Трансформация азота удобрений и экологические основы повышения его эффективности в условиях орошаемых почв сероземного пояса

Хаджиев, Тураб Хаджиевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Трансформация азота удобрений и экологические основы повышения его эффективности в условиях орошаемых почв сероземного пояса
ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Трансформация азота удобрений и экологические основы повышения его эффективности в условиях орошаемых почв сероземного пояса"

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ И АГРОХИМИИ

1 ^ ДЕК 199В

На правах рукописи

ХАДЖИЕВ ТУРАБ ХАДЖИЕВИЧ

ТРАНСФОРМАЦИЯ АЗОТА УДОБРЕНИЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ В УСЛОВИЯХ ОРОШАЕМЫХ ПОЧВ СЕРОЗЕМНОГО ПОЯСА

06.01.04 - Агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации

на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Ташкент - 1998

Работа выполнена в Институте микробиологии и Институте почвоведения и агрохимии Академии наук Республики Узбекистан

Официальные оппоненты: Доктор сельскохозяйственных наук,

Заслуженный деятель науки РУз, профессор Пирахунов Т.П. Доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Эргашев А.Э. Доктор сельскохозяйственных наук, Кожахметов С.

Ведущая организация: Узбекский научно-исследовательский институт хлопководства (УзНИИХ).

Защита состоится * 6" У// 1998 г. в_часов на

заседании Специализированного Совета Д 015.20.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук в Институте почвоведения и агрохимии Академии Наук Республики Узбекистан.

Адрес: 700179, Ташкент, ул.Камарнисо, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института почвоведения и агрохимии АН Республики Узбекистан.

Автореферат разослан: " ¡О" Х/^ 1998 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат сельскохозяйственных наук

Баиров А.Ж.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Применение азотных удобрений в бедных гумусом и азотом орошаемых почвах зоны хлопкосеяния Узбекистана играет решающую роль в увеличении производства сельскохозяйственной продукции и сохранений плодородия по*пз.

Несмотря на значительный рост использования азотных удобрений по сравнению с фосфорными и калийными баланс азота в земледелии складывается со значительным его дефицитом. В то же время систематическое применение азотных удобрений в районах интенсивной химизации привело к загрязнению окружающей среды минеральными и газообразными соединениями азота, скоплению токсичных количеств нитратов в растениеводческой продукций й в природных водах. К то\{у же всевозрастающие дозы применяемых азотных удобрений в хлопководстве республики уже не так дают заметного эффекта на урожайность хлопчатника. Необходима научная разработка ковых прогрессивных приемов рационального их использования, основанная на исследованиях динамики превращений азота И его баланса в системе почва-удобрениё-растение. Превращение азотных удобренйй прёдставляет сложный внутрипочвенный биоцикл, включающий его аммонификацию, нитрификацию, денитрификацию, иммобилизацию и мобилизацию. Взаимодействие этих процессов определяет уровень использования растениями азота удобрений, а их эффективность зависит от возможности управлять этими процессами.

Применение стабильного изотопа азота 15 N позволило раскрыть пути и сложные механизмы превращения его соединений в почве, установить закономерности усвоения азота удобрений и почвы растениями, определить истинный баланс азота удобрений и начать поиски приемов эффективного их использования. Значительная часть работ с использованием изотопа азота |5К проведена на дерново-подзолистых, черноземных и серых лесных почвах России (Турчин, Кореньков, Сапожников, Смирнов, Гамзиков, Кудеяров, Муравин и др.). В почвах зоны хлопкосеяния эта проблема изучена слабо и лишь в условиях типичных сероземов (Пирахунов, Кариев, Ташкузиев с сотр., Хашимов).

В связи с этим очевидна актуальность работ, посвященных исследованию путей превращения азота удобрений в орошаемых почвах зоны хлопкосеяния, где применяются высокие нормы азотных удобрений с целью разработки практических приемов повышения коэффициента их полезного действия, а также снижения загрязнения окружающей среды.

Цель и задачи исследований. Установить закономерности внутри-почвенного биоцикла и баланса азота разных форм удобрений с применением изотопа азота |5М в условиях основных орошаемых почв сероземного пояса зоны хлопководства, а также разработать научно обоснованные приемы повышения их эффективности и экологической безопасности.

При этом решались задачи:

1 .Выявить особенности превращения в почве, роль в плодородии и эффективность на хлопчатнике разных форм азотных удобрений.

2.Установить истинный баланс разных форм и доз азота удобрений в системе почва-удобрение-растение. Определить долю азота почвы и удобрений в общем выносе его хлопчатником и направленность минерализа-ционно-иммобилизационных процессов, а также количественные величины "экстра"азота в зависимости от форм азотных удобрений в различных почвах сероземного пояса. Изучить динамику поступления в хлопчатник и баланса азота удобрений.

. З.Определить доступность растениям и превращение в почве иммобилизованного азота удобрений. Выяснить степень минерализации и доступности растениям азота(15М) различных сообществ микроорганизмов и баланс его в почве под хлопчатником.

4.Установить роль чистых культур денитрифицирующих микроорганизмов в потерях азота из почвы и денитрифицирующую активность бактерий различных орошаемых почв сероземного пояса.

5.Исследовать действие доз и форм азотных удобрений и ингибиторов нитрификации на превращение минеральных соединений азота в почве, микроорганизмы и активность почвенных ферментов.

6.Изучить эффективность различных форм ингибиторов нитрификации на изменение баланса азота удобрений в условиях авто- и гидро-морфных почв в зависимости от доз азотных удобрений, установить оптимальные нормы и сроки их применения в хлопководстве.

- 7.Разработать научно обоснованные приемы повышения эффективности, снижения потерь и загрязнения окружающей среды соединениями азота удобрений.

Научная новизна. С использованием изотопа впервые в зависимости от биологических особенностей почв изучено превращение в почве и дана количественная оценка баланса азота разных форм азотных удобрений и участия азота почвы и удобрений в формировании биомассы хлопчатника, а также размера"экстра" азота в условиях орошаемых светлых, типичных сероземов и луговых почв под хлопчатником.

При длительном и систематическом внесении 15И установлены закономерности процессов мобилизации и иммобилизации азота и изменение их соотношения под влиянием разных форм азотных удобрений, выявлена их эффективность в повышении плодородия почв и урожайности хлопчатника.

Получены новые данные о реминерализации и доступности растениям азота биомассы, меченной различных физиологических групп почвенных микроорганизмов и балансе его в орошаемых типичных сероземах под хлопчатником. Впервые в почвенных условиях показана роль денитрифицирующих бактерий в Потерях азота, определена денитрифицирующая активность бактерий различных орошаемых почв сероземного пояса.

В авто- и гидроморфных почвах сероземного пояса проведена агрохимическая оценка различных ингибиторов нитрификации: изучена степень и продолжительность торможения нитрификации в зависимости от доз, сроков внесения ингибиторов с азотными удобрениями, влияние инги-битбров на превращение в почве, баланс азота удобрений, мобилизацию почвенного азота, биологическую и биохимическую активность почв, а также на рост, развитие и урожайность хлопчатника. Установлены оптимальные дозы и сроки внесения под хлопчатник ингибиторов в сочетании с азотными удобрениями. Показана возможность сокращения доз и сроков внесения азотных удобрений при совместном использовании их с ингибиторами нитрификации.

Основные положения, выносимые на защиту.

1.В орошаемых почвах сероземного пояса зоны хлопководства закономерности внутрипочвенного биоцикла и баланса азота удобрений имеют свои особенности.

2.Денитрификация-основной фактор в снижении эффективности азотных удобрений в орошаемых сероземных почвах, а нитрификация- предопределяющий фактор при потерях азота в процессе денитрификации и вымывания.

Потенциальная способность орошаемых почв сероземного пояса к денитрификации различна и связана с активностью денитрифицирующих микроорганизмов.

3.Мобилизуемость азота,ассимилированного различными почвенными микроорганизмами, зависит от физиологических особенностей их и играет важную роль в питании растений.

4.В автоморфных и гидроморфных почвах сероземного пояса не зависимо от дозы и сроков внесения азота лучший баланс азота удобрений складывается при внесении азотных удобрений в сочетании с ингибиторами нитрификации.

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. Результаты исследований с 15Ы служат основой для установления иг только норм применения и создания бездефицитного баланса азота удобрений в почвах под хлопчатником, но и определения эффективной формы азотного удобрения, способствующей повышению плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур.

Данные исследований по ингибиторам нитрификации использованы: при разработке "Рекомендаций по производственному испытанию ингибиторов нитрификации типа нитрапирина"(Москва, МСХ СССР, ВПНО "Союзсельхозхимия", 1981); при определении потребности сельского хозяйства Узбекистана в ингибиторах нитрификации, обосновании производства модифицированных ими азотных удобрений. Основные положения работ вошли в рекомендацию "Методические указания по научно обоснованному применению минеральных и органических удобрений под сельскохозяйственные культуры в условиях перехода к рыночным отношениям в Республике Узбекистан", утвержденной МСХ РУз от 4 августа

1994 г. Материалы диссертации используются в учебном процессе при подготовке студентов-специалистов агрономов, агрохимиков в ТашГАУ и ТашГУ.

Предложения по применению ингибиторов нитрификации в сочетании с азотными удобрениями(карбамидом) под хлопчатник внедрены в колхозах и совхозах республики на площади 725 тыс.га. Экономическая эффективность составляет 120-150р/га(исчисления 1990г.).Кроме того, получен социальный эффект по охране окружающей среды от загрязнения нитратами.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзных совещаниях по применению стабильного изотопа 15И в исследованиях по земледелию и агрохимии(Ташкент, 1974; Тбилиси, 1979; Новосибирск, 1988), Всесоюзных съездах микробиологов (Ереван, 1975; Рига, 1980), почвоведов(Новосибирск, 1989), Советско-американском симпозиуме по результатам производственных испытаний нитрапирина (Ташкент, 1980), I и II съездах почвоведов и агрохимиков Узбекистана(Ташкент, 1990, 1995), Всесоюзных совещаниях по применению ингибиторов нитрификации (Москва,1986, Самарканд, 1990), Республиканских конференциях (Ташкент, 1974, 1976, 1978, 1979, 1982, 1985, 1987, 1990; Кишинев, 1990), Совещании по проблемам повышения плодородия орошаемых почв Узбекистана(Ташкент, 1982), а также на Ученом совете (1982-1990 гг.) и заседании НТС (1998) Института почвоведения и агрохимии АН Руз.

По теме диссертации опубликовано около 50 работ, в том числе монография "Азот удобрений и ингибитор нитрификации в хлопководстве" в соавторстве с А.Ж.Баировым.

Структура и объем диссертации. Работа написана на 396 страницах машинописи, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, предложений производству и списка использованной литературы, включающей 555 наименований на 52 страницах, 88 таблиц, 14 рисунков.

Вклад автора в разработку темы. Разработана программа исследований, организация её выполнения, обобщение, теоретические выводы и предложения по использованию результатов исследований в производстве. Опыты и лабораторные исследования выполнялись автором, а также под руководством и при участии совместно с сотрудниками и аспирантами лаборатории микробиологии почв и трансформации азота в орошаемом земледелии(А.Баиров, О.Мусаев, А.Тиляев, Н.Эргашева, Р.Ташходжаева).

Автор выражает всем искреннюю благодарность, а также глубоко признателен учителям за помощь и методическое руководство при выполнении работы-профессорам (Москва) ¡П.М.Смирнову! (ТСХА) и Ф.В.Янишевскому (НИУИФ) и за ценные указания при подготовке диссертации акад.АН Руз Д.С.Саттарову.

1 .ОБЪЕКТ,МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ Трансформацию азота удобрений, регулирование и улучшение азотного режима почв, разработку повышения эффективности азотных удобрений изучали на орошаемых светлых сероземах совхоза N 11 Дуст-ликского района Джизакской области, староорошаемых типичных сероземах и орошаемых луговых почвах колхозов "Ачамайли", "Мустакил Узбекистан", им. Хамзы Букинского и им.А.Артыкова Янгиюльского районов Ташкентской области. Почвы по механическому составу-средне-суглинистые, различаются по агрохимическим свойствам. Содержание гумуса и азота невысокое, увеличивается от светлого(гумус-0,545, азот-0,054%) к типичным сероземам(0,981-1,05 и 0,079-0,082%) и луговой почве (1,499 и 0,103%). Валовое содержание фосфора(0,163-0,240%) и калия (1,622,46%) высокое, особенно в типичных сероземах. По содержанию подвижного фосфора они относятся к среднеобеспеченным, а по содержанию подвижного калия светлые и типичные сероземы - к среднеобеспеченным, луговые почвы - к повышеннообеспеченным. Почвенно поглощающий комплекс насыщен кальцием и магнием, доля которых повышается от светлого(66,9-86,б%) к типичным(90,6-93,8%) сероземам и луговой поч-ве(93,8-97,0%). Остальную часть составляет калий и натрий.

Опыты ставили в полевых, микрополевых, лизиметрических, вегетационных и лабораторных условиях.

В полевых опытах изучали эффективность различных ингибиторов нитрификации-нитрапирин,амино-триазолы(АТС-АТГ),карбомоил метил-пиразол(КМП), дициандиамид(ДЦДА) в зависимости от доз азотных удобрений и ингибиторов нитрификации, а также сроков их совместного внесения для разработки оптимальных приемов применения. В период вегетации хлопчатника наблюдали за изменением динамики содержания минеральных соединений азота в почве и численностью почвенных микрс организмов, участвующих в трансформации азота, учитывали рост, развитие и урожайность хлопчатника. Площадь делянок 180-432м2. Схема сева хлопчатника 90x7-8x1. Повторность опытов 4-кратная.

В микрополевых опытах с использованием изотопа 15Ы на площади 0,25(3 растения) и 0,15 м2 (2растения), загороженных каркасом до глубины 50 см,внутри полевого посева хлопчатника изучали превращение и баланс азота различных форм азотных удобрений в зависимости от дозы, срока внесения его и применения ингибиторов нитрификации, а также последействие и трансформацию закрепившего азота в почве под хлопчатником. Выяснили эффективность различных форм азотных удобрений и влияние их при систематическом^ течение 7 лет) внесении на мобилизуемость азота почвы.

Режим орошения, дозы, сроки и способы внесения удобрений и ингибиторов нитрификации, а также схема сева хлопчатника в полевых и микрополевых опытах были идентичными.Повторность опытов 4-кратная.

Ежегодно после уборки урожая отбирали почвенные и растительные образцы для определения в них минерального, общего и изотопного состава азота. Образцы почв брали до глубины 1м. При изучении динамики превращения минеральных форм азота удобрений в период вегетации хлопчатника брали почвенные образцы с глубин 0-30 и 30-50 см.

В лизиметрических опытах изучали влияние вегетационных поливов хлопчатника на миграцию минеральных соединений a30Ta(NKU, NO2, NO3) по почвенным горизонтам и в промывных вод. Лизиметры (площадь 0,6мг, глубина 1м) закладывали в условиях производственного посева. Повтор-ность опытов 3-кратная.

В вегетационных опытах исследовали в динамике (в фазы бутонизации, цветения и в конце вегетации) превращение в почве, баланс азота (lsN) удобрений и влияние разных форм азотных удобрений на биологическую и биохимическую активность почвы, а также их последействие. Использовали те же почвы, что и в микрополевых-светлый, типичный сероземы и луговую почву. Повторность опытов при закладке 8-кратная, при учете урожая 4-кратная. При промежуточных анализах почв и растений снимали по два сосуда с каждого варианта.

