось в течение 22 дпей, а прн других способах оценки (Вхшс1у, Вгешпег, 1973 и БаЬгаи а!, 1980) - на протяжешш 23-40 дцей. Внесение ДЦД и N3 вразброс приводило к уменьшению шпрификащш N-N1-14 в удобренном слое почвы, а присутствие препарата в ленте удобрения увеличивало продолжительность сохранения N-N1^4 в пределах очага. Препараты ДЦД и АТГ при разбросном их внесении с N3 обеспечивали более устойчивый и продолжительный хштрифшщдный эффект по сравнению с КМП и оказывали менее выраженное неспецпфнческое действие на микробное сообщество почвы. По сравнению с разбросным внесением удобрешш с испытываемыми препаратами очаговое размещение одного азотного удобрения обеспечивало одинаковое или более эффективное торможение нитрификации М-ИЩ в течение 3-5 недель, а при локализации удобреши и ппгибптора гапрпфицпдный эффект усиливался.

Чем интенсивнее нитрифицировался азот удобрешш, тем больше его терялось го почвы, подтверждением чего является линейная связь между соотношением 15И-КН4/15М-НОз в почве и потерями азота ( г = - 0,785 при п=10). В силу омечеипых выше особенностей нитрификации 1Ч-МН4, потери азота удобрешш при их локализации уменьшались в наших опытах в среднем в 1,52 раза по сравнению с разбросным применением, а в опытах других авторов в 1,36 раза. Чем концентрированнее создавался очаг удобрешш и уменьшался контакт последних с почвой, тем гшже были потери азота, а дополнительное сокращешк потерь по мере углубления заделки удобрешш происходило в том случае, если при этом не ограничивалась доступпость внесенного азота растениям. Сокращепне потерь азота удобрешш от локального внесения (х, % от внесегшого) сопровождается существенным увеличением КИАУ (у, % от внесегшого) растениями (ур-нне 12).

у = 1,06х + 2,76 г = 0,958 при п = 51 (12) Среднестатистическое уменьшение в 1,5 раза потерь азога удобрешш от применения ингибиторов нитрификации (х, % от

внесенного) в наших и других авторов мнкрополевых опытах обеспечивает менее значимое, по сравнению с локальным способом внесения одного удобрения, повышение КИАУ (у, % от внесенного) растениями (ур-ние 13), что обусловлено отчасти более активной иммобилизацией азота удобрений при его смешивании с почвой.

у = 0,486х - 1,34 г — 0,586 при п = 69 (13) Наиболее эффективное соотношение статей баланса внесенного азота складывалось при локализации удобрешш и ингибиторов.

5. Мобилизация азота почвы и условия образования экстра-азота при внесении азотных удобрений

В результате прямого действия и косвенного влияния азотных удобрений на минеральную и органическую фазы почвы и на активность биотических агентов, осутцсств:шотцих круговорот азота ("priming effect", "added nitrogen interaction"), в почве п в растениях обнаруживаются дополнительные по сравнению с контролем количества почвепиого азота (Гамзиков, 1981; Кореньков, 1976; Кудеяров, 1989; Помазкина, 1985; Сирота, 1973; Смирнов, 1977; Руделев, 1992; Турчин, 1965; Jansson, 1958; Jenkinson, 1966; Jenkinson et al, 1985). В то же время многие стороны этого явления, в том числе пришиты и условия образования в почве и потребления растениями экстра-азота, остаются недостаточно раскрытыми, либо носят дискуссиотшый характер, что приводит к неоднозначным выводам при оценке слагаемых эффективности удобрешш и эколопгчссктьч последствий их применения.

Появлешю экстра-азота в почве при внесении азотного удобрения вызывалось как иммобилизацией азота удобрешш, в ходе которой происходит изменение соотношения пулов 14Nii 15N, так и усилением мобилизации почвенного азота, в том числе за счет ептмулирования минерализации оргашгаеского вещества. Экстраазот, обнаруживаемый на стадии интенсивной иммобилизации азота удобрешш, продолжительность которой зависела от соотношения C:N, дозы н способа внесения удобрений, и расчитываемый по известному равенству I, интерпретируется как кажущийся.

1 ^экстра-азот = 14NB почве (NPK-PK) + 14NB pacT.(NPK-PK) (I) Образование реального экстра-азота, если судить по величине непо-мобилизации почвенного азота (равенство Н) на удобренном и контрольном вариантах, наступало в период затухания иммобшшзационных и актпвизащш ремобилизашюнных процессов, совпадаю1Щ1Й с пачалом мниералгоащш микробной биомассы н интенсивного потребления азота почвы растениями (табл. 4).

14Nmo6. - (NB.p. + Nnoicpii + N0cT.mim.) - (Nucx.mhh. + N^) (II)

где: 14nmo6. - мобилизованный азог почвы; Nß.p. - вынос растениями азота почвы и удобрения; Nn отсри - фактические потери I5N и расчетные 1-fN; NocT.mini. - остаточный минеральный азог удобреиня и почвы; Nucx.miih. - содержание минерального азота в почве до внесения удобрений; N;[. - доза азотного удобрения.

Таблица 4

Динамика содержания экстра-азота при разном отношении

C:N в почве, мг/100 г

Дозы N уд.и 7 ли. 16 дн. 42 дн. 110 да.

