Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

"ТРАНСФОРМАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВЫ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ВЫСОКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ""АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ"

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме ""ТРАНСФОРМАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВЫ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ВЫСОКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ""АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ""



МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА" ЛЕНИНА, ;

ордена октябрьской геволхции

■■ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

Факультет Почвоведения

На правах рукописи УДК 631.417.2:631.472.56

ГОРБЕНКО Наталья Петровна '-Л

ТРАНСФОРМАЦИЯ 'ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧШ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ . ШСОКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ" АЗОТШХ УДОБРЕНИЯ

Специальность 06.01.03 — почвоведение

Автореферат -диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1987

Ч " Работа выполнена' на ка^дре химии почв факультета почвове-" дения Московского государственного университета им.М.В.Ломоносов

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Ч Ч':Ч .-..,-■:.-■' Д.С. ОРЛОВ ":'ЧЧ;

Официальные оппоненты: доктор биологических наук"7 . ■'■;■■*

Лч:в.н.бажкн • ;..ч ччч;;'"'^;'ч./'

Ч , т ; ■ : Ч 1 - - ■ Ч..:~Ч-. кандидат биологических наук : ■•' : чч. . • н.с.панишв .. :ч.',

Ведущее учреждение: Воронежский государственный

; ■" ^ .'V,- '-:■'■■;.:* V ".■'■:; .университет '•

■■■ Защита состойся " 'Х. & " ССЛ^^Л 198 £ года в на заседании1 специализированного совета К 053.05,16 в МГУ. ■,,' ш. М.В.Ломоносова в аудитории М-2' факультета почвоведения. ■ ' С диссертацией'можно ознакомиться'¿"'библиотеке факультета , ■ Ч почвоведения ЩУ. ' Ч\ ■■- Л". '-/ЧЧ"Ч.-".ЧЧ '':'■:'-''ЧЧ.. . .';■...■/:,.':';■ ■

^.Автореферат разослан'" ^ " ьХСС^ТсС- 198 8 года. Приглашаем Бас принять участие в обсуждении диссертации Ч'\ ла заседании специализированного совета К 053.05.16 в МГУ ■'ш.ч М.Б.Ломоносова, а отзывы на автореферат в 2-х экземплярах 1 . ■ просим направлять по адресу: 119899, Москва, Ленинские горы, ■ : МГУ, факультет почвоведения, Ученый совет. . ■

. - г Учений секретарь • ■.'. "■■ ■"'

Г специализированного совета ■-■'■' Г.13.МОТУЭОВА

Ч',:ь-:л к«б.н., ст.н.с. '.Чу.-- , V'.-Ч-.; ' ;-"■ 4:4

Актуальность теми» К числу наиболее: действенных приемов по-'л вышения -урожаев сельскохозяйственных культур относится применение ^азотных удобрений. В настоящее_время.производство азотных удобре- ■ ний неуклонно растет. :В ряде сельскохозяйственных районов страны; использование азотных удобрений достигает * 500 и более кг азота , на гектар (Башкин, 1987; Кудеяров, 1977). Однако при традиционном разбросном внесении минеральных удобрений эффективность их зачастую снижается из-за неравномерного распределения по поверхности 'почвы, что может приводить к снижению потребления минерального : азота растениями и увеличению поступления азотистых соединений в; . окружающую среду (Мщеев, 1978; Останин, 1972). Увеличение эффек тивности удобрений достигается.их локальным.внесением, приводя-щда к более полному использованию азота удобрений и значительному снижению его похерь из почвы (Булаев, 1981; Семенов, Соколов, ,, 1978, 1984). ■ . ■■"^Ч'- V '

; . Однако применение высоких доз азотных удобрений и локаль-. ное их внесение, .когда в небольшом объеме почвы создаются высококонцентрированные очаги : азота, не шжет оставаться бесследаш и не исключена'возможность быстрого снижения плодородия используе- ; мда почв,~ на что указывают некоторые многолетние исследования по применению минеральных удобрений. Актуальность данной работы обу- , .словлейа тем,что воздействие высоких концентраций-азотных удобрений на органическое вещество почвы в настоящее время мало изу-чёно«,. . '■ ;.,;':■,"

- Цель работы. Изучить превращение органического вещества поч-• вы под воздействием высоких концентраций азотных удобрений. ,

■ Задачи исследования.' X) Изучить трансформацию минерального., _ азота удобрений и почвы при локальном внесении удобрений. 2) Исследовать ттинямшге ттррвпятпрния ■ тчашрлтпя почвы В

"."s"- ■ ; Цтр&кьаая

{ Пчуюач EKÎiietîtia ' Rew^^a-eMsss'i.sfljitm cïibt^etrkSc.BîH. iïi.^.wt ,. ЕЕ), lî. A. IWr.Rf^îiKift :.

ft~2&Ш-

' зонах локального внесения удобрений... 3). Изучить трансформацию .