В отдельных опытах изучали также степень мобилизуемое™ в почве и доступности растениям, а также баланс ,5N клеток различного сообщества почвенных микроорганизмов: Вас. mesentericus - споровая форма. Ps. denitrificans -неспоровая, из актиномицетов-Act.sp. и представитель почвенной альгофлоры-Chl.vulgaris. Для получения биомассы указанных культур, меченной 15N, микроорганизмы выращивали в специальных питательных средах. За минерализацией азота живых клеток микроорганизмов наблюдали в динамике после внесения их через 15, 30, 45, 60, 90 и 150 дней в почве без растений, а баланс изучали в опытах без растений и с хлопчатником в конце вегетации. Влажность почвы в сосудах поддерживали на уровне 65-70% отПВ.

В лабораторных опытах изучали продолжительность действия доз (6,4; 12,8; 25,6 и 51,2мг N на ЮОг почвы),форм(>ШШОз; (NH^SOc Co(NH2)2; Са(Ж)з)2 азотных удобрений и ингибиторов нитрификации (нитрапирин, ДЦДА, АТС, АТГ, КМП) на превращение минеральных соединений азота а почве, микрофлору и активность почвенных ферментов, а также динамику поступления в растения минерализованного 1SN различных микроорганизмов. В специальных опытах выяснили роль чистых, культур денитрифицирующих 6aKTepnft(Ps.fluorescens, Ps.agile, Bact. aquamarinum, Chromobact. ferrugineum) в потерях азота из почвы и денитрифицирующую активность бактерий-Ps.putrefaciens, выделенных из орошаемых светлых, типичных сероземов и луговой почвы; определяли газообразные продукты денитрификации. Опыты закладывали в 0,5 кг сосудах в оптимальных условиях влажности почвы(60% ПВ) и температуры (27280).

Применяли следующие нормы удобрений: в полевых - азота 150, 200, 250, 300 и 400, фосфора 140, калий 100 кг/га почвы; в микрополевых - соот-

ветственно из расчета 200-300, 140 и 100; в вегетационных - 200, 160 и 100 мг/кг. При этом 80% фосфора(в сосудах 100%) и 50% калия от годовой нормы вносили под зябь( в сосудах перед посевом), остальное количество их - в бутонизацию; 30% азота - перед посевом, 35 - в бутонизацию, 35 - в цветение и 30 или 50% - перед посевом, 70 или 50% - в бутонизацию; в лабораторных опытах - азота 100, фосфора 80, калия 50 мг на 0,5 кг почвы.

В опытах с применением изотопа азота использовали '^Н^'Ч^Оз, »^Ш^Юз, ЖЦ'^Оз, СОСЁШЬ)!, (151МН4)28С>4, и Са('^Оз)2. Избыток ат.% в них в зависимости от дозы азота, года и условий опыта составил 13,00-23,20%. До 198бг.во всех опытах высевали сорт Ташкент-1, в 19861987 гг. - С-4880, в 1988-1990гг. - С-6524. Учеты и наблюдения за растениями вели согласно методикам УзНИХИ(1973,1981), агротехника-принятая в регионе.

Общий азот в почвах и растениях определяли по Къельдалю-Ио-дельбауэру, аммонийный азот - реактивом Несслера, нитритный азот - по Гриссу, нитратный азот - по Грандвальд-Ляжу, изотопный состав аммонийного азота в почве - в 1% КС1 вытяжке путем отгона по Къельдалю, нитратного азота - после восстановления его до аммиака (по Деварду), а также общего азота в почвах и растениях - после соответствующей подготовки на масс - спектрометре МИ -1311.

Изучены основные агрономически важные физиологические группы микроорганизмов, участвующих в различных превращениях азота в почве. Общее количество микроорганизмов, использующих органический азот, учитывали на мясо - пептонном агаре (МПА), а минеральный азот - на крахмало - аммиачном агаре(КАА); актиномицеты - на КАА; микроскопические грибы-на сусло-агаре(СА); споровые бактерии - на МПА+СА; нитрификаторы - на агаровых пластинках, пропитанных аммонийно-маг-ниевой солью; олигонитрофилы и азотобактер на среде Эшби, клостридий - на среде Виноградского; денитрифицирующие бактерии - на среде Гиль-тая. Данные по учету микроорганизмов обработали по таблице Мак-Креди.

Активность почвенных ферментов уреазы и протеазы определяли методами Галстяна и Арупоняна, инвертазы - Гоффмана и Паллауфа, описанными Ф.К.Хазиевым(1976).

Статическую обработку данных проводили методом диспер-сии(Доспехов, 1979). Экономическую эффективность применения азотных удобрений и ингибиторов нитрификации определяли по методике Госагро-прома СССР(1980).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2. ТРАНСФОРМАЦИЯ АЗОТА РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ В ОРОШАЕМЫХ ПОЧВАХ ПОД ХЛОПЧАТНИКОМ

2.1. Баланс азота разных форм азотных удобрений под хлопчатником на основных орошаемых почвах сероземного пояса. Исследованиями с применением изотопа азота(15К) установлено, что на бедных по плодородию почвах потребление азота удобрений растениями, как правило, ниже, а потери выше, чем на более гумусированных и богатых азотом. Коэффициенты использования хлопчатником азота удобрений повышаются от светлого к типичному сероземам и луговой почве, а потери его снижаются(рис.2.1.1). На второй год внесения азотных удобрений потребление их растениями повышается на 2-7%. Потери азота на светлом сероземе снижается на 2-5%, а на типичном сероземе и луговой почве возрастают на 2-8%.Видимо, это связано с качеством закрепленного азота во фракциях органического вещества и биологической активностью почв.

Во всех почвах коэффициенты использования азота из амидной формы удобрения были больше, в среднем за два года на 3-4%, потери меньше на 3,7-5,1%, чем из аммиачно-ншратной формы.

В закреплении в почве азота удобрений между типами почв и формами азотных удобрений особых различий не отмечалось и колебалось от 19,3 до 23,6%.

Потребление растениями меченного до начала бутонизации идет замедленно, а к началу цветения используется почти половина общего его выноса. От фазы цветения до конца вегетации используется больше половины азота удобрений. Закрепление азота удобрений в почвах находится в обратной зависимости от использования его растениями (рис.2.1.2).

Вегетационные и микрополевые опыты различаются лишь по показателям баланса. В вегетационных опытах коэффициенты использования растениями азота удобрений значительно выше(1,6-2,8 раза), а потери азота и закрепление его в органической форме намного ниже (соответственно 1,3-1,8 раза),что объясняется условиями опыта. Условия микрополевых опытов по структуре более реально отражают результаты полевых.

Баланс азота удобрений зависит и от нормы его внесения. Установлено, что с увеличением нормы азота удобрений абсолютные размеры использования его хлопчатником повышаются, относительные (% от внесенного) снижаются, а потери возрастают. На орошаемых луговых почвах при внесении меченной 15К мочевины в среднем за три года (19841986гг.) коэффициент усвоения азота при дозе 300 кг/га был ниже на 3,1%, а потери в год внесения азота больше на 5,5%, чем при 200 кг/га. Потери азота после второго и третьего года наложения 15И хотя и увеличивались, но заметно не различались. Содержание закрепленного в почве азота удоб-

Орошаемый светлый серозем

Староорсшаемый .типичный серозем

Орошаемая луговая почва

Е2Ш

ими

1-й год внесения азотных удобрений

=2й2Е

335

277 иА

40.9

Щ-

30.9 ЛИ.

= 26?=

50,5

0ТП

40;з

52.?

37,5=

г?,?

2-ой год внесения азотных удобрений

3(3 ик

46.5

39.9Е

ЗД??

313 ЛИ

42,6

=2(2"= *

П1 £4,2 1Ш

-использовано растен.

-осталось в почве в орган, форме

45,9

—■16,7

-т+гг

III

3^5 -

45, Б

-осталось в почве в ми нер.форме

ПО'

Рис.2.1.1.Баланс азота удобрений в основных орошаемых почвах сероземного пояса под хлопчатником,? от внесенного. Микрополевые опыты (1982-1983 гг.) Нарма удобоений^ос^НО^

Светлый серозем

Типичный

На"

серозем

ТГ? ПХ~

га б Луговая почва 31

Н.1...Л1

а-посев б-бутснизация в-цветение г-соэревание

I -"НН/Н о3

П - со№212

(НПЗ-минер. аз от £223 -орган. аз отШПЛ-"^-енияык"01=1 "потеРи

растениями

Риц2^ДДинамика баланса азота удобрений в почвах под хлопчатником, % от внесенного.Вегетационные опыты за 1981-1982 гг.

рения, несмотря на некоторые колебания по годам, не зависимо от его дозы было в среднем одинаковым.

На баланс азота удобрений значительно влияют также сроки их внесения. В микрополевых опытах на староорошаемых типичных сероземах более высокие показатели использования хлопчатником ,5N мочевины и наименьшие потери его наблюдались при внесении 30% азота от годовой нормы перед посевом, 35% - в бутонизацию, 35% - в цветение. При внесении 30 или 50% азота перед посевом и 70 или 50% в бутонизацию хлопчатник использовал в 1-й (1987) год на 4,4-6,2%, на 2-й(1988) на 3,36,7% меньше азота, а потери его были больше соответственно на 4,9-7,7 и 4,7-8,8% по сравнению с 3-кратным внесением. Азот мочевины в благоприятных для микроорганизмов почвенных условиях нитрифицируется в течение 7 дней после внесения. Видимо, он не успевает использоваться растениями полностью. В результате при сокращении кратности внесения и наличии в почве повышенных количеств азота удобрения восстановление нитратов до газообразных форм усиливается.

Таким образом, в орошаемых почвах сероземного пояса баланс азота удобрений зависит главным образом от типовых различий почв, а также нормы, сроков внесения азотных удобрений и условий опыта.

2.2.Баланс азота удобрений при систематическом внесении азотных удобрений. В сельскохозяйственной практике азотные удобрения вносятся ежегодно. Используя возможности применения меченных 15N удобрений, мы попыталсиь определить суммарный баланс азота удобрений, внесенных под хлопчатник, ежегодно в течение 7 лет в условиях микрополевых опытов на староорошаемых типичных сероземах.

Результаты исследований показали, что баланс азота удобрений при систематическом их внесении зависит от года наложения и формы вносимых удобрений(рис.2.2.1). При ежегодном их внесении поступление азота удобрения в хлопчатник по годам заметно возрастает и на 7-й год коэффициент использования хлопчатником азота мочевины достигает 49,5%, сульфата аммония - 45,8%, кальциевой селитры - 41,7%, что значительно выше по сравнению с первым годом на 16,1; 14,5 и 13,7%.

В продолжительных опытах заметно снижение по годам относительного количества суммарно закрепленного в почве в органической форме азота удобрений, хотя абсолютное количество его увеличивается, так как часть закрепленного в предыдущие годы азота минерализуется, следовательно, используется растениями и теряется из почвы. После 7-летнего наложения азотных удобрений количество закрепленного в органической форме меченого азота сравнивается с количеством реминерали-зованного азота. Такое положение приводит к стабилизации коэффициента использования растениями и потерь при денитрификации азота удобрений, что видно по результатам исследований, где на 6 и 7-е годы опыта отмеченные показатели очень близки.

со<т>)2

376

г2?2—

. тт

44.0 43,2 4М 46,0 46,Ь 46.7 Я*

Л 3«,5 III "ШТ 40.9 1111 111 45.5 III тУтг 45,8 111! 111 47.0 III П| 49.5 111

С№Р2504

42,2

=г25<=

тпг 31.3 1Ш.

«5.8

ттгг

ттт зв,г

Ш1

474

39,3 1111

«го

■ПТ 42Д

ш.

4е,8

<0,6

48,9

А'

тгг

5<.г

ТУ?

45.Й

Са^ИОд)

48.7

???

га,о

иа

36.$

аа

54, 6

тт 32," 111

5Р1

ГПТ 3?? 1111

55,5

т 35,9

56,9

тТ

133,6 111

553

тп

1И

1978г. 1979г. гут использ-но 1ДШ"*раст ениями

1982г. 1983г.

осталось в _

"почве в ми- | нер.Форме

1964г. ¡-потери

внесении под от внесенного.Микрололевые опыты.

1980г. 1981г осталось в почйе в орг. форме

Рис.2.2.1.Баланс азота удобрений при систематическом хлопчатник в типичном сероземе,!

Норма удобрений://200Р];40К100._______

В ¡980-1984гг.продолжены опыты, заложенные аспирантом А.Ж.Баи-ровым 1978-1979гт.

Суммарные потери азота удобрений-мочевины, сульфата аммония и кальциевой селитры за счет дополнительных потерь ранее иммобилизованного азота возрастают по сравнению с 1-м годом на 7-9%, в среднем за это время потери азота из амидной формы - на 10, из аммонийной - на 6,2% ниже, чем из нитратной.

Следовательно при систематическом и длительном использовании азотных удобрений иммобилизованный азот будет играть важную роль в балансе азота в почве и в азотном питании растений.

2.3.Использование хлопчатником азота почвы и удобрений. Растения одновременно с внесенным азотом усваивают и азот почвы. В формировании вегетативной и генеративной массы хлопчатника в вегетационных опытах основную роль играет азот удобрений, а в микрополевых опытах азот почвы - соответственно 66,0-76,8 и 77,5-81,0%. От светлого к типичному сероземам и луговой почве доля азота удобрений в общем выносе

о,*

ел

снижается, а почвенного азота повышается. В общем выносе доля азота мочевины заметно больше, чем аммиачной селитры.

При внесении азотных удобрений дополнительное использование (против контроля РК) растениями почвенного азота возрастает и определяется свойствами почв. На орошаемом светлом сдэоземе с повышенной мобильностью органического азота единица внесенного азота способствует минерализации большего количества почвенного азота, чем на старооро-шаемом типичном сероземе и орошаемой луговой почве. В результате дополнительное поступление в растения почвенного - экстра азота повышается от луговой почвы к типичному и светлому сероземам, а абсо-лютная величина его снижается. В вегетационных опытах, где лучше контакт удобрений с почвой и более благоприятные условия минерализации органических веществ, эффект экстра азота значительно выше и в зависимости от года внесения и формы удобрений колеблется от 45 до 142%, в микрополевых опытах - от 12 до28%. Действие аммиачной селитры на мобилизацию азота почвы и его усвоение хлопчатником проявилось сильнее, чем мочевины. Коэффициенты использования азота удобрений, рассчитанные разностным методом, в вегетационных опытах выше на 7-17% за счет усвоения растениями экстра азота, в микрополевых -на 17-21%, чем определенные изотопным методом.

В выявлении роли азота удобрений и отдельных форм его во внут-рипочвенном азотном цикле, а также в продуктивности культур наибольший интерес представляют длительные опыты с систематическим внесением одних и тех же норм удобрений. В микрополевых опытах на староорошаемых типичных сероземах при внесении в течение 7 лет разных форм азотных удобрений под хлопчатник вынос азота почвы превышал в 2-4 раза вынос азота удобрений с постепенным уменьшением доли участия его с 73,5-81,4 до 66,3-70,0% в общем выносе. Доля участия азота удобрений с годами возрастала, наибольше при внесении мочевины(33,7%) и сульфата аммония(32,б%), наименьше-кальциевой селитры (30,0%).