С соломы

1* | 2* 1 1 2 1 | 2 1 1 2

N4** 0,72 нет 0,63 нет 0,74 нет 1,17 0,56

Nie 1,90 0,27 2,55 нет 4,61 6,35 3,80 7,39

N4 + С** 0,47 нет 1,57 нет 0,73 нет 0,98 нет

N16 +С 1,66 пег 3,50 пег 3,47 0,76 5,44 5,42

* 1- по формуле I; 2 - по формуле И; ** Дозы азота в мг/100 г, доза С соломы пз расчета 178 мг/100 г

Между содержанием в почве тшобшшзовашюго азота удобрений и нетто-мобнлизацией почвегаюго азота существовала тесная обратная связь (г = - 0,859 - г = - 0,95). По мере расширения отноше1П1я С:Ы в почве нетто-мобплизацпя почвенного азота уменьшалась (г = - 0,605 при п=15). Выявляемый обоими способами рассчета экстра-азот в первые дни взаимодействия повышенных доз удобрений с почвой образовывался, по-видимому, физико-химическим путем и в дальнейшем ассимилировался микроорганизмами. На это указывает заметное, но непродолжительное увеличите содержания 14т\Гшш. в месте размещения ленты Мц или других солей, вносимых в эквивалентных количествах и накопление 14Ы в шперобной биомассе одновременно с иммобилизацией азота удобрении. Убыль почвеппого азота, содержащегося в микробной биомассе, вызванная минерализацией последней, начиналась через 2-5 недель после внесения удобрении с появлением реального экстра-азота. Чем больше накапливалось азота почвы в микробной биомассе, в том числе под действием удобрении, тем выше были величины нетго-мобплизации (г = 0,966). Еще одним доказательством положительного действия азотных удобрений на минерализацию органических компонентов почвы является увеличение, в среднем па 36%, размеров выделения С-С02 пз почвы, который учитывали методом изоляторов. Между

величинами нетто-мобилнзащш 1 4n в трех исследуемых почвах и куммулятивиым выделением С-С02 в динамике существовала прямая лилейная связь (г = 0,905-0,942). Суммарная за 82- дневный период величина нетто-мобнлнзации почвенного азота под растениями (xl) и в пару (х2, мг/100 г) также коррелировала с выделегшем С-С02 (у, №/100 г) из почв (ур-ния 14 п 15), а отношение С-СО2 к мобилизованному N, равное 4-8, соответствовало отношению C:N в микробной биомассе.

у = 5,63x1+5,61 г = 0,853 прпп = 6 (14) у = 3,76x2 + 4,18 г = 0,924 прип = 6 (15) В среднем по трем вегетационным опытам (п=22-28) итоговые всличшш экстра-азота потреблегшого растениями (2,28 мг/100 г), обнаруженного в почве и в растениях (2,64 мг/100 г) н вычисленного по данньтм иетто-мобшшзащш азота почвы (2,52 мг/100 г) достоверно коррелировали друг с другом. Следовательно, по экстраазоту, расчитываемому обычным способом (ф-ла I) правомочно судить об эффективности мобилизующего действия азотных удобрений, но нельзя достоверно оценить природу процессов образования экстра-азота, сопряженных с иммобилизацией -минерализацией азота .

В соответствии с гипотезой распределения органического вещества почвы на активную и пассивную фазы, основными источниками минерализуемого азота являются микробная биомасса, остатки отмерших и вегетирующнх растений, их корневые выделения и другие вещества с коротким периодом разложения (Кудеяров, 1989; Фокин н тф., 1992; Jenkinson, Rayuer, 1977; Paul, Juma, 1981 н др.).

Из данных табл. 5 видно, что степень минерализации азота микробной биомассы и биомассы овса с узким отношением C:N соизмерима с нетто-мобшшзацней иммобилизованного в почве остаточного азота удобрений н почвенного азота, повышаясь при внесении азотных удобрений примерно на одну и ту же величину. В течение исследуемого периода темпы минерализации микробной н растительной биомассы замедлялись, при этом стимулирующее действие азотного удобрения па минерализацию эшх компонентов проявлялось в основном на медленной стадии. Размеры высвобождеши почвенного азота зависели от его запасов в активной фазе, соотношения C:N в ее компонентах, в зависимости от которого активизировались иммобилизационные или мннерализацнрнные процессы и концентрации минерального азота, внесенного с удобрением. При систематическом внесении азотных удобрений эффективность нх мобилизующего действш снижалась. В

среднем для пята культур севооборота на единицу азота удобрений, внесенного вразброс н локально, в первый год опыта дополнительно потреблялось растештш 0,21 н 0,61 ед. экстра-азота, а на 5-ый 0,06 п 0,11 соответственно.

Таблица 5

Влияние азотпых удобрений на мобилизацию почвешюго азота и минерализацию компонентов активной фазы

Источник азота 1 Период 1 PK i NPK

1. 15N микробная биомасса, %к

внесенному количеству 87 дн. 32 44*

2. 14N м.б., % к накошенному

за 17 дц. количеству 65 ди. 23 32

3. 15N биомасса овса с C:N=8,

% к виесешюму 9,5 мес. 45 56**

4. То же с C:N=26 9,5 мес. 41 40**

5. 15N остаточный иммобил.,

% к исходному содержанию 80 да. 32

6. Нетто-мобилизапця I4.Nr,

% к N в акттшной фазе 80 ди. 23 21***

* Среднее для доз N; ** 3.XI-20.VIII; *** Среднее по фонам с соломой

Дополнительное накопление почвенного азота растениями при внесении азотных удобрений происходит не только за счет увеличения запасов доступного азота в почве, по и посредством ешмулнрования внесенным азотом физиологических функций вегетпругощпх растений, в результате чего активизируется их продукционный процесс и возрастает потребность в азотном гаггашш (Сирота, 1973). Чем больше азота удобрений потреблялось растениями, тем выше была негто-мобнлизация почвенного азота (г = 0,887 при п= 16).

В опытах, выполненных методом изолированного питания, появление экстра-азота в растениях совпадало с периодом гатгенсивного роста их вегетативных органов, а его размеры, коррелируя с накоплением сухого вещества корней и надземной биомассы (г = 0,946 и 0,987 соответственно), варьировали в зависимости от дозы от 0 до 70% по отношению к контролю. При оптимальной дозе азотного удобрения растения потребляли больше экстрз-азота, чем нрн недостаточном или избыточном уровне азотного питания. Внесение азотного удобрения в песок

увеличивало поглощение азота другой прядыо корней, усиливало минерализацию меченой по 15N микробной биомассы, добавленной в почву и потребление образующегося 15N растениями, что свидетельствует об активизации не только поглотительной их функции, но н выделительной. Увеличение продуцирования СС>2 из почвы при подкормке песчаной пряди корней азотом указывает на возможность стимулирования корневыми выделениями удобренных растений роста микроорганизмов, биомасса которых после минерализации становится источником экстра-азота.