минерального' азота удобрений в почве.: при внесении; разброснш спо-^ .• ■ ; ■ собом возрастающих доз ■ азотных удобрений. 4) Сравнить трансформа- ^ цйю органического вещества почвы при локальном внесении азотншс ' удобрений и высоких дозах азотных удобрений,: внесенных вразброс, . для оценки их . возможного действия^ при длительном локальном приме-; , ' нении.' .'-.': •'. : - С-^ Г '• ^ \

;--■!, ; '. Научная новизна. ,1) Исследована динамика превращения органи-. ■ 1 ческого вещества почвы ."в' течение вегетация под1 воздействием; вноо-' ■' '.■ ких. концентраций азотных удобрений2)Обнаружено ¿что наиболее' ' -интенсивная минерализация органического веществапочвы происхо-

- дит в первые;дни.взаимодействия удобрений с почвой^ 3) Установле-'

. на" биохк^ческая природа мшерализации 'гумуса под воздействием '.' '. '

- - высоких. концентраций азотных • удобрений '4); Высказано - предположение

* об - определяющей роли растений в пополнении органического вещества " . удобренной почвы.к концу.вегетации.• ■■■';

Практическое значение.Исследования воздействия высоких кон- .'•. центраций;азотяых, удобрений на органическое: вещество почвы могут : ;; быть :1) использованы для оценки . эффективности различных доз'и л / способов * внесения удобрений в практике .сельского .'хозяйства и 2) ■ \г 'Дпя рекомендаций ;по шоголетнему. применению"локального способа7 1 внеседая 'удобрений.- Однако; сцелью. восполнения потенциальных^ за-.■пасов'азота.почвы локализация азотных удобрений должна сопроволс- ^ ■■'■ даться внесением органических удобрений; - . . -

- ■■':: Апробация работы. Результатыисследований, были представлены. на конференции молодых ученых в ВИУА (Москва, 1985), а также"на/.-

Узаседаниях: ¿¡^щэы химии потаМГУ (1984,Л986 гг). ч .•;г Публикации. Материалы диссертации изложены в 4 статьях. • .'• '•.'•

- ' -"" Объем' работы.Диссертация •состоит из введения, обзора л ¿те- ■ ;

ратуры,-описания использованных методов, 4 глав,,' выводов, со- . V держит 145 страниц машинописного текста,I7';■ рисунков, 20 таб- ■ лиц ri список,литературы из 223 названий (из них 64 - зарубежные).

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ .

; Исследования проводили в условиях микрополевых опытов на '.окультуренной серой лесной ' почве ^среднеоуглинистого механическо- \ го состава, взятой с Экспериментальной полевой станции Института почвоведения и фотосинтеза АН СССР (г. Пущино).

" . Микршслевш опыты были выполнены в сосудах из винипласта ,без дна размером 20x20x40 см,'вмещающих 17,5 кг сухой почвы. Азотные удобрения в каждом случае вносили в почву на фоне фос-форно-калийных удобрений представленных двойнш суперфос-

фатом и сернокислш калием, которые смешивали с верхним 0-20 см слоем почвы. Опытной культурой служила гречиха; (Юбилейная-2). V', , Повторность опытов: трех- и пятикратная, В опыте'по изучению превращения минерального азота удобрений ~ и почвы в зависимости от способа внесения удобрений (1981 г) ' сульфат аммония вносшц! в почву локально - лентой на глубину 10 -см и вразброс - в верхний 0-10 см слой почвы. Доза^Ч/^с*состав-. ляпа. 16 мглдГДОО г почвы; атомный избыток стабильного изотопа I5yJ*- 29,£$. Доза Р-А удобренийсоставляла 8 мг д. в. на 100 г почвы. В течение вегетации отбор проб проводили в динамике: на I, 4, 23, 37, 61 день опыта. J V' -'i.7 / . ■

В вариантах с локальным внесением почву из сосудов

отбирали с. помощью специального объемного отборника, позволяющего v , разделить весь слой почвы на ячейка размером 4x4x10 см. Анализ .■'* почвы на содержание минеральных форм, азота проводили в свежих образцах. . ■.".'.'. tV_- л'- ':..

В опыте по изучению тоансФотмашц органического вещества .

'почвы в зоне локального внесения удобрений (1984 г) сульфат ■

, мония вносили лентой на глубину 10 см. Доза ^г^* и А* удобрений •• .

• составляла 4 мг д.' в/ на 100 г почвы, В варианте с дополнительным' .внесением <?«последний применяли локально в дозе.4,8 мг/100 г* ••

почвы. Отбор проб проводили в следующие сроки вегетедиа: I» 4, 8, ' 16, 32,' 64 день опыта. Аналитические: исследования бичи сделаны • • • в свежих* (определение, общей биомассы микроорганизмов в почве): и в _; . лиофильно высушенных образцах. '

■".*; ., Опыт по изучению' трансформации минерального азота и органа- . З ческого'вещества почвы при внесении возрастающих доз азотных удо-' брений вразброо (1983 г) проводили.' используя 2 ввда азотных удо-V «Зрений : и Дозу вносимого азота удобрений увеличива-.

ли от 4 до 128 мг . /100 г почвы. Фосфатные и калийные удобрения •' у:•вносили соответственно в дозе I? и II мг д. в./100 г почвы."Азот-. .ные удобрения' в сосудах тщательно' перемеишвали с верхним (0-20 см) :.слоем почвы. Отбор проб почвы проводили в I, 4, 8, 16, 32, 64 день

• опыта. Анализировали юздушо-сухие. образцы.' ; -- :

^ ',* Модельный 'опыт по изучению влияния высоких концентраций азот-' :• ных удобрений на биологическую активность1 почвы■ (1)984 у)-проводили в лабораторных условиях.- Почву-с%удобрениями инкубировали в.'-..-.

