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

Семенов, Вячеслав Михайлович

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"

На правах рукописи

СЕМЕНОВ Вячеслав Михайлович

ПРОЦЕССЫ КРУГОВОРОТА АЗОТА 8 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

ь ко-^с ошм

vthpu-t И. tUUUud

л j Еабога выполнена в Пне

<7 fi ¿0/сXUI.US л-SXXD ' 1 о

Офшцшлъные oiinonciiiK

1 J I

Ведущая организация; По

Запщта состоится заседании днесертащюнног lia учно-нсслсдов aiejibCK ом ю

им, Д.Н.Пряшппннкова (127550, г.Москва, ул. Пряшшннкова, 31, ВИУА).

• ■ -

С диссертацией можно озкаковдггься б библиотеке Всероспйс!^^: НИИ удобрений и а1ропочвоведения.

Автореферат разослан

/ " Ф^&еЛЛ 1996 г.

Ученый секретарь Г

• - • i Г

диссертационного совета .Л . lUÏJ^1'' Л.П.Воллейдт

iî ЬиРм

V ■ ■■ ч

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Примените азотных удобрений являегся важным агрошмнчесиш средством опшмшацни системы почва - растение, функционирование которой обеспечивает накопление, трансформацию н кр\товорот вещества и энершн в а1роэкосфсре. Являясь соединениями полифункционального спектра действия, азотные удобрашя прямо н косвенно видоизменяют ход обменных процессов в почве и в растсшш с многовариантнымн эффектами как позитивного, так н негативного характера {Пряншшвжов, 1945; Турчш!, 1972; Корешков, 1976; Смирнов, 1977; Мннеев, 1984; Гамзиков, 1981; Бащкин, 1987; Кудеяров, 1989; Соколов н др., 1990).

В этой связи представляется актуальным разработка основ рационального - агрохимически эффективною и экол отчески безопасного применения азотных удобрений, которое предусматривает получение оптимальней для конкретных почвенно-эколошческих условии величины урожая со стандаршыми показателями биологического качества, уменьшение удельных затрат азота удобрений в продукционном процессе, снижение удобрительной нагрузки на почву за счег использования системы агрохимических приемов и средств, обеспечивающих нормализацию питательного режима почвы, сокращение потерь азота удобрений, адаптацию внутрипочвенных превращешш азота к динамике его поступления в растение, увеличение эффективности потребления и усвоения возделываемыми культурами не то;о>ко азота из удобрешш, но и из почвенных запасов.

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

раз балансированных [фпелов азота Имя.

Цель работы. Количественная и качественная характеристика процессов превращения и взаимодействия азотных удобрений с почвой п с растением, разработка и теореттгческое о б основать приемов агрохимического регулирования круговорота азота как условия эффективною н экологически сбалансированного применения удобрении.

Задачи исследований. 1. Дать характеристику основных слаг аемых эффективности азотных удобрений и оцсшггь степень ] шформ а тнвиости и адекватности критериев, характеризующих их величину.

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

3. Исследовать динамику процессов ннтрификащш н нм м о би лпззш юнн о-рем обилизационных превращений азота удобрении в по*те и определить последствия их регулирования на использование растениями азота и его потери,

4. Оцсшггь роль азотных удобрений в процессах мобилизации почве! шого азота, показав зависимость последашх от шшералнзацни компонентов активной фазы органического вещества почвы, виутршточвенных превращений азотных удобрений и физиологических фута рог растений.

5. Опреде;штт> значение агрохимических приемов оптимизации азотного режпма почвы в увеличении размеров потребления растениями азота почвы н удобрений, оценить вклад экстра-азота почвы в совокупного эффективность азошых удобрений.

6. Раскрыть физ] юлою-агрохимическую сущность накопления шпратов растениями н показать альтернативную роль этого явления в агроэк оснстеме.

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

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

Определены функциональные парные зависимости между отдельными слагаемы!«! эффективности азотных удобрении, основными и наиболее объективными критериями которых являются коэффициент эффектнвноеш иотребдешы азота, величины окупаемости азота потребленного растениями (фнзнологнческая

эффективность) и внесенного с удобрениями (агрохимическая эффскишностъ) прибавкой урожая основной продукции. Установлена взаимосвязь трансформации азотных удобрении с изменчивостью агрохимических н биологических свойств почвы, определены причины образования н сохранения в почве очага с повыгаешшм содержанием азота в доступных для растений формах при локальном размещении удобрений. Доказано, что локальное внесение аммонийных ц амндных форм азотных удобретош обеспсшваег сходные с применением шггриф!ш.1ищых препаратов эффекты замедления нитрификации, сокращения потерь азота удобрений и сбалансированности аммоншшо-ншратого режима гаггания растений, Локальный способ внессшга удобрений оказывает более устойчивое положительное действие на увеличение размеров потребдешгя азота растениями, а ингибиторы нитрификации на снижение содержания нптратов в их органах. Показана сопряженность дшшшки иммобилизации ремобилшацин азота удобрашй с накоплением в почве мпкробной биомассы н сс минерализацией. Оценено значаще отдельных факторов в регулировании скоростп и направленности процессов им мо бп л! ва цпи -рем обнлнзащш азота удобрений. Установлены функциональные зависимости между иммобилизацией азота удобрашй, потреблением его растениями и потерями из почвы. Получены новые даш1ые, объясняющие образование кажущегося и реального экстра-азота н преложен способ расчета последнего. Выявлены близкие величины нетто-мобилпзащпI почвенного азога, остаточного им м о бнлнз ов ашгог о азота удобрений, и чистой минерализации азота микробной биомассы, растительного материала с узким (8 - 15) ошошсттем СгИ. Устаноатеио преобладающее значение фнзнолоппеского фактора в накоплении! растениями экстра-азота. В опытах с 15И оценена роль разных агрохимических приемов в регу.тягаш потребления растениями азота почвы и удобрении, определена степень его участия в форшгровашш нитратного фонда овощных и кормовых культур, выявлен факт накопления растениями экстра-нитратов при применении азотных удобрений. Аккумуляция растениями нитратов впервые рассматривается как биогеохимический барьер в их миграции в сопредельные с агроэкоспстем он среды.

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

2. Агрохимические приемы повышали коэффициента использования азота удобрений растениями обеспечивают достоверную и устойчивую прибавку ¡рожая культур, если их применение приводит к одновременному увеличению потребления азота ночвы.

3. Образование экстра-азота при внесении азотных удобрении осуществляется стадийно и является шюгофакторным явлением, прямо или косвенно связанным с превращением азота почвы н удобрения, и с утилизацией последило микроорганизмами н растениями.

4. Накопление ннтратов в органах растений является звеном круговорота азота в системе почва - растение и физиологической функцией самою растения, видоизменяющейся под действием почвенно-экологическнх факторов и при разных режимах минерального питания. Азотные удобрения выступают не только источником аккумулируемых растением нитратов, но н фактором накопления дополнительного их количества за счет почвенного азота.

5. Локальное внесение азотных удобрении является одним нз базовых приемов в системе рационального нх применения под сельскохозяйственные культуры и эффективным агрохимичесм1М способом управления процессами внугрюточвенных превращении азота и его потребления растениями.

Практическая значимость и реализация результатов. Результаты исследований являются теоретической основой совершенствования практики применения азотных удобрений в целях повышения нх экономической эффективности и экологической безопасности. Экспериментальная информация может быть использовала при посгроешш и веркфпкащш моделей круговорота азо га и его шнратиой формы в агроокоснстеме.

Рекомендована система из трех критериев для оценки агрохимической эффектнвносш азотных удобрений, предложен способ корректировки разностного коэффициента использования азота удобрений в опытах без применения изотопной техники. Обоснована необходимость дифференцированного подхода в выборе доз и способов внесения азотных удобрений в зависимости от их форм, сроков, кратности применения, использования ингибиторов нитрификации, рН почвы и запасов питате.тьпых веществ, доступности растениям мобилизованного азота почвы. Показана эффективность внесения соломы в парующую почву с целью с охра нега 1я в ней мобилизованного азота. Пре;ыожен комплекс мер по регуляции содержания в растениях нитратов ц

снижения их количества в продаю ал i, уточнена методика подготовки раститсльпых образцов к определению в mix жиратов с учетом вариабельности их распределения по органам н локализации в тканях.