В среднем дая двух доз 15n, добавленного в почву, растения потребляли 666 мг/сосуд экстра-азота. За счет физиологического фактора при тех же дозах Naa. внесенной в отсек с песком, накапливалось 385 мг/сосуд экстра-азота или около 60% от общего его количества. Разницу в 40% можно отнести к процессам прямого мобилизующего действия удобрешш на азот почвы. В другом опыте у удобренных Naa растениях содержалось 81 мг/сосуд экстра-азота, а у смежно растущих 60 мг/соосуд, го чего следует, что вклад физиологического фактора на 1/3 обеспечивается активизацией поглощения азота растениями и на 2/3 стимулированием удобренными растениями превращений азота в ризосфере.

Прп локальном размещении азотных удобрений значение физиологического фактора в дополнительном обеспечении растений азотом почвы существенно выше, чем при разбросном, что связано с изменением морфологии корневых систем п физиологических функции растений под действием концентрированного очага удобрешш (Булаева, 1975; Гплис, 1975; Соколов, 1937; Трапезников, 1983 п др.). За счет очагового размещения 15Na в отсеке с песком дополнительный вынос азота почвы кукурузой и яровой пшеницей составил 168-176%, тогда как прп равномерном смешивании удобрешш - 40-78% по отношению к контролю. В проведенных нами на серой десной почве микрополевых опытах с одиннадцатью видами культур дополнительное использование азота почвы растениями составило 0,24 ед. на единицу азота удобрений при разбросном внесении (п=164) и 0,42 ед. прп локальном (п=180). В опытах других авторов локальное внесения азотных удобрений обеспечивало точно такое же увеличение размеров накопления экстра-азота растениями.

6. Приемы оптимизации потребления растениями азота из почвы н удобрений

Потребление растениями азота является ключевым звеном его биологического круговорота, определяющим агрохимическую

эффективность и экологическую целесообразность применения удобрений. Широкая вариабельность коэффициента использования растениями азота удобрешш, с одной стороны, свидетельствует о зависимости азотного питания растений от совокупности иочвенио-эколошческих и агрохимических факторов, а с другой, указывает па возможность его повышения с помощью различных приемов.

Эффективным путем оптимизации азотного питания растений является замена разбросного способа внесения азотных удобрении на локальный, модификации которого позволяют регулировать потребление растениями азота удобрении ц почвы на разных стадиях их вегетации. Из-за различий в морфогенезе отдельных культур, функциональных особенностей их корневых систем, неодинаковой реакции растеши"! на гетерогенное распределение минерального азота в почве и наличия, свойственного для каждой культуры, периода наибольшей потребности в азоте проявлялись видовые и сортовые различия отзывчивости растений на азотные удобрешш и способ их внесения (табл. 6).

Таблица 6

Эффективность потребления азота растениями при разных способах внесения азотных удобрений

Культура

Коэффициент ( Эффективность использования 15]\, | потребления N. % к % от внесенного | дозе (разност. КИАУ)

Вразброс | Локально | Вразброс | Локально

Озимая пшеница 3] 43 60 102

Яровая пшеница 29 39 64 76

Ячмень 35 44 45 65

Гречиха 43 56 69 111

Кукуруза на зле. 35 44 52 68

Овес 34 42 36 44

Картофель 50 75 106 161

Кормовая свекла 43 51 77 101

Редис 34 44 49 82

Салат, шпинат 32 44 49 86

Среднестатистические величины коэффициента использования азота удобрений разными сельскохозяйственными культурами па серой лесной почве составляли при разбросном (п= 149) н локальном

(п= 165) способах внесения 39,2% п 50,9% от внссс1Шого, в иных почвспно-экологическнх условиях, по обобщенным данным других авторов - 34,5% (п=110) и 43,1 % (н= 122) соответственно.

Повышешк продуктивности с.х. культур и окупаемости азота удобрений при их локальном внесении обусловлено не только эффективным использованием внесенного азота, но и увеличением потребления растениями азота почвы (табл. 2 п 6). Оба источника азота достоверно влияли на прибавку урожая (у, % к разбросному способу), однако величина последней теснее коррелировала с размерами дополнительного потребления растениями азота почвы (хь % к разбросному способу), чем азота удобрений (х2, %) (ур-ния 16 н 17).

у = 0,462x1 +8.43 г = 0,602 при п = 159 (16)

у = 0,303x2 + 4,53 г = 0,408 при п = 159 (17) Установленная зависимость объясняет известные случаи более высокой эффективности низких доз удобрений, внесенпых локально, по сравнению с разбросным применением полуторных пли двойных нх порм, а также отсутствия ожидаемой прибавки от этого приема, если он не обеспечивает дополнительного потребления растениями азота почвы.

Улучшите агрохимических свойств серой лесной почвы сопровождалось повышением доступности растениям почвенного азота п, в меньшей мере, азота удобрений. В результате повышения рН почвы после ее компостироваши с известью использование растениями почвенного азота достоверно возрастало в среднем на 15% ( г =0,584 - г = 0,786 при п=12), а увеличение выноса азота удобрешш на 8% было несущественным ( г = 0,122 - г = 0,386 при п=8). Оптимальные условия дая азотного питания растений создавались на фоне нейтрального рН почвы п высокой обеспеченности подвижными фосфором и калием. За счет увеличения содержания в почве доступных Р2О5 п К2О пспользоваш1е азота удобрений дополнительно возрастало на 5% (г = 0,217 - г = 0,335 и г = 0,213 - г = 0,47 соответственно), а азота почвы на 36% (г = 0,614 - г = 0,772 и г =,0,748 - г = 0,838 соответственно, при п=12). Влияние запасов -минерального азота в слое 0-60 см на урожай культур характеризовалось прямой зависимостью, а на величину прибавки от азотных удобрешш -обратной. Различия в обеспеченности почвы минеральным азотом отражались на размерах потребления растениями азота почвы ( г = 0,707 - г = 0,885 при п=15) и менее существенно на использовании азота удобрешш (г = 0,094 - г = 0,477). Снижение эффективности азотных удобрений при высокой исходной обеспеченности почвы

минеральным азотом происходило не из-за низкого потребления азота почвы и удобрений, а из-за недостаточного его усвоения.