• чашках Петри при температуре 25° и влажности 60$ от ПВ.в течение . "у-8 дней."Сульфат ашония вносили в почву в дозе от 128 до 1024.мг

-л уГ/100 г почвы. Доза ^ удобрений составляла 8 мг д. в.ДОО г почвы.'Отбор проб проводили!в I, .4, 8 день опыта. Анализировали- т свежие;образцы. ^ . ' -... ^Л.'Н'^.'~ ; л.-У•'-■■- ; Аналитические методы; Все' определения минеральных форм азота ' в почве ( ЛТ^Л-обменный, иГй/-, фиксированный,') и общего азота*. " проводили' по Кудеярову "(1965;- 1969; 1972) на основе'фенолятгшо- • V"?', хлоритной реакции.; Подготовку проб почвы дня определения' изотопно-

". - ■ " ". г.- ■.■■ 5 . . '■. ;..■■ ;.;. ■■

го состава азота проводили по Кудеярову и Егоровой (1974), Изотопный сотав азота был определен на эмиссионном спектрометре : (м 01-5). ' ■'.'■.... ..

Групповой и фракционный состав гумуса определяли по Кононо-; вой-Бельчиковой. Содержание углерода в вытяжках определяли мето-, дом Тюрина со спектрофотометрическим окончанием по Орлову-Грш-дель (1981). Количество органического азота получали по разяще . , между содержанием общего и минерального азота в выделенных фрак- :

циях гумуса. Общее количество углерода и азота водорастворимых : * органических веществ, - выделенных из почвы после часовой экстрак- ■: ; ции, при соотношении почва:вода 1:5, определяли по вышеописан;" ным методам... . ..

/Общее содержание углеводов в почве определяли фенолеернокис-, лым методом Дюбуа. *■ : ; : „ .7

7 Величины 1Й почвы измеряли, в водных суспензиях при соотношении почва:вода »1:2,5 . ; 7- 77-.; ■ 7"7"-7..-7'

Общую биомассу"микроорганизмов в почве^определяли физиологи. ческим методом по си^сх^оп, 5<5л*<:Ж1978) с измерением концентрации С02 на газовом хроматографе .1ЮЛ-8-ОД. -

РЕЗУЛЬТАТЫ И 0ВСУ2ЯЕНК2 - . . 7■

I. ТпансФотшпия минетаального азота в почве в зависимости от способа внесения удобрений. ■ ' ■•'

В многочисленных'исследованиях на разных типах.почв неоднократно был установлен факт мобилизации почвенного азота.под воз-; действием азотных удобрений. Также обнаружено, что возрастающие дозы минерального * азота, как правило, : приводят к усилению этого процесса (Кудеяров, Соколов, Шабаев, 1980; Шабаев, 1981; ОПсА^, 1968). Однако" причины мобилизации почвенного азота при внесении удобрений, , а также интенсивность этого процесса .в настоящее время

■. . недостаточно, изучены.: ■.

В наших исследованиях с использованием стабильного изотопа ;; . ^установлено, что в течение вегетации гречихи наиболее интен- • сивная минерализация' азотсодержащих органических соединений почвн при внесении ^П/у^-^у происходила в первые 4 дня опта, причем" локализация удобрений приводила к более значительному накоплению : .■■ минерального азота почвы по сравнению с' разбросным способом ■ (рис. I). В зоне локального внесения (очаг удобрения)

количество минерального азота почвы увеличивалось за этот период , более чем в З.раза^ в то время как при разбросном внесении удоб- \ -••',.• рения максимально лишь в 1,5,раза. ;,"/О ',• :: ■

; По мере распространения минерального азота из ленты (¿7/»)х£с>у ; по объему почвы интенсивность минерализации органических соедине-; ний азота снижалась, что было обусловлено постепенным уменьшением ; концентрации минерального азота в почве вследствие рассеивания, а также поглощения его растениями. . .'.." .";: - о - '■■'.-■ л

К концу вегетации в области локализации(«Л/^^оу на расстоянии 0-4 см ниже очага удобрения сохранялось незначительное коли.. чество минерализованного азота почвы, однако основная его часть , / поступала в течение вегетации в растения,'продуктивность которых ■при локальном внесении удобрений в отличие от разбросного была ;■' повышена на 20$. ■;'V... / ..■■У."'';;'/ '.:

.;■'■■. 2. Превращение органического вещества почвы в области ло-■ кального внесения удобрений. ■..■■. " "' - - ■ .

.'.:. Азотмобияизующее ■.. : воздействие(уШ^,^ на почву в первую очередь было связано с усилением микробиологической деятельности. Как видно из ^ рис. 2 наиболее значительное увеличение биомассы / микроорганизмов наблюдалось ? на 4-2 день опыта в области локали-эацид . причем дополнительное внесение еще в боль-

Срок отбора проб, дни

Рис. I. Динамика содержания минерального азота почвы, мг/100 г почвы.

шей степени стимулировало развитие микрофлоры.

