Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Процессы минерализации органического углерода и азота и азотный режим в содовых солонцах северной лесостепи Западной Сибири

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Процессы минерализации органического углерода и азота и азотный режим в содовых солонцах северной лесостепи Западной Сибири"

РГО ш

я

i РОССИЙСКАЯ АКЩИМЯ НАУК

СЙШСКОВ (ЛДМЕНЮ ИНСТИТУТ ЙОЧВОВЗШШ И АГРОХИМИИ

На прямое ягкошюа Ш 631.84:631.445.53(571.1)

ИСДКО СВВШНА 1ЧИВМГОВНА ПРОЦЕССЫ МИВВРАЖАШИ ЯТАШИВСКОГО УГ1ЕР<ИА И АЗОТА

и азотный реш в сокошх ссиоиш северной iecocthk

ЗАПАШИ СПЙРН

(06.01.(4 - »rpiii—)

ABÎOPIiJPAÎ дхооертмт м вашим» учодой ствпвнм

паук

Новоекбнрок - 1994

Работа выполнена в Сибирском НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства Сибирского отделения Россельхозакадэмии.

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н.В. Семендяева,

кандидат биологических наук И.Н. Парков

/г Оффициальные оппоненты: доктор биологических наук

В.М. Назарюх,

кандидат сельскохозяйственных наук Л.Н. Киселёва

Ведущее учреждение: Сибирский НИИ сельского хозяйства

Зашита состоится "_"_ 1994 г. в __ч. на

заседании специализированного совета Д-002.15.01 при Институте почвоведения и агрохимии СО РАН (630099, Новосибирск, 99. ул. Советская, 18, конференц-зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института почвоведения и агрохимии СО РАН.

Автореферат разослан "_" декабря 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор биологических наук

М.И. Дергачева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В Западной Сибири солонцовые почвы занимают 10,2 млн. га. что составляет 30$ площади сельскохозяйственных угодий регаона /Распределение... , 19Э0/. Химическая мелиорация значительно улучшает физико-химические свойства этих почв и позволяет широко вовлекать их в сельскохозяйственное использование. Повышение продуктивности культур на этих почвах зачастую связано с регулированием питательного и прежде всего азотного режима. Эта проблема достаточно глубоко разработана для зональных почв /Кочер-гин, 1977; Совместное применение..., 1982; Рекомендации..., 1983; и др./. Значительно менее вопросы применения азотных удобрений исследованы на солонцовых почвах. Поэтому сравнительное изучение процессов трансформации азота почвы и удобрения в зональных и солонцовых почвах имеет важное значение, способствуя решению этих вопросов на основе знания особенностей поведения азота в засоленных почвах. Зти особенности могут быть вскрыты с помощью меченых ^Д/ азотных удобрений, применение которых пока не получило широкого распространения в исследовательской работе на солонцовых почвах.

С проблемой оптимизации азотного режима почв неразрывно связан вопрос выбора методики определения минерального азота. Из-за повышенной концентрации ряда ионов - хлоридов, сульфатов, карбонатов, натрия, магния - некоторые высокопроизводительные методы нэ рекомендуется применять для солонцовых почв. Поэтому задача разработки оперативного метода определения минерального азота в засоленных почвах, обеспечивающего получение достаточно точных и воспроизводимых результатов, является в настоящее время актуальной.

Цель работы - исследование процесса минерализации органического вещества в засоленных почвах в связи с применением удобрений и некоторыми другими факторами (гипсование, влажность и температура почвы), определяющими его поведение в почве и использование растениями.

Основные задачи:

1. Сравнить различные методы определения минерального азота в засоленных и незасоленных почвах, выбрать наиболее простой и точный, приемлемый для засоленных почв.

2. Исследовать влияние азотного удобрения, фосфогипса, температуры и влажности почвы на интенсивность процесса минерализации почвенного азота и углерода.

3. Сравнить нитрифицирующую способность засоленных и незаселенных почв.

Определить основные статьи баланса азота минерального удобрения в засоленных почвах при возделывании зерновой культуры.

Научная новизна. Впервые для солонцовых почв северной лесостепи Западной Сибири исследованы факторы минерализации почвенного азота, баланс и процессы превращения азота минерального удобрения при возделывании зерновой культуры с использованием стабильного изотопа установлено значение азота почвы и удобрения в формировании урожая в год внесения и в последействии.

Показано, что спустя 15-26 дней после увлажнения почв зависимость скорости минерализации почвенного органического вещества (выделения СО^) от влажности в интервале 30-100$ ПВ из параболической переходит в прямолинейную.