Фрагменты исследовании по соверщенствовa hi по способов внесения азотных удобрении и получению продута щи с безопасным уровнем гштратов вошли в методические рекомендации, изложенные в брошюре "Приемы повышения эффективности азотных удобрении при возделывании с.х. культур по шггенсивной тсхнозопш" (Путцино, 1987) и в монографии "Нитраты в окружающей среде" (Пупшпо, 1990), прошли нронзводелветто проверку в хозяйствах Московской, Тульской и Воронежской областей, успешно экспонировались на ВДНХ в 1987 и 1989 г .г. Материалы исследований использутотся в курсе лекции по агрохимии и агроэколопш в Воронежском и Путинском государственных университетах.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены н докладывались на всесоюзных и международных совещаниях, конференциях и семинарах "Регулирование плодородия почв, круговорота н баланса питательных веществ" (Пущино, 1981), "Изотоппые индикаторы в земледелии и химизации се;1ьского хозяйства" (Москва, 1981), "Перспективные технологии локального внесения удобрашй" (Полтава, 1981), "Экологические последствия применения агрохимик а тов" (Пущино, 1982), "Dusik - hnqjiva - puda -rostlina" (Praha, 1986, 1990), "Микроорганизмы в се:п.ском хозяйстве" (Москва, 1986), "Protection of water quality ..." (Balatoufiured, 1987), "Применение 1 5n в агрохимических исследованиях" (Новосибирск,

1988), "Биодинамика почв" (Таллин, 1988), "Почвеиио-агрохнлтческне и экологические проблемы формирования высокопродуктивных агроценозов (Путгщно, 1988), "Экологические проблемы накопления нитратов в окружающей среде" (Пушлно,

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

1990), "Poda a produkcia agroekosystemov" (Bratislava, 1990), YI-YIll съездах ВОП (Тбилиси, 1981; Ташкент, 1985; HoBocuGiípcK, 1989), XHI-th congress oflSSS (Hamburg, 1986).

По теме диссертации опубликовано 80 работ.

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

Материал!,I диссертации получены в течение 1978-1993 г.г. лично авюром п в согрудпнчесгае с коллегами по планам научно-нс следов а тел г>ских рабог ИПФС РАН, программам сотрудничества НПФС РАН с Исследовательским петров почвенного плодородия (г. Братислава) п с Сельскохозяйственным институтом (г. Прага), в рамках проектов "Конструирование устойЧ1ШЫХ агроэкосисгем", "Дыхание почвы" н гранта РФФИ (N2 93-05-12276).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Объекты и методы исследований

Изучение процессов кр;говорота азота в спегеме почва -растение проводили на пахотной н целинной серой лесной почве среднее >гл! н ш стог о механического состава. Часть исследований выполнена на адлтовиально-луговон, дерново-нодзолисток почвах, выщелоченном черноземе и 6}роземс (Чехия, Прага - Сухдод).

Применяли сернокислый аммоний (N8), мочевину (Км), кальциевую п аммиачную селшру (N«<11 н N33), меченые стабильным изотопом азота, исходное обогащение которых в шофопо.гевых опытах составляло 9,9 - 30,7 ат.%, в вегетационных 25.7 - 97%, а также немеченые медленнодействующие азотные уд обрети с оболочкой из уреаформа (МДУ), супертаблетировантто модификацию мочевины СКсш). В полевых п ироизводствешпдх опытах вносили технические виды N88 и Кч. При оценке иммобюнзациогаю-моб^ттационных превращенпй азота нспо.тьзовалн почву с обогащенной активной фазой органического вещества, а также растительную н микробную биомассу, выращенную на азотном удобрегаш с 15м,

Регулнроваш 1е процессов превращения азота в почве, его потребления и усвоения растениями достигалось: внесением азотных удобрений в почву с растениями и без растений; добавлением растительной биомассы (солома озимой пшеницы или овса с разным отношением С:К); применением ингибиторов шпрпф|жашш (ДЦД, КМП, АТГ). которые вместе с азотным удобрением смешивали с почвой или размещали локально; изменением способа и глубины внесения азотных удобрена и!; внесением разных форм азотных удобрений, возрастающих их доз, однократно пли дробно; моделнровашюм а1рохимичсских свойств почвы методом пскуссгвешшх фонов; выращиванием разных сортов растений.

Опытными культурами служили: ячмень, овес, озимая пшеница, яровая птшща, гречиха, к)к\руза, картофель, кормовая свекла, столовая свекла, редис, морковь, салат, шпинат. В опытах по исследованию геиотипнческнх различии в накоплении шпратов

растениями использовали разные сорта редиса, салага н шпината. Вегегациошше опыты проводили в вшшлп ластовых сосудах с поддонами объемом 15 х 15 х 20 см. В вегетационных опытах с изолированным питанием использовались сосуды разделащые на три гермешчных отсека, которые в зависимое™ от схемы опыта, заполнялись почвой пли песком, насыщенным ионообменными смолами. Проростки растений высаживали на перегородки одной прядью в песок, а другой - в почву. Мнкрополевые опыты закладывались в сосудах из винилпласта без дна площадью от 0,04 до 0,5 м2, которые устанавливали в трашпею и заполняли почвой соответствующих горизонтов. В зависим ост от размеров сосудов и вида возделываемой культуры в каждом сосуде выращивалось определенное количество растений, которые располагались двумя или несколькими рядками. Удобрешм вносили в момент набивки 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 лока.ьным способом внесения удобрения равномерно распределялись по площади сосуда на соответствующей глубине в виде экрана или располагались узкими ленгамн (I -2 см) в междурядьях растений. Локальное размещение азотных удобрений в полевых условиях осуществлялось зерно-токовой сеялкой на глубину 10 см и культиватором-плоскорезом КПГ-2,2 на глубину 18-20 см. Производственная проверка технологии локального внесения азотных удобрений проводилась в хозяйствах Московской, Тульской н Воронежской областей.

Активность почвенных ферментов, минеральные формы азота, его содержать в микробной биомассе определяли в свежих образцах по соответствующим методикам с последующим пересчетом па воздушно-сухое состояние, обицш азот - в высушенной почве. Свежие растительные образцы, после гомогенизации, анализировали на содержание нитратов колориметрическим или по1еициометрическим 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 удобрений в системе почва - растение

Досшжепле высокой эффективности азотных удо бреши! является условием их рационального и экологически безопасного применения, поэтому представляется важным оценить ее слагаемые

п определить ппформапшность критериев, характеризующих их величину. По сложившимся представлениям эффективность азотных уд обрею ш является результт фугоще! I прямого и косвсшюго нх действия на почву н растения, складываясь из совокупное™ процессов внутрнпочве! шого превращения удобрений, формирующих актуальный запас минерального азота, его потребления растениями и усвоения при синтезе прибавки урожая основной продукции. Первые два слагаемых приемлемо характеризуются коэффициентом нсполюования азота удобрений (КИАУ) растениями. По нашим и литературным данным, полученшдм в мнкрополевых и полевых опытах с (в= 515), вслич1ша коэффициента Iкпользовашы (у) достоверно коррелирует с размерами иммобилизации (х{) и потерь (х2) азота удобрапш при обратной лилейной зависимости между этими переменными (ур-иш 1 н 2). Среднее (а шс гнческие значсЕшяу, XI, и х2 составляют 44,7 , 29 и 26,3% ог дозы, а коэффициенты вариации 31, 41 и 49% соответственно.

у = 59,93-0,533x1 г =-0,466 (1)

у = 62,06 - 0,659x2 г = - 0,624 (2)

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

Таблица 1

Слагаемые эффективности азотных удобрений, применяемых в возрастающих дозах*

Параметр 1 Доза азота, г/мг

1 6 | 1 12 1 18 1 24 | 30

1. Потерн % 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. Физиолошческая эффективность,

г. сухого в-в а/ 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 - к\к\руза. ** По уравпешио 7

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

Коэффщщент использования азота удобрений (xi, % от дозы), определяе^сый изотопным способом, не дает должного представления об эффекттшносш азотных удобретш, если критерием последней служит прибавка (у, % к контролю) урожая основной продукции (ур-нне 3).

у = 0,311x1 +71,2 г = 0,157 прни = 220 (3) Величина прибавки урожая (у) теснее коррелирует с разностным (х2) КИАУ (ур-нне 4), среднее значение которого ддя микрополсвых опытов составляет 64,5% от дозы, а коэффшшенг вариации V=56%.

у = 0,611X2 + 44,7 г = 0,386 при п = 220 (4) Интаральная эффективность азотного удобрения объективнее характеризуется величиной оплаты действ] тощего вещества удобрения прибавкой урожая основной продукции (агрохимическая эффективность, см. Craswell, Douglas, 1984), примером чего служат данные табл. 1 и уравнения 5 н 6, вычисленные по наниш 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 и = 243 (6) где: у - оплата N удобрашй прибавкой урожая зерна, г зерна/ г дозы N; xi нх2 - изотопный и разностный КИАУ, % от дозы Из приведенных примеров видно, что разностный КИАУ более точно отражает общчо эффективность потребления растениями азога, но, как известно, не выражает истинной величины использования азога из удобрении. Нами определена .тштейная зависимость между разностным (х) и изотопным (у) коэффициентами использования (ур-нне 7), по которой наибол1>тее несоответствие между эивш величинами проявляется в области низких (<20% от дозы) н высоких (>60%) значений, полученных разностным способом, Корректируя разнос тый КИАУ по уравнению 7, можно рассчитать достаточно реальные ве:я1чнны использования азота удобрений растениями (табл. 1), которые ближе к истинным , чем при других способах (Hart et al, 1986; Rao et al, 199l)ux уточнения.

