Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКОГО АЗОТНОГО ФОНДА РАЗЛИЧНО УДОБРЕННЫХ И ОКУЛЬТУРЕННЫХ ПОЧВ, ВКЛЮЧЕНИЕ В НЕГО АЗОТА МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИИ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ИММОБИЛИЗОВАННОГО АЗОТА (В ОПЫТАХ С 15N)

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКОГО АЗОТНОГО ФОНДА РАЗЛИЧНО УДОБРЕННЫХ И ОКУЛЬТУРЕННЫХ ПОЧВ, ВКЛЮЧЕНИЕ В НЕГО АЗОТА МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИИ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ИММОБИЛИЗОВАННОГО АЗОТА (В ОПЫТАХ С 15N)"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

~~На правах рукописи Наиля Хабибовна АСАРОВА

СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКОГО АЗОТНОГО ФОНДА РАЗЛИЧНО УДОБРЕННЫХ И ОКУЛЬТУРЕННЫХ ПОЧВ, ВКЛЮЧЕНИЕ В НЕГО АЗОТА МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ИММОБИЛИЗОВАННОГО АЗОТА

(В ОПЫТАХ С

• \ . •. -

(Специальность № 06.01.04 — агрохимия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

У'

МОСКВА — 1978

Работа выполнена на кафедре агрономической и биологической химии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева. '

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук профессор П. М. Смирнов. Научный, консультант — кандидат сельскохозяйственных наук Е. И. Шилова.

Официальные оппоненты: доктор .биологических; наук А. Д. Фокин и кандидат, сельскохозяйственных наук старший научный сотрудник Е. А. Андреева.

Ведущее предприятие — Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени (научно-исследовательский институт удобрений и агродочвоведения им. Д. Н. Прянишникова.

Защита диссертации состоится . 1978 г.

У /4 ї і&иь**"* "

на заседании Специализированного совета Д-120.35.02 при Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева. Адрес: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49. С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан ?^ї**?*^"? . . 1978 г.

Ученый секретарь •

Специализированного. совета

совета

Л. А. ДОРОЖКИ НА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Осуществляемые .в нашей стране меры по дальнейшему развитию сельского хозяйства Нечерноземной зоны включают непрерывное возрастание применения минеральных удобрений, рациональное их использование в сочетании с известкованием кислых почв и применением органических удобрений. На почвах Нечерноземной зоны страны с низким содержанием гумуса и азота, ведущая .роль в повышении урожаев сельскохозяйственных культур принадлежит азотным удобрениям.

Для рационального использования азотных и органических удобрений необходимо правильное определение потребности в них, ясное представление о составе азотного фонда и превращениях азотистых соединений в почве.

В литературе сведения о влиянии систематического применения азотных удобрений на структуру органического азотного фонда почв Нечерноземной зоны малочисленны, а используемые методы .не дают четкого представления о природе азота в почве. Мало изучены размеры закрепления азота удобрения, состав иммобилизован,наго азота и его дальнейшая трансформация на различно удобренных и различно окультуренных в предшествующий период дерново-подзолистых и торфяных почвах. В связи с этим детальное изучение этих вопросов приобретает важное научное и производственное значение.

Цель и задачи исследований. Перед нашими исследованиями были поставлены следующие задачи.

1. Определение заласов азота и структуры азотного фонда различных по степени удобренмости и окультуренности дерново-подзолистых и торфяных .почв Московской области.

2. Изучение состава им1мобилизова<нного азота удобрения в этих почвах с применением разнообразных приемов его фракционирования.

3. Определение интенсивности убыли различных фракций почвенного и иммобилизованного азота в процессе минерализации.

4. Изучение баланса азота удобрения в системе «почва—

растения» в зависимости от степени окультуренности и преД' шествующей удобренноотн почв.

Научная новизна работы. Впервые для дерново-подзолистых и торфяных почв несколькими методами определены размеры включения азота удобрения (,5М) в различные азотсодержащие фракции органического вещества, дана характеристика составу вновь иммобилизованного азота в зависимости от предшествующей удобрен,ностн и окультуренности почв, установлена степень минерализации иммобилизованного азота и его различных фракций._ ^

Практическая ценность, работы/Результаты работы дают -представление о характере изменения азотного-фонда дерно-' во-подзолистых почв при их длительном сельскохозяйственном использовании и применении минеральных и органических удобрений; показа« характер превращений азота минеральных удобрений в различно окультуренных дерново-подзолистых почвах, а также в торфяных почвах в первые годы их освоения. Полученные данные могут быть использованы при прогнозировании эффективности азотных удобрений и при разработке .методов определения потенциально доступных растениям форм азота в почве.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались' на Юбилейной конференции молодых ученых «Актуальные вопросы почвоведения и агрохимии» в Почвенном институте имени В. В. Докучаева в 1978 г.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 148 страницах машинописного текста и содержит 38 таблиц. Состоит из введения, обзора литературы, пяти глаз экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы (329 наименований, н том числе 131 иностранное). Вспомогательный материал диссертации представлен в 9 приложениях.

Условия и методика исследований. Экспериментальная работа выполнялась в течение 1973—1976 гг. в двух микрополе-<вых, двух вегетационных и серии лабораторных опытов с меченными азотными удобрениями.

В микрополевом опыте 1, заложенном в 1971 году на дер-ново-'подзолистой ореднесуглинистой цочве учхоза «Дубки» Рузского района Московской области в полиэтиленовых сосудах без дна (¡на 22,1 кг 'сухой почвы), было внесено в 1-й год-опыта 0,8 г/сос. меченого азота сульфата аммония (ат.%. изб." 15М = 17,34) отдельно или вместе с соломой 0,45 г/сос. (0,78% И) .на фоне РК и извести по 2/3 гидролитической кислотности. В течение 1972—1976 гг. вносили немеченый сульфат "амачония на фоне РК в той же дозе. Опытна я культура— ячмень, сорт «Московский».' Объектами исследования являлись образцы почв, отобранные в год внесения .меченого удобрения и через 5 лет последействия.

Микрополевой опыт 2 был заложен в 1974 г. «а различно удобрявшихся в течение 62 лет легкосуглинистых почвах многолетнего полевого опыта ТСХА'в еооудах Лез дна на 20.кг сухой почвы. Меченое азотное удо-брение было внесено на фоне РК в форме 15МН»,БЖ>» (ат.% изб. 1E.N = 25,83) и дозе N 1 г/сос. Опытная культура—ячмень «Московский». Объектами ИССЛеДОВаНИЯ ЯВЛЯЛИСЬ ДОЧВЫ ДеЛЯНОК PîsKeo, N«)PtsK60 и

NsoP75K6<?4-HaB03 10 т с участков бессменного пара и севооборота многолетнего опыта. • , >

Двухлетний вегетационный опыт 1 проведен в стеклянных сосудах «а 2,8 кг. сухой почвы. В опыте использовали известкованную дерново-подзолистую почву с ва/риантов многолетнего (.15 лет) опыта с бессменной кукурузой в учхозе «Дубки»: 1) 'без удобрения; 2) N200P100K240; 3) N200P100K240+навоз 40 т; 4) навоз 80 т. Азотное удобрение вносили на фоне РК в дозах 324 мг N .на сосуд (ат.% изб. ,5N = 25,86%) в 1974 году и 280 мг N на сосуд (ат.% изб. 15N=27,33%') в 1975 г. Во второй год опыта в половину сосудов вносили немеченый сульфат аммония на фоне.РК. Культура — ячмень, сорт «Московский». В опыте изучали баланс азота удобрения и его трансформацию в последействии.

Вегетационный опыт 2 проведан в 1975 г. .на 2-х торфяных почвах низинного типа: целинной и пахотной 4-го освоения (с/х «Загорский» Московской области), в сосудах Митчерли-ха, вместивших .1,4 кг сухого торфа. Азот внесен в дозе 0,9 г/сос в форме (15NH4)2S04 (ат.% изб. !SN=29,68) на фоне РК. Опытная культура—>райграс многолетний «Польский». В опыте изучался баланс азота удобрения на торфяных почвах и фракционный состав иммобилизованного азота удобрения и азота почвы.

В лабораторных опытах изучали влияние различных факторов на иммобилизацию и состав иммобилизованного азота удобрения.

Общий азот в почве и растениях определяли по Кьельда-лю-Иодельбауэру, сумму минерального азота в 0,25 н. КС1 вьггяжке с восстановлением нитратов по Деварду с последут ющей дистилляцией аммиака. Анализ фракционного состава азота в почве проводили .после удаления подвижных минеральных форм азота. При фракционировании органического азота использовались методы кислотного гидролиза (6 н. НС1) Бремнера в модификации Стивенсона (Stevenson F. J., 1957) и выделения основных групп гумусовых веществ по Тюрину в последней модификации Пономаревой и Плотниковой (1968) с применением в некоторых случаях предварительной перед выделением гумусовых веществ обработки почвы по Шпринтеру сернокислотноацетоангидридной смесью. Для определе-

ния содержания меченого и природного азота в различных по молекулярному весу фракциях гумнновых кислот использовали метод их гельфилыграции через софадекс £-75.

Общая агрохимическая характеристика почв, использованных в наших опытах, приведена в диссертации.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Содержание и фракционный состав органического азота в различно окультуренных дерново-подзолистых и торфяных почвах

Исследуемые почвы значительно различались по содержанию гумуса и азота в пахотном слое. Различия были обусловлены разными условиями естественного почвообразования, характером сельскохозяйственного использования почвы и ее предшествующей удобренлостью. Более всего гумуса и азота (55,5—63,6% и 1,8—2,4%) содержалось в торфяных почвах и менее всего в дерново-подзолистой почве с делянок 62-летнего бессменного пара многолетнего опыта ТСХА (0,60—0,85% и 0,050-^(^59%). Систематическое длительное внесение под культуры азотных минеральных удобрений в составе ¿ЧРК в многолетних стационарных опытах или не оказывало влияния на содержание азота в почве по сравнению с контролем (многолетний опыт ТСХА, 62 года), или наблюдалось незначительное (на 5%) увеличение запасов азота (многолетний опыт учхоза «Дубки», 15 лет). По отношению к исходной почнё на варианте ¡МРК опыта в учхозе «Дубки» содержание азота в почве снизилось за 15 лет на 9,3%.

. Систематическое внесение навоза оказало значительно большее положительное влияние на содержание азота в по 1 ве, чем минеральные удобрения. За счет внесения навоза (.10 т ежегодно) на фоне ЫРК. в почве севооборотного участка многолетнего опыта ТСХА (62 года) содержание азота было на 19% выше, чем в неунавоженной почве (МРК). В унавоженных почвах многолетнего опыта учхоза «Дубки» (40 или 80 т/га ежегодно в течение 15 лет под кукурузу) содержание азота в почве на 48—61% превышало контроль и было на 28— 40% выше, чем в исходной почве.

Органическая часть азотного фонда как дерново-подзолистых, так и торфяных почв характеризовалась высокой степенью гидролизуемости (82—88% и 82—83% соответственно). Содержание пгдролизуемого кислотой и отгоняемого щелочью органического азота (Г.О.) находилось в пределах 24—38%, гидролнзуемого неотгоняемого (Г.Н.)—.45—69% и негидро-лизуемого (НГ) — 12—18% (табл. 1). Гидролизуемый отгоняемый азот (при данном методе гидролиза) ,представлен амидами, аминосахарами, фиксированным аммонием и дру-4

гоми формами азота; в4 среднем 70—80% гидролизуемого ле-отгоняемого азота представлено связанными аминокислотами (Stevenson F. I., 1957).. Формы азота в негидролизуемом. остатке почвы плохо изучены. Многие исследователи полагают, • что в его . состав входят гетероциклические соединения азота. .

Исследования показали, что пахотные почвы под культурами, в том числе, и торфяная, несмотря на значительные различия в содержании общего азота и различную удобренность, имеют очень близкую структуру азотного . фонда, определенную методом кислотного гидролиза.

• Распределение азота по группам гумусовых веществ исследуемых дерново-подзолистых почв было аналогично распределению углерода, обычно наблюдаемому в этом типе почв, и составило 18—30% в' гумшшвых кислотах, 30—46% в фульво-кислотах и 32—40;%' в гуми.нс (табл. 2)." Отношение N гк : составило 0,40—1,00 и было наибольшим в унавоженных почвах. Азот гуминовых кислот интенсивно унавоженной почвы (вар. навоз 80 т, опыт учхоза «Дубки») в большей степени был представлен более высокомолекулярными их фракциями (84%), чем в неудобренной почве контроля (47,%).

В .приросте органического азота в почве за счет внесенного навоза наибольший удельный вес принадлежал ГЛ. (аминокислотной) фракции (50—58%), меньший Т.О. (22—25%) и ИГ (18—>25%) фракциям. В составе прироста азота гумусовых веществ наибольшую долю имел азот гуминовых кислот (40—'51(%') и гуминов (29—41%).

2. Состав иммобилизованного |в почве азота удобрения

Величина закрепления в почве внесенного азота удобрения в микрополевых и вегетационных опытах составила 11— 32% от внесенной дозы и мало изменялась в зависимости от предшествующей удобренности почвы.

. Основная часть закрепленного азота удобрения (57—72%) обнаружена в составе гидролизуемой неотгоняемой (аминокислотной) фракции, 20—39% найдено в гидролизуемой отгоняемой и только 4:—13% в негидролизуемой фракциях. Иммобилизованный азот отличался от почвенного большей долей гидролизуемой неотгоняемой фракции и меньшей — негидролизуемой (табл. 1). Все пахотные почвы, находившиеся под культурами, как дерново-подзолистые, так и торфяная почва характеризовались идентичным распределенном вновь иммобилизованного азота но фракциям кислотного гидролиза. При этом предшествующая удобренность почвы мало влияла на состав иммобилизованного азота.

• В условиях лабораторных опытов было показано, ч,то при подавлении развитая микроорганизмов (в атмосфере толуола) закреплялось в почве всего 0,4—ЗД%-азота сульфата аммония, и только 1,5—16,7% закрепленного азота обнаружено в гидролизуемой неотгоняемой фракции, а основная часть его (73,6—92,7,%) включалась в гидролизуемую до аммиака фракцию. Аналогичное распределение азота удобрения наблюдалось также в краткосрочном опыте в первые 48 часов. Результаты этих исследований свидетельствуют о решающей роли микроорганизмов в .закреплении азота удобрения в почта б л и ц а 1

Состав почвенного азота и иммобилизованного азота удобрения в различно окультуренных почвах, определенный методом кислотного гидролиза

Характер с.-х. использования и предшествующей удобренное™ почв Фракция почвенного N Фракция им!м0б. N удобрений

Г. О. I Г. Н, НГ сумма, мг/100 г Г. О. I Г. Н. НГ сумма, мг/кг

% от суммы фракций % от суммы фракций

Дерново-подзолистая, среднесуглинистая почва, учхоз «Дубки»

(микродолезой опыт 1 с 15М)

Целшшая | 34,2 | 52,1 | 13,7 | 112,1} 22,6 | 71,0 | 6,5 | 11,6

Дерново-подзолистая, среднесуглинистая почва многолетнего опыта учхоза «Дубки> (вегетационный опыт 1 с 15М)

Без удобрений 34,7 48,0 17.3 102,8 23,5 67,3 9,2 25,1

ЫРК. 34,3 49,4. 16,3 107,6 22,6 68,6 8,8 21,7

КРК+навоз 40 т 31,9 50,5 .17,6 145,7 20,4 71,5 8,1 22,1

Навоз 80 т 30,7 51,6 17,7 157,4 20,7 7.1,0 8,3 24,1

Дерново-подзолистая, легкосуглинистая почва многолетнего опыта ТСХА

(михрощолевой опыт 2 с

Бессменный пар:

РК 38,4 46,7 .14,9 52,4 — — — —

38,4 45,7 15,9 57,1 39,2 56,9 3,9 5,1

^ЧРК+навоз 10 т 35,2 48,1 16,6 59,2 35,5 58,1 6,4 6,2

Севооборот:

РК 34,8 49,3 15,9 77,9 — —. — —

ЫРК 34,1 50,3 15,6 81,5 23,0 68,0 9,0 10,0

КРК+наооз Ют 32,3 50,2 •17,5 95,8 21,3 68,2 10,6 8,6

Торфяные почвы низинного типа, с/х Загорский

(вегетационный опыт 2 с 13М)

Целинная 1 >24,0 58,8 •17,2 1792,6 25,0 61,5

Пахотная . | 27,5 54,5 18,0 2495,9 20,9 70,3

ве. В то же время в сравнении с составом азота почвенных микроорганизмов, подвергнутых тому же фракционированию, что и почва,-иммобилизованный азот удобрения беднее гидролизуемой неотгоняемой фракцией (66,9—71,5% против 84,5%), богаче гидролизуемой отгоняемой— (20,9—39,2%' против 13,9%) и негидролизуемой (2,3—13,5% против 1,6%) фракциями. Определено, что органический азот, поступающий в почву в составе соломы; отличается от азота тел микроорганизмов значительно большей долей негидролизуемой фракции (14,6%) и меньшей гидролизуемой неотгоняемой—70,3,%'.

В конце вегетации в микрополевых м вегетационных опытах закрепленный в почве аоот удобрения был обнаружен во всех группах гумусовых веществ, выделенных из почвы стандартным методам (Пономарева, Плотникова, 1968). В гуми-новых кислотах определено 38—50% меченого азота, найденного в составе гумуса, в фульвокислотах 24—38%, включая декальцинат и гумине.23—34% (табл. 2). Распределение ме-

Табдица 2

Состав почвенного азота и иммобилизованного азота удобрения в различно окультуренных дерново-подзолистых почвах, определенный фракционированием по группам гумусовых веществ

(% от суммы фракций)

Характер с.-х. использования и предшествующей удобрен-ности почв Фракции почвенного N Фракция имімоб. N удобрений

дек. ф.к. г.к. гумия дек. 'ф.к. Г.К. гумнн

Дерново-подзолистая, среднесуглинистая почва, учхоз «Дубки»

(микрополевой опыт 1)

Целинная

| ЗЛ | 33,5 | 23,6 | 39,8 | 3,6 | 23,7 | 4-0,0 | 32,7

Дерново-подзолистая, среднесуглинистая почва, многолетний опыт учхоза «Дубки» (вегетационный опыт 1)

Без удобрений 2,8 33,6 24,6 39,0 5,2 20,7 43,1

КРК 3,2 36,3 24,0 36,5 6,2 18,7 42,5

^К+навш 40 т 2,6 30,0 30,0 37,4 5,5 18,7 44,3

Навоз 80 т 2,2 23,0 30,1 39,7 5,9 17,6 43,0

,31,0 32,6 31,5 33,5

Дерново-подзолистая, легкосуглинистая почва, многолетний опыт ТСХА

(микрополевой опыт 2)

бессменный пар:

ЫРК 1ЧРК+навоз Ют Севооборот:

КРК .МРК+навоз Ют

4,7 41,3 18,4 35,6 15,9 20Д 38,7 25,0

5,2 40,2 19,2 35,4 11,3 26,4 37,8 24,5

2,1 41,0 24,3 32,6 8,0 21,0 45,0 26,0

2,1 37,2 28,8 31,9 7,1 20,2 50,1 22,6

ченного 15М азота удобрения по группам гумусовых веществ отличалось от почвенного большей долей его в гуминовых кислотах и меньшей в фульвокислотах и гумине. Отношение Ыг.к.:Ыф.к- в составе меченого азота было равным 1,00—1,84 против 0,40—1,00 в почвенном азоте. Предшествующая удоб-ренность почвы не оказала значительного влияния на распределение азота удобрения по группам гумусовых веществ, хотя проявилась некотрая тенденция к возрастанию отношения к. :Ыф.к. на унавоженных почвах как и в составе почвенного азота. В гуминовых кислотах целинной и сильно унавоженной почвы (80 т/га) меченый азот удобрения (также как 'И почвенный азот) в большей степени был обнаружен в более высокомолекулярных фракциях (>50000) гуминовых кислот (82,3—88,9%), чем в неудобренной почве этого опыта (60%).

Методом кислотного гидролиза различных групп гумусовых веществ, выделенных из дерново-подзолистой почвы шестилетнего микронолевого опыта 1 с (варианты '^РК и 15х\РК+солома), было установлено, что во всех группах гумусовых веществ преобладает гидролизуемая неотгоняемая фракция меченого азота — 57—77% (табл. 3).

Таблица 3

Изменения в соотношении фракций иммобилизованного азота удобрения в составе гумусовых веществ почвы микрополевого опыта 1 за пятилетний период- (мг/кг почвы/% от суммы)

' Группа гумусовых ¿1 Меченый азот по варианту 15.МРК 1 год-Ь + ИМР1\ 5 лет ' Меченый азот по варианту 15ХРК 1 год+ + 14МРК 5 лет

вещестз Срок опред •ления Г.О. ГЛ. НГ итого Г.О. Г.Н. НГ итого

Фулывокис- 1971 г. 0,9 1,6 0,2 2.7 1,2 2,0 0,8 3,5

лоты 33,4 59,2 7,4. 100 34,3 57,1 8,6 100 ;

1076 г. 0,7 1,0 0,2 1,9 0,9 1,2 0.2 2,3

36,9 52,6 10,5 100 39,2 52,2 8,7 100

Гуминовые 1971 г. 0,7 3,4 0,4 4,5 0.8 4.0 0,4 5,2

15,5 75,6 8,9 100. 15,4 76,9 7,7 100

» 1976 г. 0.5 ■1,9 0,4 2,8 0,5 2 2 0,3 3,0

17,9 675 14,3 100 16,7 73,3 10,0 100

Гумин ¡971 г. 0,9 2,6 0,1 3,6 1,6 3,9 0,2 5,7

25,0 72,2 2,8 100 23.il 68,4 3,5 100

1976 г. 0.7 1,4 0.1 2,2 1,1 1.9 0.2 3.2

31,8 63,7 4,5 100 34,4 59,4 6,2 100,

(При этом доля ее в составе меченого азота значительно превышает долю природного гидролизуемого неотгоняемого азота гумусовых веществ. Доля меченого азота этой фракции как и-почвенного азота была наибольшей-» гуминовых кислотах и наименьшей в фульвокислотах, а относительное содержание гидролизуемого до аммиака 'почвенного и меченого азота было более высоким в фульвокислотах. Относительное содержание негидролизуемого меченого азота гумина (2,8— 3,5% ) было в 4—5 раз, гуминовых кислот (7,7—8,9%) в 2 раза и фулызскислот (7,4—8,6%) в 1,6 раза ниже доли природного негидролизуемого азота в группах гумусовых веществ.

Традиционные методы фракционирования гумуса не предусматривают отделение .азота негумифицированного микробного белка, в состав которого прежде всего включается азот удобрение от азота специфических гумусовых веществ. В то же время, по данным Т. В. Тарвис (1973), азот минеральных удобрений может быть закреплен а форме живого вещества на срок более двух вегетационных .периодов. По данным наших исследований, азот негумифицированнон воздушно-сухой микробной плазмы, подвергнутой тому же стандартному фракционированию, что и почва, определялся во всех группах гумусовых веществ. Поэтому считаем, что определение метки в составе гумусовых веществ при отсутствии в настоящее время методов отделения негумифицированного азотистого материала не может дать точную картину процесса гумификации и обновления гумуса. Применение известного метода Шпринге-ра для удаления из почвы негумифицированных органических веществ не дало обнадеживающих результатов, так как удаление негумифицированной микробной плазмы из почвы было далеко не полным. Предварительная обработка почвы по Шпрингеру резко меняла распределение меченого азота по группам гумусовых .веществ в сторожу увеличения долм меченого азота фульвокислот и снижения доли меченого азота гумина.

3. Минерализация почвенного органического азота и иммобилизованного азота удобрения и изменения их состава

Изменения в содержании азота различных фракций почвенного органического вещества определяли в дерново-подзолистых почвах многолетних опытов за период 5, 10 или 15 лет в сравнении с результатами анализов исходных образцов почв. Во всех почвах в структуре убыли преобладала гидро-лизуемая неотгоняемая фракция азота (64,1—77,7%). Она же характеризовалась наибольшей интенсивностью убыли (табл. 4). Изменений в содержании негидролизуемого азота практически не .наблюдалось. Поскольку величина минерали-

Содержание и убыль различных форм почвенного органического азота при длительном с.-х. использовании почв (мг/100 г почзы/% от суммы)

Вариант .и определяемый показатель ¿> Фракция почвенного азота

Год да ро: леиия Г,0. г.н. нг итого

Почва многолетнего полевого опыта, учхоз «Дубки»

1) Исходная почва...... 1960 ' 4 0,0 64.4 17,7 122,1

32,8 52,7 14,5 100

Без удобрений, через 15 лет 1075 35.6 49.4 17.8 102,8

. „ с.-х. использования . . . . 34,7 48,0 17,3 100

Убыль азота....... 4.4 15.0 —0,1 19,3

' ■ ' • - 22,8 77.0 —0,5 100

Интенсивность убыли, % 11,0 23,3 — 15,8

2) Навоз 80 т/га в течение 5-ти 1965 44.8 81.1 26.2 152,1

• лет .......... 29,5 53,3 17,2 100

Через 10 лет после прекраще- 1975 42,4 75.4 25.8 14Л.6

ния внесения навоза . . . 29,5 5.2,5 18,0 100

Убыль азота....... 2.4 5,7 0,4 8,5

28,2 67,1 4,7 100

Интенсивность убыли, % . . 5,4 7,0 1,5 5,6

Почва шестилетнего микрополевого опыта с учхоз «Дубки»

1) ЫРК

і\'РК 6 лет . Убыль азота

Интенсивность убыли, % . . 2) ЫРК+солома ... . . .

1971 1076

1071

*\РК 6 лет . ......1076

Убыль азота.....

Интенсивность убыли, %

зации за период 5—16 лет была небольшой (6,6—115,8%), различия в убыли различных форм азота не оказывали большо-10

38.3 53.6 15,4 112,3

34,1 52,2 10,7 100

34.5 51,3 15,1 100,9

34,2 50,8 15,0 100

3.8 7,3 ОЛ 11,4

33,3 64,1 2.6 100

9,9 12,5 2,0 10,1

39.0 60.5 15.9 115,4

Д3.8 &2,4 13,8 100

35.3 52.5 15.8 103,6

34,1 50,7 15,2 100

3.7 8.0 0,1 11,8

31,4 67.8 0,8 100

9.5 13,2 0,6 10,2

го влияния на их соотношение в почве. Можно отметить некоторое повышение доли негидролизуемого азота в сравнении с исходным и снижение доли гндролизусмого неотгоняемого азота.

При фракционировании азота по группам гумусовых веществ было выявлено, что в минерализации может, участвовать азот различных групп гумусовых веществ, и степень участия 'каждой из них варьирует в зависимости от . почвы (табл. 5). Азот наиболее подвижных фракций фульвокислот 1а (декальцннат) и 1+2'фракций (0,1 н. ЫаОН вытяжки после докальцнрования) убывал в значительной степени во всех почвах. На унавоженной почве наблюдалась значительная убыль кроме того и фракции 1 +(2 гуминовых кислот. В бывшей целинной почве микрополевого шестилетнего опыта наряду с азотом фульвокислот заметно убывал также азот гумина. Распределение азота по группам гумусовых веществ в большинстве почв мало изменилось, что связано с небольшими абсолютными размерами минерализации.

Трансформацию иммобилизованного азота удобрения изучали: а) в дерново-подзолистой почве микрополевого опыта за пятилетний период; б) в различно удобренных почвах в условиях вегетационного опыта 1.

Минерализация иммобилизованного в 1-й год азота удобрения на вариантах '^РК и 15МРК+солома микрополевого опыта за 5 лет последействия при ежегодном наложении "ИР,К составила 37,1—38,1% от исходного, превысив в 3,6— 3,8 раза интенсивность минерализации природного почвенного азота за этот же период (табл. 5 и 6). Так же как в составе почвенного азота, в составе меченого азота по участию в минерализации выделялась фракция гидролнзуемого неотгоняемого азота. Убыль иммобилизованного азота удобрения из этой фракции в 4,8—-6,2 раза превосходила убыль гидролнзуемого до аммиака азота, а интенсивность'убыли азота данных фракций составляла 43,4—44,6%" и 23,1—25,7% соответственно. В вегетационном опыте 1 в различно окультуренных почвах в 1-й год последействия также была выявлена наибольшая абсолютная и относительная убыль гидролнзуемого неотгоняемого меченого азота (табл. 7). Наибольшей эта убыль была на унавоженных почвах, что вероятно связано с их большей микробиологической активностью.

Многие исследователи придают наибольшее значение как источнику потенциально доступного для растений органического азота его легкогидролизуемым до аммиака формам. Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что не только гидролизуемые до аммиака формы азота, но и возможно в большей степени, менее подвижный гидролнзуемый не-отгоняемый азот может служить резервом для образования

Содержание и убыль азота различных фракций гумусовых веществ почвы прн ее длительном с.-х. использовании (мг/100 г почвы/% от суммы)

■ N фульво- N гумино- К

Вариант' С5 кнслот вых кислот

и определяемый гумм- Итоге

Год определен

показатель 1а 1+2 3 1+2 3 коз

Почва многолетнего волевого опыта, учхоз «Дубки»

Исходная 1960 6.4 28,8 14.7 14.7 8,4 35,0 108.0

почва 5,9 26,7 13,6 13,6 7.8 32,4 100

Без удобр. че- 1975 2.5 16.5 14.7 13,2 9.6 36,2 92,8

рез 15 лет 2.8 17.8 15,9 14,2 10,3 39,0 100

Убыль азота 3.8 12,3 0,0 1.5 —'1.2 —и 15.2

25,0 80,8 0,0 9,9 —7,3 —7,9 100

Интенсивность убыли, % 59.3 42,7 о.о 10,2 — 14,1

Навоз 80 т/га 1965 3.7 30,1 16.9 22.5 17,9 47,6 138,7

в теч. 5-ти лет 2,7 21,7 12,2 16,2 12,9 35,3 100

Через 10 лет 1975 2.5 23.1 16,4 18,9 17,8 48,4 130,1

последействия 1.9 20,1 12,6 14,5 13,7 36,2 100

Убыль азота 1,2 4.0 0.5 3.6 0.1 —0.8 8.6

14,0 46,5 5,8 41,8 1.2 —9,3 100

Интенсивность убыли, % 32,5 13,3 3,0 16,0 5,6 — 6,2

Почва шестилетнего микрополевого опыта с 15М, учхоз «Дубки»

1. ИРК 1971 3,5 23.8 13,9 15.1' 11.4 44.8 112.6

3,1 21,2 12,3 .13,5 10,1 39,8 100

№К 6 лет 1976 1.8 20,2 14.0 14.1 М.4 40,5 102,0

1.8 19,8 13,7 13,8 .11,2 39,7 100

Убыль азота 1.7 3.6 —0,1 1.1 0.0 4,3 10.6

Интенсивность ■. убыли, %' 2. МРК+солома 1971 16,0 48.6 . 4,9 33,9 15,1 24.9 -0,9 13,2 10,4 7.2 16,2 0,0 0,0 10,7 40,6 9,6 45,2 100 9,4 115,1

• 4,3 21,6 11,5 14,1 9,3 39,2 100

МРК 6 лет 1976 2.0 19.8 14,5 15,7 10,5 41,0 10.3.5

1.9 19,3 14,2 15,3 10,3 40,0 100

Убыль азота 2.9 5,1 —1.3 0.5 0,2 4.2- 11.6

25,0 44,0 —11.2 4,3 1.7 30,2 100

Интенсивность убыли, % 59,3 20,5 — 3,1 1.8 9,3 10,1

Содержание и убыль фракции иммобилизованного а почве азота удобрения в микрополевом опыте 1 за 5 лет последействия (мг/кг почвы/% от суммы фракций)

35

га я Д ,

.5 к а о

Є 2

Содерж.. N удобрения к л о Содерж. N удобрения Убыль К удобрения л г— о о --

1971 . 1976 Убыль N удобрени О = к к а о Группы гумусови веществ Го> 8 2 а і- а X \э

2.6 2.0 0.6 23,1 дел. 0.4 0.1 0,3 75,1

22,5 27,4 13,9 3,6 1,5 7,0

8,3 4,6 3,7 44,6 ф.к. 2,6 1.8 0,8 30,8

71,5 63,0 86,1 23,6 26,9 18,6

0,7 0,7 0,0 0,0 г.к. 4,4 2,7 1,7 38,6

6,0 9,6 0,0 40,0 40,3 39,5

11,6 7.3 4,3 38,1 гум. 3,6 2,1 1.5 41,6

100 100 100 32,8 31,3 34,9

Итого 11,0 6.7 4.3 39,1

100 100 100

3.5 2.6 0.9 25,7 дек. 0.4 0.1 0.3 75,0

24,5 28,9 17,0 2,7 .1,2 4,8

9.9 5.6 4,3 43,4 ф.к.. 3,4 2.3 1,1 32,4

23,1 27,1 17,8

69,2 62,2 81,1

0,9 0,8 0,1 П.і г. к. 5.2 3.0 2,2 42,3

35,2 35,2 35,5

6,3 8,9 1,9

14.3 9.0 5.3 37,1 гум. 5,7 3,1 2.6 45,6

100 100 100 38,8 36,5 41,9

Итого ■14,7 8,5 6,2 42,2

100 ЮЛ 100

3

а.?

Г+

оЬ

и-1 ч + + ю

Си и И „

Г.о. г.н. нг

Итоге

Г.О. Г.Н.

нг

Итого

минеральных форм азота в почве. Наибольшая убыль гидроли-зуемого неотгоняемого азота в процессе минерализации согласуется с представлением об аминокислотной природе основной части азота этой фракции. Изменения в содержании меченого азота в негидролизуемом остатке почвы были незначительными в условиях обоих опытов. В составе основных групп гумусовых веществ (микрополевон опыт 1) так же наблюдалась наибольшая абсолютная убыль гидролизуемой неотгоняемой фракции меченого азота, а убыль негидролизуемого азота была незначительной. В результате неодинаковой интенсивности убыли различных фракций меченого азота в процессе его минерализации состав его значительно сблизился с соста-

Содержание и убыль фракций иммобилизованного азота удобрения различно окультуренных дерново-шодзолистых почвах в вегетационном опыте 1 (мг'кг почзы/% от суммы фракций)

5 К (Ч Содерж. N удобрения _ « л и о о Содерж. N удобрения к

© £ 1974 1975 Убыль N удобреяи 'Й 3 Группы гумусовь веществ. 1974 1975 Убыль N удобренії

г.о. 5,9 5,3 0,6 10,2 ' дек.'. ' 1,2 0,9 0,3

23,5 23,6 22,2 5,2 4,3 10,7

пн. 16.9 14,8 2.1 12,4 ф.к. 4.8 4,6 0,2

67,3 61,1 77,8 20,7 22,5 7,1

нг 2.3 2.3 0,0 0,0 г. к. • 10,0 7,9 2,1

9,2 10,3 0,0 43,1 38,9 75,1

Итого 25,1 22 4 2,7 10,8 гум.: 7,2 7,0 0,2

100 100 100 31,0 34,3 7,1

Итого 23.2 20,4 2,8

100 100 100

г,о. 4.9 4,4 0,5 10,2 дек. 1,3 0,6 0,7

22,6 23,0 20,0 6,2 3,6 25,0

Г.Н. 14,9 12,7 2,2 14,8 ф.к. 3,9 3,8 0,1

68,6 66,0 88,0 18,7 21,6 3,6

НГ 1,9 2.1 —0.2 г.к. 8.9 7,1 1,8

8,8 11,0 —8,0 42,5 38,6 64,3

Итого 21,7 19,2 2.5 11,5 гум. 6,8 6.6 0.2

100 .100 100 32,6 36,2 7,1

Итого 20.9 18,1 2,8

100 100 100

Г.О. 4,5 4,0 0.5 11,1 дек. 1,2 0.6 0,6

20,4 23,4 10,0 . 5,5 3,4 14,3

Г.Н. 15.8 11,0 4,8 30,4 ф.к. 4,1 3,1 1.0

71,5 64,3 96,0 18,7 . 17,5 23,8

НГ 1,8 2,1 —0.3 г. к. 9,7 7,1 2.6

8,1 12,3 —6,0 44,3 40,0 61,9

Итого 22,1 17.1 5,0 22,6 гум. 6,9 6,9 0,0

100 100 100 Итого 21,9 17,7 4,2

100 100 100

вом почвенного азота, что выразилось в снижении доли ГН фракции меченого азота и увеличении НГ фракции (таблицы 3,6,7).

При фракционировании азота по группам гумусовых веществ была выявлена наибольшая'интенсивность минерализации меченого азота наиболее подвижной фракции фульво-кислог—декальцнната аналогично почвенному азоту, но абсолютный вклад этой фракции азота в общую убыль был небольшим. Характер убыли меченого азота других групп гумусовых веществ не соответствовал их стапени подвижности в почве. В вегетационном опыте 62—75% убыли меченого азота приходилось на гуминовые кислоты (табл. 7); в микрополе-вом—меченый азот убывал как из состава гуминовых кислот, так в значительной степени и из гумиша (табл. 6).

4. Баланс азота удобрения в различно окультуренных и удобренных в предшествующий период почвах

В двухлетнем вегетационном опыте с ячменем на унавоженных дерново-подзолистых почвах урожай зерна на вариантах РК был в 2—2,2 раза выше, чем на .неудобренной почве контроля. При внесении азотного удобрения урожай зерна повысился в 2,5—5 раз, а вынос азота растениями в 3-—1,9 раза по сравнению с ва1риантами РК. Общий вынос азота был наибольшим на унавоженных почвах, и главным образом, за счет большего усвоения азота почвы. Вынос азота вновь внесенного удобрения, растениями в меньшей степени зависел от предшествующей удобренности почвы, чем вынос почвенного азота. Дополнительная мобилизация почвенного азота под влиянием азотного удобрения не имела ясно выраженной связи с окультуренностью и удобренностью почв и составила 18,1 — 40,3% к соответствующему контрольному варианту РК. Не было выязлено больших различий в балансе азота удобрения на различных по предшествующей удобренности почвах при 2-летнем внесении меченого азота. Коэффициент использования азота, удобрения растениями составил 57,3—65,4%, закрепилось в органической форме в почве 18,6—22,3%, потери были равными 14,9;—19,6% от внесенной дозы. Баланс азота удобрения не зависел от окультуренности почвы, связанной с систематическим внесением навоза в прошлом. В то же время на почвах, интенсивно удобрявшихся в прошлом минеральными удобрениями, были несколько более высокими коэффициенты использования азота удобрения, несколько меньшими закрепление в органической форме и потери.

В 1-й год последействия ячмень использовал только 8,1 — 12,0% оставшегося азота удобрения, 2,2—9,4%—терялось и 75,3—87,4% осталось в органической форме. Степень исполь-

Зования растениями закрепленного' в 1-й год опыта азота удобрения и величина его потерь были наиболее высокими в интенсивно унавоженных в прошлом почвах.

В вегетационном опыте с райграсом на целинной и пахотной 4-го года освоения торфяной почве, несмотря на высокое содержание общего азота в этих'почвах, азотное удобрение на фоне РК оказалось очень эффективным. Надземная масса райграса увеличилась в 3 раза, а вынос азота в 4,4—1,9 раза по сравнению с вариантом Р1С На торфяных почвах, как и на дерново-подзолистых, наблюдалось значительное дополнительное к контролю РК усвоение почвенного азота растениями, составившее 63,6% .на целинной почве и 90,0% на пахотной. Баланс азота " удобрения не отличался от баланса на мине-' ральных почвах в условиях вегетационного опыта и сложился для различно окультуренных торфяных почв практически одинаково. ; '

Выводы '

1. Органическая часть азотного фонда исследованных дерново-подзолистых и торфяных почв Московской области характеризовалась высокой степенью гидролизуемости (82— 83%)> причем наибольшую величину среди фракций кислотного гидролиза составила фракция гидролизуемого неотгоняе-мого (аминокислотного) азота —'45—69%. Различные по происхождению и предшествующей удобрснности пахотные почвы из под сельскохозяйственных" культур имели очень близкую структуру азотного фонда, определенную методом -кислотного гидролиза. Распределение азота по группам гумусовых веществ в дерново-подзолистых /почвах было аналогичным обыч-

. но наблюдаемому распределению углерода в этом типе почв. Отношение Нгй: :.Ыфк. колебалось от 0,4 до 1,0 и было наибольшим на унавоженных почвах. .

2. Систематическое внесение азотных удобрений в составе полного минерального удобрения под культуры в многолетних полевых опытах не повышало или незначительно увеличивало содержание гумуса и азота в почве по сравнению с контролем, и не предотвратило их убыли по отношению к исходному уровню. Длительное применение навоза привело к значительному увеличению гумуса и. азота в почве как по отношению к контролю, так и по отношению к .исходной почве. В восполнении запасов азота в почве п-ри внесении , навоза основная роль принадлежит гидролизуемой неотгоняемой фракции азота, а в составе гумусовых веществ—азоту гуминовых кислот и

; гумина. . • ;

3. В ми'крополевых и вегетационных опытах с меченными азотными удобрениями закрепление азота в органической

форме та различно удобренных и окультуренных почвах составило 11—32% от.внесенного. Иммобилизованный азот удобрения отличался от почвенного более высокой долей гид-ролизуемой неотгоняемой фракции и значительно меньшей негидролизуемой. Различно удобренные пахотные почвы иод культурами характеризовались идентичным распределением вновь иммобилизованного азота удобрения но фракциям кислотного гидролиза.

4. Основная роль в закреплении азота удобрения принадлежит биологическому поглощению его микроорганизмами. В угнетающих жизнедеятельность микроорганизмов условиях лабораторных опытов закрепление азота удобрения было незначительным и в основном происходило за счет фракции, гидролизуемой до аммиака (на 74—93%).

5. Распределение иммобилизованного азота удобрения ¡по группам гумусовых веществ почвы отличалось от почвенного более высокой долей азота гуминовых кислот, меньшей фуль-вокислот и гуминов. Предшествующая удобренность, в том числе унавожешюсть почвы, не оказала значительного влияния на распределение азота удобрения но группам гумуса. Методом тельфильтратш гуминовых кислот выявлено большее относительное содержание меченого азота удобрения, так же как и почвенного .азота, в составе более .высокомолекулярных фракций гуминовых кислот в унавоженной почве по сравнению с неудобрявшимся контролем. Кислотный гидролиз различных групп гумусовых веществ выявил отличие состава содержащегося в них меченного азота от природного почвенного. .

6. .При традиционных методах определения фракционного состава гумуса не достигается отделение гумифицированных азотистых органических соединений почвы от обогащенной 15Ы негумифицированной микробной плазмы, в которую прежде всего включается азот удобрения и которая примешивается ко всем , группам гумусовых веществ. Это обстоятельство должно учитываться при изучении процессов включения

в состав гумусовых веществ почвы.

7. Наибольшая по величине гидролизуемая н'еотгоняемая фракция как почвенного, так и иммобилизованного азота удобрения обладает высокой мобильностью, за счет нее происходит ,в основном увеличение азота в почве при внесении азотных удобрений и убыль органического иммобилизованного и почвенного азота в процессе их минерализации. Это свойство данной фракции должно быть учтено при разработке методов определения потенциально доступного растениям азота в почве. Негидролизуемая фракция почвенного и иммобилизованного меченого азотл проявила наибольшую устойчивость к минерализации.

8: В процессе минерализацияиммобилизованного азота удобрения его состав, как в целом, так и в группах гумусовых веществ, определенный методом- 'кислотного (гидролиза сблл-. жается с составом почвенного азота, что выражается в спи-, жешш доли гидролизуемой неотгоняемой- фракции ввиду ее. наиболее интенсивной убыли и-увеличении- доли негидроли-зуемого меченого азота .вследстлии -.большей устойчивости этой 'фракции азота к минерализации. •

9/ В условиях вегетационного опыта с ячменем при 2-летнем внесении сульфата аммония была выявлена высокая эффективность азота (удобрения .и отсутствие значительных раз-, лйчий в 'балансе внесенного азота на различно удобренных в предшествующий период- почвах. .Степень минерализации, использования растениями и потери азота удобрения в последствии были наибольшими .в унавоженных точнах. В вегетационном опыте с райграсом на целинной и 4-го года освоения торфяных 'почвах также -была выявлена высокая эффективность азотного удобрения. .При-этом баланс азота удобрения •практически не Отличался от баланса «а дерново-подзолистых почвах. ',

'' 10. Результаты исследований могут быть использованы при .прогнозировании эффективности азотных удобрений в различно удобренных 'дерново-подзолистых 'почвах, а также в торфяных почвах в первые годы их освоения. Данные, полученные при изучении трансформации органических соединений азота в почве, должны быть учтены при разработке методов определения потенциально доступного растениям азота в почве и при исследовании (процессов включения меченных азотистых соединений в состав специфических гумусовых веществ. • '

Список опубликованных работ по теме диссертации

I. Структура азотного фонда и баланс азота минерального удобрения в •дерново-подзолистой почве в зависимости от ее предшествующей удобренности в 'многолетнем полевом опыте. Доклады Т-СХА, вып. 218, 1976, стр. 110—4117.

■2. Превращения азота удобрения в торфяных почвах (опыты с 15Ы). Известия ТСХЛ, № 2, 1977, стр. 103—106.

3. Формы органического азота в различных почвах и-вклю-чение в их состав азота удобрения. »Известия ТСХЛ, № 1, 1977, стр.74—80 (в соавторстве).

Л 100728 10/Х—78 г.

Объем 1'/4 п. л. Заказ 1589. Тираж 100

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