Статьи баланса азота удобрения в системе почва-растение в значительной степени определяются погодными условиями. В засушливый год различия между почвами сглаживаются, во влажный год проявляется особенности почв: низкие потери азота удобрения в неме-лиорированном солонце, большие - в мелиорированном и лугово-черно-земной почве.

Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы для обоснования применения на мелиорированных фосфо-гипсом солонцах основных положений системы азотного удобрения сельскохозяйственных культур, разработанной для зональных почв.

Использование новой модификации дисульфофенолового метода определения нитратного азота в почвах позволит повысить производительность аналитической работы не менее чем в 2 раза.

Защищаемые положения.

1. Для определения содержания нитратного азота в почвах может использоваться модифицированный дисульфофеноловый метод, который за счет исключения операций растирания сухого остатка с дисульфо-феноловой кислотой, перенесения раствора в мерные колбы и доведения объема до метки повышает производительность аналитической работы в сравнении с традиционным вариантом не менее чем в 2 раза.

2. Увеличение влажности почвы до 100$ полной влагоемкости приводит к временному снижению биологической активности почвы, спустя 15-26 дней зависимость выделения СО2 от влажности почвы в интервале 30-100$ ПВ приобретает линейный характер, причем в засоленных почвах это достигается раньше, чем в незасоленных.

3. Поведение азота удобрения в некелиорированном и мелиорированном солонце и лугово-черноземной почве во многом определяется погодными условиями. Фосфогипс в мелиорированном солонце, с одной стороны, улучшает физико-химические свойства почвы и создает благоприятные условия для протекания микробиологических процессов (минерализации, нитрификации), с другой - снижает доступность микроорганизмам почвенных органических соединений как коагулятор почвенных коллоидов. Соотношение между этими процессами и определяет особенности поведения азота удобрения в мелиорированном солонце.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на I форуме почвоведов России (Пущино, 1992); общем годичном собрании СО РАСХН(Новосибирск, 1993); заседаниях Ученого Совета СибНИИЗХим СО РАСХН (1990-1993).

По теме диссертации опубликовано 3 работы.

Диссертация состоит из введения, б глав и заключения, изложена на 137 страницах машинописи, содержит 19 таблиц и 21 рисунок. Список литературы включает 215 наименований, из них 56 на иностранных языках.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проведены в северной лесостепи Барабинской низменности Восточно-Барабинскои геоморфологическом районе. Баланс азота удобрения и тарификационная активность почв изучались в микрополевых опытах, заложенных в совхозе "Кабинетный" Чулымского района Новосибирской области на корковом средненатриевом содового типа засоления среднезасоленном солонце немелиорированном и мелиорированном и лугово-черноземной почве. В мелиорированный солонец фосфогипс внесен в 1987 г. Каждая делянка размером 35x35 см ограничивалась с боков полиэтиленовой пленкой на глубину 30 см. Пов-торность в опытах 5-кратная. В опыте по изучению тарификационной активности использовали сульфат аммония с обогащением А/ 10,33 ат. % в дозе 60 кг д. в./га. Делянки паровались. Почвенные образцы отбирали несколько раз за сезон из слоя 0-20 см и в конце вегетационного периода до глубины 60 см. При изучении баланса азота удобрения на фоне Р60К60 вносили общемеченнуп аммиачную селитру с обогащением1^ 16,73 ат. % в дозах 30. 60 и 90 кг д.в./га. Высевали овес сорта СИР-*». В почвенных и растительных образцах определяли общий азот с тиосульфатом натрия / BoAii <U cU., 1984/, что позволяло учитывать азот нитритов и нитратов. Нитраты и обменный

аммоний в почвенных образцах определяли в 0,2 н. К^О^ вытяжке дистилляционным методом с восстановлением нитратов сплавом Девар-да. Закрепленный (иммобилизованный и фиксированный) азот рассчитывали по разнице между общим и подвижным минеральным азотом. Изотопный состав азота определяли на масс-спектрометре МИ-1201.

Вегетационный период в 1990 г. по увлажнению был близок к среднемноголегнему. в 1991 г. - засушливым, в 1992 г. характеризовался крайней неравномерностью осадков - за период с последней декады июля по первую декаду сентября выпало свыше 200$ от нормы. Сумма осадков за июнь и ишь в 1992 г. была близка к норме.

В модельных лабораторных опытах изучали влияние температуры, влажности, доз фосфогипса и азотного удобрения на процесс минерализации органического углерода и азота в немелиорированном и мелиорированном корковом солонце, лугого-черноземной почве (почвы отобраны с участков микрополевых опытов из слоя 0-20 см) и выщелоченном черноземе, а также исследовали при оптимальных гидротер-мнчбских условиях минерализацию почвенного органического вещества в корковом солонце и лугово-чернозеиной почве, отобранных с целинных и пахотных участков. В качестве азотного удобрения использовали обцемеченную аммиачную селитру с обогащением /V 2,03 ат.%. Дозу фосфогипса рассчитывали на полное вытеснение обменного натрия. Интенсивность минерализации оценивали по продуцированию почвами углекислого газа, которое определяли абсорбционным методом /Шарков, 1985/, и накоплению минерального азота. В почвенных образцах (без внесения ^Д^ нитраты определяли дисульфофеноловым методом в нашей модификации, обменный аммоний - с индофеноловой зеленью.