Однако, несмотря на общее снижение минерализации и выноса почвенного азота по годам, допольнительная мобилизация почвенного азота под влиянием удобрений не ослабевала, относительные величины её даже увеличивались. Доля экстра азота в общем выносе его хлопчатником в течение опыта составила в среднем 7,6-8,1%. Следовательно, в реальную эффективность азотных удобрений определенный вклад вносит экстра азот.

Таким образом, использование растениями азота почвы и удобрений зависит от условий опыта, плодородия почв, формы и продолжительности внесения азотных удобрений.

2.4. Процессы иммобилизации и мобилизации азота в почве при внесении азотных удобрений обусловливают постоянный обмен или круговорот в ней минерального и органического азота. Так за 2 года внесения азотных удобрений в вегетационных опытах количество иммобилизованного азота составляет на луговой почве 67,2-68,8 мг/кг почвы, на типичном сероземе -59,6-61,8, на светлом-51,0-62,4. В вариантах с

аммиачной селитрой мобилизация органического азота превышала иммобилизацию азота удобрений на светлом сероземе на 9,2 мг/кг почвы, на типичном сероземе - на 42,4 и луговой почве - на 25,2. При использовании мочевины дополнительно использованный азот из почвы компенсируется полностью и чистая иммобилизация наибольшая на луговой почве (31,2 мг/кг), почти в 2 раза меньше на типичном и светлом сероземах (14,0-16,2 мг/кг).

В микрополевых опытах иммобилизация азота аммиачной селитры и мочевины как в 1-й, так и во 2-й годы внесения удобрений даже превышает дополнительную мобилизацию азота почвы. За 2 года чистая иммобилизация азота на светлом сероземе составляет 5,5-7,8%, на типичном сероземе 5,6-8,1 и луговой почве 3,1-6,0% от внесенного. На всех почвах иммобилизация азота из мочевины заметно выше (2,5-3,0%), чем из аммиачной селитры.

В продолжительных опытах абсолютное количество иммобилизованного азота вследствие ежегодного внесения азотных удобрений из года в год увеличивается, а относительное его количество в результате ремине-рализации ранее иммобилизованного азота удобрений снижается (табл.2.4.1). За 7 лет внесения азотных удобрений наибольшая аккумуляция меченого органического азота на староорошаемом типичном сероземе отмечается при внесении мочевины и сульфата аммония, наименьшая в варианте с кальциевой селитрой.

Содержание дополнительно мобилизованного растениями почвенного азота в годы внесения удобрений по вариантам остается примерно на одном уровне-300-400 мг/микрополе, а относительное возрастает. Дополнительное усвоение почвенного азота наибольшим было в варианте с сульфатом аммония и несколько меньше в вариантах с мочевиной и кальциевой селитрой.

Отношение иммобилизованного азота удобрений к дополнительно мобилизованному азоту почвы дает возможность судить об изменение содержания общего азота почвы в вариантах с азотным удобрением по сравнению с контролем. Так, при внесении средних доз азота(200 кг/га) иммобилизация азота удобрений в почвах в 1,1-2,7 раза превышаег дополнительную, под влиянием удобрений, мобилизацию растениями азота почвы. Лишь на 7-й год в варианте с кальциевой селитрой отношение иммобилизованного азота к мобилизованному азоту меньше 1(0,9). Наибольшим это отношение (2,0-2,7) было в 1 -и 2-е годы и в течение опыта при внесении мочевины. С годами отношения иммобилизации к мобилизации азота сужается за счет минерализации ранее иммобилизованного азота и уменьшения относительного его содержания в годы внесения удобрений, в результате процесс мобилизации превалирует над иммобилизацией. За 7 лет компенсация иммобилизованного азота удобрения дополнительно, под влиянием удобрений, мобилизованного хлопчатником азота из почвы выше при внесении мочевины, затем сульфата аммония, а при внесении кальциевой селитры она уменьшается.

Таблица 2.4.1

Влияние систематического внесения различных форм азотных удобрений на иммобилизацию азота 15И и мобилизацию азота почвы в типичном сероземе под хлопчатником, мг/0,15 м2 (микрополевые опыты)

Вариант Иммобилизовано азота l5N удобрений (а) Дополнительная мобилизация азота почвы (б) Отношение абсо-солют. кол. а/б "Чистая"им-мобилизация (+) мобилиза-ция(-)

PK+CO(NH2)2 PK+(NH4)2S04 PK+Ca(N03)2 870 795 699 1978г 318 399 336 2,7 2,0 2,1 +552 +396 +363

PK+CO(NH2)2 PK+(NH4)2S04 PK+Ca(N03)2 585 546 492 1979г 260 360 265 2,5 1.8 2,0 +325 + 186 +227

PK+CO(NH2)2 PK+(NH4)2S04 PK+Ca(N03)2 477 399 375 1980г 371 410 413 2,0 1,5 1,5 +106 - И - 38

PK+CO(NH2)2 PK+(NH4)2S04 PK+Ca(N03)2 402 456 366 1981г 434 470 496 1,7 1,3 1,3 -32 -14 -130

PK+CO(NH2)2 PK+(NH4)2S04 PK+Ca(N03)2 306 378 258 1982г 391 425 326 1,5 1,2 1,2 -85 -47 -68

PK+CO(NHi)i PK+(NH4)2S04 PK+Ca(N03)2 201 204 105 1983г 394 300 354 1,3 1,2 1,0 -193 -96 -249

PK+CO(NH2)2 PK+(NH4)2S04 PK+Ca(NOj)2 114 90 72 1984г 391 309 402 1,1 1,1 0,9 -277 -219 -330

PK+CO(NH2)2 PK+(NH4)2S04 PK+Ca(N03)2 2955 2868 2367 1978-1984 гг. 2559 2673 2592 1,1 1,1 0,9 +396 + 195 -225

чатником азота из почвы выше при внесении мочевины, затем сульфата аммония, а при внесении кальциевой селитры она уменьшается. Это свидетельствует о возможности компенсации минерализации органического азота почвы под действием азотных удобрений путем внесения амидных и аммонийных их форм.

Таким образом, внесение минеральных азотных удобрений в почву не только улучшает условия питания растений и повышает урожайность, но и влияет благоприятно на сохранение и повышение почвенного плодородия.

2.5.Превращение закрепленного азота удобрений в почве и его последействия. Данные о превращении в почве и размерах последействия азотных удобрений необходимы для правильного планирования доз азота.

В последующие годы в результате почвенно-биологических процессов иммобилизованный азот удобрений минерализуется. Реминерализо-ванный азот удобрений в 1 -й год последействия в вегетационных опытах в зависимости от формы азотных удобрений составляет на светлом серозоые 14,8-21,6% от закрепленного азота, на луговой почве - 15,0-20,3% и несколько больше на типичном сероземе-17,3-26,9%. На второй год убыль иммобилизованного азота во всех почвах снижается в 1,5-2,0 раза. За 2 года на светлом, типичном сероземах и луговой почве ремикерализуется соответственно 25,2-39,0%, 27,9-37,8 и 22,8-30,0% закрепленного азота, часть которого усваивается растениями, часть теряется при денитри-фихации, а часть вновь иммобилизуется в почве. За 2 года последействия на светлом сероземе хлопчатник использует 36,5-38,3%, на типичном сероземе - 45,3-55,9%, на луговой почве - 46,8-49,6% реминерализованного азота, что составляют соответственно 9,5-15,0; 13,4-21,2 и 11,2-14,9% от закрепленного. Потерь реминерализованного азота больше на светлом сероземе (15,6-24,0% от закрепленного), чем на типичном сероземе (15,920,8%) и луговой почве (12,8-17,5%).

В микрополевых опытах интенсивность минерализации иммобилизованного азота значительно выше, чем в вегетационных. Так, на орошаемых светлых сероземах после 2-летнего действия различных форм азотных удобрений убыль иммобилизованного азота в 1-й год последействия равна 32,4-35,9% от закрепленного (табл.2.5.1), на 2-й год снижается почти в 2 раза. В микрополевом опыте реминерализуется на-17-28% азота больше,что приводит к большому усвоению растениями и потерям его из почвы в последействии(табл.2.5.2), чем в вегетационном.

Видимо, в вегетационном опыте из-за благоприятных водно-воздушного и теплового режимов для биологических процессов, обновление -"старение"иммобилизованного азота и в результате переход его в трудно минерализуемые формы органического вещества почвы происходит быстрее, чем в микрополевом опыте.

Следовательно, иммобилизованный азот удобрений, не зависимо от типа почв, в последействии мобилизуется слабо и интенсивность минерализации его с годами заметно уменьшается. Тем не менее, использование

Таблица 2.5.1. Минерализация иммобилизованного азота удобрений в последействии на орошаемом светлом сероземе под хлопчатником в микрополевых опытах, мг/ 0.15 м2

% от закрепленного

Варианты года Иммобили- Вариант Убыль имм обилизованного

действия (1982- зовано после- азота в последействии

1983гг.) за 2 года действия 1-й год 2-й год всего

1984 1985 за 2 года

РК+'Ш4КОз 1352 ОТК 455 210 664

100 33,6 15,5 49,1

РК+ИШ^Оз 1251 ИРК 406 191 597

100 32,4 15,3 47,7

РК+СОАШЫг 1296 ИРК 46$ 227 693

100 35,9 17,5 53,5

Таблица 2.5.2.

Использование хлопчатником и потери иммобилизованного азота удобрений в последействии на орошаемом светлом сероземе (микрополевые опыты)

В последействии двухкратного внесения 'ЧУ

1-й год 2-й год всего за 2 года

Фон использовано растени ями потери использовано растениями потери использовано растениями потери

1 : 2 1 : 2 1 : 2 1 : 2 1 : 2 1 : 2

РК+1 чешись 6,9 15,4 45,7 8,2 18Д 54,3 ЗД 6д9 44,8 3,9 .М 55,2 10.022.3 45,2 12.126.9 54,8

РК+ЫН415ГЮз 6,3 Ш 46,9 7,2 112 53,1 2,8 М 44,2 3,6 &5 55,8 9,1 22,0 45,5 10.825,7 54,5

РК+СО(15НШ)2 7,1 16,1 45,8 8.4 19,5 54,2 3,5 46,4 4,1 9,4 53,6 10.624.7 46,1 12.528.9 53,9

Примечание. 1 - % от внесенного, 2- % от закрепленного.

В знаменателе - % от общего реминерализованного азота.

хлопчатником реминерализованного азота в 1,5-2,0 раза выше, чем азота минеральных удобрений. Накопление в почве иммобилизованного азота важно для питания растения.

2.6.Трансформация азота удобрений, поглощенного почвенными микроорганизмами. Главный фактор в закреплении подвижных мине-

ральных соединений азота во всех почвах - биологическая иммобилизация, потребление его почвенными микроорганизмами. Поэтому для сельскохозяйственной практики большой интерес представляет изучение дальнейшей трансформации азота клеток микроорганизмов.

Результаты наших исследований по мобилизуемости и доступности растениям азота (l5N) живой микробной биомассы показали, что азот, ассимилированный различными микроорганизмами,быстро вовлекается в общий круговорот этого элемента в почве. Однако степень минерализации азота микроорганизмов определяется их физиологическими особенностями. Так, в вегетационном опыте без растений после иннокуляции орошаемого типичного серозема различными представителями почвенной микрофлоры (Bac.mesentericus, Ps.denitrificans, Act.sp. и Chi. vulgaris) через 15 дней в почве в минеральной форме обнаруживается 7,3-17,8% азота биомассы (табл.2.6.1). Наибольшее количество его в варианте со споровыми бактериями и актиномицетами, наименьшее - при внесении хлореллы. Однако через 30 дней во втором случае содержание меченого минерального азота становится наибольшим (25,0%) по сравнению с другими вариантами. В последующие сроки мобилизуемость азота биомассы возрастает, максимальное количество его установлено на 90-й день. На 150-й день содержание минерализованного азота клеток микроорганизмов во всех вариантах снижается, но азота спороносных бактерий остается высоким. Видимо, это связано со вторичной иммобилизацией его растущими почвенными микроорганизмами и переходом в другие азотистые соединения.

В опытах установлено, что азот микроорганизмов уже в первые недели после внесения в почву поступает в хлопчатник. Так, через 7 дней в растениях определено 1,5-4% азота биомассы микроорганизмов. В последующие дни поступление его увеличивается.

Баланс азота микроорганизмов в конце вегетации хлопчатника к вегетационном опыте свидетельствует о том, что доступность азога хлореллы растениям довольно высокая и приравнивается к усвоению его ш минерального удобрения(табл.2.6.2). За вегетацию азот, ассимилированный Act.sp. и Ps.denitrificans, хлопчатник использует на 30,6-37,4%. Меньше всего он использует азот клеток Bac.mesentericus.

Значительное количество азота биомассы теряется из почвы в результате денитрификации. При этом наибольшие потери азота происходят из минерального удобрения и из клетки Ps.denitrificans, а меньше - из хлореллы.

В почвах без растений потери азота как из минерального удобрения, так и из биомассы микроорганизмов сильно возрастают, чем из почвы под хлопчатникам. В засеянных почвах минеральный азот используется растениями и микроорганизмами, а в почвах без растений - только микроорганизмами, в результате большая часть его денитрифицируется.Значительное количество азота микроорганизмов в почве остается в органической форме и его больше в почве с растением, а минерализованного азота

Таблица 2.6.1

Мобилизация азота (15N) клеток различных микроорганизмов в _почве (вегетационный опыт без растений).__

Вариант Минеральный азот (N-NO1+N-NH4)

мг/кг почвы 1 15И мг/кг почвы | 15К

общий 1 |5И ' %от внесен. 1 1 общий | 1 % от ■ внесен. 1

PK PK+(15NH4)2S04 PK+Bac.mesentericus РК+Ps. denitr ifi cans PK+Act.sp. PK+Chl.vulgaris Через 15 дней 41,8 110,4 53,9 89,9 67,2 10,7 17,8 60,8 7,9 13,1 62,1 9,2 15,3 61,8 4,4 7,3 Через 30 дней 50,3 117,0 54,3 90,4 72,1 12,1 20,2 67,7 9,6 16,0 76.3 13,0 21,7 68.4 15,0 25,0

PK PK+(I5NH4)2S04 PK+Bac.mesentericus PK+Ps. denitrificans PK+Act.sp. PK+Chl.vulgaris Через 45 дней 54,6 123,5 53,3 88,8 81,6 14,5 24,2 81.6 18,8 31,3 96.7 16,2 27,0 97,9 18,2 30,3 Через 60 дней 54,6 137,3 49,9 83,1 90,1 16,5 27,5 97,0 21,9 36,5 108,3 22,6 37,7 125,7 26,7 44,5

PK PK+(15NH4)2S04 PK+Bac.mesentericus PK+Ps.denitrificans PK+Act.sp. PK+Chl.vulgaris Через 90 дней 42,0 135,2 35,5 59,2 113,9 21,5 35,7 129,6 33,6 55,9 106.4 34,5 57,5 120.5 28,3 47,1 Через 150 дней 36,6 109,8 19,9 33,1 125,3 20,2 33,6 64,6 7,8 13,0 69.1 10,2 16,9 73.2 11,3 18,8

микроорганизмов больше в незасеянной почве.