Локальное внесение увеличивало испо.тьзовашге растениями азота удобрений как на иеокультуренной почве, так н при оптимальных ее агрохимических свойствах, а разная величина прибавки урожая от этого приема определялась влиянием удобрегаш на степень доступности расшшям почвенного азота, которая изменялась в зависимости от агрохимических свойств почвы. Наибольший эффект ог локального способа внесашя азотных удобрений достигался на почве с благоприятной для растений реакцией среды, гагзкимн запасами подвижных форм азота, фосфора н калия, сбалансированным гошобшшзациоино-мобплизащюнным циклом азота.

Величина использования азота удобрегаш в условиях пятипольного севооборота зависела от вида культуры, метеоусловий года, способа внесения азотных удобрений и в .меньшей мере от продолжительности предшествующего применения удобрегаш. При ежегодном внесении азотных удобрений в обшем выносе азота растениями увеличивалась доля остаточного от предшествующего внесения азота, составлял на четвершй год 7-12% от выноса азота почвы. Систематическое локальное внесение азотных удобрений приводило к постепенному уменьшению прибавки урожая культур по отношению к разбросному способу из-за более интенсивного потребления растениями почвешюго азота в первые два-три года ротации севооборота.

Потребление растениями азота удобрегаш возрастало по мере повышения доз, а эффективность его использования снижалась. Локальное внесение низких доз азотпых удобрении, границы которых зависят от вида культуры и свойств почвы, обеспечивало существенную прибавку урожая и высокое использование растениями азота из почвы н удобрений. С увеличением дозы азотного удобрения эффективность этого приема становилась неустойчивой. Применение разных форм азотных удобрений пе оказывало существенного влияния на размеры потребления азога нз удобрений и почвы, однако при локальном размещении более стабильный эффект обеспечивали сульфат аммопия и мочевина. Одноразовое локальное внесение этих форм азотных удобрений с осени под озцмую пшеницу повышало коэффициент использования примерно па такую же величину, что и дробное внесение дозы разбросным способом.

При смешивашш азотных удобрений и тприфпцидаых препаратов с почвой растеши использовали почти такое же

количество азота удобрений, что и при локальном внесении их без препаратов, по меньше азота почвы, из-за чего этот прием не обеспечивал устойчивого повышения урожая культур. Величина прибавки урожая культур при использовашш ингибиторов нитрификации лимитируется дополнительным потреблением азота почвы (г = 0,805) н в меньшей мере азотом удобрения (г = 0,467 при п=74). Эффективность применения ингибиторов нитрификации повышалась при локальном их размещении в почве вместе с азотными удобрениями, особенно при возделывании культур с продолжительным периодом вегетации.

При локальном внесении одного азотного удобрения на фоне разбросного применения фосфорно-кашшных удобрении растения использовали одинаковое или большее количесво азота туков, чем при локализации полного удобрения, особенно на почве с высокой обеспеченностью фосфором и калием. Размеры использования азота удобрений, внесенного на разную в пределах пахотного горизонта почвы глубину, определялись биологическими особенностями возделываемых культур. Ленточное внесение азотных удобрений обеспечивало более высокое потребление азота, чем менее концентрнровашюе, экраииое. Используя различные модификации локального способа внесения, можно расширить практические возможности повышения эффективности азотных удобрений.

7. Накопление нитратов в продукции при потреблении и усвоении азота растениями

При высокой обеспеченности минеральным азотом, интенсивном его потреблегаш шш недостаточном усвоении в отдельных органах и тканях представителей некоторых семейств, видов и сортов растений, товарная зрелость продукции которых наступает раньше физиологического созревания, происходит накопление нитратов (Жучснко, Апдрющенко, 1980; Измайлов, 1986; Кретовпч, 1972; Львов, 1983; Соколов и др., 1990; Церлнпг, 1979; Вгеипег, 1982; Маупагс! ег а1, 1976; Hageman, 1971 н др.).

При оптимальном сочеташш внутренних и внешних факторов содержание цитратов в растениях отражает состояние их азотного питания, коррелируя с размерами потребления азота. Увеличение содержания нитратов выше оптимальных пределов свидетельствует о снижении эффективности усвоения поглощенного растениями азота. По нашим рассчетам, в биомассе кормовых и в основной продукции овощных культур утилизируется до 38-43 кг/га N-N03, что дает основание отнести явление шпратаккумуляцин к числу природных биогеохимическнх барьеров, препятствующих

поступлению нитратов в водоисточники. Положительные с эколого-агрохимической точки зрения эффекты шпратонакоплешм растениями проявляются в негативном виде в отношетш биолого-ппненического качества растительной продукции. Анализ проблемы накопления нитратов растениями показывает, что односторонняя оценка ее слагаемых и последствий снижает результативность рекомендуемых способов регуляции содержания нитратов в продукции, делая их невоспроизводимыми при иных условиях выращивания культур, затрудняет выявление пркчшшо-следственпых связей между отдельными факторами и накоплением ниграгов, лежит в основе противоречивых взглядов на причины, вызывающие это явление.

Уровень содержания нитратов в растениях определяется действием более чем 30 факторов, вследствие чего нитратный фонд подвержен суточной и сезонной динамике, проявляется видовая и сортовая специфика в нитратаккумуляции или обнаруживается широкая вариабельность содержания нитратов в урожае одних и тех же представителей культур, выращиваемых в разные годы, в различных почвенно-эколошческих зонах с неодинаковыми режимами минерального питания. Одан или несколько действующих факторов могут иметь в конкретных условиях решающую роль в шпратонакоплешш посредством прямого или косвенного влияния па рост и развитие растений, процессы поглощения и ассимиляции азота, его доступность, соотношение N-N114 и N-N03 в почве.