Оценку существенности различий проводили на основе многорангового критерия Дункана /Снедекор, 1961; Литтл, Хиллз, 1981/..

РЕЗУЛЬТАТЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

I. Сравнительный анализ методов определения минерального азога в почвах

Исследования По этоцу разделу были начаты с выбора экстраген-та для извлечения минерального азога из почв. Определяющими требованиями при этом были полнота извлечения нитратного-и аммиачного азота, а также использование бесхлорных солей, поскольку С1~ мешает определению /УО^ дисульфофеноловым и потенциометрическим мето-лямй. Так как нитратный азот довольно легко извлекается и родой и

растворами солей различных концентраций, го основная задача заключалась в подборе экстрагента, наиболее полно извлекающего обменный аммоний. В зарубежных методиках обычно рекомендуется 1-2 н. раствор KCl /Хиту, -Mlf^- , 1982/, в отечественной - 0,1 н. /Кудеяров, 1969; Мещеряков, Тетерина, 1972/, 0,2 н. /Макаров, Геращенко, 1976/ растворы K^SO^ или I н. раствор калия сернокислого или хлористого /Практикум.... Г978/. £.£. et cU. /1989/

при сравнении различных экстрагентов - CaCIg. KCl, H^O, K^SO^ -рассматривают только 0,1 н. раствор KgSO^, который извлекал гораздо меньше обменного аммония, чем 1-2 н. растворы KCl. Б.Н. Макаров и Л. Б. Геращенко /1976/, предлагая 1-2.% (0,11-0,23 н.) растворы KgSOv не дают сравнения с 2 н. раствором KCl, поэтому затруднительно судить о полноте извлечения обменного аммония.

В нашей работе сравнивались 0,2, 0,5 и I н. растворы KgSO^ и 2 н. раствор KCl. Все экстрагенты дали довольно близкие результаты, лишь в I н. вытяжке KgSOjj нитратов было несколько меньше, чем в 0,5 и 0,2 н. растворах.

Тесно связан с проблемой получения вытяжки вопрос загрязнения бумажных фильтров аммиаком. Наши исследования показали, что в результате этого данные определения обменного аммония могут завышаться на 7-13 мг/кг, поэтому необходима предварительная промывка фильтров горячим 1% раствором KgSили холодным, но более высокой концентрации, например 0,5 М (8,7^3, как рекомендуют 7П. (¿&4i>n Т. /1989/.

Существует много методов определения нитратного азота. Один из самых старых - дисульфофеноловыЯ- Его основной недостаток -повышенная трудоемкость. Проведенные нами исследования позволили усовершенствовать этот метод, повысить производительность аналитической работы не менее чем в 2 раза, не снижая точности. В усовершенствованной модификации дисульфофенолового метода исключены операции растирания сухого остатка с дисульфофеноловой кислотой, перемешивания раствора при нейтрализации» щелочью, перенесения раствора в мерные колбы, доведения объема до метки.

Сравнение наиболее часто используемых методов определения нитратов - дисульфофенолового (в нашей модификации), альфа-нафтил-аминового, дистилляционного и потенциометрического, показало, что альфа-нафгиламиновый метод завышает в среднем показания в 1,25 раза и имеет наименьший коэффициент корреляции с дисульфофеноловым методом - 0,899. ГСотенциометричесхий метод также завышает резуль-

таты ( в 1,2 раза), но коэффициент корреляции несколько больше -0,912. Дисульфофеноловый и дистилляционный методы дали хорошо сходимые результаты, в том числе и в солонцовых почвах.

2. Процессы мобилизации углерода и азота в почвах и влияние на них различных факторов

В данной главе представлены результаты сравнительного изучения влияния различных факторов на процессы минерализации органического углерода, и азота в засоленных и незаселенных почвах.

Целина и пашня. Интенсивность минерализации органического вещества в целинных почвах была в 1,4-1,7 раза выше, чем в пахотных, что объясняется большим содержанием в них гумуса и продуктов неполной гумификации /Кирвшин, Лебедева, 1982/. Удельная скорость минерализации (на единицу веса гумуса) в лугово-черноземной почве была ниже в 1,2-1,4 раза, чем в солонце. Это связано, по-видимому, с наличием натрия, который увеличивает подвижность органического вещества и его доступность микроорганизмам /Горшенин, 1927;. Александрова, 1944; Градобоев й др., 1560; Кононова, 1963; Лебедева, 1986/.