Таким образом, азот, ассимилированный различными микроорганизмами играет большую роль в питании растений.Мобилизуемость азота микроорганизмов довольно высока и определяется их физиологическими особенностями. Наличие большого количества остаточного азота, поглощенного микроорганизмами, после 1-го года вегетации хлопчатника, свидетельствует об участии в дальнейшей трансформации его в почве.

Таблица 2.6.2

Баланс азота (151Ч), ассимилированного микроорганизмами, в староорошаемом типичном сероземе, % от внесенного (вегетационный опыт)

Вариант Пол хлопчатником В почве без растений

исполь1- осталось |по-зовано' в почве те- осталось в ; почве потери

расте- в орг. ниями фор-1 ме в мин. ри форме , в орг. |в минер, форме1форме ' 1 1

РК+О^Н^БСЫ РК+Вас.тевемепсиз РК+Рз.сЗепЦпПсапБ РК+Ас^р. РК+СЫ.уи^аш 42,9 27,2 5,4 24,5 25.3 45,3 7,6 21,8 30,6 39,0 5,5 24,9 37.4 35,3 4,3 23,0 42,8 33,2 9,7 14,3 12.3 33,1 54,6 24.4 33,7 41,9 25,3 13,0 61,7 29,0 16,9 54,1 35,3 18,9 45,8

2.7.Превращение минерального азота разных форм азотных удобрений в почвах. Динамика и превращение минеральных соединений азота в орошаемых сероземных и луговых почвах зависят как от дозы, так и формы азотных удобрений. Превалирующими формами минерального азота в исследованных почвах являются нитратный азот и значительно меньше -аммонийный. Нитриты в заметных количествах обнаруживаются лишь при использовании высоких доз аммонийных и амидиых азотных удобрений в условиях лабораторного опыта. В питании растений практического значения они не имеют.

Применение меченных 15И азотных удобрений позволило изучить в отдельности динамику минеральных соединений азота почвы и внесенных удобрений. Так, при внесении азотных удобрений, меченных 15М(200кг/га), в различные периоды вегетации (перед посевом, в фазы бутонизации и цветения) хлопчатника количество меченых минеральных соединений азота(15№>Ш4+Ж)з) в почве постепенно уменьшается(рис 2.7.1). В первые 15-19 дней после каждого внесения азотных удобрений наибольшее количество его обнаруживается при внесении мочевины и сульфата аммония, наименьшее - кальциевой селитры. В последующие сроки, особенно через 30-35 дней, содержание меченного минерального азота резко снижается и в дальнейшем существенных различий между вариантами не наблюдается.

В первый год внесения азотных удобрений меченый минеральный азот в подпахотном (30-50см) слое отмечается в незначительном количестве, на второй год содержание его в этом слое несколько повышается, в основном в форме нитратов, аммонийный азот практически отсутствует.

го

С0(*)*

ШИ 46Л1 20.УШ. IX.

¿-я подкорллка 2-Я подкормке«

-РК"^

Рис «?лДинамика ме ценных и немеч ных минеральных с динений азота в п ве(0-30 см) под хлопчатником.

При изучении динамики меченного |5М аммонийного азота в период вегетации хлопчатника выявлено, что содержание его в почве в первые 1516 дней после каждого внесения азотных (сульфат аммония и мочевина) удобрений снижается на 75-80%, а через месяц он практически отсутствует. Это свидетельствует о том, что в условиях орошаемых сероземов азот аммиачных и амидных удобрений в результате их высокой биологической активности интенсивно нитрифицируется. За это время часть внесенного азота потребляется растущими растениями и бурно развивающимися почвенными микроорганизмами.

Доказательством нитрификации азота мочевины и сульфата аммония служит появление в почве меченного 15И нитратного азота. После внесения азотных удобрений содержание его было значительным, со временем постепенно снижалось. Интенсивность нитрификации амидного и аммиачного азота удобрений практически одинаковая. При использовании нитратной формы азотного удобрения (кальциевая селитра) общее количество аммонийного азота в почве было несколько меньшим, чем при внесении мочевины и сульфата аммония.

Азотные удобрения существенно влияют на содержание немеченных минеральных соединений азота почвы. Немеченного минерального азота во всех вариантах и во все сроки определения намного больше, чем меченых его соединений, поэтому азоту почвы принадлежит главная роль в формировании урожая сельскохозяйственных культур. В вариантах с азотными удобрениями немеченных минеральных соединений азота значительно больше, чем на фоне РК. Это свидетельствует об усилении и минерализации азота органического вещества почвы в результате повышения активности почвенных микроорганизмов при внесении азотных удобрений.

3.ПОТЕРИ АЗОТА ИЗ ПОЧВЫ

3.1 .Потери азота п процессе денитрификации. Существенная часть внесенного азота теряется из почвы, основная причина потерь - восстановление нитратов денитрифицирующими микроорганизмами до газообразных азотистых продуктов. Несмотря на широкое распространение денитрифицирующих бактерий в почвах роль их в потерях минеральных соединений азота и условия, способствующие потерям азота из почвы, изучены слабо, а в орошаемых почвах сероземной зоны эта проблема не исследована. Для выяснения роли денитрифицирующих бактерий в восстановлении и потерях нитратного азота из почвы мы провели ряд лабораторных опытов с чистыми культурами в стерильных условиях и установили возможность потерь азота из почвы при наличии в ней денитрифицирующих бактерий. Интенсивность восстановления и потери нитратного азота при денитрификации зависят от активности вида бактерий, насыщенности почвы влагой, а также от наличия и формы органических веществ.

Из штаммов денитрифицирующих бактерий староорошаемого типичного серозема наибольшие потери минерального азота при влажности почвы как 60%, так и при 100% от полной влагоемкости вызывает куль тура Вас1^иатаппит(40-68%),наименьшие-Ра^Пе(12-28%). При полном насыщении почвы водой (100%) по сравнению с влажностью почвы 60% от полной влагоемкости значительно активизируется восстановление нитратов и возрастают потери азота (рис.3.1.1)

При внесении в почву органических веществ (глюкоза, навоз, листья хлопчатника) в качестве дополнительного питания микроорганизмов процесс денитрификации усиливается, а азотсодержащие органические вещества (листья хлопчатника и навоз) обогащают почву органическим азотом.

Изучение минеральных соединений азота в почве в динамике показало, что восстановление нитратов во всех инокулированных денитрифицирующими бактериями почвах идет быстро с образованием нитритов и аммиака, особенно при высокой влажности почвы и внесении органических веществ. В вариантах с листьями хлопчатника и навоза в конце опыта в почве остается большое количество аммонийного азота.

Р5 {¿1ШШСШ

; эо у

I 4111

1 М1

I 201

9 Ш 27

Вас1. циздимтит

3 18 2/ дни

I 50Н

! 401

1 30

1 201

? го|

9 18 Г;

г* ВО I

П Ваг! й^^дтишт 5 50«

I 491 х'

" 37 д па

— 60% -—100%

27 я ли

ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ ИТ полно« шгг.ммт штмости ПОЧВЫ ОТ ПОЛНОЙ иигоеммсч

Рис.ШПотери минерального азота почвы,вызываемые некоторыми видами денитрифицирующих бактерий.

При плохой аэрации, избыточном увлажнении и высоких значениях рН он может теряться безвозвратно, при оптимальных (естественных) условиях нитрифицируется до нитратов.

. Для сравнительной характеристики и выяснения причин интенсивности денитрификации мы изучали денитрифицирующую активность бактерий различных почв и установили, что денитрифицирующая активность бактерий различных орошаемых почв хлопковых полей неодинакова (рис.3.1.2).Наиболее интенсивное восстановление и потери нитратов наблюдаются при Инокуляции среды с Рз.рЩгеГааепя, выделенной из светлого серозема, затем с культурой - из типичного серозема и далее - из луговой почвы. Так, через 2 дня после начала опыта при дозе азота 27,7мгЛ00мл потери нитратного азота с культурой из светлого серозема составляют 77,7, из типичного серозема - 38,9 и из луговой почвы - 10,8% от внесен-ного.Лишь через 7 дней после начала опыта восстановление нитратов полностью заканчивается с Рэ. рЩгеГааего из типичного серозема и из луговой почвы.

Такая же закономерность наблюдается и при внесении высокой дозы нитратного азота(83,1 мг/100 мл). При этом количество восстановленного азота нитратов значительно увеличивается, но полное восстановление его продолжается до 14 и более дней.

На основании результатов исследований можно заключить, что потенциальная способность орошаемых почв к денитрификации повышается от луговых почв к типичным и светлым сероземам, что отмечено в опытах с применением изотопа азота 15М. Следовательно, при внесении азотных удобрений под хлопчатник и другие сельскохозяйственные культуры необходимо учитывать и биологические свойства почв.

I М-№03 27мг/100мл

дни

100

60 40 20

ДезаМ~М0483,1мг/100мл среды

ТЗ

из светлого серозема

---Р5.ри1г&?а&епх

из типичного серозема — р$.ри.1'герассепа из луговой почвы

дни

Рис.5.12. Денитрифицирующая активность штаммов Яг риЬгефиЫепз различных орошаемых почв сероземного пояса.

/ /

В специальных опытах установлено, что, в процессе денитрификации азот может выделяться, как в молекулярной, так и аммиачной формах. Однако более восстановленных газообразных форм азота (N2, N113) больше при максимальном (100%) увлажнении. Данные исследований подтверждают возможность, наряду с другими формами газообразного азота, выделения аммиака в процессе денитрификации.

3.2.Потери азота за счет вымывания при поливах хлопчатника. Динамика и миграция минерального азота наиболее доступной формы азотного питания в условиях орошаемых почв сероземного пояса изучены многими исследователями(Розов,1925; Жориков,1931; Кононова, 1932; Балябо,1954; Ласукова,1958; Протасов,! 961; Яровенко,1969; Рискиева, 1989 и др.) Показано, что количество минерального азота в почве подвержено постоянным и резким колебаниям. Эти изменения зависят от метеорологических и почвенных условий, биогенпости почвы, от особенностей возделываемых культур. Особую роль при этом играют орошение и характер обработки почвы. Среди питательных элементов почвы под влиянием поливов наиболее изменяются нитраты. Цикличность в содержании нитратного азота при поливе некоторые авторы(Розов, 1925; Кононова, 1932) объясняют подавлением нитрификации вследствие избыточного увлажнения и преобладанием восстановительных процессов в послеполевной период, другие (Жориков, 1933; Протасов, 1964 и др.) связывают с вымыванием его водой в подпочвенные горизонты. Вопрос о причинах уменьшения количества нитратного азота в почве после полива чрезвычайно сложен. Причины уменьшения нитратов в почве после полива не исследованы, отсуствуют также данные по определению соединений, до которых происходит превращение нитратного азота.

В лизиметрических опытах в условиях производственного посева хлопчатника на среднесуглинистых староорошаемом типичном сероземе и орошаемой луговой почве мы изучали влияние поливов на изменение форм и содержания минеральных соединений азота(1\7Оз, N02, N114) в метровом слое почвы.

На основании результатов изучения действия поливов на миграцию минеральных форм азота удобрения (N250) и почвы выявили, что за 3 вегетационных полива хлопчатника в течение 4 дней после каждого содержание минерального азота в метровом слое уменьшается в типичном сероземе на 104,2 кг/га, в луговой почве - на 181,7.

Учитывая наличие больших количеств нитратов в почве и высокую их растворимость, можно, казалось бы уверенно предскать большие потери их вследствие вымывания за пределы метрового слоя. Однако учет минеральных форм азота в фильтрационных водах показал, что содержание ниже 1м незначительно по сравнению с содержанием их в почве. Поливная вода в лизиметрических условиях просачивается ниже 1м только после второго и третьего поливов, и в них азот обнаруживается главным образом в нитратной форме(21-29мг/л). Аммонийный и нитритный азот присуствуют в незначительных количествах (0,2-1 мг/л).

• Таким образом, в лизиметрических водах после 3 вегетационных поливов хлопчатника в типичном сероземе азота содержалось 1,078 кг/га, в луговой почве - 1,980. Следовательно, в типичных сероземах и луговых почвах с высоким содержанием минерального азота при больших дозах азотных удобрений (250 кг/га) и высокой нитрификационной способности их в результате поливов ощутимых потерь азота путем вымывания ниже 1 м не происходит. Вероятно, причина уменьшения количества нитратов в почве после полива,-с одной стороны, потребление их растущим растением, биологическое поглощение микрофлорой почвы, с другой - потери путем денитрификации.

Для изучения вертикальной миграции азота вносимых удобрений в микрополевых опытах 1978-1984гг. на среднесуглинистом староорошаемом типичном сероземе каждый год после уборки урожая учитывали распределение оставшегося азота удобрений (15N) по профилю почвы.

Наблюдения за динамикой распределения азота удобрений в метровом слое почвы под хлопчатником в течение 7 лет свидетельствуют о слабой миграции азота удобрений по почвенному профилю (табл. 3.2.1). После 1-го и 2-го года внесения удобрений оставшийся в почве азот распределяется в 0-75 см слое. Свыше 90% закрепленного азота находится в верхнем полуметре. На третий год внесения 15N незначительно (0,5-1,4%) он перемещается в нижние слои (75-100 см) почвы. При внесении азота кальциевой селитры этот процесс идет интенсивнее, чем при внесении азота мочевины и сульфата аммония. В последующие годы азот удобрений очень слабо мигрирует в 75-100 см слой. После семилетнего внесения меченого азота почти 90% закрепленного азота обнаруживается в 0-75 см слое. Крайне мало его содержится в слое 75-100см.

Итак, в орошаемых сероземных почвах с глубоким залеганием грунтовых вод существенных потерь азота удобрений за счет инфильтрации не происходит.При систематическом внесении высоких доз азотных удобрений и при больших нормах полива возможно перемещение значительных количеств нитратного азота к нижней части метровой толщи.

Главная доля потерь внесенного азота приходится на газообразные продукты денитрификации. Одно из основных направлений при разработке приемов рационального использования азотных удобрений - исследование снижения газообразных потерь азота на почвы.