Таблица 7

Соотношение азота почвы и удобрения в нитратном фонде

растений, мг/кг сырого в-ва

Культура | Число | N-N03 | i5N-N03 | 14N-N03

| вариантов) | |__

I | | | N-NO3 I экстра

| | | | фона | N-NO3

Шпинат* 35 167 54 80 33

Редис** 22 282 111 85 86

К. свекла** 18 227 21 189 17

* Зеленая масса, ** Корнеплоды

Применение азотных удобрений является значимым, подтверждением чего служит линейная зависимость между дозой азота и содержанием нитратов в урожае различных видов овощных

27

и кормовых культур (г = 0,566 -г = 0,931 прип = 18 иг = 0,918 - 0,999 при п = 4-7), по ис единственно решающим фактором накопления нитратов. Правомочность последнего утверждения доказывается существенными различиями по содержанию иптратов между отдельными сортами салата, шпината н редиса, выращиваемых нами при одних и тех же условиях азотного питания, варьированием концентрации нитратов в зеленой массе шпината, возделываемого в течение 5 лет, от 28 до 390 мг/кг N-N03 на контроле и от 104 до 556 мг/кг при внесении азотного удобрения (V = 79-81%), слабой корреляционной связью между содержанием нитратов в растениях и дозой азота при локализации-" удобрений, видоизменяющей аммошпшо-нтратный режим питания (г = 0,426 - 0,606 при п=18) и данными изотопного состава N-N03 в растениях (табл. 7).

Содержащиеся в продукции нитраты на 9-39% были представлены азотом удобрепия н на 61-91% азотом почвы, значительная часть которого (30-83% от общего количества) приходилась на исходные запасы Н\нш. , а 8-31% на экстра-азот. Общее содержание нитратов в исследуемых культурах теснее коррелировало с нитратами азота почвы (г = 0,891 - 0,994 при п = 18-54), чем азота удобрений (г = 0,682 - 0,971). Соотношение азота удобрений н азота почвы в нитратном фонде растении (х) достаточно точно характеризу ется отношением азота удобрений к азоту почвы в общем его выносе (у) с урожаем (ур-ние 18).

у = 0,55х + 0,52 г = 0,642 прип = 92 (18) Преобладание азота удобрений в составе нитратов имело место у скороспелых сортов шпината и редиса, либо при внесении экстремально высоких доз азотных удобрений. Следовательно, накопление нитратов растениями сопряжено с процессами превращения азота в почве, а появление под действием азотного удобрения экстра-нитратов, вклад которых соизмерим с нитратами азота удобрешш, создает главную трудность при производстве продукции с безопасным их уровнем.

Результаты исследований показывают, что умеренное, равномерное обеспечение растений минеральным азотом почвы и удобрения, ограничение его потребления в период товарного созревания продукции, преимущественное аммонийное питание растений, а также оптимизация других факторов роста и продукционного процесса при учете биологических особенностей возделываемых видов н сортов являются базовыми условиями о1раничепня аккумуляции нитратов культурами и повышения эколого-гнгиеннческой безопасности применения азотных удобрений. Использование медленно-действующих комплексных

удобрений снижало содержание нитратов в урожае овощных культур в среднем в 1,75 раза (п = 15), локальное внесение одинаковых с разбросным способом или уменьшенных на половину доз N,1 и N>1 в 1,19 (п= 94) п в 1,68 раза (п = 10), разбросное и локальное применение ингибитора нитрификации ДЦЦ с азотными удобрениями в 2,03 и в 2,34 раза (п = 13) соответственно.

Выводы

1. Агрохимическая эффективность азотных удобрении, наиболее объективным критерием которой служит величина оплаты единицы действующею вещества прибавкой урожая, складывается из прямого и косвенного их действия па систему почва - растение и является результирующей процессов превращения азота почвы н удобрения, формирующих актуальный его запас в доступных формах, потребления растениями азота и его усвоения с достоверной прямолинейной зависимостью с показателями, характеризутощими эффективность ее слагаемых. Изменчив оста величины урожая культур обусловлена варпабельпостыо размеров потребления растениями экстра-азота при мепее значимом влиянии азота, поступающего из удобрений и из исходных почвенных запасов.

2. Эффективность потребления растениями азота, оцениваемая разностным коэффициентом использования азота, более точно, по сравнению с изотопным, отражает изменчивость величии прибавки урожая п окупаемости азота удобрений. Величина коэффициента использовашш азота удобрешш в полевых условиях, скорректтгрованная по уравнению линейной зависимости между разностным н изотопным коэффициентами в большом массиве переменных, соизмерима со среднестатистическим его значением, полученным в опытах с 15]^ (36 и 42% от дозы соответственно) при разных размерах дополнительного потребления азота почвы (0,05 и 0,23 ед. па ед. азота удобрешш).

3. Окупаемость поглощенного растениях;!! азота прибавкой урожая основной продукции характеризует физиологическую эффективность его усвоения, которая снижается по мере увеличения размеров потребления азота н слабо стимулируется агрохимическими способами. Чем ниже эффективность усвоения азота, тем вероятее накопление нитратов в органах растений пли увеличение доли побочной продукщш в стру ктуре урожая.

4. Впдоизмепепие удобрительпой нагрузки на почву при смешивании с нею азотных удобрений или очаговом их внесении позволяет создавать гомогенный или гетерогенный типы распределения минеральных форм азота в почве со свойственными

им закономерностями и особенностями динамики содержания минерального азота, физико-химических и биологических свойств. По сравнешпо с известными последствиями влияния азотных удобрений, внесенных вразброс, на питательный режим и свойства почвы, которые проявляются во всем удобренном ее объеме, при локализации удобрешш в почве образуются зоны, отличающиеся по концентрации Кщщ, , аммошшно-шггратному соотношению, реакции почвенного раствора, активности азотпревращающнх ферментов н другим показателям. Насьпцешюстъ очага минеральным азотом зависит от степени перемешиваемости удобрешш с почвой и шпрацнонпой активности ионов, а продолжительность его сохранения определяется совокупным влиянием концентрации азота и изменяющегося рН среды па нитрификацию, фпксацшо-дефиксацшо ЫН4+ , мобилизацию почвенного азота, а также размерами потребления растениями азота удобрешш н почвы.