Усиление микробиологической активности в почве приводило к разрушению доступного микроорганизмам органического вещества и мобилизации почвенного азота. При этом во всех вариантах резко . 'уменьшалось содержание водорастворимого гумуса (рис, 3), общего содержания углеводов (рис, 4) и, соответственно, некоторой части гумусовых веществ, входящих в состав фракции ФК иГК пирофосфатной-(рН = 9) вытяжки (табл. I). Наиболее существенные изменения наблюдались в области локализации 5 Л/ , внесенного без £а (?Ож , что указывает также на возможность абиотического, химического /разрушения гумуса под воздействием аммонийного удобрения. Причиной этого может быть увеличение кислотности почвы в результате катионообменных реакций ( 1 19$5; МуЬ&оиГ^ 1975; /лига

1979) или накопления кислотных продуктов в процессе нитрификации аммонийных удобрений (Турчкн, 1972). Возможно также влияние возрастающего осмотического давления почвенного раствора при внесении удобрений (ктааЛЬл 1971; Щ-г^сьпа/г, Тис/а^ 1974). В нашем случае в области локализации (щУ^&Оч в первые дни опыта наблюдалось некоторое подкисление почвы - на 0,15 ед. ей. Внесение в ленту е?а-(?0з, напротив, в начале опыта приводило к некоторому повышению почвы-на 0,2 ед. Общзе количество с и в пирофосфатной (рН = 9) вытяжке снижалось наиболее значительно в очаге -в 1,2 и 1,8 раза соответственно. Более резкое уменьшение содержания органического«Г по сравнению р £ показывает, что процессу минерализации в 1-ую очередь подвергалась наиболее мобильная, обогащенная азотом часть гумусовых веществ (неспецифические соединения, периферическая часть гумусовых кислот). Действительно, из табл. I видно, что наиболее существеннш изменениям во всех вариантах подвергалась фракция ФК и лишь незначи—

С

-15-1

вразброс {4 мг ¿Г/100 г почвы) ::

локально <4-мгллГ/100 г почвы)

20-

Ю-

5 , вразброс (128 мг ч*Г /100 г почвы)

■ & (Щк • вРаз(5Р°с;(128 ^ <//1°° г почвы)

I ; 4 8 . 16

";:Срок отбора проб,' дни Рис. 3. Динамика содержания углерода водорастворимых органических веществ почвы (С) при внесении удобрений,

■.'.V-- ■...""' мг/100 г почвы. л—' . .

' (оГЯ^ЗОч ► вразброс (4 мг оГДОО г почвы)

150

(иГИчХ , локально (4 мгоГДОО г.

почвь

300-г ^^ Са Щ, локально (4 мг ^ДОО гмючвы^

400-■ 100

^400-

, вразброс -(128 мг ^/100 г почвы)

"Са / вразброс (128 мг цГЛОО г почвы) Л./..'

-л'' 8'''■".: 16 ■:/ /■■■''"''^32";.'■'..; 64

■'/ Х-.,:Срок отбора проб, дни ..:/.;.: ч. * " ; . !

■ > ■ Рис. -4.'Динамика содержания углерода углеводов в почве при

внесения удобрений. ; . .-,у:

Таблица I

Групповой и фракционный состав гумуса (по Кононовой-Бельчиковой) при локальной внесении сульфата аммония ( ^), в % от общего содержания & ( «Г).

С:к+5кд/гк+ш ¿гк+ж Упьзк £гк А

I - вразброс . - очаг 0-4см ниже очага очаг 0-4см ниже очага 28.3 25.4 27 I 26 I 27^ 48,2 44,0 45^9 43 4б|8 10.7 10,7 14,8 10,5 9,3 13,6 10^7 9 8 13 8 10.8 8 7 13 8 Ю;б 9^0 14$ 9,3 8,3 9 3 8 3 914 27.3 24,7 26.4 25,9 27,6 6,7 5 6 6 3 4 9 5^5 11,7 8,5 10 2 9 3 10,2

4 ^ - очаг 0-4си ниже очага Л+Л^й-очаг 0-4см ниже очага 23,8 25 2 25*0 25 )0 26,8 35,0 33 2 33^6 16,1 8,8 9,0 13|1 9^4 8 1 13 ^7 8 3 10,0 13,5 8,0 п;б 7,0 8,4 9|8 12.5 15 I 13 2 16.6 5,5 5,8 5 2 5^ 7,5 6 9 7 9 9^6

в & - очаг 0-4си ниже очага очаг 0-4см ниже очага 25,2 25 0 26 X 25|5 31,2 32 5 36 8 36,8 14,7 9,4 9,3 14 0 9 4 9 9 12,9 9,9 9,7 12,6 8,7 9,0 7,5 78 94 9*3 13,8 15 9 15,2 18 )0 6,7 6 2 7 0 5,1 6,1 7 9 6,9 ?;з

16 очаг очаг 25,0 25|0 28,9 33^5 15,7 10,1 12,4 13)6 8|4 13|7 6,9 ?;4 14,7 1б)в 6,3 5|0 8,2 9^5

32 а«- очаг . ^г&а^-очаг 27,2 27,5 26,4 31,8 18,7 10,7 12,1 15,7 10,7 13,7 8,1 8,0 12,3 13,0 7,1 п\г 8,2 9,9

64 оС,- вразброс •аГл - очаг 27.8 28,0 28.9 36,5 29 I 32,7 13,8 10,1 14,2 17,5 10 5 11,4 16,1 10 7 10,0 7,9 7 4 9,1 21,8 9 1 12,9 6,9 6^6 7,4 10,0 7,4 7,1