4.БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ НА ФОНЕ ПРИМЕНЕНИЯ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ

4.1 .Микробиологическая активность почвы. В условиях хлопкосеяния Узбекистана, где почвы характеризуются низким содержанием органических веществ и азота, интенсивным протеканием микробиологических процессов, применение удобрений, особенно азотных,- один из мощных факторов, определяющих изменения количества и качества микронаселе -

Таблица 3.2.1

Распределение меченого азота 15Ы удобрения по профилю типичного серозема при систематическом внесении азотных удобрений под хлопчатник в микрополевых опытах, % от оставшегося в почве после уборки урожая

Удобрение Кол-во остаточного 15И в почве, мг/0,15м2 (0-100 см) Слой почвы, см

! ! ! 0-30 , 30-50 , 50-75 75-100

CO(NH2)2 (NH4)ZS04 Ca(N03)2 870 795 699 1978г 87,9 9,2 2,9 91,3 7,6 1,1 78,8 14,9 6,3

CO(NH2)2 (NH4)2S04 Са(ЫОз)2 1455 1341 1191 1979г 79.5 17,1 3,4 77.6 19,4 3,0 69.7 22,4 7,9

CO(NH2)2 (NH4)2S04 Ca(N03)2 1932 1740 1566 1980г 77,2 18,3 4,0 0,5 70,9 23,6 4,9 0,6 65,1 27,3 6,2 1,4

CO(NH2)2 (NH4)2S04 Ca(N03)2 2334 2196 1932 1981г 71,8 22,1 5,0 1,1 66,6 25,9 6,3 1,2 57,2 31,6 9,0 2,2

CO(NH2)2 (NH4)2S04 Ca(N03)2 2640 2574 2190 1982г 66,5 24,6 7,4 1,5 62,2 27,7 8,2 1,9 55,4 30,0 11,1 3,5

CO(NH2)2 (NH4)2S04 Ca(NOj)j 2841 2778 2295 1983г 64,4 25,9 8,2 1,5 60,6 28,4 8,7 2,3 55,0 30,6 10,7 3,7

CO(NH2)2 (NH4)2S04 Ca(NCh)> 2955 2868 2367 1984г 63,2 27,1 7,7 2,0 59,8 28,7 8,8 2,7 54,4 29,0 12,3 4,3

ния, а также направленность процессов, связанных с превращением азотистых минеральных и органических веществ в почве.

Мы установили, что развитие микроорганизмов в почве и осуществляемые ими биохимические процессы тесно связаны с нормой и формой вносимых азотных удобрений. Действие азотных удобрений на микроорганизмы зависит от их физиологических особенностей и почвенных условий.

Изучение состава микрофлоры староорошаемого типичного серозема при внесении разных форм (ИШИСЬ; (МН^СЬ; СО(ЫНг)2; Са(ЫОз)з) и доз (6,4; 12,8; 25,6; 51,2 мг азота на ЮОг почвы) азотных удобрений по фону РК (РгОз-5,1 и КгО - 3,2 мг/ЮОг почвы) в условиях лабораторного опыта показало, что в почвах без растений внесение 6,4 мг/100 г почвы азота стимулирует развитие нитрифицирующих и денитрифицирующих бактерий, азотфиксаторов рода клостридиум и грибов, а в первые 2 недели задерживает рост микрофлоры, усваивающей органический и минеральный азот, азотобактера и актиномицетов, в дальнейшем их численность значительно повышается. Более высокие дозы азота соответственно 12,8 и 25,6 - 51,2 мг/100г почвы замедляют размножение микроорганизмов в течение 15 и 50-90 дней.

В вегетационных опытах дробное внесение 20 мг азота на 100 г почвы - 6 мг с посевом и по 7 мг в фазы бутонизации и цветения хлопчатника на фоне фосфорных (Р205-14мг/100г) и калийных ( КгО - Юмг/100 г) удобрений в светлых, типичных сероземах и луговой почвах угнетает численность только свободноживущих азотфиксирующих (азотобактер, клостридиум) микроорганизмов. Численность других групп микроорганизмов (общее число, использующих органический и минеральный азот, нитрифицирующих и денитрифицирующих) при внесении азотных удобрений значительно повышается.

Аммонийная ( сульфат аммония ) и амидная (мочевина) формы азота влияют положительно на микрофлору, участвующую в синтезе органического азота, а также нитрифицирующие бактерии, актиномицеты, уменьшают численность грибов. Нитратная (кальциевая селитра), аммиачно-нитратная (аммиачная селитра) формы азота стимулируют развитие микроорганизмов, участвующих в минерализации органических азотистых веществ.

4.2.Активность почвенных ферментов. Ферменты участвуют в процессах синтеза и распада белков, витаминов и других соединений. Почвенные ферменты отражают интенсивность и направленность биохимических процессов в почве и являются объективным показателем её биологической активности.

Активность почвенных гидролитических ферментов - инвертазы, уре-азы и протеазы - меняется на фоне различных форм и доз азотных удобрений и коррелирует с динамикой развития почвенных микроорганизмов. Так, в почвах без растений (лабораторный опыт) дозы азота более 6,4 мг/ЮОг почвы не зависимо от формы его в течение 3 мес. подавляют

активность почвенной инвертазы и уреазы. Аммонийная, амидная и аммиачно-нитратная формы азота в дозе 6,4мг/100г почвы повышают активность уреазы больше, чем нитратная форма. Инвертазная активность при внесении мочевины и кальциевой селитры усиливается, при других формах азота снижается.

В вегетационных опытах внесение в период вегетации хлопчатника 20 мг/100 г почвы азота (6мг с посевом и по 7 иг в бутонизацию и цветение) в виде мочевины и аммиачной селитры на фоне РК заметно повышает активность инвертазы, уреазы и протеазы. Азотное удобрения в большой степени повышают активность ферментов на сероземах, чем на луговой почве. Инвертазная активность более ярко, чем других ферментов отражает уровень плодородия и возрастает от светлого к типичному серозему и луговой почве, а уреазная - от луговой почвы к сероземам..

5.ПРЕВРАЩЕНИЕ В ПОЧВЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЗОТА УДОБРЕНИЙ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ

• Для повышения эффективности VI уменьшения вредного действия азотных удобрений на окружающую среду наряду с правильным их использованием (в оптимальных дозах, соотношениях и сроках с учетом почвенно-климатических условий и сортовых особенностей культур) и высокой агротехникой (правильный режим орошения, рациональная обработка почвы, состав и чередование культур в севооборотах и т.д.) важное экологическое и социальное значение имеет снижение интенсивности микробиологических процессов окисления аммиачного азота в почве путем применения ингибиторов нитрификации. Ингибиторы нитрификации - химические препараты, которые при внесении с азотными удобрениями в небольших количествах (0,5-2% от азота удобрений) обеспечивают временную консервацию (]-2мес) в почве азота аммиачных, аммонийных и амидных удобрений в аммонийной форме. В результате они снижают миграцию нитратного азота в почве при орошении, устраняют аккумуляцию нитратов в растениях и загрязнение ими водных источников, а атмосферы - закисью азота. Кроме того, применение ингибиторов позволяет уменьшить кратность и дозы внесения удобрений, а также снизить потери(газообразные и вымыванием), обеспечить более эффективное использование растениями азота удобрений и почвы, что в итоге создает предпосылки для повышения урожайности сельскохозяйственных культур (Смирнов, 1975,1981; Кореньков, 1976,1985; Муравин, 1979,1989;'Янишев-ский и др., 1985; Горелик, 1985, 1990; Кир, 1980; Пирахунов и др., 1986; Побережская, 1988; Хашимов, 1990; Хаджиев, Баиров, 1992; Гузалов, 1994).

В США, Японии, ФРГ и Индии выпускают в промышленных масштабах ингибиторы нитрификации и модифицированные ими азотные удобрения, которые широко используются в сельском хозяйстве.

В течение ряда лет в условиях орошаемых авто- и гидроморфных почв сероземного пояса мы изучали влияние ингибиторов нитрификации -нитрапирина, АТС, КМП, АТГ, ДЦДА на превращение минеральных соединений азота в почве, микрофлору, баланс азота удобрений, на рост, развитие и урожайность хлопчатника.

5.1 .Динамика превращения минеральных соединений азота в почве при использовании ингибиторов нитрификации.В лабораторных опытах изучали нитрификацию азота мочевины, модифицированной ингибиторами нитрификации ДЦДА (8,7% от азота в мочевине), АТС (2,2% от азота), АТГ (2% от азота) и продолжительность ингибирующего действия различных доз препаратов КМГ1 и нитрапирина (доза азота мочевины 20 мг/100г почвы).

Установили зависимость нитрифицидного действия препаратов от почвенных условий. Так, ингибирующие действие ДЦДА, АТС и АТГ на типичном сероземе наблюдалось в течение 45 суток, а на луговой почве -более 2 мес. (рис.5.1,1). В первом случае при внесении мочевины, модифицированной ингибиторами нитрификации, содержание нитратного азота в почве заметно возрастало после 45 суток, во втором - через 60 суч ок после начала опыта его было меньше, чем в почве с обычной мочевиной. Это свидетельствует об интенсивном протекании нитрификации на типичном сероземе по сравнению с луговой почвой. Аммонийного азота в течение опыта в вариантах с ингибиторами нитрификации содержалось значительно больше, особенно на луговой почве, чем без внесения ингибиторов. Ингибитор КМП на типичном сероземе почти полностью подавлял нитрификацию азота мочевины в первые 30 дней и тормозил её в течение 45-60 дней. Нитратного азота в вариантах с КМП и после 60 дней содержалось меньше, чем в контроле. Испытанные дозы препаратов (1-3-5% от азота мочевины) способствуют сохранению в почве большого количества минерального азота в аммонийной форме.

Применение нитрапирина с мочевиной, меченной показало, что ингибитор подавляет нитрификацию как азота удобрения, так и почвы. Продолжительность и степень ингибирующего действия нитрапирина зависят от его дозы. При дозе 0,5% активное торможение нитрификации азота мочевины наблюдалось только в первые 2 недели.При повышенных дозах нитрапирин дольше задерживал нитрификацию азота удобрения. При дозах ингибитора 1 и 2% через 15 дней меченого аммонийного азота в почве было соответственно в 9,5 и 14,2 раза больше, чем при внесении мочевины без ингибитора, а нитратного азота - значительно меньше. При таких дозах ингибитора даже через 30 дней нитрификация азота удобрения сильно задерживалась и разница в содержании меченого аммонийного азота между вариантами с ингибитором и без него была высокой. Через 45 дней меченный |5М аммонийный азот обнаруживался в небольших количествах,а меченного |5Ы нитратного азота при внесении мочевины с ингибитором содержалось больше, чем в варианте без него, что указывает на прекращение торможения нитрификации. Аналогичная закономерность

Типичны;"! Луговая серозем почва

<1 зо ** ла

° >5 'I? 60

1.РК+ИМ 2.РК+Мм с ДЦДА З.РК+Ымс АТС.

Типичный серозем

г '

I >

I I

I \

I >-1

I гл / ^

I /V

о ;5 X» ¿о

о 15 30 '.5 б"0

О /У 30 45 £0

,пг, I .РК+М* 2. РК+Мм +КШ 1« 2.РК-ьМр АТГ З.То же КМП 3% 4.То жЫШП 5?,

-----N-N03

Типичный с

р о з е м

-РК+МИ --,_-Го же+ 0,5% нитрапирин

Р„„с7та---То же+ Ч нитрапирин же+ 2% нитрапирин

гис.5.и.Ьлияние ингибиторов нитрификации на динамику минеральных соединении азота в почве. Лабораторный опыт. " "

наблюдалась при изучении динамики немеченных (почвенных) минеральных соединений азота.

Как в лабораторном, так и полевом опытах продолжительность ингибирующего действия нитрификации ДЦДА и АТС зависит от почвенных условий. Так, в пахотном слое типичного серозема после каждого внесения мочевины (И 200 -30% перед посевом и по 35% в бутонизацию и цветение) с ДЦДА на 15-30-45-е сутки обнаруживалось от 15 до 30,4мг/кг почвы аммонийного азота,а с АТС- 11,5-24,9(рис.5.1.2). В варианте с внесением мочевины без ингибитора из-за высокой нитрификационной способности этих почв в течение вегетации аммонийный азот находился в минимальных количествах (следы). Нитратного азота с ингибиторами

ео о

содержалось меньше в течение 30 суток после каждого внесения, чем в почве без ингибитора. Через 45 и 65 суток нитрифицидное действие ДЦДА ослабевало, но все же продолжалось, а в почве с АТС нитратный азот был на уровне контроля.

На луговой почве наиболее сильное ингибирующее влияние препаратов проявлялось более 40 суток. Так, при внесении 200 кг/га азота мочевины с ДЦДА и АТС содержание аммонийного азога в почве в течение вегетационного периода варьировало в пределах соответственно 14,7-25,0 и 11,4-22,1 мг/кг при 0,8-8,5 мг/кг в варианте без ингибитора. Через 60 суток содержание аммонийного азота во всех вариантах заметно снижалось, но в варианте с ингибиторами было выше. При использовании мочевины с ДЦДА и АТС содержание нитратов в почве значительно снижалось, особенно в первые 30 дней после каждого внесения (в 1,5-2,5 раза). Через 42 дня количество его в вариантах с АТС и без него выравнивалось, а с ДЦДА было несколько меньше, чем в контроле. Через 2 мес. нитратный азот во всех вариантах с ингибиторами стабилизировался и даже превосходил контроль.

Такая же закономерность отмечалась и в динамике содержания минеральных соединений азота в почве и при внесении 300 кг/га азота мочевины с ДЦДА и АТС. Ингибиторы ДЦДА и АТС - водорастворимые, поэтому в результате вымывания они задерживают нитрификацию аммонийного азота и в подпахотном слое (30-50 см) почвы.

Динамика превращения минеральных соединений азота в почве зависит как от дозы азотного удобрения и ингибитора, так и срока их внесения. На типичном сероземе при внесении 2 кг ингибитора нитрификации КМП с дозами азота мочевины 200-250 кг/га в два срока по 50% (перед посевом и в бутонизацию), сильный ингибирующий эффект наблюдается в течение 30 дней, а на 60-й день действие его прекращалось , т.е. он разлагался. Нитрифицидная активность КМП в дозе 3 кг (при 2-разовом внесении) была сильнее по сравнению с 2кг и продолжалось до 60 дней. Однако наиболее длительное и умеренно ингибирующее действие оказывала доза КМП Зкг при 3 сроках внесения его с азотом(30% перед посевом и по 35% в фазы бутонизации и цветения).В течение вегетации хлопчатника в пахотном слое почвы аммонийного азота содержалось значительно больше(12,0-27,0 мг/кг), нитратного меньше(15,0-30,0 мг/кг), чем в контроле(соответственно 4,0-16,0 и 21,1-42,0 мг/кг).

Заметный ингибирующий эффект от КМП в дозе 3 кг получен также при внесении его с мочевиной - 30% перед посевом и 70% в бутонизацию.

В условиях орошаемого земледелия зоны хлопководства, как известно происходит интенсивная миграция минерального азота - нитратов по профилю почвы. При поливе нитраты вымываются в нижние горизонты, а после полива восходящим током влаги выносятся на верхнюю -гребневую часть почвы и становятся недоступными растениям. В связи с этим мы изучали влияние ингибитора нитрификации на миграцию минерального азота не только в нижние горизонты, но и в верхнюю - гребневую

е. 20

¡л

с.

2 10

о к) 0

!Н

2 ч 15

<в

Рч

0) I 10

20 10

3 0

с;

а:

Е-* О

Старо орошаемый типичный серозем 0-30 см

N-N04

/ч.

, \ N \

0-50 см

1« «.«. (5И1 20ут. 5К 15.1Х

<.И. Ч4«1. Ш11. 5«. 25 ц.

Орошаемая луговая почва С-30 см

Ы-М0з

30-50 см

в.

а>

15 10

26* «VI 7чп 9д/ш. а и- гз.и. - РК ---РК-Ил,

26И Ю.У! 7\/ч 8IX. 23IX------РК^.'ДВДЛ -^-рк^ЛТС

Рис .51.2.Динамика минеральных соединений азота в почвах под хлопчатником при внесении мочевины.модифицированной ингибиторами нитрификации ДЦДА и АТС.Полевые опыты.