5. Аммонийный азот удобрешш подвергается в серой лесной почве быстрой тарификации и по истечению двух недель основной минеральной формой являются нитраты. Очаговое размещение аммонийных форм азотных удобрений или разбросное их внесение с шприфшщщшмп препаратами способствует замедаешпо нитрификации в течение 3-5 недель и установлению более сбалансированного аммошшно-шпратпого режима при разных механизмах торможения процесса. Применение АТГ и ДЦД обеспечивает более устойчивый шприфицпдпый эффект по сравнешпо с КМП и оказывает менее выраженное неснеццфическое действие на микробное сообщество серой лесной почвы. Локальное внесение азотного удобрения с ингибитором усиливает торможение нитрификации и увеличивает его продолжительность, воздействуя на процесс в ограниченном объеме почвы. Чем выше скорость нитрификации и ниже величина отношения М-МН4М-КОз, тем больше азота удобрений теряется из почвы. При локальном внесении удобрений одинаковое с применением ингибиторов нитрификации сокращение потерь азота удобрешш в 1,4-1,5 раза сопрвождалось более пропорциональным увеличением размеров его использования растениями.

6. Азот удобрешш включается в почве в циклические 1тмобилнзациош1о-ремобнлнзациош1ые превращешш, скорость и направленность которых видоизменяется в присутствии растений, при добавлении органического материала с определенным отношением его углерода к Ммцц. удобрения и почвы, дозы и способа внесения удобрешш. Свежеиммобшшзованпый азот

удобрений аккумулируется в течение 1-3-х недель в микробной биомассе и в дальнейшем подвергается решшералпзащш. При сохранении условий, стимулирующих связывание минерального азота удобрений, ремобнлизация свежепммобплнзовашюго азота замедляется. Остаточньш гогмобилнзованшлй азот удобрений составляет- около половины от свежеиммобнлизоваппого его количества при прямой лилейной зависимости между их величинами. Увеличение размеров иммобилизации азота удобрений достоверно коррелирует с сокращением его потерь из почвы и менее отчетливо с уменьшением использования азота растехшямп.

7. Азотные удобреши активизируют мобилизацию почвенного азота с образованием экстра-азота, который может быть реальным или кажущимся, если его появление вызвано изменением соотношения пулов 14]sj ц 15n в ходе иммобилизации последнего. Реальный экстра-азот характеризуется разницей нетто-мобилизацни азота почвы па удобренном и контрольном вариантах. Количество мобилизованного азота почвы коррелирует с суммарным продуцированием почвой С-С02 прн его соотношении к мобилизованному 14к равным 4-8. Традиционный способ рассчета экстра-азота позволяет оцепить мобилизующее действие азотных удобрешш за продолжительный период, но не отражает природы и динамики этого явления. Прн очаговом размещении азотных удобрешш или повышенных пх дозах происходит кратковременная физико-химическая мобилизация почвенного азота, который становится источником увеличения запасов 14N в микробной биомассе. Образование реального экстра-азота в почве совпадает с началом активной минерализации микробной биомассы.

8. Степень минерализации азота микробной биомассы, выращенной in vitro и внесенной в почву пли оцениваемая по динамике изменения ее запасов, а также растительного материала с узким отношешгем C:N (8-15) соизмерима с нетто-мобилизацпей иммобилизованного остаточного азота удобрешш и содержащегося в активной фазе почвы 14N. Азотные удобрения в одинаковой мере увеличивают высвобождение азота из компонентов активной фазы. При систематическом внесении азотных удобрении размеры дополнительной мобилизации азота почвы снижаются.

9. Наибольшее потребление экстра-азога растениями приходится па период шггененвного накопляли ими биомассы. Обнаруживаемый при внесении азотпых удобрешш экстра-азот в растениях обусловлен на 40% прямым действием удобрешш на почву и па 60% физиологическим фактором, который на 2/3 проявляется в впде стимулирования удобренными растениями превращений азота

в ризосфере и на 1/3 за счет активизации поглотительной функции корневых систем. Значение физиологического фактора в обеспечении растений добавочным азотом почвы при очаговом размещении азотного удобрения существенно выше, чем при разбросном способе. Средняя для 11 видов культур величина дополнительного использования азота серой лесной почвы составила при разбросном внесении 0,24 ед. на ед. азота удобрений, а при локальном 0,42 ед.

10. Потребление азота растениями регулируется разнообразными агрохимическими приемами с разной степенью эффективности. При нейтрализации рН серой лесной почвы н увеличении запасов подвижных фосфора и калия повышается доступность растениям почвенного азота п в меньшей мере азота удобрений. Низкая эффективность азотных удобрений на почве с высокой обеспеченностью минеральным азотом обусловлена слабым усвоением поглощенного растениями азота почвы и удобрении. Средние величины коэффшщента использования азота удобрений разными культурами составляют на серой лесной почве при разбросном и локальном способах их внесения 39 н 51% от внесенного. Величина прибавки урожая культур от локального способа внесения удобрений пли применения ингибиторов нитрификации определяется размерами дополнительного потребления растениями азота почвы при менее значимом влиянии увеличения коэффициента использования азота удобрений. Синженне доступности растениям азота почвы является основной причиной нивелирования эффективности разбросного и локального способов внесения азотных удобрений при систематическом их применении.