тельная .часть ГК; наиболее глубокая минерализация веществ фрак- 7. ции ГК также происходила непосредственно в очаге (и/Ту)*£{>у ■ ■: : ■

(табл. и.'л';"-1-. V-,- чл^ 7Я"':'; '-'-'' Я Я 'Я.'-Я'Я -'Я '-Я ■

Я;Я:Я Внесение в почву ашонийного удобрения в' первые дни опыта приводило также к разрушению.связи некоторой части гумусовых веществ с кальцием (табл.' I). Максимальные изменения наблюдались в .. .. области наиболее высокой концентрации /^^ (в очаго удобрения) , где общее количество ^ и иГ во П-й фракции гумуса снижа-. лось в первые 4 дня опыга'в 1,3 я 2,2 раза соответственно как за

• счет фракции ФК, так и ГК (табл. I). Дополнительное внесение в ленту поддерживало связь гумусовых веществ с ¿"о- на более ' ';.Я' высоком уровне." Я' • ; '/Я ."'--Я.ЯЯ:'Я-'->-ЯЯ-Я^Я ЯЯ^-Я^'ЯЯ '-''Я, Я-

Таким образом, в начале взаимодействия-удобрения с почвой в результате усиления ее биологической и химической активности в области локального внесения(уГк*происходила интенсивная минерализация органического вещества. В; дальнейшем баланс органи- '. • .ческого вещества складывался уже в зависимости от•соотношения : : ~ факторов в системе "почва-удобрение-растение". При этом во вто- '?■ ,рой половине вегетации во всех'вариантах.наблюдалась' тенденция к I ■ Я накоплению органического вещества, что,вероятно, бшю обусловле-'" ' но влиянием .'взрослых растений, -.способных выделять в■ почву в виде У корневых эксудатов.и корневых волосков значительное количество • • синтезированного ими органического'материала (1Ърбенко и др., . • . Я-;, Л986; Ситник и-др. , Х972; 1Ьхлемга,РгЖуЛЭШ; Ни, ■ 1975). : -' В результате к концу исследуемого периода в почве происходило • ' значительное увеличение содержания водорастворимых'.органических- •

• веществ(рис. 3), углеводов.(рис. 4), а также углерода органических веществ; входящих в состав пирофюсфатной (рН а 9) вытяжки, в ' ' ' основном, за счет фраедии ФК (табл. X). Наибольшее накопление ор-

ганического вещества (до первоначального или даже несколько более высокого уровня) наблюдалось в вариантах с наибольшей продуктивностью растений, т.е. в вариантах о локальным внесением удобрений. При разбросном внесении удобрения общее количество С- в пирофосфатной вытяжке в конце опыта было ниже исходного на 0,5% (табл. I).

Количество почвенного азота, мобилизованного под воздействием удобрений в начале вегетации, не было компенсировано в конце опыта вследствие интенсивного потребления минерализованного азота растениями. При этом, к концу опыта наименьшее количество органического азота было обнаружено в зоне локализации (в 1,7 раза ниже исходного уровня), (табл. I). В варианте о разбросным внесением удобрения его количество уменьшалось в 1,3 раза. В результате, к концу вегетации в удобренной почве каблодаяось обеднение всех исследуемых фракций гумуса азотом, наиболее существенное в.области локализации , где отношение <?./иГ возрастало от первоначального 10,7 до 17,5.

К концу вегетации во всех вариантах наблюдалось связывание части гумуса кальцием. Наибольшее количество & органических соединений (ГК и ФК) фракции IX обнаруживалось в варианте .с дополнительным внесением Са СОз , где его общее содержание достигало первоначального уровня. В варианте с применением-'одного количество £ в этой фракции гуиуса в конце опыта было ниже исходного значения на 1,4-1,(табл. I). В области локального внесения величина в этот период снижалась относительно первоначального уровня на,1,4 ед.

3. Превращение минерального азота в почве,при внесении разбросным способом возрастающих доз азотных удобрений.

Установлено, что некоторые микробиологические и физико-хими-

ческие превращения азота-в почве ( фиксация аммонийного -'1 : -азота . мобилизация почвенного азота я иммобилизация азота . : удобрений) наиболее¡ интенсивно, протекали'в первые 2 недели опыта; . ■Возрастание дозы"азотных удобрений приводило к усилению этих процессов, что,;очевидно, обусловлено более высокой биохимической ■ ■ ^. : активностью почвы в этих вариантах. - ! т-/','.■'"■

Общие результаты исследований,:, отражающие изменение суммы ч . минерального азота удобрений и почвы

(Ж" обменный; «ТУ* фикси- V V ■ ■ рованный; «ГОз" ) при внесении возрастающих доз аммонийных и нитратных удобрений, представлены на рис. 5. ■■ "' ■;■"'•:'■■ "/Ч■'■■'■

. В модельном опыте с разбросным внесением йша об-

наружено значительное стимулирующее'воздействие дозы удобрения : 128 мг иГДОО г почвы на развитие микроорганизмов в почве - в первые 8 дней их биомасса возрастала в 1,5 раза; '.у В мик-

• рополевом опыте в вариантах о высокими дозами (32-128

мг оГДОО г. почвы), резкое снижение содержания минерального азота > в первые 4 дня взаимодействия удобрений с почвой (максимальное' ■■ ■ в варианте с дозой 128 мг </"/100 г почвы - в 1,5 раза), вызван- ' ное, вероятно, иммобилизацией части азота развившейся микрофлорой, в последующий период; (8-16-й день опта) сменилось увеличением ' его содержания до первоначального и более высокого уровня (рис. 5), что могло' быть; обусловлено частичной реминерализацией иммобилизованного, азота, а также накоплением минерального азота в результат те микробиологического(или.химического) разложения азотсодержащих органических" веществ .почвы под воздействием удобрений. ^ ": V- В вариантах с наблюдалась аналогичная закономерность'; ' ■ -

трансформации минеральното азота, однако на фоне более значительных потерь ниртатного' азота, а также в результате более активного' поглощения микроорганизмами мГЧ»Л^+по сравнению с «Г(Сухов, . V .

150-

14 -84 16

; - ": "О "; -■ ; . Срок отбора Проб, ДНИ " /

Рис. 5 - Динамика содержания минерального азота в почве

:( ; 2* . ^"миаГ; ^"почвы* Одобрений) "Ри внесении удобрений;, мгДОО г почвы. Числа у кривых означают дозы удобрения в -мг \лГ/100 г почвы. ■■■"."'.:■.-'. .V

1972; Л965?197?)^процессы ишобилизации - ' . •

минерализации азота в этих вариантах происходили менее интенсив- . ■ но и в'более поздние'сроки (8-16-й день опыга'(рис. 5)).В после- /• : душщй период; до конца вегетации,. во всех вариантах с аммоний-^ ньма и нитратнши удобрениями в почве.наблвдалось постепенное. . ^снижение содержания всех форм минерального азота, В вариантах с■ • : высокими дозами удобрений (32-128 мг иГ/100 г почвы) к концу ве^'. гетации оставался значительный: запас• неиспользованного - растениями , .минерального азота (в среднем до 45-62$:от внесенного количества).. :V; - '■-.'-' „4.; Трансформация органического вещества" почвы поц воздейст-; . вием высоких"доз азотных удобрений.-внесенных вразброс.

Высокие дозы азотных удобрений.'(32-128 кг к/Г/100 г почвы), : внесенные вразброс/ вызывали в потае. изменения, аналогичные про- . «г.. исходящим в области - локализация удобрений. В первые ;дни опыта • • /;

(4-8-й.день) после игесения^цГ//*);^ 0у и наблюдалась штен- ';;

;д сквная минерализация органического вещества почвы в результате ' . • - усшгенйя ее биохюлической акткв1!ости.' При этом наиболее глубокие '. "%'изменения происходили в вариантах с аммонийными удобрениями по ; . сравнению с ¿л^Ц, что," очевидно,:было связано как с'более ин- .. -• "тенсивнш развитием микроорганизмов, ' так и более резким увеличе-. : нием кислотности почвы в первом случае.' В вариантах-с высокими . х дозами 5Оу 'величины рН в первые дни опыта снижались макси-.:. .•' мально на 0,85 ед., а в вариантах с лишь' на 0,3-ед.

: Увеличение дозы удобрений; также прйводило к усилению разло- : жения органического вещества. В процессе минерализации гумуса во .; _*;: всех; вартн тах^набл сдалось _ снижение содержания углеводов в почве ¿1-V''. (рис . 4 )уменьшалось количество. водорастворимых' органических веществ' (рис. -3).; Одновременно происходило снижение содержанияи '-.' •^аГв пирофосфатной вытяжке:(табл; 2). Минерализации подвергались .

. \ ■г .''■.'■■ - - лл ■"■ : Таблица 2 •

Групповой и фракционный состав гуиуса (по Кононовой-Бельчиковой) при внесении, :высоких доз азотных удобрений, ь% от общего содержания углерода (азота).

ой .Вариант бчмфк *гк+фк $ Сгк

иг, г поч.

[■¿ГЦ

фрЛГ

Сгк■■■: фр.И.

/гк

Фр.И

Л Р-К 17;11

/>*«• 64

4 ■

РК+ СаШХ ■ 64 ■■■"

■¡'■-.у,.; 128

РК+■ 64

8 " 128 ' " 32

РК+ СаШ^ 64

■ Л. ' V 128

Р-л:

32

, М+СЛЬХщ 64 ' 32 128

64

128 - 32 ■

Р-Л;

£а(Л>Д. 64 - 128

32,9

28,6 32 8 ; 28*1

27)1

32 7

29 6 29,8

26,8

30 8 27 6 25 5 32)5

30 9

28)8 ;

31,3 ' 34*0 31,4,

31

33 О 21 5 31 ¡З :

32,7 32,6 32)7.

У;?'

32)4 30*6

54,2 9,7 12,1 14,5 10,0 23,3 , 6,0 10,6

41,1 11,1 11,0 12,5.8,1 15,0 5,5 10,5

48 9 10 7 И З 13,3 9 0 17 5 5 8 10)7 43 4 10 4 II 8 13 3 8 9 16 5 5 9 . 10*1 38,9 II I II 8 13 4 7 7 13 6 5 8 10 2

49 6 10 5 II 6 12 2 ; 8 4 20 0 5 7 10 I 48 8 9.7 12 2 14 3 ИЗ' 26 7" '5 8 10 3 V

: 52,4 9,1 11)7 12*2 26,2 .,- 26,3 * 6,3 , 10,7 :

39,1 10,9 11,3 12,7 7,3 . 12,9 5,5 8,9'

50,9 9 7 И З 13 5 7 4 19,3 4 8 9 3

36 9 II 9 II 8 13 5 6 1 13 7 4 5 8 5

31 3 13 I 11,3 12 3 5,9 . 6 4 4 3 9 9

51,1 10,2 10 6 13 9 8 9 17,3 5 4 . 8 7

52)7 9 4 10 4 13 2 6 3 ' 19 I 4 8 8 0

- 54)2 8)5 10)6 12)2 б)б / 18)1 4)5;; 8)2

43,5 11,5 11,3 13,5 8,8 .19,1 5,8 9,7 .

36 6 14 9 II 9 12)5 8 3 16 7 5 4 9 1

43 3 11,6 II 7 12)7 7 3 11,7 5,7 8,6

36 2 13 9 II 3 13)4 6 9 10)0 5)4 8 7

39 4 13)4 II 4 12,7 9 4 14,0 5 7 8,8 •

46 9 10 8 II 5 12 4 ' 8 8 23 0 5 4 9 9 -.

47,0 Ю.)6 11)5 12,8 10,8 15,0 5)б 9,2 ;

■ 41,0 12,8 11,7 13,9 9,2 16,7 5,8 9,9 35 7 14 6 II 9 12 7 7 9 15 2 5 5 8 7 39)2 13 3 II 7 13 1 7 7 с 16)7 5)4 8)7

■ 31,6 16,1 11,5 12,3 6,3 7,5 5,0 8,3

11)2 12)8 8)9 12)4 5)б 8)9:

И;

СО-

. л. •' V

как свободные/'так и связанные кальцием фракции СК и'некоторая' 'часть ПС.-г Л-!

"; В вариантах с максимально • высокими дозами и ^ • -

Vобщее - количество 6 в пнрофосфатной вытяжке* снижалось наиболее ; * --'■ заметно к'8-му дню опита," соответсвенно, в 1,3 и 1;14 раза, (табл^

■■':. п л-'-'.-1.--y.il ..'-..:-гУ'■'■"-. • * •

•;•'.•• При разбросном внесении азотных'удобрений,: где вероятна

более'значительная шмобилизация азота удобрений, отчуждение азо- -. :••

Ста из состава гумуса происходило менее интенсивно, особенно в •'••:

.вариантах с и наиболее 'низкими, дозами (табл; 2);

;; Максимальное. снижение содержания органического: азота наблюдал ось/-"-"-

в' варианте с' дозой128-мг иГ/100 г почвы, где его ко-^ .. •

личество к 8-му дню опыта уменьшалось в;1,7'раза., ' ; .'." ч . "

■.-.' Так же как и в случае локализации(иГ35г)А50у при;разбросном .;' внесении высоких доз удобрения в. первые; дни' происходило разрушен ..*•/. ; ние некоторой части гумуса, связанной кальцием.- Наибольшие;изме- -нения наблюдались; в варианте о. максимальной дозой , где

общее количество• £ и агв связашюй.с'^А фракции гумуса снижа-<\ -лось к 8-му дню опита в 1,7 и 3,6 раза,. соответсвенно, как за ; счет ФК так и ТК (табл. 2).'

- . _В вариантах с первоначально некоторая часть органи- •

■г?ческих'веществ связывалась;с■ кальцием;■но"затем происходило- рез-": кое^ разрушение :фра1сции;11 гумуса (8-й день);;.ве^ягнол в'резуль-'г-;-:,', , тате усиления:биологической активности почвы. (табл." 2) ^ >^ ' ■ - -.. ■ • • г Частичная минерализация органического .'вещества почвы в'нача-/ ле вегетации в;варианте'с фосфорно-калийнши*удобрениями по-видимому ^ бЕлауобусловлена стиодлирующим: воздействием этих удобрений набио- V ;

логическую активность .почвы,- что:не раз. отмечалось, ранее: (Попова, '..'.: . Дудче'нко, Мусич,\ 1982; а^а^, 1976). , .'• '

" Во второй половине вегетации во всех .вариантах происходило ; ■ : накопление органических веществ в основном фульвокислотной при- ■ : . . ' роды, К концу опыта наиболее значительное количество 3 было. обнаружено в вариантах Р-А и с дозой азотных удобрений 32 мг иГ/100 г почвы, т.е.: в вариантах о наиболее высокой продуктивностью растений, цде его общее содержание достигало или незначи-V' ; тельао превышало первоначальный уровень. В вариантах:с наиболее "высокими дозами азотных удобрений и низкой продуктивностью растений общее содержание в. в'исследуёмых фракцияк'гумуса бшго ниже -исходного на 1,2-2,3$ (табл. 2). При этом в вариантах с ашоний- -. ными удобрениями,; где к концу вегетации в'почве произошло значит- -тельное увеличение кислотности почвы (на 1,65 ед. рН)| гумус ос- - -' тавался более'подвижным, чем в исходной почве (общее количество .

С во 11-ой фракции гумуса было ниже первоначального в 1,3-1,6 ; _ раза соответственно в вариантах с дозой 32-128 мг иГна г.

' 100 г почвы). В вариантах с Р-К , удобрениями-жСа(4й^количест-во связанных кальцием органических соединений.в конце-вегетации -приближалось к исходному уровню (табл. 2). Кислотность почвы в этих вариантах ; : за время вегетации практически'не изме- ' нялась. ■ :"У. : 7.' -.■

. К концу вегетации во,всех вариантах происходило обеднение. . хумуса азотом, , причем максимальное снижение содержания органического азота - в 1,7 раза (как за счет свободных, = так и связанных с : / кальцием фракций ФК и ПС); наблюдалось в.варианте.с наиболее интенсивной минерализацией: гумуса, т.е,' в варианте с дозой ! -128 мг оГ/100 г почвы),'а также в почве с наиболее интенсивным развитием растений- в вариантах с дозой .азотных удобрений 32 ; " мг 1лГ/100 г почвы (в среднем в1,6 раза ниже первоначального. уровня). Таким .'образом, в начале опыта внесение в почву. высоких доз ,

■ азотных удобрений через ряд биохимических.превращений приводило ' : : к частичной минерализации органического5 вещества почвы. Однако' /

к концу-вегетации также, как и в случае локализации удобрений, V, в почве происходило постепенное накопление органических соединений, вероятно, за счет продуктов жизнедеятельности растений. При этом восполнение гумуса наблюдалось лишь в вариантах с высокой биомассой'растений. '-■. 1

выводы . ■..■');.';; ■■; /■■■""

;.: I. Исследована динамика превращения органического вещества ' ■ 'почвы и"минерального азота в течение; вегетации под воздействием ->: высоких концентраций азотных удобрений. , Г

2. Установлено, что в течение первых 4-8 дней после внесения. удобрений в результате усиления биохимической активности почвы . ' , происходит интенсивная минерализация органического вещества, при-

■ водящая к мобилизации азота почвы.

3. При локальном внесении азотных удобрений наиболее глубокие изменения происходят непосредственно в очаге удобрения. Воз- " -растающае дозы азотных удобрений приводят к усилению минерализации гумуса. • Л'.- . - . ;

• 4. В процессе минерализации органического вещества почвы под воздействием высоких концентраций азотных удобрений разрушении» подвергаются соединения, входящие во фракцию подвижных и свя- - : >. занных с кальцием фульвокислот, и.незначительная часть гуминовых'.

■ ■ КИСЛОТ. - ■'■'■■;'. " V' ' - ' ■ ■' •'■ "4 У' 5. Аммонийные удобрения, по сравнению с нитратными, вызыва- :

ют более интенсивные биохимические процессы в почве. Совместное " внесение аммонийных удобрений о - Со- £0Я сдерживает темпы минерали- ' зации гумуса в результате связывающего воздействия ¿^^содержащих веществ на гумус почвы. ■ - Я-■; " V'.,/ ■■.'- /-оЯ--

_ " " " ' ■ , ' ' ■ :: 22 '-'V- V уЧ^ Ч-Г; ;

6. К концу вегетации в удобренной почве с высокой продуктивностью растений, т.е.-при локальном внесении азотных удобрений и разбросном их применении в дозе. 32 мг иГ/100 г почвы наб- .. людается восполнение первоначального запаса органического вещее- ; тва почвы. При этом сохраняется групповой состав гумуса, однако

. в почве ¿ высокой концентрацией аммонийных удобрений происходит увеличение' его подвижности. В случае применения нитратных удобре-: ний, а также внесения в почву совместно с Ca. Ú0S фракци-

онный состав гумуса практически не изменяется.

7. В конце вегетации в области высоких концентраций азотных "

* удобрений наблюдается значительное обеднение гумуса азотом, что у обусяовлено высвобоадением-его'из состава органического вещества почвы в начале вегетации и последующим потреблением его в процес-

• се роста растений. Снижение содержания органического азота проис-V ходит как из свободных, так и связанных с кальцием фракций ФК и

ПС, "причем наиболее интенсивно при возрастающих концентрациях • аммонийных удобрений. . '-''-•■.■. -

. ; " • опубликованные раюгы • а .. ■

I. Соколов O.A., Семенов Б.М., Силкина Н.П., Щербаков А.П. - . Поведение азота в очаге при локализации азотных удобрений,-Доч-.. воведение, 1983, J6I2, с/ 26-31. '■■

- 2. Силкина Н.П. Превращение минерального азота' в почве при внесении возрастающих доз азотных удобрений,- Биологические нау-,.■' кк, 1985 (деп.. рук. - 619085). . ; :'■'■' '.'-„' v .

3. Силкина Н.П. Влияние высоких концентраций азотных удобрений на трансформацию органического вещества почвы,- Еестн. Моск. ун-та, сер. Почвоведение, 1987, М, с. 43-48.

: ; '4. Силкина Н.П. Трансформация органического-вещества почвы 1 в зоне. локального внесения удобрений, В кн.. Химизация земледелия," - урожай сельскохозяйственных культур и плодородие почв. Балл. ВИУА J679, М., 1987, с. 74-77. ., 'у - ■.-.- Д"/'-""

ЯПК.З»кТЬзЛ,1,5в.б0х90Дб.1ир.1® эк».