(0-10 см) часть почпы. Например, на староорошаемом типичном сероземе после оборота пласта люцерны за вегетацию хлопчатника при внесении 200 кг/га азота мочевины на фоне РК в три срока (30% перед посевом и по 35% в фазы бутонизации и цветения) содержание нитратного азота составило в 0-10 см слое (гребень) 51,0-115,1, в 10-30 см - 6,5-37,0, аммонийного азота - соответственно 10,7-17,1; 8,7-13,2 мг/кг почвы, а при внесении азота в два срока (50% перед посевом и 50 - бутонизацию) - 51,0125,5; 5,7-27,7 и 13,2-21,2; 10,0-14,4 мг/кг. При внесении мочевины (N200), модифицированной ингибитором нитрификации АТГ, режим минерального азота в почве менялся. В фазы наибольшего потребления хлопчатником азота- бутонизация,цветение и начало плодообразования - в зоне деятельных корней в 10-30 см содержание аммонийного азота при внесении азота с АТГ в три срока было 1,6-2,3 раза, а при внесении в 2 срока - в 1,22,1 раза больше по сравнению с внесением мочевины без ингибитора нитрификации. Однако в слое 0-10 см нитратного азота меньше в первом случае в 1,5-2,7 раза, а во втором - в 1,4-3,2. Снижение миграции нитратов в верхний слой (гребень) почвы при внесении ингибитора прослеживалось в фазы созревания и в конце вегетации.

Уменьшение содержания нитратного азота при внесении мочевины с АТГ наблюдалось и в подпахотных слоях почвы.

Описанная выше динамика минеральных соединений азота в почве отмечалась и при внесении мочевины с АТГ в дозе 250 кг/га азота.

Таким образом, продолжительность нитрифицидного действия испытанных препаратов зависит от почвенных условий, доз и срока внесения их с азотными удобрениями. Ингибиторы, замедляя нитрификацию азота удобрений и почвы, уменьшают миграцию нитратного азота после поливов вниз, а в межполивной период - на поверхность (гребень) почвы, и тем самым обеспечивают сохранность большего количества минерального азота в корнеобитаемом слое почвы в менее подвижной аммонийной форме, что улучшает условия азотного питания растений.

5.2.Изменение баланса азота удобрений в системе почва-растение при воздействии ингибиторов нитрификации. При внесении азотных удобрений в сочетании с ингибиторами нитрификации существенно меняется баланс азота удобрений в почве. Значительно возрастает использование азота удобрений растениями и закрепление его в почве в органической форме, снижаются потери.

В орошаемых луговых почвах применение мочевины с ингибиторами нитрификации ДЦДА и АТС (30% перед посевом и по 35% в фазы бутонизации и цветения) повышало коэффициент использования хлопчатником азота удобрений в среднем за 2 года при норме N200 соответственно на 8,4 и 6,5% при норме N300 - на 4,1 и 5,3% по сравнению с вариантом без внесения ингибитора (рис.5.2.1). Закрепление азота удобрений в органической форме при внесении мочевины с ДЦДА и АТС как в первый так и во второй годы возрастало на 2-3%. С повышением дозы азота во всех

вариантах увеличивались абсолютные и относительные его потери. Однако при внесении мочевины с ингибиторами ДЦДА и АТС потери были меньше в первый год с дозой N200 в 1,3-1,5 и с N300 - в 1,2 раза, а на второй год - соответственно на 11,6-7,7 и 5,5 - 9,0%.

На староорошаемом типичном сероземе баланс азота удобрения при сочетании его с ингибитором нитрификации КМП показал, что при внесении их в три (30% перед посевом, 35% в бутонизацию и 35%в цветение) и в два (50% перед посевом и 50% в бутонизацию) срока под хлопчатник в среднем за два года повышается коэффициент использования азота мочевины соответственно на 7,7 и 6,8%, закрепление его в почве - на 4,4 и 3,6% и уменьшаются потери его из почвы - на 12,4 и 10,8% по сравнению с использованием азота без КМП(рис.5.2.2). При внесении мочевины с ингибитором в три срока коэффициент использования азота был больше на 4,7%, а потери его меньше на 6,3%, чем при внесении в два срока; в закреплении азота в почве в органической форме между вариантами существенной разницы не наблюдалось. Необходимо отметить,что при 2- кратном внесении азота с КМП коэффициент использования азота удобрения выше на 3,0%, закрепление в почве - на 2,9%, а потери ниже на 6,0%, чем при 3 - кратном внесении мочевины без ингибитора. Следовательно, при использовании ингибиторов нитрификации можно сократить кратность внесения азотных удобрений под хлопчатник.

Таким образом, в орошаемых сероземных почвах не зависимо от дозы и срока внесения азота под хлопчатник лучший баланс его складывается при внесении азотных удобрений в сочетании с ингибиторами нитрификации, чем при использовании азота без ингибитора. Подавляя интенсивность нитрификации азота амидных и аммонийных удобрений, ингибиторы снижают потери его в процессе денитрификации. В результате аммиачный азот предпочтительней используется растениями и микроорганизмами по сравнению с нитратным и больше закрепляется в почве в органической форме.

5.3.Усвоение хлопчатником азота почвы и удобрений при использовании ингибиторов нитрификации.Результаты исследований показали, что соотношение азота почвы и удобрений в общем выносе его хлопчатником зависит от вида ингибиторов, дозы азотных удобрений и срока их внесения. С увеличением дозы азота удобрений в выносе общего азота доля азота удобрения возрастает и уменьшается доля азота почвы. В условиях орошаемых луговых почв в среднем за 2 года доля азота удобрения в общем выносе его хлопчатником при дозе N 200 составила 28,4% в сочетании его с ингибиторами ДЦДА и АТС-32,9 и 32,9; в варианте N300 -35,8, при совместном использовании с ингибиторами - 39,5 -41,5%. На долю азота почвы в варианте N200 приходилось 71,5%, совместно с ингибиторами - 67,0-67,1; в варианте N300 - соответственно 64,1; 58,4 -60,4. При использовании ингибиторов дополнительное усвоение хлопчатником азота почвы наблюдалось лишь в первый год внесения ингибитора ДЦДА с дозой N200 (на 5,2%), в остальных вариантах его было меньше,

35.0

Е22&Е:

■з.о--.-. ТТТТ 552

1ш_

43.9

ттг

65^

ЦДЛ

N200

22А

г 256=

■10.8:; тгг

1-й год внесения

= 24,5=

26.2

.'(О

ГТТТ 59,2

Ия

ад. 5

-20,2-

"ПТ

50.6

2-й год внесения

37,3 4-1,2

=432=

ТГшт рЗ,9 III

1П 'лг.к III

2 3

49.?

132,4

Мзоо

52,9

="25.0=

Э5--

ГТТТ

ш!

л\г

тгтт

36.2

32,7

эш

г» г; ТГГТ 35.9

Ш1

40.7

325г

Пт згб

-ИСПОЛЬ-НО

растениями

3-потери

■^осталось в ¿1 почве в минер.форме

осталось з почве в орган .форме

Рис.5.2./. Влияние ингибиторов нитрификации ЖДА и АТС(АТГ) на баланс разных доз азота С1^ ) мочевины в луговой почве(0-100 см), % от внесенного. Микрополевые опыты(1984-15® гг.) 2-тоже с ДЦДА. 3_ТОЖ0С АТС.

1-й год внесения

2-й год внесения

~2 Ь2=

1=2 9,0=

23.9

39.5

47.6

чГР" 27,5

Ци.

35,4

[за.О Ш1

внесен в той срока-30:35:35'&

| гп | использ-но

4 111 "растениями

¿15,6

= 190=

345 1Ш1

2-то же с КМП

внесен в срока-50:50%

32.5

— 22.0-

1111

42,0 ПН

А8.3

«.о

Яг

И. о) Ш.

два

4-то же

33.9

тпт Ьан

Шш1Ш

с кмп

| |-потери

почве форме

осталось в отзг.

__ осталось в ¿Ш 'почве в минер, форме

Рис.5.2г. Влияние ингибитора нитрификации КМП на баланс азота (,5М )мочевины при различных сроках их внесения в типичном сероземе (0-100 см), ,о от внесенного.Микрополевые опыты(1987-1988 гг )

Норма удобрений •.^¿00Р140К100'

чем при внесении мочевины без ингибитора. Это указывает не только на отсутствие мобилизации почвенного азота, по и па наличие тенденции закрепления почвенного органического азота при использовании ингибиторов нитрификации ДЦДА и АТС совместно с мочевиной.

На староорошаемом типичном сероземе при внесении под хлопчатник мочевины (И 200) с ингибитором КМП в три срока (30% перед посевом, 35% в бутонизацию и 35% в цветение) доля азота удобрения повышалось в среднем за 2 года с 28,6 до 33,5%, при внесении в два срока (50% перед посевом и 50% в бутонизацию) - с 25,9 до 30,5, а доля азота почвы уменьшалось соответственно - с 71,4 до 66,5 и с 74,1 до 69,4%. Видно, что при сокращении кратности внесения КМП с мочевиной с 3 до 2 раз доля азота удобрений в общем выносе уменьшается, а азота почвы повышается. Под действием КМП также снижается дополнительный вынос азота почвы.

Таким образом, ингибиторы нитрификации положительно влияют на соотношение азота почвы и удобрения. Они также уменьшают дополнительное усвоение хлопчатником азота почвы по сравнению с применением азотного удобрения без ингибитора, что приводит к повышению запасов почвенного азота,а впоследствии плодородия почв.

6.ВЛИЯНИЕ ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ НА ПОЧВЕННУЮ БИОТУ

6.1 Микробиологическая активность почвы. Почвенная микрофлора участвует в формировании и регулировании всех агрономически ценных свойств почвы. В этой связи при установлении оптимальных доз ингибитора нитрификации в земледелии важно обращать внимание и на характер развития микроорганизмов в почве.

Мы установили, что данные агрохимических исследований нитрифи-цидного действия ДЦДА,АТС,АТГ и КМП согласуются с результатами микробиологических анализов, полученных в лабораторных и полевых опытах.

При использовании КМП в дозах 2 и 3 кг/га в мочевиной (N200) в течение вегетации хлопчатника в структуре микробного ценоза староорошаемого типичного серозема существенных изменений не происходит, после внесения их через определенное время стимулируется численность микроорганизмов, использующих органический и минеральный азот, а также азотобактера в некоторые периоды и численность анаэробного азотфиксатора рода клостридиум. КМП обладает селективным действием в отношении ингибирования развития нитрифицирующих бактерий. После внесения в первый период он временно снижает численность денитрифицирующих бактерий. Ингибирующие действие КМП роста нитрифицирующих бактерий продолжается до 45-60 дней. Наиболее эффективная доза его - Зкг/га, вносимая в три срока по 1кг - перед посевом,в фазы бутонизации и цветения хлопчатника.

Мочевина, содержащая ингибиторы нитрификации ДЦДА и АТС или АТГ 2% удобрения (N 200), после внесения под хлопчатник на орошаемых типичных сероземах и луговых почвах не влияет существенно на размножение микроорганизмов, использующих органический и минеральный азот и денитрифицирующих бактерий. Увеличение нормы азота в 1,5 раза (300 кг) и соответственно ингибиторов в первые две недели после внесения незначительно уменьшает численность микроорганизмов, использующих органический азот и денитрификаторов, а затем стимулирует их рост.Тормозящее действие ДЦДА,АТС и АТГ роста нитрификаторов продолжается на типичном сероземах до 40-45 дней, на луговых почвах - до 60.

В лабораторных опытах при высоких дозах азота удобрений (20мг/100г почвы) и соответственно применяемых ингибиторов нитрификации закономерности и динамика развития почвенных микроорганизмов отличаются от выявленных в полевых условиях, но ингибирующее действие препаратов роста нитрификаторов подтверждается и продолжается более 2 мес. после внесения.

6.2.Ферментативная активность почвы. Установлено, что в полевых опытах при использовании в составе мочевины ингибитора нитрификации ДЦДА на староорошаемом типичном сероземе и орошаемой луговой почве повышается активность фермента инвертазы, активность уреазы находится на уровне контроля. При использовании мочевины с ингибитором АТС на типичном сероземе инвертазная активность снижается несущественно, а уреазная - почти не меняется; на луговой почве активность инвертазы несколько снижается лишь в конце вегетации хлопчатника; на активность уреазы АТС влияния почти не оказывает.

Ингибитор КМП в дозах 2-3 кг/га с мочевиной на староорошаемом типичном сероземе в течение 15 дней после внесения незначительно снижает протеазную активность почвы, а в течение вегетации повышает активность инвертазы; КМП на уреазную активность почвы не влияет.

7.ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ НА ХЛОПЧАТНИКЕ

Действие ингибиторов нитрификации на урожайность хлопчатника зависит от почвенных условий, вида, дозы и сроков внесения их и азотных удобрений.

Результаты полевых опытов (1976-1978 гг.) на староорошаемых типичных сероземах показали, что применение нитрапирина вместе с азотным удобрением дает высоко устойчивый эффект (рис.7.1). При использовании нитрапирина урожай хлопка-сырца в среднем за 3 года при дозах азота 200; 300 и 400 кг/га с мочевиной достигал 34,5; 36,9 и 37,7 ц/га, а дополнительная прибавка от ингибитора - 2,7; 2,7 и 0,4 на фоне РК- 1,4. Нитрапирин эффективно действовал при дозах азота 200 и 300 кг/га. При дозе азота 400 кг/га прибавка урожая была недостоверной. Оптимальной оказалось доза азота 200 кг/га. При внесении её вместе с нитрапирином получен такой же урожай хлопка-сырца, как и при внесении 300 кг/га азота

без ингибитора.Следовательно,нитрапирин позволяет получить такой же

урожай при снижении дозы азота на 33%.

Применение мочевины, модифицированный ингибиторами нитрификации ДЦДА и АТС, также способствовало значительному повышению урожая хлопка - сырца (рис.7.1). Так, на. староорошаемых типичных сероземах при внесении мочевины (N200) на фоне РК урожайность хлопчатника в среднем за 1982-1984 гг. составила 33,0ц/га, а в сочетании с ингибиторами нитрификации ДЦДА и АТС - соответственно 37,1 и 36,3 ц/га Следовательно при использовании ингибитора ДЦДА прибавка урожая равна 4,1 ц/га, при АТС - 3,3. Как видно, при использовании мочевины в дозе 200 кг/га азота с ингибитором нитрификации ДЦДА « АТС дополнительная прибавка урожая хлопка-сырца больше на 1,4 и 0,6 ц/га, чем при использовании нитрапирина с такой же дозой азота мочевины на этой почве.

Нитрапирин тслопг

на типичном сероземе .среднее за 1У/Ь-1У^гг

| [ - без ингибитора I—г^ - с ингибитором 1% от N

Мочевина кодифицированная ингибиторами нитрификации

ДЦДА, АТС и АТГ

с на типичном о, среднее за

}еые, 32-1984гг.

на луговой почве среднее за 1984-19в6гг

40 <0 30

о '■

а, >>

:20

■ТО

350

252

0К

36,3

РХ+М200

31.5

34,6

гд?