11. Прп интенсивном потреблении азота или низкой эффективности его усвоения в отдельных тканях и органах некоторых видов и сортов растений происходит накопление нитратов с альтернативными физиолого-агрохнмпческими и эколого-гигиешгеескимп эффектами и последствиями. Накопление 1Штратов растениями - многофакторное явление, возникающее па определенных стадиях их онтогенеза и в качестве ответной метаболической реакции растительного организма на изменение режима минерального питания и почвенно-эколошческих условий. Применение азотных удобрений значимый, но не единственно решающий фактор в нитратонакоплеппн. В составе шггратов, аккумулированных овощными и кормовыми культурами, содержится 9-39% азота удобрений, 30-83% азота почвы пз исходных его запасов и 8-31% экстра-азота. Умеренное, равномерное

обеспечение растений минеральным азотом почвы и удобрении, ограничение его потребления в период товарного созревания урожая, преимущественное аммонийное липшие растений, а также оптимизация других факторов роста при учете биологических особенностей возделываемых видов и сортов являются базовыми агрохимическими условиями ограничения аккумуляции шггратов.

Рекомендации производству

1. Научно-исследовательским учреждениям, занимающимся систематизацией данных Географической сети опытов с удобрештямн, предлагается выражать эффективность азотных удобрений системой из трех критериев, характеризующих окупаемость действующего вещества туков прибавкой урожая, эффекттшность потребляли (разностный коэффициент пепользоваши) и усвоения (оплата поглощенного растениями азота прибавкой урожая) азота растениями, установив почвенно-зональные нормативы для возделываемых культур и используемых доз. При агроэколошческой оценке состояния баланса азота в агроценозе рекомендуется корректировать разносшые коэффициенты пепользоваши азога удобрешш (х) по уравнению (у = 0,256х + 25,24 ), характеризующему их зависимость с величинами, определяемыми изотопным (у) способом.

2. В цехях повышали урожайности культур, увеличения эффективности пепользоваши почвешюго азота п удобрений растешимн, поддержашн сбалансированного аммошшно-тпрашого режима их питания, уменьшения опасности накопления тштратов в продукщш, сокращеши потерь азота удобрений из почвы, экономного их применения и снижения удобрительной нагрузки на компоненты агроэкосистемы рекомендуется локальное внесение уменьшенных в 1,3-1,5 раза, по сравнению с рекомендуемыми для разбросного способа, доз азотных удобрешш в аммошпшой пли амидпой формах, отдельно или совместно с ингибиторами нитрификации, под основные культуры " севооборота преимущественно на почвах с рН близким к нейтральному и с низкой обеспеченностью подвижными элементами питания.

3. Для уравновешиваши иммобилнзацнонно-мобилизацнонного цикла азота в почве и сокращеши потерь азота рекомендуется внесение соломы в количестве, обеспечивающем соотношение се углерода к сумме содержащегося в почве и внесенного с удобрением ]4>,ши. равное 5-12. Заделка 2,8-5,6 т/га соломы в серую лесную почву, парующую перед посевом озимой пшеницы, обеспечивает повышение ее урожая па 30-55% и

увеличение эффективности азотных удобрешш, применяемых во второй i од ротации севооборота.

4. При возделывашш культур с высокой нитратаккумулнрующей способностью предлагается осуществление комплекса первоочередных (выбор сорта, установление дозы азотного удобрения исходя из запасов Nmiih. п средних размеров потребления экстра-азота почвы с расчетом на продуктивность культуры на 10-15% ниже максимальной) и дополнительных (локальный способ внесения мочевины с ингибитором тарификации, использование МДУ, исключение азотных подкормок в период созревания урожая и т.д.) мер, направленных на получение продукции с безопасным содержанием NO3-.

Основные работы, опубликованные по теме диссертации

I. Монографии

1.Соколов O.A., Семенов В.М., Агаев В.А. Ннтраты в окружающей среде. Пупцшо: ОНТИ. 1990. 316 с.

2.Соколов O.A., Семенов В.М. Теория и практика рационального применения азотных удобрений. М.: Наука. 1992.

207 с.

II. Экспериментальные и обзорно-теоретические статьи

3.Семенов В.М., Соколов O.A. Баланс азота в системе почва -растение н способы его регулирования // Регулирование плодородия почв, круговорота и баланса питательных веществ. Пущшю: ОНТИ. 1981. С.146-151.

4.Семенов В.М. с соавт. Действие азота удобрений па растеши н почву при различных способах внесения азотных удобрешш. Сообщ. 1 //Агрохимия. 1981. №9. С.9-18.

5.Семенов В.М., Соколов O.A. Усвоение азота ячменем при локальном внесении азо шых удобрешш на разную глубину // Химия в сельском хозяйстве. 1981. №10. С.58-60.

6.Семеиов В.М., Соколов O.A. Действие азота удобрений на растения и почву при различных способах внесения азотных удобрешш. Сообщ.2//Агрохимия. 1982. №8. С. 12-18.

7.Семенов В.М., Соколов O.A. Действие азота удобрений на растения и почву при различных способах внесения азотных удобрешш. Сообщ.З // Там же. 1982. №9. С.12-20.

8.Семенов В.М., Соколов O.A. Пути поступления азота в растения // Там же. 1983. №4. С. 127-136.

9.Семенов В.М. с соавт. Локальное внесение сульфата аммония под различные сельскохозяйственные культуры // Химия в сельском хозяйстве. 1983. №6. С.44-48.

Ю.Семенов В.М. Использование азога почвы растениями при локальном внесешга азотных удобрении // Биологический круговорот веществ и энергии в системе почва - растение. Пущиио: ОНТИ. 1983. С.64-69.

ll.Sokolov О.А., Semenov V.M. On regulation of plant ammonia and nitrate nutrition in soil // Mineral nutrition of plants. Varna. 1984. Vol.IY. P.297-299.

12.Семенов B.M., Соколов О. А. Превращение азотных удобрений в серой лесной почве при внесении пх разными способами // Агрохимия. 1984. №9. С.3-10.

13.Sokolov О.A., Semenov V.M. Methods for increasing the fertilizer nitrogen uptake by plants // 9th World Fertilizer Congress of CIEC. Budapest. 1984. Vol.2. P.217-219.

14.Соколов O.A., Семенов В.М. Действие азота удобрений на растешм и почву при различных способах внессшхя азотных удобрепий. Сообщ.4 // Агрохимия. 1985. №5. С.23-30.

15.Семенов В.М. с соавт. Применение азотных удобрении и регулирование содержаштя нитратов в растениях II Там же. 1985. №9. С.6-15.

16.Семенов В.М., Соколов О.А. Агрохтпгческне аспект локального внесения азотных удобрений // Там же. 1986. №1. С.111-126.

П.Семенов В.М. с соавт. Накопление шпратов в растениях при интенсивном применении азотных удобрений II Известя АН СССР. Сер. биолог. 1986.'№2. С.201-209.

18.Семенов В.М., Соколов О.А. Интенсификация применения азотных удобрений и круговорот азота в системе почва - растенпе // Dusik - hnojiva - puda - rostlina. Praha. 1986. S. 149-153.

19.Соколов O.A., Семенов В.М. Рацноиальные технолопш применения азотных удобрении и продуктивность растений // Плодородие почв и биологическая продукттшность агроцепозов. Путщию: ОНТИ. 1986. С.109-128.

20.Семенов В.М. с соавт. Пути повышения эффективности азотных удобрении // Баланс азота п трансформация азотных удобрений. Пущнно: ОНТИ. 1986. С.56-82.

21.Семенов В.М. с соавт. Методы регулящш аммошшно-шпратпого питания растений при применении азотных удобрешш // Агрохимия. 1987. №4. С. 14-21.

22.Semenov V.M., Sokolov О.А. Plant accumulation of nitrates as a factor preventing pollution of natural waters II Protection of water quality from harmful emissions, with special regard to nitrate. Balatonfured. 1987. Vol.2. P.261-266.

23.Мергедь А.А., Семенов В.М., Соколов О.А. Влияние концентрированного очага азотных удобрений на азотный режим и ферментативную активность серой лесной почвы //Почвоведение. 1987. №12. С.55-63.

24.Bielek P., Prugar J., Semenov V.M., Sokolov O.A. Internal nitrogen cycle processes and plant responses to the band application of nitrogen fertilizers // Soil Technology. 1988. Vol.1. №1. P.95-96.

25.Соколов O.A., Семенов B.M. Экономическая и экологаческая эффективность азотных удобрешш при локальном применении // Химизация сельского хозяйства. 1988. №3. С.45-46.

26.Семеиов В.М. с соавт. Агроэкологические особенности азотного питания растсшш при локальном прпменешш азотных удобрешш // Применение 15N в агрохимических несдедоваюхях. Новосибирск: Наука. 1988. С.64-66.

27.Агаев В.А., Семенов В.М., Мовсумов З.Р., Соколов О.А. Включешге азота удобрешш в нитраты растешш // Известия АН СССР. Сер. биолог. 1988. №5. С.733-739.

28.Ссмснов В.М. с соавт. О сортовых различиях накопления нитратов овощными культурами // Агрохимия. 1989. №1. С.63-68.

29.Семенов В.М. с соавт. Закономерности накопления шпратов в продукции растениеводства // Веспшк с.х.наукн. 1989. №1. С. 122129.

30.Семенов В.М., Мергель А.А. Мобилизующее действие очага азотных удобрешш на азотсодержащие соеднпения почвы // Почвоведение. 1989. №4. С.46-54.

31.Семенов В.М., Мергель А.А. Локальное внесение азотных удобрений // Земледелие. 1990. №5. С.54-56.

32.Ссменов В.М. Агрохимия локальных методов применения азотных удобрении // Dusik - hnojiva - puda - rostlina. Praha. 1990. S.141-144.

33.Tlustos P., Semenov V.M., Matousch O., Sokolov O.A. Reakce odrud spenatu na ruzne davkii hnojiv a zpusob jejich zapraveni do pudu II Zaliradnictvi. 1990. R.17. №4. S.293-298.

34.Семенов В.М. с соавт. Сравнительное исследование модифицированной и обычной форм мочевины в качестве азотного удобрения // Международный агропромышленный журнал. 1991. №1. С.50-53.

35.Prugar J., Vanek V. Sokolov O.A., Semenov V.M. Nitrates in plants // Nitrogen cyclec in the present agriculture. Bratislava: Priroda. 1991. P.127-167.

36.Кудеяров B.H., Семенов В.М. Экологические последствия применения удобрешш // Экспериментальная экология. М.: Наука.

991. С. 104-133.

ЗТ.Кудеяров В.Н., Семенов В.М., Кузнецова Т.В., Мергель A.A. 'оличссгвеииая оценка процессов ' азотного гшкла при внесении озрасгающих доз азотных удобрений. Сообщ. 1 // Агрохимия. 1992. Г»2. С.3-13.

38.Семенов В.М. с соавт, Количественная оценка процессов зотного цикла при внесешш возрастающих доз азошых удобрений. 'ообщ.2 // Там же. 1992. №5. С.З-10.

39.Семенов В.М., Мергель A.A. Доступность азога растениям а серой лесной почве с разными агрохимическими параметрами культуренносш // Там же. 1993. №1. С.12-20.

40.Соколов O.A., Семенов В.М. Методология оценки азотного нгания сельскохозяйственных культур // Там же. 1994. №9. С. 13749.

41.Семенов В.М. с соавт. Продуцирование почвой С02 и его миссия при минерализации азотсодержащих компонентов II 1очвоведенпе. 1994. №10. С.79-85..

42.Семенов В.М. с соавт. Иммобилизацнонно обплизаппонные превращения азота в серой лесной почве // Там :е. 1995. №4. С.472-479.

43.Семенов В.М. с соавт. Высвобождение доступною для астений азота при минерализации активной фазы органического сщсства почвьг // Там же. 1995. №6. С.732-739.

Отпечатано на ротапринте г. Ш1ФС РАН.