В динамике содержания нитратного азота в почвах прослеживаются одинаковые закономерности: в целинных почвах нитратов было больше, чем в пахотных,на протяжении всего периода инкубирования. В конце опыта в целинных почвах содержалось 73-74 мг ДЛ/УО^/кг, в пахотных - 52-58 мг/кг. По содержанию аммиачного азота различие отмечено между типами почв, а не агрофонами, что согласуется с литературными данными /Мурашов, Волковинцер, 1962; Гамзиков, 1981а/.

фосфогипс. В корковый солонец вносили 4 дозы - половинную, полную, двойную и 4-кратную. В первые 2 месяца фосфогипс существенно замедлял минерализацию органического вещества: в течение первого месяца выделение СО^ снизилось на 19% по сравнения с контролем, во второй - на 41$. На третий месяц различия сгладились и в течение последующих 6 месяцев существенной разницы между вариантами в выделении СО2 не наблюдалось. В дальнейшем скорость минерализации органического вещества на вариантах с внесением фосфо-гипса вновь снизилась. Снижение биологической активности в мелиорированной почве можно объяснить уменьшением количества водорастворимого, легкодоступного'для микроорганизмов гумуса /Сыпко, 1986/ и угнетением почвенной микрофлоры фосфогипсом /Пономарева, 1959/.

Ингибирование тарификаторов фосфогипс ом стало заметным через месяц на варианте с внесением полной дозы и больше, а через 2 месяца на контроле содержание нитратов в среднем было на 28$ выше,

чем на вариантах с внесением фосфогипса. Это различие сохранялось в течение 4 месяцев, затем разрыв стал сокращаться и к концу эксперимента (через 12 мес.) составил В%. Таким образом, угнетение почвенной микрофлоры фосфогипсом носит временный характер.

Влажность. Было задано 4 уровня увлажнения - 30, 60, 70 и 100$ ПБ. Вначале зависимость выделения СО^ от влажности носила криволинейный характер (типа параболы) с максимумом при 70% ПВ (рис. I). Скорость выделения СО^ при 100$ ПВ была значительно ниже, чем при 60 и 70% ПВ, что связано, по-видимому, с угнетением почвенной микрофлоры в анаэробных условиях. В дальнейшем произошла адаптация микробного комплекса к анаэробиозису и в результате к концу первого месяца суммарное выделение СОр при 100$ ПВ в незаселенных почвах сравнялось с таковым при 70% ГГО, а в солонце даже превысило (табл. I). Полученные данные не согласуются с весьма

Таблица I

Динамика выделения С0? из почв при различных режимах увлажнения

Почва Влажность, ЬыДёЛено иС»2 за месяцы, мг/кг

% ПВ I- й 2-й 3-й 3

Солонец немелиори- рованный 30 60 70 100 407 а* 8546 978г 1098« 385а 684г 827е П74в 292а 552гд 655бд 876е 1084а 2089и 24б0г 3148д

Солонец мелиорированный 30 60 70 100 432а 732л 800е 9016 386а 6216 ббЗг И4бв 305а 504г 527г 721д П23а 1857ж 1990з 27б8к

Луг<ово-черноземная 30 60 70 100 498в 952г Ю85ж 1087ж 432а 747А 618е 1327 з 345ав 553г 6306 903е 12756 2252в 2533г 3317е

Чернозем выщелоченный 30 60 70 100 433а 8536 ЮОЗг 993г 427а 7676 830е 1273ж 381в 6376 697бд 904е 12416 2257в 2530г 3170д

Значения в столбце, отмеченные одной и той же буквой, не имеют существенного различия на 5% уровне значимости.

распространенным мнением /Кононова, 1963/, что при влажности выше оптимальной (60-80/1? ГГВ) происходит снижение активности большинства почвенных микроорганизмов. По-видимому, следует говорить о временном угнетении или об угнетении отдельных групп микроорганизмов.

иг СО,

кгхсуг. через 2 дня через 6 дней через 15 дней

Линейная зависимость выделения С0£ от влажности была отмечена в солонцовых почвах через 15 дней, в незасоленных - через 26 дней. Это свидетельствует о более высокой адаптационной способности микрофлоры солонцов, чем незасоленных почв, к экстремальным условиям. Через 90 дней инкубации почв уравнения регрессии зависимости скорости выделения СС^ (У, мг/кгхсуг.) от влажности (Л>% ПВ) имели вид:

У=0,27X41,55, ^0,9)5 для немелиорированного солонца, У =0,24X41,90, г=0,9б6 для мелиорированного, У=0,26Х+2,*»8, г=0,586 для лугово-черноземной почвы, У=0,24Х+3,29, г=0,598 для выщелоченного чернозема. Установлено снижение биологической активности мелиорированного солонца по сравнению с немелиорированным, кроме увлажнения

30% пв.

В характере накопления минерального азота различий между почвами не наблюдалось. При увлажнении 100% ПВ нитратный азот не накапливался, максимальное накопление отмечено при влажности 70% ПВ. Аммиачный азот накапливался тольхо при 100^ ПВ, что связано с ин-гибированием нитрификации в анаэробных условиях. К концу трехмесячного периода инкубации во всех почвах наблюдалась линейная зависимость между содержанием /V-/VO3 и влажностью в интервале от 30 до 70% ПВ. Позже всего она установилась в мелиорированном солонце. По-видимому, токсическое действие фосфогипса на тарификаторов сильнее проявлялось в более влажной почве пока не произошла адаптация микроорганизмов.

Температура. Почвы инкубировали при 4 температурных режимах: 5, 15, 25 и 40°С и влажности 60| ПВ в течение 3 мес. Установлено, что зависимость скорости выделения СО2 от температуры имеет логарифмический вид. Отмечено снижение интенсивности выделения С(>2 из мелиорированного солонца по сравнению с немелиорированным на 2628/?. При низкой (5°) и высокой (40°) температурах различие уменьшалось до 7-8%.

Влияние температуры на содержание нитратов "в солонцовых почвах было выражено слабо, в незасоленных - вполне отчетливо. Через 3 мес. в немелиорированном солонце содержание нитратов при 5, 15 и 25° существенно не различалось, при 40° было несколько меньяе. В мелиорированном солонце не отмечено существенной разницы в содержании нитратов при 5, 15 и 40°, при 25° обнаружено максимальное количество. В незасоленных почвах максимальное содержание нитратного азота отмечено при 25° и далее убывало при 15. 5. 40°. В относительном выражении разница между максимальным и минимальным содержанием нитратов в засоленных почвах составила 20-22%, в незасоленных - 60-70£. Высокое содержание аммиака в почвах отмечено при 40°. Максимальную активность аммонификаторы показали в луго-во-черноземной почве: при 40° здесь содержалось 114 мг N-NН^/кг, в остальных почвах - по 30-36 мг/кг. Значительное увеличение скорости аммонификации при повышении температуры наблюдали и другие исследователи /Пошон, Баржак, i960; , 1980/.

Во всех почвах отмечена логарифмическая зависимость содержания подвижного минерального азота от температуры.

Азотное удобрение. Влияние азотного удобрения на процесс минерализации органического вещества почвы и содержание минерального

азота изучали при внесении 4 доз аммиачной селитры: 25, 50, 100 и 200 мг/кг почвы. Временное увеличение интенсивности минерализации органического вещества азотное удобрение вызвало только в мелиорированном солонце, в остальных почвах отмечено временное снижение выделения СО2 (табл. 2). В сумме за 3 месяца в лугово-чернозеыной

Таблица 2

Динамика продуцирования почвами С0? при внесении различных доз Д/Нь/у

Почва Доза, Выделено С0£ за месяцы. мг/кг

№ / М 1-й 2-й 3-й 3

Солонец 0 Ш8з* 614г** 5846** 26173*

немелиориро- - 25 1381е 577бв 5746 2530ж

ванный 50 1399еэ 592в 5456 2535ж

100 1391ез 5576 5316 2479ж

200 1369е та 446а 2289де

Солонец 0 918а 465а 447а 1830а

мелиориро- 25 904а 507 б 437а 1848а

ванный 50 901а 5006 450а 1851а

100 898а 548в 459а 1905аб

200 924а 577в 424а 1925аб

Лугово- 0 1332и 511аб 441а 2283де

чернозем- 25 1294г 5Г2аб 472а 2278де

ная 50 1281г 497а 429а 2207 д

100 1273г ~ 5456 507а 2325е

.200 1245ж 5426 450а 2237де

Чернозем 0 1090д 535а 4706 2095г

выщелочен- 25 1056в 535а 495аб 2095гв

ный 50 газзбв 521а 438аб 1992бв

100 1044бв 525а 417а 198ббв

200 10166 529а 417а 1962бв

^Существенная разница рассчитана для всего столбца.

^^Существенная разница рассчитана для каждой почвы отдельно.

и мелиорированном солонце азотное удобрение не повлияло на процесс минерализации органического вещества, в немелиорированном солонце отмечено снижение интенсивности выделения С0£ уже при внесении 25 мг А//кт, в выщелоченном черноземе -то же при дозе 50 мг/кг.

Внесение 200 мг Д//кг вызвало уменьшение содержания почвенных нитратов (кроме мелиорированного солонца), хотя и не всегда статистически значимое (рис. 2). Меньшие дозы удобрения способствовали временному увеличению содержания нитратов почвы, которое не являлось следствием более интенсивной, чем на контроле, минерализации Иная картина наблюдалась в мелиорированном солонце: на протяжении всего периода инкубации на контроле отмечены гораздо меньшие количества почвенных нитратов, чем на вариантах с внесением удоб-

ле/КГ

100..

ХЬ-'- Ь

20-

с олонец

немели орированный

солонец

мелиорированный

100.

"Т5—

Доза /V, мг/кг _ О

---50

____- 100

_ 200

дни

Рис. 2. Влияние аммиачной селитры на динамику содержания почвенного нитратного азота. Точки для каждого срока определения, отмеченные одной и той же буквой, не имеет существенного различия на 5% уровне значимости.

рения. В данном случав увеличение содержания /У-/У03 сопровождалось возрастанием скорости минерализации органического вещества.

На динамику содержания аммиачного азота минеральное удобрение заметного влияния не оказало. Через 15 дней удобрения в форма Л^-ЛД^ практически не обнаружено.

нитришационная активность солонцов и

лугово-черноземной почва

Процесс нитрификации в почве в значительной степени определялся погодными условиями. В засушливые или переувлажненные периоды времени, когда условия для жизнедеятельности тарификаторов неблагоприятны, аммиачное удобрение в исследуемых почвах находилось преимущественно в форме /V-/УН^.

В 1990 и 1992 гг. при достаточном увлажнении в виде аммиака находились незначительные количества азота удобрения - 0,3-4$-Неравномерное выпадение осадков в 1992 г. привело к усилению делит рпфикации в результате чего в форме нитратов в июле было обнаружено 12-17$. & обильные осадки в августе и сентябре снизили количество до 2-8%. В 1990 г. , нормально обеспеченном влагой, нитрифицировалось 36-41$ внесенного аммиака.

В засушливом 1991 г. солонцовые почвы проявили большую тарификационную активность, чем лугово-черноземная почва. В конце августа? в солонцовых почвах 46-47$ внесенного удобрения находилось в нитратной форме. 5-11% - в аммиачной, в лугово-черноземной почве соответственно 22 и 29%.

Ежегодное сведение баланса азота удобрения показало, что потери азота обуславливались главным образом погодными условиями вегетационного периода, а не типом почвы. Максимальные потери азота удобрения - около 80$ - отмечены в 1992 г. (в пару), когда за август и сентябрь выпала более чем двухкратная норма осадков. Это способствовало усилению минерализации иммобилизованного азота. Основная часть азота удобрения обнаружена в слое 0-20 см: 92, 71 и 89$ от обнаруженного в слое 0-60 см соответственно в немелиориро-ванном, мелиорированном солонце и лугово-черноземной почве, что дает основание отнести обнаруженные потери азота за счет денитри-фикации, а не вымывания. Минимальные потери наблюдались в сухом 1991 г. - около 20$. Среднее положение занимает умеренный по увлажнена* 19С0 г. -40-56$.

ШАНС АЗОТА УДОБРЕНИЯ В ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВАХ

Прямое действие азотного удобрения. Баланс азота удобрения исследовали в 1991-1992 гг. В 1991 г. из-за июльской засухи прибавки урожая от внесения азотного удобрения не получено, за исключением варианта /УЗО на мелиорированном солонце (13)0• В 1992 г., благоприятном по тепло- и влагообеопечению, на мелиорированном солонце внесение /V30 увеличило урожайность на 32^, /V60 и А/9О - на бЦ% по сравнению с контролем (РК). На лугово-черноземной почве прибавки урожая были несколько меньше - 24 и 34$. На неме-лиорированном солонце небольшое увеличение урожая (.13%) отмечено только при внесении дозы Д/60. Наиболее сильная зависимость величины урожая от условия вегетационного периода обнаружена для лугово-черноземной почвы: на удобренных делянках урожай вырос почти в 2 раза по сравнению о засушливым годом. На немелио-рированном и мелиорированном солонце урожайность увеличилась примерно в 1,3 раза. ,

Доля азота удобрения в выносе элемента растениями в 1991 г. на мелиорированном оолонце и лугово-черноземной почве была примерно одинаковой (от II до 24$ в зависимости от дозы) и больше на 41-46$, чем на немелиорированном солонце. В 1992 г. доля азота удобрения в общем выносе элемента на всех почвах различалась незначительно и возрастала с увеличением дозы от 13,8-19 до 32,444,3$. Доля азота почвы в общем его выносе в засушливый год была выше на 6-22$(в зависимости от дозы), чем в благоприятный по увлажнение.

Большое влияние на статьи баланса азота удобрения оказали погодные условия (табл. 3). В 1991 г. в условиях недостаточного увлажнения максимальный коэффициент использования удобрения отмечен на мелиорированном оолонце, в 1992 г. - на лугово-черноземной почве и немелиорированном солонце. В 1992 г. коэффициент использования азота удобрения на немелиорированном солонце и лугово-черноземной почве вырос в 2,3-3,3 раза, на. мелиорированном - 1,31,6 раза по сравнению с 1991 г. Условия увлажнения в мелиорированном солонце меньше влияли на азотный режим (текущую нитрификацию и использование почвенного азота растениями), чем в других почвах. Между прибавкой урожая от внесения азотного удобрения и коэффициентом использования удобрения определенной связи не обнаружено. В 1992 г. на немелиорированном солонце отмечен высокий

Таблица 3

Баланс азота удобрения в год внесения Ц от внесенного количества)

Доза азота, Использовано Обнаружено в растениями почве Потери

кг/га 1991 1992 1991 1992 1991 1992

30 17,3 Солонец намелиорированный 42,7 72,0 54,3 . 10,7 3,0

60 18,5 49,9 64,4 46,8 17,1 3,3

90 16,8 49,6 72,3 40,0 10,2 10,4

30 24.5 Солонец мелиорированный 33,2 71.7 25,8 3,8 41,0

60 23,6 38,8 58,8 24,4 17,4 36,8

90 21,6 28,0 61,5 18,5 17,0 53.5

30 18.3 Дугово-чернозвмная почва 43,8 72,2 6,3 9,8 49,9

60 17,7 44,8 59,3 9,8 23,0 45,4

90 14,0 51,0 69,4 6,6 17,5 42,4

коэффициент использования азота удобрения при отсутствии прибавки урожая, а на мелиорированном солонце при относительно низком потреблении азота удобрения получена максимальная прибавка уро-

В засулигавои 1991 г. азот удобрения в неиелиорированном солонце был представлен преимущественно нитратами, в мелиорированном он был в основном закреплен, в лугово-черноземной почве находился как в минеральном виде, так и в закрепленном состоянии. В 1992 г. в минеральной форме азот удобрения практически отсутствовал. Количество закрепившегося азота снижалось от немелиори-рованного солонца к мелиорированному и далее к лугово-черноземной почве. Если в неиелиорированном солонце уменьшение содержания азота удобрения в почве в 1992 г, по сравнение с 1991 г. произошло в результате увеличения выноса растениями, то в мелиорированном и лугово-черноземной почве также и за счет возрастания неучтенных потерв. Периодическое увлажнение-иссушение почвы способствовало, по-видимому, усилению минерализации органического вещества и в первую очередь минерализовался иммобилизованный азот удобрения как более доступный микроорганизмам, чем органический азот почвы /Смирнов, Шилова, 1970; ЗтНА еЛ оЛ., 1978/.

Последействие азотного удобрения. Последействие азотного удобрения изучали в 1992 г. Прибавка урожая в последействии удобрения получена только на иемелиорированном солонце и лугово-черноземной почве на варианте Л/60 (12 и 2С# соответственно). Доля азота удобрения в общем выносе элемента на мелиорированном солонце и лугово-черноземной почве составила от 0,3 до 2,б#. Резко отличается по этому показателю немелиорированный солонец - здесь доля азота удобрения была от 3,2 до 16,9%. Связано это, по-видимому, с более интенсивной минерализацией иммобилизованного азота удобрения в период наибольшего потребления 'растениями.

Статьи баланса азота удобрения в последействии существенно различались в почвах (табл. 4). Коэффициент использования азота

Таблица 4

Баланс азота удобрения в последействии первого года (1992 г. ) <3> от внесенного количества)

Доза азота кг/га Использовано Обнаружено в растениями почве Потери

Солонец немелиорированный

30 8,7 44,6 17,1

60 Г2,9 41,4 4,4

90 18,5 38,3 4,0

Солонец мелиорированный

30 1,4 54,6 9,8

60 0,8 38,0 12,6

90 1,0 28,1 16,0

Лугово-черноземная почва

30 0,5 1.0 58,4

60 0,7 10,1 45.2

90 0,9 7.3 36,4

удобрения в немелиорированноы солонце возрастал при увеличении дозы и был довольно высоким, на остальных почвах он едва превысил 1%. Наиболее прочно азот удобрения был закреплен в мелиорированном солонце. За вегетацию растений в немелиорированном солонце минерализовалось 19-28$ (в зависимости от дозы), в мелиорированном II-П%, в лугово-черноземной почве - 45-60$ от внесенного количества. Такую интенсивную минерализацию иммобилизованного азота удобрения в лугово-черноземной почве можно объяснить ее чрезвычайно высокой биологической активностью в условиях 1992г.

В ивмелиорированнон солонце часть реминерализованного азота была поглощена растениями (II, 22 и 30$ от закрепившегося количества соответственно при внесении 30, 60 и 90 кг/га), другая -потеряна (31, II, 13$). В мелиорированном солонце и лугово-чер-ноземной почве практически весь реминерализованный азот удобрения был потерян при денитрификадии.

Если сравнить закрепление азота удобрения в год внесения и через год, то можно заметить, что в мелиорированном солонце через год азот удобрения был меньше доступен микроорганизмам, чем внесенный весной 1992 г. Так, от азота, внесенного в 1992 г., к уборке растений осталось от 25,8 до 18,5% (при возрастании дозы), а от внесенного в 1991 г. - от 54,6 до 28,1$.

шв(ш

1. Для определения нитратного азота в почвах может использоваться усовершенствованный дисульфофеноловый метод, который за счет искясчзвия операций растирания сухого остатка с дисульфофе-ноловой кислотой, перенесения раствора в мерные колбы и доведения объема до метки позволяет повысить производительность аналитической работы не менее чем в 2 раза.

2. Зависимость выделения С02 из почв от влажности в интервале 30-100$ ПВ спустя 15-26 дней после увлажнения переходит из параболической в прямолинейную. Зависимость содержания нитратного азота от влажности (30-70$ ПВ) также имеет прямолинейный вид.

3. Изменение температуры от 5 до 40°С слабо влияло на содержание нитратного азота в солонцовых почвах, в незаселенных почвах это влияние было хорошо выражено. Разница между максимальным и минимальным содержанием нитратов через 90 дней инкубирования

в солонцовых почвах составила 20-22$, тогда как в незасоленных -57-71$.

4. Внес&Зие азотного удобрения в мелиорированный солонец вызывало временное усиление процесса минерализации органического вещества, которое сопровождалось увеличением содержания почвенных нитратов. В немелиорированнои солонце и незасоленных почвах под влиянием азотного удобрения либо не обнаруживалось изменений, либо происходило временное снижение интенсивности процесса минерализации.

5. Во всех лабораторных опытах отмечено снижение интенсивности процесса минерализации и накопления минерального азота в

мелиорированном солонце по сравненио с нзмелиорнрованным. Различия между, почвами сглаживались при температурах 5 и 40° и влажности 30* ПВ.

6. Исследования в полевых условиях показали, что поведение азотного удобрения в почвах в значительной степени определяется погодными условиями вегетационного периода. В сухой год большую нитрификационную активнооть в пару проявили солонцовые почвы -46-47$ внесенного аммиачного азота удобрения в конце вегетационного периода находилось в нитратной форме, 5-11% - в аммиачной, для лугово-черноземной почвы эти показатели были соответственно

22 и 29*. В нормально увлажненный год разницы между почвами не обнаружено. Потери азота удобрения в пару также не зависели от типа почвы и были максимальными в год с избыточным увлажнением (80*), минимальными в засушливый (20*).

7. Внесение азотного удобрения на фоне Р60К60 значительно повысило урожайность овса на мелиорированном солонце и лугово-черноземной почве в условиях достаточного увлажнения. Во влажный год увеличивалось использование растениями овса ateta удобрения на 622*, одновременно уменьшилось закрепление азота в почве и возросли потери по сравнению с засушливым годом.

,8. Использование азота удобрения в первый год последействия на мелиорированном солонце и лугово-черноземной почве было очень незначительным, около 1% от внесенного количества. На немелиориро-ванном солонце коэффициент использования азота удобрения в последействии возрастал о увеличением дозы о 8,7 до 18,5*.

Основные положения диссертации изложены в работах:

1. Иодко СЛ. Сравнительная характеристика методов определения минерального азота в почве//Почвенно-климагичеокие реоурсы интенсификации и их использование в земледелии: Сб. науч. тр. /РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИЗХим. - Новосибирск, 1992.- С. 131-139.

2. Иодко СЛ. Исследование влияния влажности на минерализацию углерода и азота в почвах//Бпл. почвоведа. - 1993 (в печати)

3. Иодко СЛ. Баланс азота удобрения на солонцовых комплексах в условиях микрополевого опыта//Сиб. вестн. с.-х. науки -1994.-й I.

Подписано к печати 6.12.93 г. Формат 60x84/16

Объем Г п. л. Тираж 100 экз. Заказ Уе.15'59

Редакционно-полиграфическое объединение СО РАСХН,

ротапринт. 633128, Новосибирская обл:, п. Краснообск