РК

34,)

355 35.0 за^Ж

'А

РК+мгоо

Ате'1

РК+№250

та

РК+Ы500

1т г

Рис.7,1. Влияние ингибиторов нитрификации на урожайность хлопчатнике

На орошаемых луговых почвах ДЦДА и АТГ в составе мочевины также влияли положительно на урожайность хлопчатника. По 3- летним данным (1984-1986 гг.), при внесении мочевины с ДЦДА в дозах 200, 250 и 300 кг/га азота прибавка урожая хлопка - сырца от ингибитора достигла соответственно 3,1; 2,1 и 1,5 ц/га. При использовании АТГ с мочевиной при дозах азота 200, 250 и 300 кг/га прибавки урожая составили соответственно 2,6; 1,8 и 1,6 ц/га. С повышением дозы азотных удобрений с 200 до 300 кг/га эффективность ингибиторов снижалось, хотя и при дозе азоТа 300 кг с ингибиторами получена существенная прибавка урожая хлопка - сырца (1,5-1,6 ц/га). При 250 кг/га азота без ингибитора получен урожай (33,2 ц/га), как и при 200 кг/га азота в сочетании с ингибиторами ДЦДА и АТГ - 33,7 и 32,9ц/га(среднее за 3985-1986 гг.).Прнменение ингибиторов нитрификации в луговых почвах дает возможность сократить дозы с 250 до 200 кг.

При сравнении данных по прибавке урожая хлопка-сырца на луговой почве и типичном сероземе в вариантах с ингибиторами в дозе 200 кг/га азота заметно более слабая эффективность ингибиторов в первом случае, чем во втором, так как на типичном сероземе в вариантах с дозой 200 кг/га азота от ингибиторов ДЦДА и АТС - АТГ дополнительно получено соответственно 4,1 и 3,3 ц/га урожая хлопка - сырца, а на луговой почве -3,1 и 2,6 ц/га, т.е. на 1,0 и 0,7 ц/га меньше.

По результатам исследований урожай при внесении азота в сочетании с ингибитором нитрификации зависит также от сроков их внесения. Так, при внесении 200 кг/га азота с 3 кг/га КМП в три срока -30% перед посевом, 35% в бутонизацию и 35% - в цветение дополнительная прибавка урожая от ингибитора составила 3,4 ц/га, при внесении их в два срока (по 50% перед посевом и в бутонизацию) - 3,1 (рис.7.2). Внесение 30% азотного удобрения с ингибитором перед посевом и 70% в бутонизацию снизило прибавку урожая до 2,2 ц/га.При этом в вариантах с внесением 50% ингибитора и азота перед посевом и 50% в бутонизацию урожайность хлопчатника была выше -32,6 ц/га (на 1,6 ц/га), чем при внесении азотного удобрения в три срока без ингибитора(31 ц/га).Это указывает на возможность сокращения числа внесения азотного удобрения без ущерба для урожая при совместном использовании его с ингибитором нитрификации.

. Исследования (1989-1990 гг.) на староорошаемых типичных сероземах с мочевиной, модифицированной ингибитором нитрификации АТГ, также свидетельствуют о зависимости эффективности ингибиторов от дозы и сроков внесения их с азотом. Так, при внесении мочевины с АТГ и повышением дозы азота с 150 до 200 и 250 кг/га валовой сбор хлопка-сырца повышался, но дополнительная прибавка урожая от ингибитора снижалась. Уменьшение кратности внесения их с 3 (30% перед посевом и по 35% в бутонизацию и цветение) до 2 (по 50% перед посевом и в бутонизацию) раз также сопровождалось снижением урожая. При внесении 200 кг азота с АТГ в два срока урожайность хлопчатника была

существенно выше (32,6 ц/га), чем при внесении этой же дозы в три срока без ингибитора (31,0 ц/га); а при внесении 200 кг с АТГ в два и три срока урожай хлопка-сырца был (соответственно 32,6 и 33,8 ц/га) как и в вариантах с внесением 250 кг азота в эти же сроки (соответственно 31,4 и 33,2 ц/га) без АТГ.

При внесении АТГ с дозой азота 150 кг/га дополнительная прибавка урожая составила 3,1 ц/га, с 200 кг/га - 2,8. В вариантах с внесением 200 кг/га азота без АТГ и 150 кг/га азота с ингибитором получен почти одинаковый урожай (30,5 и 31,4 ц/га). Тем не менее, валовой урожай хлопка-сырца при внесении 150 кг/га азота с АТГ был меньше на 2 ц/га, чем при использовании АТГ с 200 кг/га азота. Следовательно, более эффективен вариант применения ингибитора АТГ с дозой азота 200 кг/га.

Максимальный экономический эффект от ингибиторов нитрификации получен при использовании их с 200 кг/га азота и чистый доход в зависимости от нитрифицидной активности препаратов и почвенных условий составляет 117-202 руб/га (по исчислению 1990г.). С увеличением доз азотных удобрений экономическая эффективность ингибиторов снижается, а экологическая возрастает.

«j

§.¡¿0 «Л

Ингибитор

А1Г

27.Í

РК

33.8

РК N200 50'¡5Í

1989 г.

553

32.6 ЩШ

щ,т ГУЛ

N200 50:50

РК N250 М-35'35

341

"ТГ N250 »'■50

113

314

2¿M

1990 г.

¿33

РК

РК N150 50'. 50

Щ/

РК N200 50: SO

.-. без ингиби

I_1-тора

l;/,,i с ингибитс

IZZZZrpoM

Ингибитор - KMÍ1,среднее за 1986-1988 гг. 34/i

гго

РК

Щ 1

РК N200 50'35-JS

32,6

ъдп

РК

N200 50 50

50.3

РК N200 30-70

Сроки внесения N и ингибитора:

30:35:35 - ЗС/%, перед посевом,35% в буто-низ.и 35% в цветении;

50:50 - по 50Й перед севом и в бутониз;

30:70 - 3<Ж перед севом,70% в бутониз.

Рис.7.2.Влияние сроков внесения и доз азотных удобрений с ингибиторами нитрификации на урожай хлопка-сырца в условиях типичных сероэемо:

В типичных сероземах эффективность ингибиторов выше, чем на луговых почвах. По эффективности препараты ингибиторов можно расположить в следующем нисходящим порядке: ДЦДА - КМП - АТГ (АТС) -нитрапирин.

Таким образом, применение ингибиторов нитрификации в условиях орошаемых сероземных почв под хлопчатником улучшает азотный режим почвы, баланс азота удобрений, уменьшает потери азота из почвы в газообразной форме и путем вымывания, способствует охране почв от загрязнения нитратами, а также значительно повышает экономическую, экологическую эффективность азотных удобрений и урожайность хлопчатника.

ВЫВОДЫ

1.С применением изотопа азота установлено, что коэффициенты использования хлопчатником азота удобрений возрастают от светлых к типичным сероземам и далее - к луговым почвам, а потери снижаются. Азот удобрений в год внесения во всех почвах закрепляется приблизительно одинаково, причем основная доля его приходится на первую половину вегетации (до цветения). Усвоение хлопчатником азота удобрений и газообразные потери находятся в обратной зависимости от закрепления его в почве. В вегетационных опытах азот разных форм удобрений используется хлопчатником и закрепляется в почве в близких количествах, а в микрополевых азот из амидной формы усваивается больше и теряется его меньше, чем из аммиачно-нитратной и нитратной форм азота. С повышением дозы азота удобрения абсолютное использование его количества хлопчатником увеличивается, относительное снижается, а потери возрастают. При систематическом и длительном внесении азотных удобрений суммарный коэффициент использования хлопчатником азота удобрений по годам повышается и на 7-й год стабилизируется, относительное количество суммарно иммобилизованного в почве азота уменьшается, а потери возрастают.

2.3акрепившийся в почве азот удобрений в последействии реми-нерализуется: в первый год в вегетационных опытах 1/5 часть, в микрополевых - 1/3, из них соответственно 5,3-13,1 и 15,2-16,5% используется хлопчатником. На второй год степень минерализации и усвоение растениями иммобилизованного азота снижаются в 1,5-2 раза.

3.При использовании азотных удобрений растения усваивают и азот почвы. В вегетационных опытах в формировании биомассы хлопчатника основную роль играет азот удобрения, в микрополевых - азот почвы. С повышением плодородия почв - от светлых к типичным сероземам и луговой почве доля азота удобрений в общем выносе снижается. При длительном внесении азотных удобрений доля выноса их азота с годами повышается, причем наибольшая она при внесении мочевины и сульфата аммония, наименьшая - кальциевой селитры.

4.Азотные удобрения повышают мобилизацию азота из почвенного органического вещества и способствуют дополнительному усвоению

растениями азота почвы (экстра азот). В результате коэффициенты использования хлопчатником азота удобрений, определенные разностным методом, в вегетационных опытах на 7-17, в микрополевых - на 17-21% больше, чем определенные изотопным методом. На светлом сероземе, единица внесенного азота способствует минерализации большего количества почвенного азота и поступление в растения экстра азота повышается от луговой почвы к типичному и светлому сероземам, а абсолютное количество - снижается. В вегетационных опытах эффект экстра азота значительно выше, чем в микрополевых. Аммонийная и аммиачно-нитратная формы удобрений способствуют большей дополнительной минерализации азота почвы, чем амидная и нитратная.

При систематическом внесении минеральных азотных удобрений убыль азота почвы менее значительна. При внесении в течение 7 лет азота удобрений под хлопчатник (по 200 кг/ra) чистая иммобилизация выше при внесении мочевины и сульфата аммония. При использовании нитратной формы мобилизация превышает чистую иммобилизацию.

5.Основная причина снижения эффективности азотных удобрений в ночвах-потери азота, вызываемые денитрификацией.Из денитрифицирующих бактерий староорошаемого типичного серозема наибольшие потери минерального азота вызывает Bact.aquamarinum, наименьшие-Ps.agile. Наибольшие потери азота отмечены при полном насыщении почвы водой и внесении легкодоступных органических веществ. Ps.putrefaciens наиболее интенсивно восстанавливает нитраты, выделенная из светлого, а затем из типичного сероземов и луговой почвы. Значит, потенциальная способность орошаемых почв к денитрификации возрастает от луговых почв к типичным и светлым сероземам. При денитрификации газообразный азот выделяется как в форме N2, так и - NH3 и других формах.

6.В результате вегетационных поливов хлопчатника ощутимые потери азота путем вымывания ниже 1 м в почвах не происходит. При длительном внесении разных форм азотных удобрений (по 200 кг/га) под хлопчатник па типичном сероземе через 7 лег более 90% остаточного в почве азота удобрений обнаруживается в 0-75 см слое.

7.Ассимилированный микроорганизмами азот удобрений служит источником азотного питания растений. Наиболее доступен растениям азот микроводорослей и актиномицетов, затем неспороносных бактерий и наименее - азот биомассы спороносных форм.

8.В почвах без растений разовое внесение азота в дозе 6,4 мг на 100 г почвы стимулирует рост почти всех групп почвенных микроорганизмов, а более высокие дозы заметно тормозят их развитие и подавляют активность почвенных ферментов инвертазы и уреазы. На фоне растений при внесении азота в малых дозах (по 6,7 и 7 мг на ЮОг почвы) в течение вегетации снижается численность только аэробных азотфиксаторов, количество других групп микроорганизмов и активность почвенных ферментов заметно повышаются. Азотное удобрения в большей степени повышают активность

ферментов на сероземах, чем на луговой почве.Инвертазная активность возрастает от светлого к типичному серозему и луговой почве, а уреазная-от луговой к сероземам.

9.В орошаемых почвах сероземного пояса применение ингибиторов нитрификации в сочетании с амидными и аммонийными формами удобрений повышает экономическую и экологическую эффективность азотных удобрений: они подавляя интенсивность процесса сохраняют азот в почве приимущественно в аммонийной форме и в результате обеспечивают снижение потерь азота удобрений из почвы, повышают использование его растениями и закрепление в почве в органической форме, а также сохраняют почвы от загрязнения нитратами.

Ю.Нитрапирин, ДЦДА, АТС - АТГ и КМП обладают строго избирательным действием в подавлении активности нитрификаторов, а на остальные группы почвенных микроорганизмов и активность уреазы, инвертазы, протеазы существенного токсического влияния не оказывают.

11 .Нитрифицидное действие ингибиторов зависит от вида, дозы их и азотных удобрений, а также от свойств почв. ДЦДА, АТС - АТГ, КМП изменяют соотношение аммонийного и нитратного азота в пахотном и подпахотном слоях почвы, снижают дополнительное усвоение хлопчатником азота почвы, улучшая её плодородие. В сероземах продолжительность ингибирующего действия препаратов меньше, а в луговых почвах больше.

12.Нитрапирин,ДЦДА,АТС-АТГ при совместном использовании с мочевиной в староорошаемых типичных сероземах повышает урожай хлопка-сырца в среднем за 3 года соответственно на 2,7; 4,1; 3,3 и 3,4 ц/га. В орошаемых луговых почвах дополнительная прибавка урожая от ДЦДА, АТС - АТГ на 1,0 и 0,7 ц/га меньше, чем в типичных сероземах. Оптимальная доза азотного удобрения при совместном использовании его с ингибиторами нитрификации под хлопчатник - 200 кг/га азота и внесение их в два срока (в луговых почвах) - 50% перед посевом, 50% в бутонизацию и в три (в сероземах) - 30% перед посевом, 35% в бутонизацию и 35% в цветение, сроках. С увеличением их доз эффективность ингибиторов снижается.Ингибиторы позволяют снизить на 25 - 30% дозы и до двух раз кратность внесения азотных удобрений без снижения урожайности хлопчатника.

13.Максимальный чистый доход от применения ингибиторов получен при использовании их с 200 кг/га азота и составляет (по исчислению 1990 г.) в зависимости от вида их и почвенных условий 117-202 руб/га. Применять ингибиторы нитрификации с более 300 кг/ra азота не рентабельно. Эффективность ингибиторов в сероземах выше, чем на луговых почвах. По эффективности они распологаются так: ДЦДА - КМП - АТГ (АТС) - нитрапирин.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1.В целях уменьшения дефицита азота и сохранения плодородия орошаемых почв при определении норм азотных удобрений под хлопчатник необходимо учитывать истинные коэффициенты использования растениями азота удобрений.

2.Для улучшения азотного состояния и плодородия орошаемых сероземных и луговых почв, а также повышения урожайности хлопчатника^ других культур)рекомендуются амидные(мочевина) и аммонийные (сульфат аммония) формы азотных удобрений.

3.Для снижения потерь азота удобрений вымыванием и при денитрификации, повышения их эффективности и урожайности хлопчатника (и других культур), а также уменьшения отрицательного дей-ствия(загрязнение нитратами почв,вод,растениеводческой продукции, а также атмосферы газообразными соединениями) азотных туков рекомендуется использовать амидные и аммонийные формы азотных удобрений в сочетании с ингибиторами нитрификации. Для широкого внедрения этого агроприёма в республике необходимо производить азотное удобрение (мочевина), содержащее в составе ингибиторы - КМП, ДЦДА, АТГ и др.