у = 0,256x + 25,24 r = 0,611 при n = 490 (7) Формирующаяся окупаемость внссетюго азота (у) существенно, но менее значимо по сравнению с потреблением азо га, зависит от эффективности его усвоения (х), которая выражается оплатой единицы потребленною растениями азота прибавкой урожая основной про;[укшш (ур-ннс 8) и характеризует

физиолоптческую активность включения азота в продукционный процесс. Интенсивное потребление растениями азота сопровождайся снижением эффективности его усвоения. Чем вытпе фнзполоптческая эффективность усвоения азота, тем меньше аккумулируется нитратов в органах растепий (г = - 0,892 - г = - 0,964 при п = от 6 до 13) и выше доля основной продукции в структуре урожая (г = 0,726 - г = 0,914 прп п = от б до 16).

у - 0.414х + 5,57 г = 0,585 при п = 243 (8) Анализируя опубликованные данные мпкрополевых с (а=243) и крупно-деляночпых полевых (Ь=265) опытов с зерновыми культурами, оказалось, что различия в агрохимической эффективности азотных удобрений (а=18,8 и Ь=И,4 ед. зерна/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=4!,8%) и уточненною по уравнению 7 (Ь=35,6%) коэффициентов использования азота удобрений. Изменчивость величины урожая культур теснее зависит от размеров потребления экстра-азота (г! = 0,532 при п—346), чем от использования азота удобрений (Г2 = 0,449) или выноса почвенного 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. потрсбл. М** 74 80

4. Агрохимическая эффектпвн.

г. зерна/ г, внесенного N 18 28

г. биомассы/ г. внесенного К** 40 55

"Данные микрополевых опытов с I** Кукуруза

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

потребления растениями почвенного азота (ур-нне 9) и повышения aipoxHMIгческон эффективности вносимых удобрении, 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 для 15N Если ассимиляционный аппарат растении не адаптирован к высоким внутриклеточным концентрациям азота, либо его деятельность осла блага неблагоприятными факторами окру жающей среды, дополнительное поступление почвенного азога может быть причиной ухудшения усвоения потребленного азота п ограничения потенциальной эффективности азотных удобрений. Агрохимические приемы повьппенпя эффективности азотных удобрений увеличивают как доступность растениям азота удобрении н почвы, так н его потребление, но не обеспечивают устойчивой активизации усвоения азота.

Принимая во внимание зависимость совокупной эффективности азотных удобрений от ее слагаемых и учтивая 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 достат очный уровеш* усвоения. Эти задачи в той или иной мере решаются с помощью локального внесения азотных удобрений и других приемов, выяснение причин эффективности которых стало основным направлением данной работы.

3. Динамические изменения свойств почвы при взаимодействии е азотными удобрениями

Азоттше удобрения, подвергаясь превращениям и мнгращш в почве, ншшцнрутот изменения се свойств, режимов н бногеохимическнх функции, что отражается на процессах внутршочвенного цикла азога, основных физиологических параметрах вегетрующих растеши! п эффекпшносш самих удобрешШ. Особые различия в динамике агрохимических и биологических свойств почвы проявляются при гомогенном (разбросном) и гетерогенном (локальном) распределении удобрений (Булаев, Буласва, 1974, 1977; Внльдфлуш и др., 1971; Гнлие, 1975; Надежднп, 1965; Трапезников, 1983; Isensee, Walsh, 1972; Pang et al, 1973, 1975 и др.). Обобщение литературных данных и результатов наших опытов с 15Na, I^Nm и Nctm, особенностью которых было препарирование удобренного слоя на отдельные зоны и участки,

позволило выявить специфические черты стратиграфии минеральных форм азота в завнсимосш от способа внесения азотного удобрения, обнаружил, rereporeinrocn. aipoxuMiPiecKHx (рНсол.) Hr, Ca+Mg) и биологических показателен (активность протеазы, аспарапшазм и уреазы, потенциальная активность азотфиксации и "дыхаштя" почвы), сопряженную с изменениями коннешрашш NH4+ н N03* в динамике, определить условия образования и сохранения в почве ociara с повышенным содержа|шсм азота в доступных для растеши! формах.

Азотные удобрения при разбросном внесении взаимодействовали с большим обьемом почвы, в результате чего происходило 'разбавление" их концентрации, фиксированный дммошш удобрения быстро переходил в обменное состояние, N-NH4 подвергался интенсивной шприфнкацнн, вызывая сштжение рН почвенного раствора н в зависимости от дозы, удобрения стимушфовали или, наоборот, шппбцровалн биохимические процессы транеформашш азотистых соединений, катализируемые почвеннымп ферментами. Изменетшя «роянмнческих и биолотческих свойств почвы происходи.щ в этом случае во всем удобренном се сдое.

Видоизменение характера удобрительной нагрузки при внутр1шочвениой локализации аммонийных форм азотных удобрешй! сопровождалось пространствен! ю-временнымн особенностями в поведешш форм азота в почве и отражалось на друтих параметрах, характеризующих состояние питательного режима и биолопгческон активности. В почве образовывались трн зоны, различающиеся по концентрации шшсра:гь«ого азота, аммошашо-нитратному соотношению, физико-химическим показателям, степени замедления или стимулирования биохимических процессов: очаг удобрения; диффузная зона на трашше очага со смежными участками почвы; зона с исходной концентрацией ш нательных веществ и с естественным ходом почвенных процессов, расположенная в междурядьях и за пределами миграции ионов NH4+ и NO3- из очага. Насыщенность очага минеральным азотом зависела от степеш! перемшишаемости удобретшя с почвой и миграционной активности ионов, а продолжительность ею coxpaiiemia определялась влиянием концентрации азота п реакции почветюй среды на процессы шгтрнфнкащш, фикс ащщ-дефнкса щш NH4+, мобшшзацнц азотпетых соединений почвы. Чем с меньшим объемом почвы взацм оденет в ов а ли Na или N«, тем выше была концентрация в очаге N-NH4, который подвергался самоконсервацин вследствие

замедления второй стадии процесса гаприфмкпцин. Г1рн определенных условиях почвенной среда в очаге локализации мочевппм обнаруживались шприты, максимум когщешращш которых приходился на первые дни трансформации удобрешШ. Ионы NH4+ М1ирировали преимущественно втгз от очага на расстояние 8-12 см. Распределение N-N03 удобрения и почвы носило конусовидный характер. В зоне размещения лепт удобрения усиливалась мобилизация почвенного азота, которому принадлежала существенная роль в поддержании повышенной концентрации минерального азота. Некоторое количество содержащегося в очаге и мигрировавшего в диффузную зону NH4+ фиксировалось, а по мере утлеиьшетшя концентрации аммонийного азота высвобождалось в обменное состояние. Если в очаге происходило частичное ингнбировянне ферментов азотного обмена, то в диффузной зоне их активность значительно возрастала, создавая общий повышенный уровень биологической активности почвы при локаж.ном внесении удобрении. Биологические свойства почвы в зоне очага удобрения восстанавливались по мере егабилизации рН почвенного раствора и уменьшения концентр а щш минерального азота. Локальное внесите 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. Внутрнночвснные превращении и потери азота удобрении

В совокупности абиотических и биоппескнх превращении азота удобрений в почве ключевую функцию выполняют процессы им м o6i глнз а щ ют ю-ремо билиз а ционного цикла, современная концепция которого базируется на фундаментальных исследованиях с использованием стабильного изотопа 15N (Гамзнков и др., 1985; Кореньков, 1976; Кореньков и др., 1978; Кудеяров, 1989; Руделев, 1У92; Смирнов, 1977; Смирнов п др., 1968, 1972; Турчш!, 1965; Тарвис, 1973; Bartholomew, 1965; Broadbent, 1968; Jansson, 1963 и др.). Or скорости и направленности процессов ¡гммобилтоащш-ремобнлизащш зависит содержание азота удобрении в минеральном и органическом состоянии, размеры потерь, степень доступности растениям и уровень компенсации азотом удобрения мобилизованного азота почвы, а целенаправленное их регулирование с помощью агрохимических приемов создает предпосылки для подлержашгя уравновешенного баланса азота удобрений в системе почва - растение и получения агрохимического

эффекта ог вностн.гх удобрении с мшпшальнымн экологическими издержками.-Акцептируя вшмание на этих актуа рных аспектах, нами выявлен или уточнен ряд других характер истак ним обилт а 1 щ онно-рем 061ыпза щ юнных превращений азога удобрении.

Содержание нмм обнлгоованн ого азота удобрений в почве отличалось достаточно высокой динамичностью, достигая максимума в течение одной - трех недель, после чего активизировались процессы его ремобилнзащш. В присутствии растении, при добавлении в почву органического материала с широким отношением С:К и при смепшвашш с почвой удобрений разбросным способом, иммобилизация азота удобрений усиливалась, а в условиях пара, очагового размещения удобрении протекала менее активно и более продолжительное время. С увеличением дозы удобрения содержание иммобилизованного азота в почве возрастало, а интенсивность процесса уменьшалась. При достаточных д.тя 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 отиоптетшя в почве при совмеешом внесении соломы н N33 сопровождалось почти линештым увеличением иммобилизации азота удобрений с коэффшще1ггзми коррелищн на 30-ьш и ] 10-ый дин оньпа равными! г = 0,892 и г = 0,884 при п = 12.

Соотношение процессов иммобилизации-ремобилтапни азота удобрений в почве зависело от размеров его ассимиляции почвеинымн 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,?5х + 13,8 г = 0,741 прип = 9 (10)

За 17 дна!: опыга с тремя почвами основное количество I гмм обндго ов з нного азота удобрений аккумулировалось в микробной биомассе, при последующей минерализации которой о;ща его часть поступала в мш1еральиый фонд и использовалась растениями, а другая включалась в трудношдролнзуемые фракшш (габл. 3).

В сост аве остаточного иммобилизованного азота удобрешш на долю микробно-поглощенного приходилось 18-29% в почвах с растениями и 4-19% в пару, что эквивалентно 1-4% от дозы удобрения. При сохранении условий, стимулирующих 61 гол отческое

закрепление минерального азога, рсмобнлпззция свежеиммобилнзовашюго азога удобрений замедлялась, Чем тире отиошешк; углерода растительно!! биомассы к содержащемуся в почве ^Имнн.+ ММмш!., тем ниже размеры рсмобплпзации азота удобренш (г = - 0,707 при п-12).

Таблица 3

Дш1амнка содержания мннера.тьного и иммобилизованного 1в черноземе н в серой лесной почве, % о г внесенного

Д!Ш | Растит» 1 Пар

опыта | |

1 ! 1 1 2 | 3 i 1 1 i 2 | 3

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 ст. 14,0 3,9 32,9 15,5 1,2

Чернозем выщелоченный

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- 15Nmhh„ 2 обищп, 3 * ^Nummoô

микроорганизмами

В почве с растениями на долю остаточного иммобилизованного азога удобрений (х, % от внессшюго) приходило«, около половины от того количества, которое связывалось в начальный период взаимодействия удобрении с почвой (у, % от внесенного) с прямой лннешюй зависимостью между их величинами (ур-нне 11). у = 0,672х + 36,4 г = 0,803 прнп = 22 (II) В среднем по микрополевым опытам размеры остаточного 1Щмобп:шзованного азота удобрений в серой лесной почве завнее.ш в большей мере от вида возделывемон кушлуры, чем от способа внесения удобрений, составляя при разбросном применении 27% от дозы (и = 45) и локальном 24% (и = 77). Компенсация потребляемого растениями ночвешшго азота остаточным тшобилизовагашм азотом удобрений составляла при разбросном к лока;плюм способах 33 и 24%, а экстра-азота - 188 и 89% соответственно.

Стимулирование иммобилизации азота удобрении

сопровождалось достоверным уменьшением его потерь из почвы ( г = - 0,698 при н = 96), но и снижением доступности внесенного азота растениям в течение их вегетации (г = - 0,626 при и = 47). При добавлении в почву пшеничной соломы потерн азота удобрений сокращались в 1,3-1,8 раза, при этом распифеппе отношения С:К до 20 обеспечивало пропорциональное уменьшение потерь азота, а на фоне повышеши>гх норм соломы (С ¡N>40) создавались благоприятные для денптрификации условия. Учшывяя эти завнспмостн и фактические значения ста гей баланса азота удобрений, потребления растениями азота удобрении и почвы, а также урожая биомассы кукурузы на отдельных вариантах с разными дозами Ида и соломы, оптимальное отношение углерода последней к с}"мме шшерального азота удобрений н почвы составляло 5-12. В полевом опыте прн внесешш 2,8-5,6 т/га соломы за 2 месяца до посева озимой пшеницы в парующую почву с запасами Нмдя, в слое 0-60 см около 200 кг/га отношения углерода соломы к Ышга. в слое 0-20 см (13 и 26) были благоприятны, по-видимому, для иммобилизации содержащегося в почве шшерального азота, сокращения его потерь в осенне-зимний период и рем общо п а щш в весешате месязол, обеспечивая получение более высокого урожая зерна по сравнению с дробным внесением 60-180 кг/га Ыаа на контрольном фоне.

Повышение эффективности азота удобрений может бьпь достигнуто и посредством уменьшеття темпов его иммобилизации, как это имело место при локальном размещении N3 и.ш Ь'м, обеспечивающем сохранение внесенного азота в минеральных формах к моменту нптнеивного его потребления растениями. Однако позитивный характер этой предпосылки проявлялся в комплексе с другими причинами н в первую очередь с уменьшением подверженности N-N£14 нитрификации и потерям.

Наряду с пммобнлизащ]ей аммониШтыи азог удобрения подвергается нихрифпкашш, в ходе которой обеспечивается потребность растенпй в нитратной форме азота. Однако при значительных размерах поступления 1Ч-14Н4 в почву с удобрениями и высокой активности тарификаторов проявляются ряд негашвных ф| оно лого-агрохимических и эколого-гигиенических последствии этого процесса, в связи с чем возникает потребность ограничения скороеш шттрнфикашш и поддержания сбадансироваипого аммошЕЙНо-нитраттюго режима питания растеши! (Кудеяров и др., 1984; Посмшная, Ладоннн, 1989; Мурдвнн, 1989; Соколов н др., 1990; Уегз1гае1е, 1981; Л^йб, Наёстап, 1971 и др.).

Исследуя в нескольких опытах динамику аммонийного и тпрашого азота удобрешш и почвы н рассчитывая соотношение их запасов, установлено, что в серой лесной почве внесенный с N3 и образующийся нз мочевины N-N>14, подвергается быстрой нитрификации и через 2 недели шшеральный азот представлен в основном нитратами. Локальное размещение этих форм удобрений существенно замедляло нитрификацию не оказывая

подобного действия на окисление аммония почвенного азота. По КН4/ЫОз критерию устойчивое ограштчение иитрнфикащш продолжалось в течение 22 длен, а при других способах опенки (Внпйу, Вгетпег, 1973 и БаЬгаиа!, 1980) - на протяжении 23-40 дней. Внесение ДЦД и N3 вразброс приводило к уменьшению ннтрнфикацшI N-N44 в удобренном слое почвы, а присутствие препарата в лент« удобрения увеличивало продолжительность сохранения N-N114 в пределах очага. Препараты ДЦД и АТГ при разбросном их внесешш с N3 обеспечивали более усто11члвый и продолжительный птрифшрттнын эффект по сравнению с КМП и оказывали менее выраженное неспеццфпческое действие на микробное сообщество почвы. По сравиешио е разбросным внесешем удобрений с испытываемыми препаратами очаговое размещение одного азотного удобрения обеспечивало одинаковое пли более эффективное торможение нитрификации N-N114 в течение 3-5 недель, а прн локализации удобрения и ингибитора нитрпфицпдныи эффект усиливался.

Чем интенсивнее нитрифицировался азот удобрений, тем больше его терялось нз почвы, подтверждением чего является линейная связь между соотношением 15К-ЫН4У1 >N-N03 в почве и потерями азота { г = - 0,785 прн н= 10). В силу омечеиных выше особенностей нитрификации N-1^4, потери азота удобрений прн 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 ниже был» потери азота, а дополнительное сокраще1Н1е потерь по мере углубления заделки удобрений происходило в том случае, если прн этом не ограничивалась доступпость внесенного азота растениям. Сокращение потерь азота удобрении от локального внесения (х, °'о от внесенного) сопровождается существенным увеличением КНАУ (у, % от внесенного) растениями (ур-ине 12).

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

внесенного) в наших и ,фушх авторов микроиолевых опытах обеспечивает менее значимое, по сравнсшио с локальным способом внесения одного удобрения, повышение КИЛУ (у, % ог внесенного) растениями (vp-inie 13), что обусловлено отчасти более активной иммобилизацией азота удобрений при его смешивании с почвой.

у _ 0,486х -1,34 г = 0,586 при и ~ 69 (13) Наиболее эффекпшное соошогасние статей баланса внесенного азота складывалось при локализации удобрений н ингибиторов.

5. Мобилизация азота почвы п jcjiobioi образования экстра-азота при внесении азотных удобрений

В результате прямого действия и косвешюго влияния азотных удобрений на минеральную и органическою фазы почвы и на активность биотических агентов, осуществляющих кр>товорот азота ("priming effect", "added nitrogen interaction"), в почве и в растениях обнаруживаются дополшпельные по сравнсшио с контролем количества почвенного азота (Гамзиков, 1981; Кореньков, 1976; Кудеяров, 1989; Помазкнна, 1985; Сирота, 1973; Смирнов, 1977; Руделев, 1992; Турч*ш, 1965; J an ss oil, 1958; Jenkinscii, 1966; Jenkiuson et al, 1985). В то же время многие стороны этого явления, в том числе причины и условия образования в почве и потребления растениями экстра-азота, остаются недостаточно раскрытыми, либо носят дискуссионный характер, что приводит к неоднозначным выводам при оценке слагаемых эффективности удобрений и зколошческнх последствий их применения.

Появление экстра-азота в почве при внесешш азошого удобрения вызывалось как иммобилизацией азота удобрений, в ходе которой происходит изменение соотношения пупов l^N u 15N, так и усилением мобилизации потаенного азота, в том числе за счет стимулирования мииерзлпзашщ органического вещества. Экстра -азот, обнаружив а емый на стадии шггенсивной иммобилизации азота удобрений, продолжительность которой зависела от соотношения C-:N, дозы и способа внесения удобрении, и расчитываемый но известному равенству I, интерпретируется как кажущийся.

1 "'N экстра-аз от = 14NB почве (NPK-PK) + 14NB pacr.(NPK-PK) (I) Образование реального экстра-азота, если судить по величине 11СПО-Мобнлизацнн почвенного азота (равенство II) на удобренном и контрольном вариантах, наступало в период затухания иммоби.лизаилоииых и активизации ремобилпзатшонных процессов, совпадаю1Щ1Й с началом минерализации микробной биомассы н интенсивного потребления азота почвы растениями (табл. 4).

NNmoo. = (NB.p. + NnoTepu + NocT.Mim.) - Шцсх.мип. + Nr.) (IU

где: NnMoö. - мобилизованный азог почвы; NB.p. - вынос растениями азага почвы и удобрашя; NnoTepu - фактические потери I5N и расчетаые !4>i; N0ct.midi. - остаточный минеральный азог удобрения и почвы; Nhcx.miih. - содержать минерального азота в почве до внесения удобрений; Nj, - доза азотного удобрения.

Таблица 4

Динамика содфжания экстра-азота при разном оп юшешш

C:N в почве, мг/100 г

Дозы N уд .и 7 дн. 16 дн. 42 ли. ПОдн,

С соломы

I* | 2* 1 ! 2 1 1 2 I 1 2

0,72 нег 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 на

N16 + C 1,66 нег 3,50 нет 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 из расчета 178мг/100г

Между содержащем в почве иммобилизованного азота удобрений п нетто-мобилнзаIщей почвенного азота существовала тесная обратная связь (г = - 0,859 - г = - 0,95). По мере расширения отношения С:К в почве нетто-мобплизапня 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 микроортянизмами. На это указывает заметное, но непродолжительное увеличение содержания НИшп!. в месте размещения ленты Кц или других солей, вносимых в эквивалентных количествах и накопление NN в микробной биомассе оддовреметшо с иммобилизацией азота удобрении. Убыль почвеипою азота, содержащегося в шпфобной биомассе, вызванная минерализацией последней, начтшалась через 2-5 недель после внесения удобрений с появлением реального экстра-азота. Чем больше накапливалось азота почвы в микробной биомассе, в том числе под действием удобрении, тем выше были величины нетто-мобилизацци NN (г -0,966). Еще одним доказательством положительного действия азотных удобрешш на минерализацию органических компонентов почвы является увеличите, в среднем па 36%, размеров выделения С-С02 из почвы, который учитывали методом изоляторов. Между

величинами i re г го-м о били з а шш HN в трех исследуемых почвах и куммудятшным выделением С-С02 в динамике существовала прямая линейная связь (г = 0,905-0,942). Суммарная за 82- дневный период величина нетто-мобнлизащш почвенпого азота под растатями <xi) н в пару мг/100 г) также коррелировала с выделением С-С02 (у, мг/100 г) из почв (ур-ния 14 п 15), а отношение С-С02 к м оби лизов a mi ому N, равное 4-8, соответствовало отношению C:N в микробной бномзссе.

у = 5,63x1 + 5,61 г = 0,853 при п = 6 (14) у = 3,76x2 +4,18 г = 0,924 прип = 6 (15) В среднем по трем вегетагщонным опытам (и=22-28) итоговые величины экстра-азота потребленного растениями (2,28 мг/100 г), обнару женного в почве и в растениях (2,64 мг/100 г) и вычисленного по дакиъги нетто-мобцлизации азота почвы (2,52 мг/ÍOO г) достоверно коррелфовали друг с футом. Следовательно, по экстраазоту, расчшываемому обычным способом (ф-да I) правомочно судить об эффективности мобилизующего действия азотных удобрении, но нельзя достоверно опеннгъ щифоду процессов образования экстра-азота, сопряженных с иммобилизацией -минерализацией азота.

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

Из данных табл. 5 видно, что степень минерализации азо1э микробной биомассы и биомассы овса с узким отношением C:N сонзмертга с нетто-мобилизацней иммобилизованного в почве остаточного азота удобрений и почвенного азота, повышаясь при внесший азотных удобрений примерно на одну и ту же величину. В течение исследуемого периода темпы минерализации микробной н растительной биомассы замедлялись, при этом сгамулирутощее действие азотного удобрения иа минерализацию этих компонентов проявлялось в основном на медленной стадии. Размеры высвобождения почвенного азота зависели от его запасов в акпшной фазе, соотношения C:N в ее компонентах, в зависимости от которого активиз1ф0вались иммобилизациошшс или мтшерализащфнные процессы и концентрации минерального азога, внесенног о с удобрением. Прн систем атаческом виееегаш азотных удобрений эффективность их мобилизующего действия снижалась. В

среднем ДЛЯ тшп культур севооборота 11а единицу азота удобрений, внесенного вразброс и локально, в первый год опыта дополнительно потреблялось растениями 0,21 и 0,61 ед. экстра-азота, а на 5-ми 0,06 п 0,11 соответственно.

Таблица 5

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

Источник азота | Период j РК t NPK

1. I5Nмикробная биомасса, %к

внесенному количеству 87 да. 32 44*

2, ! 4N м.б., % к накопленному

за !7 дн. количеству 65 дн. 23 32

3. 15N биомасса овса с C:N=S,

% к внесенному 9,5 мес. 45 56**

4, То же с C:N=26 9,5 мес. 41 40**

5, !5N остаточный нммобнл.,

% к исходному содержанию 80 дн. 32 42***

6, Нетто-мобилизация 1+N,

% к N в активной фазе 80 да. 23 З?***

* 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 стимулирования внесенным азотом физиологических функций вегетрующих растений, в результате чао акпшизнруегся их продукционный процесс и возрастает потребность в азотном шггашш (Сирота, 1973). Чем больше азота удобрений потреблялось растениями, тем выше была нетто-мобнлгоация почвенного азота (г - 0,8&7 прнп=16).

В опытах, выполненных методом изолированного питания, появление эксгра-азота в растениях совпадало с периодом интенсивного роста их вегетативных органов, а его размеры, коррелируя с накоплением сухого вещества корне!! 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 экстра-азота, чем при недостаточном или избыточном уровне азотного шпания. Внесение азотного удобрения в песок

увеличивало поглощение азота другой прядью корпел, усиливало ляшералнзащцо меченой по 15К микробной биомассы, добавленной в почву п потребление образующегося растениями, что

сшщсте;ц>с1вуст об акигонзащш не только поглотительной их функции, но и выделительной. Увеличение продуцирования С02 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 дву х доз 15К, добавленного в почву, рас гатя потребляли 666 мг/сосуд экстра-азота. За счет физиологического фактора при тех же дозах Кцд. 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 удобрении на азот почвы. В другом опыте у удобренных Маа растениях содержалось 81 мг/сосуд экстра-азота, а у смежно растущих 60 мг/соосуд, из чего слс;(ует, что вклад физиологического фактора на 1/3 обеспечивается активизацией поглощения азота растениями н на 2/3 стимулированием удобрештыми растениями превращений азота в ризосфере.

При локальном размещении азотных удобрении значение физиологического фактора в дополнительном обеспечении растений азотом почвы существенно выше, чем при разбросном, чго связано с изменением морфологии корневых систем п физиологических функций растений под действием концентрированного очага удобрении (Булаева, 1975; Гилнс, 1975; Соколов, 1937; Трапезников, 1983 н др.). За сче1 очагового размещения 15^ в отсеке с песком дополнительный вынос азота почвы кукуруз011 и яровой гппещщей составил 168-176" о, тогда как при равномерном смешивании удобрений - 40-78% по отношению к кошролю. В проведенных нами на серой лесной почве микрополсвых 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. при 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 и удобрений

Потребление растениями азога является ключевым звеном его бполоп гаеского круговорота, определяющим агрохимическую

эффективность н экологическую целесообразность применения удобрении, Широкая вариабельность коэффициента использования растсшшмл азота удобрений, с одной сгороны, свидетельствует о зависимости азотного питания растении от совокупности почвенно-экол отчески х и агрохимических факторов, а с друтон, указывает на возможность его повышения с помощью различных приемов.

Эффективным путем оптимизации азотного питания растенго! является замена разбросного способа внесения азотных удобрении на локальный, моднфнкашш которого позволяют регулировать потребление растениями азота удобрений и почвы на разных стадиях их вегеташш. Из-за различий в морфогенезе отдельных культур, функциональных особенностей их корневых систем, неодинаковой реакшш растешш на гетерогенное распрсделетте минерального азота в почве и налтня, свойстве! п юг о лля каждой культуры, периода наибольшей потребности в азоте проявлялись видовые и сортовые различия отзывчивости растений на азотпые удобреш« и способ их внесения (табл. 6).

Табшща 6

Эффективность потребления азота растениями при разных способах внесения азо пгых удобрений

Куш,тура | Коэффию1енг | Эффективность

| использования ВД, | потребления N. % к | % от внесенного | дозе (разпост. КИАУ)

| Вразброс | Локально | Вразброс | Лока:и.но

Озимая пшеница 31 43 60 102

Яровая шла ища 29 39 64 76

Ячмень 35 44 45 65

Гречиха 43 56 69 111

Кукуруза на з.к. 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 величшкы коэффициента использования азота удобрений разными сельскохозяйственными культурами па серой лесной почве составляли при разбросном (п=149) и локальном

(п-165) способах внесения 39,2=ъ и 50,9% от внесенного, в шгых почве!шо-эколотческих условиях, по обобщенным данным других авторов - 34,5?/о (п=1 10) и 43,1% (п= 122) соотвегственно.

Повышение про.тукпГо1 гост с.х. культур и окзиаемосш азота удобрении при их локальном внесении обусловлено не только эффективным нспо:п>зованнем внесетою азота, но и увеличением потреблешм растениями азота почвы (табл. 2 и 6). Оба источника азота достоверно влияли па прибавку урожая (у, % к разбросному способу), однако величина последней теснее коррелировала с размерами дополнительного потребления растениями азота почвы (х I, % к разбросному" способу), чем азота удобрении (х2, %) (ур-ния 16 и 17).

у = 0,462x1 + 8,43 г= 0,602 прпп= 159 (16)

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

Улучшение агрохимических свойств серой лесной почвы сопровождалось повышением доступности растениям почвенного азота и, в меньшей мере, азота удобретшп. В результате повышения рН почвы после се компостирования с известью использование расшшямн почвенного азота достоверно возрастало в среднем на 15% ( г =0,584 - г = 0,786 при и=12), а увеличение выноса азота удобрений на 8% было несущественным ( г = 0,122 - г = 0,386 при п=8). Отлималыше условия для азотного питания растении создавались на фоне петрального рН почвы и высокой обеспеченности подвижными фосфором и калием. За счет увеличения содержания в почве доступных Р2О5 и К2О использование азота удобреш1Й дополнительно возрастало на 5% (г = 0,217 - г = 0,335 иг = 0,213 - г = 0,47 со ответственно), 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 удобрении -обрашой. 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 пепользовашш азота удобрений (г ~ 0,094 - г = 0,477). Снижение эффективности азотных удобреттй при высокой исходной обеспеченности почвы

минеральный азотом происходило не нз-за низкого потребления азо га почвы и удобрешти, а нз-за недос 1аточного ег о усвоения.

Локальное внесение увеличивало неподъзовашге растениями азота удобрении как на неокультуренной почве, так н при оптимальных ее зоохимических свойствах, а разная величина прибавки урожая от этого приема определялась влиянием удобрении на степень доступности растениям почвенного азота, которая изменялась в зависимости от агрохимических свойств почвы. Наибольший эффект от локального способа внесения азотных удобрений достигался па почве с благоприятной для растений реакцией среды, низкими запасами подвижных форм азота, фосфора н калия, сбалансированным нммобилизапионно-мобнлизапионным циклом азога.

Вел1ГЧ1ща использования азота удобреюш в условиях пятипольного севооборота зависела от вида культуры, метеоусловий года, способа внесется азотных удобрений п в меньшей мере от продолжительности предшествующего применения удобрений. При ежег одном внесении азотных удобрений в общем выносе азота растениями увеличивалась доля остаточного от предшествующего внесения азота, составляя на четвертый год 7-! 2% от выноса азота почвы. Систематическое локальное внесение азотных удобрений приводило к постепенному уменьшению прибавки урожая культур по ошотешпо к разбросному способу из-за более интенсивного потребления растешшш почвешюго азога в первые два-трн года роташш севооборота.

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

При смешивании азотных удобрении и ннтрнфнцпдных препаратов с почвой растения использовали почти такое же

количество азота удобрении, что н при локальном внесении их без препаратов, но меньше азота почвы, из-за чего этот прием не обеспечивал устойчивою повышения урожая культур. Величина прибавки урожая культур при исиользовашш ингибиторов нитрификации лимитируется дополнительным потреблением азота почвы (г - 0,805) и в меньшей мерс азотом удобришя (г = 0,467 при п=74). Эффективность применения ингибиторов нитрификации повышалась при локальном нх разметешш в почве вместе с азошымн удобрениями, особенно при возделывании культур с продатжптельпым периодом вегетации.

При локальном внесении одного азотного удобрения на фоне разбросного применения фосфорно-калийных удобрений 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 концентрированное, экранное. 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 потреблении или недостаточном усвоении в отдельных органах и ткаиях представителей некоторых семейств, видов и сортов растений, товарная зрелость продукции которых наступает раньше физиологического созревания, происходит накопление шпратов (Жученко, Аидрющснко, 1980; Измайлов, 1986; Кретович, 1972; Львов, 1983; Соколов и др., 1990; Церлинг, 1979; Вгеипег, 1982; Маупагс1е1 а1, 1976; У1е1з, Наасшап, 1971 н др.),

При оптимальном сочетании внутренних и внешних факторов содержание шпратов в растештях отражает состояние их азотного питаштя, коррелируя с размерами потребления азота. Увеличение содержания нитратов выше оптимальных пределов свидетельствует о снижении эффективности усвоения поглошенного растениями азота. По нашим рассчегам, в биомассе кормовых и в основной продукции овощных культур утилизируется до 38-43 кг/га N-N03, что дает основание отнести явление гаггратакку'мудщдан к чпелу природных би огеохим! ясских барьеров, препятствующих

поступлению нитратов в водоисточтош. Положительные с эколого-агрохимичсской точки зрения эффекты шггратонакопления растениями проявляются в негативном виде л отношении биолого-шгнепического качества растительной продутстши. Анализ проблемы накопления ншратов растениями показывает, что односторонняя оценка ее слагаемых н последствий снижает результативность рекомендуемых способов регуляции содержания нитратов в продукции, делая ах невоспроизводимыми при иных условиях выращивания культур, затрудняет выявление причинно-следственных связей между отдельными факторами и накоплением нитрате®, 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 спс!Ц1фика в тлратаккумуляцпн или обнаруживается широкая вариабельность содержания нитратов в урожае одних и тех же 1 федегавителей культур, выращиваемых в разные годы, в различных иочвенно-эколотческих зонах с неодинаковыми режимами минерального питания. Один или несколько действующих факторов могут иметь в конкретных условиях решающую роль в ншратонакопяешт посредством прямого или косвенного влияния на рост н 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-NO3 | '5N-N03 [ HN-NO3

|вариантов! I I_

| | | j N-NO3 | 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 азопгых удобрений является значимым, подтверждением чего служит линейная зависимость между дозой азота и содержанием нитратов в урожае различных видов овощных

II кормовых культур (г = 0,566 - г = 0,931 при п = 18 Ii г - 0,918 - 0,999 при п = 4-7), по пс единственно решающим фактором накопления ширатов. Правомочное ш последнего утверждения доказывается существенными различиями по содержашпо нитратов между отдельными сортами салата, шпината и редиса, выращиваемых нами при одних п тех же условиях азошого питания, варьированием концентрации нитратов в зеленой массе шпината, возделываемого в течение 5 лет, от 28 до 390 мг/кг N-N03 на контроле и ог 104 до 556 мг/кг при внесении азошого удобрения (V = 79-81%), слабой корреляционной связью меаду содержанием нитратов в растениях и дозой азота при локализации удобреипй, видоизменяющей аммоинйно-нитратный режим питания (г = 0,426 - 0,606 при л=18) и данными изотопного состава N-NO3 в растениях {табл. 7).

Содержащиеся в продукции шпраты на 9-39% были представлены азотом удобрения и на 61-91% азотом почвы, значительная часть которого (30-83% от общего количества) приходилась на исходные запасы Nmioi. > а 8-31% на экстра-азот. Общее содержание нитратов в исследуемых культурах теснее коррелировало с нитратами азота почвы (г = 0,891 - 0,994 при 11 = 18-54), чем азота удобрешш (г = 0,682 - 0,971). Соотношение азота удобрешш и азота почвы в нитратном фонде растений (х) достаточно точно характеризуется отношешюм азота удобрений к азоту почвы в общем cí o выносе (у) с урожаем (ур-ние 18).

у = 0,55х + 0,52 г = 0,642 при п = 92 (18) Преобладание азота удобрений в составе ш!тратов имело место у скороспелых сортов ишшшта и редиса, либо при внесении экстремально высоких доз азоптых удобрений. Следовательно, накопление ннгратов растениями сопряжено с процессами превращения азота в почве, а появление под действием азошого удобрения экстра-нитратов, вклад которых соизмерим с нитратами азота удобрений, 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 растетrií, а также оптимизация других факторов роста и продукци от i ого процесса при учете биологических особенностей возделываемых видов и сортов являются базовыми условиями ограничения аккумуляции шпратов культурами и повышения эко лого-шпш гнчеекой безопасности примснеш1я азоттпдх удобрешш. Использование медленно-действующих комплексных

удобрений снижало содержание цитратов в урожае овощных культур в среднем в 1,75 раза (п = 15), локальное внесение одинаковых с разбросным способом или уменьшенных на половину доз N8 и в 1,19 (а= 94) п в 1,68 раза (п = 10), разбросное и локальное применение ингибитора нитрификации ДЦД с азотными удобрениями в 2,03 и в 2,34 раза (п = 13) соошетственпо.

Выводы

1. Агрохимическая эффективность азотных удобрений, наиболее объективным критерием которой служит величина оплата едшпщы действующего вещества прибавкой урожая, складывается из прямого и косвенного их действия на систему почва - растение и является результирующей процессов превращения азота почвы и удобрения, формирующих актуальный его запас в доступных формах, потребления растениями азота и его усвоения с достоверной прямолинейной зависимостью с показателями, характеризующими эффективность ее слагаемых. Изменчивость величины урожая культур обусловлена вариабельностью размеров потребления растениями экстра-азота при менее значимом влиянии азота, поступающего из удобрений и нз исходных почвенных запасов.

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

3. Окупаемость поглощенного растениями азота прибавкой урожая основной продукции характеризует физиологическую эффективность его усвоения, которая снижается по мере увеличения размеров потребления азота и слабо стимулируется агрохимическими способами. Чем ннже эффективность усвоения азота, тем вероятнее накопление нитратов в органах растений или увеличение доли побочной продукции в структуре урожая.

4. Видоизменение удобрительной нагрузки на почву при смешивании с нею азошых удобрений иди очаговом их внесешш 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 свойст По сравнсишо с известными последствиями вдиятитя азотных удобрении, внесенных вразброс, на тштателышй режим и свойства почвы, которые проявляются во всем удобренном ее объеме, при локализации удобрении в почве образуются зоны, отличающиеся по концентрации И^ш. , ам м ошшно-I п пратн ому соотношению, реакции почве] шого раствора, активности а з отпревращаюпд IX ферментов и другим показателям. Насыщенность очага минеральным азогом зависит от степени переметив асм осгн удобрений с почвой и мшрациотшой активности ионов, а продолжителыюсп. его сохранения определяется совокупным влиянием концентрации азота и изменяющегося рН среды па нитрификацию, фиксациго-дефиксапню КН4+ , мобилизацию почвенного азота, а также размерами потребления растениями азота удобрений и почвы.

5. Аммонийный азог удобрений подвергается в серой лесной почве быстрой нитрификации и по истечению двух недель основной минеральной формой являются ниграш. Очаговое размещение аммонийных форм азотных удобрегаШ или разбросное их внесение с нитрнфнцнднммп препаратами способствует замедлению ннтрификащш в течение 3-5 недель и установлению более с балансиров анного аммощ шло-нитратного режима при разных механизмах торможения процесса. Применение АТГ и ДЦД обеспечивает более устойчивый ннтрнфшцщиын эффект по сравнению с КМП и оказывает менее выраженное иеспецнфическое 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 п ниже величина отношения К->Ш4/М-ЫОз, тем больше азота удобрении теряется из почвы. При локальном внесении удобрении одинаковое с применением ингибиторов нитрификации сокращение потерь азота удобрений в 1,4-1,5 раза еопрвождалось более пропорциональным увеличением размеров его использования растениями.

6. Азот удобрений включается в почве в циклические пммобилпзацнонно-ремобнлизационные превращения, скорость и направленность которых видоизменяется в присутствии растений, при добавлении органического материала с определенным отношением его углерода к Ишш. удобрашя и почвы, дозы и способа внесения удобрений. Свежеиммобилизованный азот

удобрений аккумулируется в течение I-3-x педе.ль в микробной биомассе и в дальнейшем подвергается ремннералнзацпи, При сохранении условий, епшулирутощнх связывание минерального азота удобрений, ремобилизация свеженммобптзованного азога замедляется. Остаточный иммобилизованный азот удобрений состав.ыет около половины от свежспммобнлпзов апного его количества при прямой лшесйиой зависимости между их величинами. Увеличение размеров иммобилизации азота удобрении дост оверно коррелирует' с сокращением его потерь нз почвы и мепее отчетливо с уменьшением использования азота растениями.

7. Азотные удобреши акшвтнруют мобилизацию почвенного азота с образованием экстра-азота, который может был. реальным или кажущимся, если его появление вызвано изменением соотношения пулов l^Nu I5n в ходе иммобилизации последнего. Реальный экстра-азот характер]пустея разницей нетто-мобилнзащш азота почвы на удобренном и контрольном вариантах. Количество мобилизованного азота почвы коррелирует с суммарным продутшроватшем почвой С-С02 при его соотношении к мобилизованному 14N равным 4-8. Традиционный способ рассчета экстра-азота позволяет оценить мобилизующее действие азотных удобреши! за продолжительный период, но не отражает природы и динамики этого явления. При очаговом размещешш азотных удобрений или повышенных их дозах происходит кратковременная ф! f знк о-хнмпческа я 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 или оцениваемая по дпиашже изменения ее запасов, а также растительного материала с узким отношением C:N (8-15) соизмерима с негго-мобндизацней иммобилизованного остаточного азота удобрешш и содержащегося в акшвноп фазе почвы 14N. Азотные удобрения в одинаковой мере увеличивают высвобождение азота из компонентов активной фазы. При систематическом внесении азотных удобрешш размеры дополнительной мобилизации азота почвы снижаются.

9. Наибольшее потреблаше экстр а-азота растениями приходится па период интенсивного накопления ими биомассы. Обнаруживаемый при внесении азотных удобрешш эксгра-азог в растениях обусловлен па 40% прямым действием удобрении на почву и на 60% физиологическим фактором, который на 2/3 проявляется в виде стимулирования удобренными расгашями превращении азога

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

10. По гребленне азота растениями рет улируетея разнообразным! агрохимическими приемами с разной стелсиыо эффективности. При нейтрализации рН серой лесной почвы и увеличении запасов подвижных фосфора и калия повышается доступность растениям почвештого азота и в меньшей мере азота удобрении. Низкая эффекшвность азотных удобрений на почве с высокой обеспеченностью минеральным азотом обусловлена слабым усвоением поглощенного растениями азота почвы и удобрешш. Средние величины коэффициента использования азота удобрешш разными культурами составляют на серой лесной почве при разбросном и локальном способах их внесения 39 и 51% от внесенного. Величина прибавки урожая культур от локального способа внесения удобрений или применения ингибиторов нитрификации определяется размерами дополнительного потреблештя растениями азота почвы при менее значимом влиянии увеличь шя коэффициента использования азота удобрешш. Снижение доступности растениям азота почвы является основной причиной нивелирования эффективности разбросного и локального способов внесения азотных удобрений: при систематическом их применении.

11. При интенсивном потреблении азота или тезкой эффективности его усвоения в отдельных тканях и органах некоторых видов и сортов растении происходит накопление шпратов с альтернативными физно л ого - агрохимическими п эколо! о-ппиешгаескимн эффектами и последствиями. Накопление 1штратов растсш1ямп - многофакторное явление, возникающее на определенных стадиях их онтогенеза ц в качестве ответной .мета болнческон реакции растительного организма па изменение режима минерального питания н почвенно-эк о логических условий. Прнменсште азотных удобрений значимый, но не единственно решающий фактор в шпратонакоплепин. В составе шпратов, аккумулированных овошными и кормовыми культурами, содержится 9-39% азота удобрений, 30-83% азота почвы пз исходных его запасов и 8-31% экстра-азота. Умерешюе, равномерное

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

Рекомендации пропзподству

1. Научи о-нсследовательскнм учреждениям, занимающимся систем а тпз ацнеи данных Гсо1рлфнческой сети опытов с удобрениями, предлагается выражать эффективность азошых удобрешш системой из трех критериев, характеризующих окупаемость действующего вещества туков прибавкой урожая, эффективность потребления (разностный коэффициент использования) и усвоения (оплата поглощенного растениями азота прибавкой урожая) азота растениями, установив почвенно-зональные нормативы для возделываемых культур и используемых доз. При агроэколопгческой оценке состояния баланса азота в агроценозе рекомендуется корректировать разностные коэффициенты использования азота удобрении (х) по уравнению (у = 0,25бх + 25,24 ), характеризующему их зависимость с величинами, определяемыми изотопным (у) способом.

2. В целях повышения урожайности культур, увеличения эффективности использования почвенного азота и удобрений растениями, поддержания сбалансированного . аммоннйно-шпра гного режима их питания, уменьшения опасности накопления нитратов в продукции, сокращения потерь азота удобрешш из почвы, экономного их применения и снижения удобрите;1ьной нагрузки на компоненты агрожоснстемы рекомендуется локальное внесшие уменьшенных в 1,3-1,5 раза, по сравнению с рекомендуемыми для разбросного способа, доз азотных удобрешш в аммонийной или амидной формах, отдельно ил1г совместно с ингибиторами нитрификации, под основные культуры севооборота преимущественно на почвах с рН близким к нейтральному и с низкой обеспсчс1шос1ью подвижными элементами питания.

3. Для ур авн овешнвання иммобплизационно-мобилизацнопиого цикла азота в почве и сокрапшшя потерь азота рекомендуется внесение соломы в количестве, обсспечгшающем соогношегаге ее углерода к сумме содержащегося в почве и внесенного с удобрением Ымпн. равное 5-12. Заделка 2,8-5,6 т/га соломы в серую леешю почву, парующуто перед посевом озтгмой пшешщьт, обеспечивает повып1еш1с ее урожая на 30-55% и

увеличение эффективности азотных удобрении, применяемых во второй год ротации севооборота.

4. При возделывании культур с высокой ннгратаккутиулпрутощсй способностью предлагается осутпесге ленпе комплекса и фв о очередных (выбор сорта, установление дозы азотного удобрешш исходя из запасов Nmhh. и средних размеров потребления экстра-азота почвы с расчетом на продуктивность культуры на 10-15% |шже максимальной) и дополннтслъшлх (локальный способ внесения мочевины с ингабитором нитрификации, использование МДУ, исключение азотш>ьх подкормок в период созревания урожая и т.д.) мер, направленных на получение продукщш с безопасным содержащем NO3-.

Основные работы, опубликованные по теме диссертации

/. Монографии

1.Соколов O.A., Семенов В.М., Агаш В.А. Нитраты в окружающей среде. Путцнно: ОНТИ. 1990. 316 с.

2.Соколов O.A., Семенов В.М. Теория и практика рационального применения азотных удобрений. М.: Наука. 1992. 207 с.

//, Эксперимент¡пьные и обзорно-теоретические статьи

3.Семенов В.М., Соколов O.A. Баланс азота в системе почва -растение и способы его регулирования // Регулирование плодородия почв, круговорота и баланса пита тельных веществ. Путщшо: ОНТИ, 1981. CJ46-151.

4.Семснов В.М. с соавт. Действие азота удобрений на растения н почву при различных способах внесения азотных удобрений. Сообщ.1 // Агрохимия. 1981. №9. C.9-I8.

5.Семснов В.М., Соколов O.A. Усвоение азота ячменем при локальном внесении азотных удобрений на разную глубипу // Химия в сельском хозяйстве. 198L №10. С.58-60.

6.Семенов В.М., Соколов O.A. Дснсгвнс азота удобрении па растения и почву при различных способах внесения азотных удобрений. 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.3 // Там же, 1982. №9. С.12-20.

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

9.Семенов В.М. с соавг. Локальное внесение сульфата аммония под раз;п1ч1п.1с сельскохозяйственные культуры // Химия в сельском хозяйстве. 1983. №6. С.44-48.

10,Семенов В.М. Использование азота почвы растениями при локальном внесении азотных удобрений И Биологический круговорот веществ и энерпш в системе почва - растение. Пущнно: ОНТИ. 1983. С.64-69.

1 l.Sokolov О.А., Semenov V.M. Он regulation of plant ammonia and nitrate nutrition in soil H Mineral nutrition of plants. Varna. 1984. Vol.IY, P.297r299.

12-Семенов B.M, Соколов О. А. Превращение азошых удобрений в серой лесной почве при внесении их разными способами //А1рохнмня. 1984, №9. С.3-10.

13.Sokolov О.А., Semenov V.M. Methods for increasing the fertilizer nitrogen uptake by plants // 9th World Fertilizer Congress оГ C1EC. Budapest. 1984. VoU. P.217-219.

14.Соколов OA., Семенов B.M. Действие азота удобрений на растения и почву при различных способах внесения азошых удобрений. Сообщ.4 // Агрохпмпя. 1985. №5. С.23-30.

15.Семенов В,М. с соавт. Применение азошых удобрении н регулирование с одержат« нщратов в растениях // Там же. 1985.

лю* с.6-15.

16.Семенов В.М., Соколов О.А. Агрохимические аспекты локальног о внссс1П1я азотных удобрений // Там же. 1986. №1. С.111-126.

1 Т.Семенов В.М. с соавт. Накопление шпратов в растениях при интенсивном применении азотных удобрений // Известия 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 - растение // Dusik - hnojtva -p«da -rostlina. Praha. 1986, S. 149-153.

19.Соколов O.A., Семенов B.M. Рациональные технологии применения азотных удобрешш и продуктивность растетая! // Плодородие почв и бнолотческая продуктивность агроценозов. Пущнно; ОНТИ. 1986. С. 109-128.

20.Семенов В.М. с соавт. Пути повышения эффективности азотных удобрсшШ // Баланс азота u трансформ а щы азопшх удобрений. Пущнно: ОНТИ. 1986. С.56-82.

21.Семенов В.М. с соавт. Методы регуляции аммошйно-нтпратного питания растений при прпменешш азопшх удобрений // Агрохимия. 1987. №4, С.14-21.

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

23.Мергель A.A., Семенов В.М, Соколов O.A. Влияние концентрированного очаг а азошых удобрении на азотный режим и ферментативную активность серой лесной почвы //Почвоведение. 1987. №12. С.5*5-63.

24.Bidek P., Prtigar J., Scmenov V.M., Sokolov O.A. Internal mitogen 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 В.М. Экономическая и эколотичсская эффскптвность азотных удобрений при локальном прнменешш // Химизация сельского хозяйства. 1988. №3. С.45-46.

26.Семенов В.М. с соавт. Агрозколотческие особенности азошого питания растений при локальном применении азотных удобрений // Применение 15N в агрохимических исследованиях. Новосибирск: Наука. 1988, С.64-66.

27.Агаев В.А., Семенов В.М,, Мовсумов З.Р., Соколов O.A. Включение азота удобрений в нитраты растений // Известия АН СССР. Сер. биолог. 1988. №5. С.733-739.

28.Семснов В.М. с соавт. О сортовых различиях накопления нитратов овощными культурами // Агрохимия. 1989, Wal. С.63-68.

29.Семенов В.М. с соавг. Закономерности накопления нитратов в продукции растениеводства // Вестник с.хлауки. 1989. №1, С. 122129.

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

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

32.Семенов В.М. Агрохимия локальных методов применения азотных удобрешш I! Dusik - hnojiva - pud а - rostlina. Praha. 1990. S. 141-144,

33.Tlustos P., Seraenov V.M., Matousch O., Sokolov O.A. Reakce odrod spenatu na ruzae davku hnojtv a zpusob jejich zapraveni do pudit // Zahradnictvi. 1990. R.17. №4. S.293-298.

34.Семенов В.М. с соавт. Сравнительное исследование модифишфованной и обычной форм мочевины в качестве азотного удобрения // Международный агропромыпьтеттньш журнал. 199L №1. С.50-53.

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

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

1991.0.104-133. -

37.Кудеяров В.Н., Семенов В.М., Кузнецова Т.В., Мергель А.А., Количественная оценка процессов азотного цикла при внесении возрастающих доз азотных удобрений. Сообщ.1 // Агрохимия. 1992. №2. С.3-13.

38. Семен об В.М. с соавт. Количественная оценка процессов азотного цикла при внесении возраетаюпщх доз азошых удобрении. Сообщ.2 И Там же. 1992. №5. С.З-10,

39.Семенов В.М., Мергель А.А. Доступность азота растениям на серой лесной почве с разными ai рошмпческнмн параметрами окультуреиности // Там же. 1993. №1. С. 12-20.

40.Соколов О.А., Семенов В.М. Методология оценки азотного питания сельскохозяйственных культур // Там же. 1994. №9. С.137-149.

41.Семенов В.М, с соавт. Продуцирование почвой С02 и его эмиссия при минерализации азотгодержаицгх компонентов // Почвоведение. 1994. №10. С.79-85.

42.Семенов В.М. с соавт, Имиобнлизацпонно мобилизационные превращения азота в серой лесной почве // Там же. 1995. №4. С.472-479.

,43.Семенов В.М. с соавт. Высвобождение доступного для растений азота при минерализации активной фазы органического вещества почвы // Там же. 1995. №6. С.732-739.

, I

2. Тир. IС0 зкз. Уч.-аздл. 2,4. >шс'-гатано на роталршгге ъ ИП^С FAH

___Ач/

Информация о работе

Семенов, Вячеслав Михайлович
доктора биологических наук
Москва, 1996
ВАК 06.01.04

Автореферат

Похожие работы