В орошаемых сероземах и луговых почвах оптимальная доза азота удобрения при совместном использовании с ингибитором под хлопчатник 200кг/га и внесение их в два срока:50% перед посевом, 50% в бутонизацию (в луговых почвах) или в три - 30% перед посевом, 35% - в бутонизацию и 35% - в цветение (в сероземах)-срока.В почвах с высоким или низким содержанием минерального азота применять ингибиторы сокращая рекомендуемые нормы азотных удобрений на 20-25%.Рекомендуемые дозы ингибиторов: ДЦДА 8,7, АТГ -2,0, нитрапирин -1,0, КМП - 1,5% (3 кг/га) от азота удобрения.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации 1.Монографии,научные статьи

• 1.Хаджиев Т.Х., Баиров А.Ж. Азот удобрений и ингибитор нитрификации. Ташкент: Фан. 1992. 120с.

2.Хаджиев Т.Х. Динамика баланса азота удобрений в различных почвенных условиях под хлопчатником //Узб.биол.ж.№4.1996. С. 17-22.

3.Хаджиев Т.Х. Влияние длительного применения азотных удобрений на использование хлопчатником азота почвы и удобрений. // Узб.биол.ж. 1996. №5.С.27-31.

4.Хаджиев Т.Х. Баланс азота /15)М/ удобрения в зависимости от срока внесения ег о под хлопчатник // Узб.биол.ж. 1996. №6. С. 13-15.

5.Хаджиев Т.Х. Экологические основы рационального применения азотных удобрений //Экологический вестник Узбекистана. 1996. №3. С.38-40.

б.Хожиев Т.Х. Пахтачиликда азотли угитлар самарадорлигини оширишда нитрификация ингибиторларининг ахамияти //Пахтачилик. 1996. №2. С. 21-24.

7. Хожиев Т.Х. Гузага берилган минерал укитлар азотининг ^ар хил тупрокпардаги баланси //Пахтачилик. 1996. N&4. С. 17-21.

8.Хаджиев Т.Х. Влияние азота на окружащую среду //Сельское хозяйство Узбекистана. 1996. №3. С.47-48.

9.Хаджиев Т.Х. Влияние денитрифицирующих бактерий на потери азота типичного серозема //Узб. биол. ж. 1973. №1. С. 14-16.

Ю.Хаджиев Т.Х. Некоторые вопросы процесса нитрификации и потерь азота в связи с вымыванием в условиях нормального и избыточного увлажнения почв //Узб. биол. ж. 1971. №6. С.54-55.

П.Рустамов Э.Х., Хасанов Б., Хаджиев Т.Х. Окислительно-восстановительные условия процесса нитрификации некоторых азотных соединений //Узб. биол. ж. 1978. №3. С.14-16.

12.Хаджиев Т.Х., Кулимбетов Т., Касымова С. О биологическом закреплении азота в почве и мобилизации его с использованием меченной |5N биомассы микроорганизмов //Биология и селекция микроорганизмов. Ташкент: Фан. 1980. С. 152-167.

1 З.Хаджиев Т.Х., Золотилина Г.Д., Кулимбетов Т., Касымова С. Влияние ингибиторов нитрификации на содержание минерального азота и нитрифицирующие, денитрифицирующие микроорганизмы почвы под хлопчатником //Биология и селекция микроорганизмов. Ташкент: Фан.

1980. С.168-176.

И.Хаджиев Т.Х., Золотилина Г.Д., Касымова С., Кулимбетов Т. Действие ингибиторов нитрификации на микрофлору сероземной почвы //Биология и селекция микроорганизмов. Ташкент: Фан.1980. С.177-182.

15.Хаджиев Т.Х., Салихбаева М.Г., Авезов К., Шадманова Н. Влияние различных источников азота на рост V. dahliae Klebahn. //Узб.биол.ж.

1981. №4. С.33-35.

' 16,Хаджиев Т.Х. Эффективность внесения ингибиторов нитрификации под хлопчатник на типичных сероземах //Агрохимические вопросы в свете решения продовольственной программы. Тр. ИПА АН РУз. Вып.26. Ташкент. 1984. С.116-118.

17.Хаджиев Т.Х. Исследования лаборатории микробиологии и биохимии почв за последнее десятилетие //Почвы Узбекистана и пути повышения их плодородия. Ташкент: Мехнат. 1985. С.89-99.

18.Хаджиев Т.Х.,Рискиева Х.Т. Исследования по микробиологии почв и трансформации азота в орошаемом земледелии //Институту почвоведения и агрохимии АН Узбекистана - 70 лет. Ташкент: Узин-формагропром. 1990. С.156-164.

19.Хаджиев Т.Х., Эргашева Н., Ташходжаева Р. Формы, дозы азотных удобрений и микробиологическая активность типичного серозема //Научные проблемы почвоведения и агрохимии. Тр.ИПА АН УзССР. Вып. 34. Ташкент. 1988. С.137-147.

20.Хаджиев Т.Х. Процесс денитрификации в сероземных почвах по данным газового анализа //Вопросы микробиологии. Ташкент: Наука. 1966. С.29-32.

21.Хаджиев Т.Х. Зависимость потерь неорганического азота от содержания денитрифирующих бактерий в луговых и сероземных почвах //Биология и физиология микроорганизмов. Ташкент: Фан. 1967. С. 170174.

22.Хаджиев Т.Х.,Набиев Г.Н.Влияние денитрифицирующих бактерий на потери азота при внесении различных форм азотных удобрений //Физиология микроорганизмов.Ташкент: Фан. 1970. С.186-191.

23.Хаджиев Т.Х.,Набиев Г.Н.Влияние денитрифицирующих бактерий на потери азота типичного серозема при внесении различных форм органических удобрений // Вопросы физиологии микроорганизмов. Ташкент: Фан. 1972. С. 168-178.

24.Хаджиев Т.Х., Хидиралиева С. Денитрифицирующая активность бактерий, выделенных из различных почв сероземного пояса под хлопчатником //Экология и физиология микроорганизмов, водорослей и водных растений. Ташкент: Фан. 1973. С.73-79.

25.Хожиев Т.Х. Самарали фойдаланайлик //Узбекистан кишло*; хужалиги. 1996. №-3. С.29-30.

26.Хожиев Т.Х. Азот угитларини табакалаб куллаш кандай наф беради? /Л'збекистон к;ишлок хужалиги. 1996. №4. С.25-26.

27.Хаджиев Т.Х. Азот в почвах //Сельское хозяйство Узбекистана. 1996. №4. С. 16.

28.Хаджиев Т.Х. Мобилизуемость в почве и доступность растениям биологически иммобилизованного азота удобрений.//Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. Алматы, 1998, N-9. С.81-89.

29.Хаджиев Т.Х. Баланс азота удобрений в орошаемых почвах зоны хлопкосеяния. //Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. Алматы, 1998, N-10.С.76-85.

И.Тезисы, материалы съездов и совещаний

30.Хаджиев Т.Х. Потери азота в типичном сероземе и луговой почве под хлопчатником: Тезисы докл. Всесоюзного совещания: Всесоюзное научно-методическое совещание по применению стабильного изотопа азота /15№ в исследованиях по агрохимии. Ташкент.1974. С.98-100.

31.Хаджиев Т.Х. Влияние ингибиторов нитрификации на развитие микроорганизмов, превращение соединений азота в условиях сероземов и урожай хлопчатника //Материалы Всесоюз.совещания "Перспективы использования ингибиторов нитрификации для повышения эффективности азотных удобрений". М. 1986. С.91.

32.Хаджиев Т.Х., Закиров Т.С., Баиров А.Ж. Баланс азота разных удобрений в типичных сероземах под хлопчатником //Материалы Всесоюз.совещания"Применение в агрохимических исследованиях. Новосибирск.Наука. 1988. С.16-19.

33.Хаджиев Т.Х., Баиров А.Ж. Трансформация и использование азота удобрений хлопчатником в основных орошаемых почвах сероземного пояса: Тезисы докл. УП Всесоюз.съезда почвоведов. Кн.З. Новосибирск. 1989. С.153.

34.Мусаев О.Ш., Хаджиев Т.Х., Ташходжаева Р. Действие ингибитора нитрификации КМП на биологическую активность почвы //Материалы конференции "Экологические аспекты использования и охраны почвенных ресурсов и окружающей среды в условиях интенсивной химизации". Т.1. Кишинев. 1990. С.107-108.

35.Хаджиев Т.Х., Тиляев А., Эргашева Н. Влияние ингибиторов нитрификации ЦГ и АТГ на микрофлору почвы под хлопчатником //Материалы конференции "Экологические аспекты использования и охраны почвенных ресурсов и окружающей среды в условиях интенсивной химизации". Т.1. Кишинев. 1990. С. 117-118.

36.Хаджиев Т.Х. Результаты изучения эффективности ингибиторов нитрификации на сероземах под хлопчатником. Мат. Всесоюз. совещания "Применение ингибиторов нитрификации для повышения эффективности азотных удобрений". М. НИИУИФ. 1990. С.59-61.

37.Хаджиев Т.Х. Вопросы баланса и превращения азота удобрений в сероземных почвах под хлопчатником //Тезисы докл. Нсьезда почвоведов и агрохимиков Узбекистана. Ташкент. 1995. С.168-169.

Хожиев Туроб Хожиевич

Буз тупроклар минтакасидаги сугориладиган тупрокларда угитлар азотининг трансформациям ва унинг самарадорлигини оширишнинг

экологик асослари

Диссертация буз тупроклар минтакасидаги сугориладиган асосий тупрокларда нишонли азот изотопини куллаш усули билан пахта-чиликда хдр хил шаклдаги угитлар азотининг тупроклардаги биоцикли конуниятларини, балансини аниклаш хамда унинг самарадорлигини ошириш ва экологик жихатдан хавфсиз, илмий асосланган холда куллаш йулларини ишлаб чикишга багишланган.

Узок; муддатли тажрибаларда мунтазам изотопини цуллаб, хар хил шаклдаги азотли угитларнинг тупрокларда азотни мобилизация ва иммобилизация жараёнларига ва улар нисбатининг узгаришига,тупрок унумдорлигига ва гуза хосилига булган таъсирлари ани^ланган. Сугориладиган буз тупрокларда турли физиологик гурухга мансуб микро-организмларнинг 15М билан нишонланган тирик биомасса азотининг реми-нерализацияси, унинг баланси тугрисида янги маълумотлар олинган. Биринчи марта тупрок шароитида азотнинг йуколишида денитрификация бактерияларининг тутган роли ва турли тупрокларда денитрификация жараёнини олиб борувчи бактерияларнинг фаоллиги узгача экаилиги кур-сатилган. Илмий изланишларда буз тупроклар минтакасидаги сугориладиган тупрокларда упгглар азоти балансини миадорий курсаткичлари

узига хослиги ва азотни тупрок^-угмт-усимлик занжири буйича трансформациям йуналиши ва тезлиги атроф-мухит шароитига боглик экан-лигй исботлаб берилган. Азотли угитларни узок; муддат куллаш натижа-сида унинг улуши усимлик узлаштирган умумий азотнинг микдорига нис-батан ошиб, тупрок; азотининг улуши эса камайиши, азотнинг иммоби-лизацияси мобилизацияга нисбатан амидли ва аммонийли угитлар ишла-тилганда ортик булиши, нитрат шаклидаги угитларда эса аксинча булиши курсатилган.Азотли угитлар тупрок; органик азоти мобилизациясипи кучайтириши ва к;ушимча тупрок, азоти - экстра азотни усимлик узлашти-риши утлок; тупро^лардан типик буз ва оч тусли буз тупрокларга гомон ошиб бориши аник;ланган.

Буз тупроклар минтакаси сугориладиган тупроь-ларида нитрификация ингибиторларини куллаш нитрат ва аммоний шаклларидаги минерал азот нисбатини баркарорлаштириб, тупрокда азот режнмини ва балан-сини яхшилашга, денитрификация жараёни ва ювилиш натижасида йук,о-лищини камайтиришга,тупроз<;ни нитратлар билан ифлосланишидан му\о-фаза к,илишга ва булар асосида угитлар азотини самарадорлигини оши-риб, пахта хосилининг купайишига олиб келди.

Ингибиторлар-ДЦДА, АТС - АТГ, КМП экстра азот микдорини камайишига олиб келиши ва уларнинг таъсир муддати утлок тупроклар-да буз тупрокларга Караганда купрок булиши аникланди. Тадкия;отларда азотли угитлар ингибиторлар билан кулланилганда куза учун уларнинг энг мувофик; меъёрлари хамда муддатлари тавсия этилди.

Тавсия килинган меъёрдаги ингибиторлар фак;атгина махсус тупрок микроорганизмларига /нитрификаторлар/ ва^тинча таъсир этиши курсатилган.

Hadjiev Turab Hadjievich

■ Transformation and balance of fertilizer's nitrogen in the irrigated soils of sierozem's zone and ecological principles of the rising of effectiveness of nitrogenous fertilizers

The thesis was dedicated to the establishment of appropriateness of intersoil's biocycle and balance of nitrogen of different forms nitrogenous fertilizers with using of isotope of nitrogen l5Nin the condition of main irrigated soils of sierozem's zone, and to the working out of scientifically grounded methods of the rising there effectiveness and ecological sofety.

Paculiarity of processes of mobilization and immobilization of nitrogen and changing there correlation under influence of the different forms of nitrogenous fertilizers after the long time and systematical aplication of 15N were shown, and so there effectiveness in the rising of soil's production and cotton's yielding capacity were exposed. New dates about the remineralization and availability of nitrogen of living biomass for plants, labeling 15N,different physiological grops of soil's microorganisms and balance l5N in the irrigated sierozems under the cotton-plant were received. First in the soil's conditions the

role of denitrifical bacteria in the waste of nitrogen and denitrifical activity of bacteria of different irrigated soils were estoblished. Were determined, that in the irrigated soils of cotton-growing zone the balance of nitrogen of fertilizers were peculiarity developing. Direction and speed of the transference and transformation of nitrogen in the system of soil-fertilizer-plant dependent on the conditions of enwronment. For the prolonged aplication of nitrogenous fertilizers the part of there removal in .the common nitrogen removal of plants increased after the same years, but part of the removal of nitrogen of soil decreased. For this, pure immobilization of nitrogen over that mobilization after using of amides and ammonium forms of fertilizers. For utilization of nitrate forms of nitrogen the mobilization of soils organic nitrogen under influence of nitrogenous fertilizers and increasing the utilization of plants of extra nitrogen from meadow soils to typical and light sierozems were shown.

Were established, that in the irrigated soils of cotton-growing zone the inhibitors of nitrification improved the nitrogen regum of soils, balance of nitrogen of fertilizer after stabilization of correlation of ammonium and nitrate nitrogen, decreased the wastes of nitrogen from the soil in the gaseous from by the ways of wash off, contribute to soil's conservation from the nitrates contamination, in the gread extent rising the economical and ecological effectiveness of nitrogenous fertilizers. Inhibitors -,AHHA, ATC, ATT, KM 11 decreased the quantity of the extra nitrogen and duration of nitrifical activity of them more in the meadow soils, than in the sierozems. The optimal doses and periods of nitrogen fertilizers aplication with combined utilization of nitrogen with inhibitors of nitrification were recomended. Inhibitors have a strictly selectoral activity in the suppression of growing of soil's niicroorganizms.

Информация о работе

Хаджиев, Тураб Хаджиевич
доктора сельскохозяйственных наук
Ташкент, 1998
ВАК 06.01.04

Автореферат

Трансформация азота удобрений и экологические основы повышения его эффективности в условиях орошаемых почв сероземного пояса - тема автореферата по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы