Трансформация, состав потерь и баланс азота удобрений в системе почва-растение

Кидин, Виктор Васильевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Трансформация, состав потерь и баланс азота удобрений в системе почва-растение
ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Трансформация, состав потерь и баланс азота удобрений в системе почва-растение"

\J \ o

_ 7 » 1393

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

На правах рукописи

КИДИН Виктор Васильевич, кандидат биологических наук, доцент

УДК 631.811.1 :631.84

ТРАНСФОРМАЦИЯ, СОСТАВ ПОТЕРЬ И БАЛАНС АЗОТА УДОБРЕНИЙ В СИСТЕМЕ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ

Специальность 06.01.04 — Агрохимия

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук в форме научного доклада

МОСКВА 1993

Работа выполнена на кафедре агрономической и биологической химии Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН Д. А. Кореньков; доктор биологических наук, профессор, академик РАСХН Г. П. Гам-зиков; доктор биологических наук, профессор В. Н. Куде-яров.

Ведущее учреждение — Центральный институт научного агрохимического обслуживания сельского хозяйства (ЦИНАО).

Защита состоится « » ^^^^. . . 1993 года

в часов на заседании специализированного совета

Д-120.35.02 при Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва И-550, Тимирязевская улица, 49, ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Диссертация в форме научного доклада разослана « 7?. » .... 1993 года.

Ученый секретарь специализированного совета —

кандидат с.-х. наук ¿л) Л. М. Наумова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Опыт мирового и отечественного земледелия убедительно свидетельствует о том, что интенсификация сельскохозяйственного производства в значительной степени обуславливается целенаправленной химизацией, и прежде всего уровнем применения азотных удобрений. Проблема азота в земледелии России является одной из центральных не только в связи с первостепенной его ролью в питании растений, повышении урожайности и качества сельскохозяйственных культур, но и вследствие широкого спектра негативного воздействия продуктов трансформации азотных удобрений на окружающую среду. Рациональное применение экономически оправданных и экологически допустимых доз азотных удобрений наряду с улучшением агротехники, повышением общего уровня культуры землепользования играет определяющую роль в сохранении плодородия почв и получении высококачественной продукции. Успешное решение проблемы оптимизации азотного питания растений с учетом эффективного использования природных запасов азота, поддержания плодородия почв и уменьшения негативных последствий применения удобрений возможно лишь на основе комплексного подхода к изучению процессов трансформации азота во внутрипочвенном цикле и агро-экоценозе в целом, а также количествейной оценке "их направленности в конкретных почвенно-климатических условиях. Азотные удобрения обеспечивают в зоне достаточного увлажнения и орошения около 50% общей прибавки урожаев, получаемых от применения минеральных удобрений. Вместе с тем интенсификация земледелия, в том числе за счет азотных удобрений, ставит перед сельским хозяйством целый ряд новых сложных задач, связанных с нарушением экологического равновесия окружающей среды, биологической и химической деструкцией отдельных компонентов агро-биоценозов, приводящей к деградации почвенного плодородия.

Агроэкологические проблемы систематического применения адекватных планируемым урожаям доз азота удобрений

обусловлены прежде всего низким коэффициентом его использования растениями и, как следствие, массовой миграцией за пределы системы «почва-растение» растворимых и газообразных азотсодержащих соединений, вызывающих загрязнение биосферы.

В этой связи разработка приемов снижения потерь и повышения эффективности азота удобрений на основе глубокого, всестороннего изучения биологических и химических процессов трансформации азота в почве и дифференцированной количественной оценки доступности растениям азота почвы и удобрений в различных агроценозах с учетом окуль-туренности и варьирования факторов внешней среды актуальна в теоретическом и практическом аспектах системного решения проблемы оптимизации минерального питания сельскохозяйственных культур.

Цель исследований — теоретическое обоснование путей оптимизации азотного питания растений, снижения потерь и повышения эффективности азота минеральных и органических удобрений.

Основные направления исследований

1. Изучение динамики потребления растениями азота почвы и удобрений; действия и последействия разных доз азотных удобрений и бесподстилочного навоза на урожайность и качество сельскохозяйственных культур в зависимости от условий их применения.

2. Изучение трансформации в почве и баланса азота минеральных удобрений и бесподстилочного навоза в зависимости от дозы и способа их применения, уровня плодородия и предшествующей удобренности почв, биологических особенностей сельскохозяйственных культур.

3. Исследование влияния длительного систематического применения азотных удобрений и ингибитора нитрификации на урожайность, структуру баланса азота, агрохимические и биологические свойства почвы.

4. Изучение трансформации и баланса иммобилизованного в почве азота минеральных и органических удобрений в последействии; интенсивности и сопряженности процессов минерализации и иммобилизации азота в разноокультурен-ных почвах при длительном применении азотных удобрений.

5. Определение доступности и закономерностей использования растениями аммонийного и нитратного азота из разных горизонтов почвы.

6. Исследование закономерностей трансформации в почве основных промежуточных продуктов нитрификации и дени-трификацил. ' ■

азота почвы и удобрений и его изотопного состава. Определены количественный и качественный состав потерь азота из основных типов почв в зависимости от формы и дозы удобрений и условий моделирования. Установлена зависимость качественного состава терминальных газообразных продуктов от факторов внешней среды, уровня плодородия почвы и ее биологической активности почв. Выявлена роль биологической и химической денитрификации в газообразных потерях азота удобрений и почвы при различных условиях. Изучена динамика и баланс меченных промежуточных продуктов диссимиляторной редукции нитратов в почве.

Впервые с помощью вакууминфильтрации азотных удобрений установлена принципиальная возможность газообразных потерь азота из растений и определен их состав. Изучена взаимосвязь корневого и некорневого азотного питания и динамика потерь аммиачного азота с поверхности растений при некорневых подкормках мочевиной.

Определены коэффициенты и динамика использования растениями аммонийного и нитратного азота из разных горизонтов. Показана неравноценность в азотном питании растений разных форм минерального азота пахотного и подпахотных слоев дерново-подзолистой почвы.

Практическая значимость результатов исследований

Установленные с использованием 15Ы закономерности превращения азота разных форм, доз и видов удобрений в исследованиях с зерновыми, пропашными культурами и многолетними травами позволили на научной основе совершенствовать приемы оптимизации азотного питания сельскохозяйственных культур, повысить эффективность применения азотных и органических удобрений и снизить опасность загрязнения окружающей среды.

Результаты изучения закономерностей потребления аммонийного и нитратного азота почвы в зависимости от его пространственного расположения в корнеобитаемом слое дают возможность повысить надежность почвенной диагностики азотного питания растений на основе дифференцированного (послойного) учета содержания и доступности разных форм минерального азота.

Данные о размере и составе потерь азота из почвы в газообразной форме и в результате вымывания при различных условиях применения азотных и органических удобрений позволяют реально оценить уровень и долю сельскохозяйственного загрязнения биосферы и прогнозировать пути его снижения.

7. Определение количественного и качественного состава потерь азота почвы и удобрений в газообразной форме и в результате вымывания.

8. Агроэкологическое обоснование приемов оптимизации азотного питания растений и повышения эффективности азотных удобрений и бесподстилочного навоза.

Научная новизна результатов исследований

В работе развивается и обосновывается агроэкологиче-ская концепция оценки эффективности применения азотных и органических удобрений с учетом прямого и косвенного их влияния на урожай и качество продукции, почвенное плодородие и окружающую среду.

На основании 23-летних комплексных исследований трансформации азота удобрений в системе почва-растение с применением изотопной методики и современных физико-химических методов анализа получены новые экспериментальные данные и сделаны теоретические обобщения о характере и степени влияния на структуру баланса и эффективность азота удобрений регулируемых (агротехнических, агрохимических, мелиоративных) и атрибутивных системообразующих факторов.

Впервые с использованием 15И изучены особенности превращения азота удобрений в почвах разной степени окуль-туренности и предшествующей удобренности. Проведена количественная оценка баланса азота удобрений в различных агроценозах в зависимости ог дозы, срока, способа и длительности их внесения. Выявлены различия в использовании азота почвы и удобрений растениями, доли их участия в формировании урожая, размере иммобилизации и потерь азота удобрений в разноокультуренных почвах. Установлены реальные коэффициенты использования растениями азота удобрений в широком диапазоне окультуренности дерново-подзолистых почв. Проведена оценка агротехнических приемов повышения использования растениями азота удобрений. Научно обоснована и экспериментально доказана возможность значительного снижения размера газообразных потерь и увеличения коэффициентов использования азота удобрений в результате приближения срока их внесения к периоду наиболее интенсивного роста и потребления азота растениями.

С применением впервые в стране определены реальные коэффициенты использования растениями и баланс меченого .азота бесподстилочного навоза при совместном его применении с ингибитором нитрификации и внутрипочвен-ном внесении, > .

Разработана методика определения газообразных потерь

Результаты исследований использованы при разработке систем применения удобрений, нашли отражение в рекомендациях по производственному испытанию ингибиторов нитрификации, обосновании потребности сельского хозяйства в азотных удобрениях, в учебнике и учебных пособиях по агрохимии для студентов сельскохозяйственных вузов, используются в учебном процессе кафедры агрономической и биологической химии ТСХА при подготовке студентов, повышении квалификации научных сотрудников, руководителей агрохимических лабораторий, преподавателей вузов.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на Всесоюзных научно-методических совещаниях по применению стабильного изотопа азота 15Ы в исследованиях по агрохимии, почвоведению, микробиологии и физиологии растений {Ташкент, 1974; Тбилиси, 1979); Международном конгрессе по минеральным удобрениям (Москва, 1976); Всесоюзных конференциях по сельскохозяйственной радиологии (Москва, 1979; Обнинск, 1984); семинаре по изотопным индикаторам в земледелии и химизации сельского хозяйства (Москва, 1981); Всесоюзных совещаниях по круговороту и балансу питательных веществ в земледелии (Пу-щино, 1979, 1988); Всесоюзном совещании «Экологические последствия применения удобрений в надземных и пресноводных экосистемах» (Пущино, 1982); совещании по научным основам повышения плодородия почв Южного Урала и Поволжья (Уфа, 1982); XII и XIV Менделеевских съездах по общей и прикладной химии (Баку, 1981; Ташкент, 1989); 1-й Межвузовской конференции по современным физико-химическим методам исследований и контроля в сельском хозяйстве (Тюмень, ¡984); на научно-методическом совещании по применению изотопов азота при разработке эффективных приемов использования азотных удобрений в интенсивных технологиях (Москва, 1988); совещании по атомной спектроскопии (Ташкент, 1989); в университете им. Гумбольдта (Берлин, 1982); Гаванском университете (1985); в сельскохозяйственных университетах Китая (Пекин, Ханчжоу, 1991); научных конференциях ТСХА.

По теме диссертации опубликовано свыше 100 научных работ.

Автор глубоко признателен своему учителю профессору П. М. Смирнову и искренне благодарен принимавшим в разные годы участие в работе аспирантам Л. А. Иванниковой, В. Н. Назаровой, О. Н. Ионовой, И. К. Якимовой, С. П. Тор-шину, Т. И. Горюновой, А. А. Подвысоцкому, Чан Хкак Хиепу, А. Диалло, А. М. Петровой, А. Н. Иконникову, Н. Н. , Дмитриеву, Б. Р. Мамаду, сотрудникам кафедры агрономи-

ческой и биологической химии и других кафедр ТСХА за оказанную помощь.

Содержание работы и результаты исследований

Оптимизация азотного питания растений и рациональное использование азота удобрений и природных ресурсов почвы являются одной из наиболее важных задач агрохимии в теоретическом и практическом аспектах. Исследования, проведенные с '^N (Е. А. Андреева, М. А. Бобрицкая, Г. П. Гам-зиков, Д. А. Кореньков, В. Н. Кудеяров, Н. А. Сапожников, П. М. Смирнов, Ф. В. Турчин, F. Е. Allison, J. М. Bremner, F. Е. Broadbent, С. С. Dellwiche, S. L. Jansson, H. Nornmik и др.), позволили существенно расширить и углубить представления о путях трансформации азота удобрений в системе «почва-растение». В то же время, несмотря на значительные успехи в этой области, многие вопросы, связанные с влиянием факторов внешней среды, окультуренности почвы и технологических приемов на интенсивность и направленность превращения азота удобрений, оставались невыясненными.

1. Превращение и баланс азота удобрений в системе «почва-растение» в степной зоне Северного Кавказа

К началу наших исследований (1969 г.) большинство работ с l5N, посвященных изучению превращения азотных удобрений в черноземных почвах, были проведены в условиях вегетационных опытов (Е. А. Андреева, Г. М. Щеглова, 1964; Ф. В. Турчин, 1965; А. А. Суков, 1969 и др.) и практически неизученными оставались вопросы динамики потребления и баланса азота удобрений в реальных почвенно-климатиче-ских условиях степной зоны. Результаты, полученные нами с применением меченных l5N азотных удобрений в 6 микрополевых опытах с озимой пшеницей Безостая 1 и 4 вегетационных опытах с ячменем на мицеллярно-карбонатном черноземе и каштановой почве Ставропольского края, позволили выявить существенные особенности трансформации азота в зависимости от условий применения удобрений. В богарных условиях азотные удобрения, независимо от срока их внесения, не способствовали дополнительной мобилизации азота почвы растениями. Коэффициенты использования, определенные изотопным методом, были, как правило, выше (на 3—12%), чем по разнице с контролем (1, 2, 4, 7).

При внесении 30—60N до посева или в подкормку в фазу весеннего кущения озимой пшеницы коэффициенты использования меченого азота удобрений были близкими и составляли 35—40%, а при внесении 120N —31—34% (рис. 1).

В условиях орошения (рис. 2) ранневесенние подкормки аммиачной селитрой были более эффективны по сравнению с допосевным ее внесением (7, 8, 10). Использование озимой пшеницей азота удобрений (60Ы) в среднем составляло соответственно 50 и 43%. Повышение дозы азота до 90 и 120 кг/га заметно (на 6—10%) снижало использование его растениями. Закономерное снижение коэффициентов использования возрастающих доз удобрений отмечено также в опытах с ячменем (8, рис. 3, 4). При орошении азотные удобрения увеличивали мобилизацию азота почвы и его усвоение растениями, вследствие чего коэффициенты использования азота, определение по разности с контролем были значительно (на 10—35%) выше, чем определенные изотопным методом. Независимо от условий влагообеспеченности растений (на богаре н при орошении) внесение мочевины или аммиачной селитры в некорневые подкормки в фазы колошения— начало молочной спелости зерна снижало коэффициенты использования озимой пшеницей азота удобрений в 1,5—2 раза (до 20—30%) по сравнению с основным и весенним их применением и заметно ограничивало поступление азота почвы через корни (3, 8, 10, 15). Изучение с помощью взаимосвязи корневого и некорневого азотного питания растений в вегетационных опытах (8, 33) показало, что складывающиеся в процессе питания растений взаимоотношения корневой системы и надземных органов имеют характер обратной связи. Некорневые подкормки оказывали существенное влияние на поглотительную деятельность корневой системы (рис. 5). Степень негативного воздействия на поступление азота через корни возрастала с увеличением дозы азота некорневых подкормок; повышение уровня предшествующего азотного питания зерновых культур снижало коэффициенты использования азота поздних подкормок. При этом коэффициенты, определенные изотопным методом, как правило, были значительно выше, чем по разнице с контролем (3, 4, 8, 33). Распределение меченого азота некорневых подкормок между зерном и соломой зависело от формы удобрения, срока их внесения, а также степени обеспеченности растений азотом на более ранних стадиях развития. Несмотря на близкие коэффициенты использования азота разных форм удобрений (определенных по суммарному выносу меченного азота зерном и соломой), амидная форма азота мочевины и аммонийная форма азота аммиачной селитры значительно лучше, чем нитратная, используются в процессе синтеза белков зерна. Результаты полевых и вегетационных опытов показали, что чем выше уровень предшествующего азотного питания растений и позднее проводятся подкормки азотом, тем меньшая его часть поступает

в зерно и тем большая часть азота остается в вегетативных органах озимой пшеницы и ячменя (8, 10). Аналогичная закономерность отмечена также при повышении доз азота некорневых подкормок (37).

Характерной особенностью структуры баланса азота удобрений в зоне недостаточного увлажнения является высокое содержание его в минеральной форме (преимущественно нитратной) в послеуборочный период (рис. 1, 2). В зависимости от погодных условий, дозы и срока внесения аммиачной селитры в период уборки в черноземе и каштановой почве оставалось от 2 до 40 кг/га меченого минерального азота. При внесении 60Ы до посева озимой пшеницы в минеральной форме к уборке оставалось 3—9% азота удобрения, в фазы кущения и колошения — 11 —13 и 25—32%, при дробном применении 120Ы в эти же сроки в почве после уборки сохранялось 15—30% внесенного минерального азота (4, 6, 15).

Размеры иммобилизации и газообразных потерь азота удобрений в богарных условиях при допосевном и ранне-весеннем их внесении варьировали в пределах 22—26 и 24—31% соответственно и были значительно выше, чем при некорневых подкормках. При орошении озимой пшеницы структура баланса азота удобрений на черноземе и каштановой почве была примерно такой же, как и на дерново-подзолистых почвах (8, 10, 15). Важно отметить, что в условиях засушливого климата потери азота удобрений обуславливались не только биологической денитрнфикацией, но н вследствие физических явлений, связанных с часто наблюдаемой ветровой эрозией почвы и нитратов, накапливающихся на ее поверхности в процессе вымораживания влаги в бесснежный осенне-зимний период и выпотного режима почв в период частых засух весной (2, 15). Следовательно, в зоне недостаточного увлажнения приходится опасаться в большей мере не инфильтрации нитратов за пределы корнеоби-таемого слоя, а наоборот — поднятия и скопления их в самом верхнем слое почвы, где они длительное время могут оказаться вне сферы использования растениями.

2. Использование растениями и структура баланса

азота удобрений на дерново-подзолистой почве разной степени окультуренности и предшествующей удобренности

Влияние почвенного плодородия на эффективность азотных удобрений далеко не однозначно вследствие широкого варьирования и неадекватности факторов обусловливающих окультуренность почв и доступность азота растениям в раз-8

личных агроценозах. С повышением до определенного уровня содержания в почве подвижных зольных элементов питания действие азотных удобрений, как правило, возрастает (А. Я. Гетманец, 1980; Л. М. Державин, 1992; Т. Н. Кула-ковская, 1990). Зависимость между степенью гумусирован-ности почв, содержанием в них доступного азота и эффективностью азотных удобрений носит более сложный характер, требующий детального изучения и конкретизации применительно к определенным условиям (Е. И. Нестерова, 1973; А. С. Пискунов, 1987; П. М. Смирнов, 1970; И. В. Тюрин, 1965; Л. К. Шевцова, 1977).

Влияние степени окультуренностн и предшествующей удобренности почв на использование растениями и баланс азота удобрений изучалось нами в длительном опыте ТСХА (заложенном в 1912 г. по инициативе Д. Н. Прянишникова), стационарном опыте экспериментальной базы ТСХА в учхозе «Михайловское» (заложенном в 1967 г. И. С. Шатиловым и А. Г. Замараевым), вегетационных и лабораторных опытах.

В микрополевых и вегетационных опытах урожай и общий вынос азота ячменем находился в прямой зависимости от степени окультуренностн и предшествующей удобренности почв. На легкосуглинистых почвах, длительно удобряемых (с 1912 г.) органическими и минеральными удобрениями, эффективность азотных удобрений с учетом дополнительной мобилизации азота растениями увеличивалась на 20—30% по сравнению с . неудобренными почвами (11, 16, 19, 21). При ежегодном, в течение 7 лет, внесении меченных 15Ы азотных удобрений доля азота почвы в общем выносе его урожаем снижалась с 80 до 60%. Степень окультуренностн почв практически не оказывала влияние на размеры использования азота удобрений, которые в большей мере варьировали по годам, нежели по вариантам разноокультуренных почв (22, 23, 25, 34, 52, 54).

Коэффициенты использования азота, определенные изотопным методом, в микрополевом опыте 1974—1980 гг. составили в сумме за первые 3 года 36—40%, а с учетом последействия удобрений увеличивались к 1980 г. до 54—60% (табл. 1). Та же закономерность отмечалась в вегетационных опытах с сульфатом аммония и аммиачной селитрой, где они варьировали на почвах севооборота и бессменных культур в пределах 40—44 и 48—55% соответственно на деградированной кислой почве длительного (с 1912 г.) пара —30—56% (34, 54). Увеличение урожая н выноса азота растениями на более окультуренных почвах происходило за счет большего использования азота почвы. Дополнительное усвоение ячменем почвенного азота при вне-

сении азотных удобрений на фоне лучшей предшествующей удобренности (ЫРК + навоз) повышалось в микрополевых и вегетационных опытах на 20—50% и было выше (в 1,3— 1,6 раза) в почвах севооборота, чем бессменного ячменя. На почвах бессменного пара дополнительной мобилизации азота (на фоне ЫРК и ЫРК+навоз) не наблюдалось (19,54).

Коэффициенты использования азота удобрений растениями, определенные по разнице с контролем, в зависимости от окультуренности почв варьировали в пределах 50—90% в микрополевом и 60—80%—в вегетационных. Разница в коэффициентах использования установленных изотопным и балансовым методами возрастала с 3 до 50% по мере повышения окультуренности почвы. В отличие от старопахотных почв величина дополнительной мобилизации азота целинной почвы (после ее распашки) с годами значительно (на 20—25%) снижалась (22, 54).

Результаты микрополевых опытов с озимой пшеницей и картофелем (66, 68, 77, 78, 80, 84), проведенных в 1982— 1991 гг. на среднесуглинистои почве (экспериментальная база ТСХА, Московская область), показали, что внесение разных доз аммиачной селитры на слабоокультуренной почве, утратившей плодородие вследствие длительного возделывания (с 1966 г.) сельскохозяйственных культур без удобрений и извести (рН 4,1, Р2О5 и КгО — 40—50 мг/кг), не оказывало влияния на урожай, вынос и дополнительную моби-

Таблица 1

Использование ячменем азота почвы и удобрений

(микрополевой опыт) [28]

Вариант длительного (с 1912г.) ы опыта микро-подсвого Годы проведения опыта Использовано азота почвы дополнительно к контролю, % Коэффицш зовант удобре! изотопным методом ;нты исполь-азота 1ИЙ, % разностным методом

1* 2 1 1 2 1 2

1974 12 32 46 43 49 76

16ЫРК 1975 30 72 34 36 50 69

1976 33 82 38 33 58 74

1980 48 48 58 54 75 85

1974 14 49 48 44 68 95

навоз 15ЫрК 1975 66 95 33 34 69 78

1976 54 109 38 41 72 88

1980 •48 69 56 60 82 90

* 1 — Бессменный ячмень с 1912 г.; 2 — севооборот. .

лизацию азота растениями. Коэффициенты использования азота удобрений на этой почве, определенные изотопным и разностным методами, были крайне низкими (6—18%) » практически одинаковыми (табл. 2, б, 7).

На окультуренных почвах вынос азота растениями и коэффициенты его использования из удобрения, определенные по разнице с контролем, зависели от уровня предшествующей удобренности культур, содержания доступных элементов питания, дозы и срока внесения азота (68, 77, 84). Применение аммиачной селитры увеличивало доступность азота

Таблица 2

Баланс меченного азота аммиачной селитры под озимой пшеницей, %

(в среднем за 4 года, 1983—1986 гг.) [84]

Фон Доза азота, Вынос растения- Коэффициент использования азота удобрений а Ё Закрепилось 1 в почве о. <V ы О

кг/га ми. кг/га изотопным разностным н 5 ш 5 ^ >■ <С а. 3

методом методом

Слабоокультуренная почва

Без удобрений с 1967 г. 40 80 120 22 26 27 17 13 10 18 14 9 32 40 46 12 9 7 71 75 79

Среднеокультуренная почва

Фон 1 — без удобрений р 1974 г. 40 80 120 87 108 119 63 54 46 72 63 51 31 40 47 20 18 15 17 28 37

Фон 2 —дозы на усвоение 3% ФАР 40 80 120 115 144 160 68 60 53 83 77 65 25 33 39 24 21 20 8 18 26

Фон 3 — 45Ш5Р45К 40 80 120 108 132 149 67 56 50 84 70 61 26 34 40 23 22 19 10 21 30

Хорошоокультуренная почва

Фон 1 — без удобрений с 1974 г. 40 80 120 96 121 140 65 56 51 78 70 63 27 36 44 22 19 16 13 25 32

Фон 2 — дозы на усвоение 3% ФАР 40 80 120 127 158 175 70 63 54 93 85 70 22 31 36 21 23 20 9 14 25

Фон 3 — 45Ы45Р45К 40 80 120 119 149 167 72 62 52 90 83 69 25 33 35 22 20 18 6 17 28

почвы растениям в сравнении с контролем, причем по мере повышения дозы удобрения и уровня плодородия дополнительная мобилизация азота почвы озимой пшеницей и картофелем закономерно возрастала (табл. 2, 6, 7). В опытах 1983—1986 гг. на длительно неудобрявшейся (с 1974 г.) среднеокультуренной почве (фон 1) при внесении 40N в фазу весеннего кущения коэффициент использования азота озимой пшеницей составил в среднем за 4 года 72%, а при систематическом применении в стационаре рассчитанных на усвоение растениями 3% ФАР (фон 2) и рекомендованных для Московской области (N45P45K45 — для усвоения примерно 2% ФАР) доз минеральных удобрений (фон 3) он увеличивался на 11—12%. Повышение дозы азота удобрения (до 120 кг/га) приводило к снижению коэффициентов его использования до 51—65% (табл. 2). На хорошоокудьтуренной почве вынос азота озимой пшеницей колебался в зависимости от доз аммиачной селитры и предшествующей удобрен-ности, в пределах 65—175 кг/га и был на 7—48 кг/га выше, чем на среднеокультуренной. Более высокими на этой почве были также и коэффициенты использования азота растениями, определенные разностным методом, которые при внесении 40N составили 78—93%. 80N — 70—85% и 120N— 63—69% (68, 84). Тождественные результаты получены нами в опытах с озимой пшеницей (1987—1990 гг.) и картофелем (1987—1991 гг.) при дробном внесении 90 кг/га азота аммиачной селитры на разноокультуренных почвах полевого стационара (табл. 6, 7). В отличие от данных А. М. Лыкова (1982) нами не обнаружено корреляции между гумусированностью почв и эффективностью азотных удобрений (11, 19, 21, 65, 77, 80, 85). Устранение кислотности (рН 4,1) и дефицита основных элементов питания путем внесения извести и фос-, форно-калийных удобрений на слабогумусированных не-окультуренных почвах значительно (в 2,5—3,5 раза) повышало урожайность и вынос азота удобрений растениями (62).

Естественной гомеостатической реакцией почвы на внесение удобрений как саморегулирующей системы, стремящейся к определенному динамическому равновесию содержания азота, являлась активизация процессов внутрипочвенного цикла трансформации азота, в том числе его минерализации и иммобилизации. Результаты наших исследований (55, 62, 68, 77, 84) вполне согласуются с данными Е. Н. Мишустина (1975), Т. В. Тарвис (1973), Н. А. Туева (1989), В. А. Черникова (1988), Л. К. Шевцовой (1984), свидетельствующими о существенном изменении устойчивости гумуса к минерализации по мере повышения его содержания в почве.

Размеры дополнительной мобилизации азота почвы озимой пшеницей и картофелем были близкими и составляли 12

в зависимости от дозы аммиачной селитры на среднеокуль-туренной почве, где органические и минеральные удобрения с 1974 г. не вносились (фон 1), 4—6 кг/га, а при систематическом их внесении в севообороте (фоны 2 и 3) — возрастали до 6—14 кг/га. На хорошоокультуренной почве дополнительное усвоение азота почвы растениями увеличивалось до 5—14 и 9—22 кг/га соответственно. В целом внесение единицы азота удобрений на длительно неудобряемых окультуренных почвах приводило к дополнительной мобилизации 0,10—0,13, на удобряемых —0,15—0,30 единицы почвенного азота (68, 77, 84).

На дерново-подзолистых почвах длительного опыта (с 1912 г.) ТСХА иммобилизация и потери азота в значительной степени зависели от характера их предшествующего сельскохозяйственного использования. В не занятых растениями почвах многолетнего бессменного пара, имеющих кислую реакцию и низкую микробиологическую активность, закрепление азота удобрений в год внесения было в 1,5—2 раза ниже (7—10%), чем на почвах с бессменной культурой ячменя. В почвах севооборота и целины размер иммобилизации (под ячменем) возрастал до 25—26%. Потери азота удобрений были наибольшие в почвах длительного пара (78—86%), в то время как под растениями они варьировали на разных почвах в пределах 29—37% (22, 23, 28, 34, табл. 1). При систематическом применении удобрений степень закрепления азота снижалась, а потери увеличивались.

В микрополевых опытах, проведенных на экспериментальной базе ТСХА (1983—1991 гг.), закрепление азота аммиачной селитры в слабоокультуренной почве варьировало в интервале 7—12%, на средне- и хорошоокультуренных почвах—15—24% (табл. 2, 6, 7). При этом размер иммобилизации азота на окультуренных почвах больше зависел от дозы и срока внесения удобрения, нежели от уровня предшествующей удобренности культур в севообороте, что обусловлено примерно одинаковым количеством растительных остатков, поступающих в почву.

Газообразные потери азота находились в прямой зависимости от дозы удобрения и обратной от уровня плодородия почв. На слабоокультуренной кислой (рН 4,1) почве они были крайне высокими (71—79%), в средне- и хорошоокультуренной потерн азота составляли соответственно 8—37 и 6—32%. Повышение дозы азота на окультуренных почвах с 40 до 120 кг/га увеличивало его потери в 2—4 раза (табл. 2).

Таким образом, результаты наших исследований (1974— 1991 гг.) позволяют сделать заключение, что реальные (определенные с 15Ы) коэффициенты использования расте-

киями и структура баланса азота удобрений в довольно широком диапазоне окультуренности дерново-подзолистой почвы зависят в основном от дозы и срока его внесения и практически не зависят от ее плодородия.

3. Превращение и структура баланса азота удобрений в зависимости от срока их внесения на дерново-подзолистых почвах

Возросшая в последние годы агроэкологическая необходимость регламентирования уровня азотного питания сельскохозяйственных культур значительно стимулировала исследования с 15Ы по изучению эффективности новых технологических приемов применения удобрений (локальное внесение, применение ингибиторов, капсулирование и др.), однако наибольшую практическую значимость приобрели работы, связанные с выявлением оптимальных сроков внесения азотных удобрений (Д. А. Кореньков, 1976;' И. А. Лаврова, 1992; Э. А. Муравин, 1991; А. С. Пискунов, 1987; П. М. Смирнов, 1982). Известно, что направленность трансформации азота удобрений и структура его баланса обуславливаются в основном интенсивностью альтернативных по своей сути процессов усвоения азота растениями, иммобилизации и денитри-фикации. Отсюда следовало полагать, что сокращение времени пребывания азота удобрений в незасеянной почве или периода от их внесения до интенсивного потребления азота растениями явится важной предпосылкой более эффективного применения удобрений. Сделанное предположение нашло широкое экспериментальное подтверждение в условиях достаточного увлажнения.

В Московской и Вологодской областях, в отличие от степных районов Ставрополья, во все годы наших исследований структура баланса меченного 15Ы азота удобрений под различными сельскохозяйственными культурами существенно зависела от дозы и срока их внесения. В полевых (46, 64, 65, 79), микрополевых (51, 55, 62, 65, 66, 68, 77, 84), лизиметрических (29, 30, 38, 45, 69, 86) и вегетационных (10, 33, 62) .опытах, проведенных в 1972—1991 гг. на дерново-подзоли-■стых почвах, коэффициенты использования азота минеральных удобрений увеличивались по мере приближения срока их внесения к периоду более интенсивного потребления азота растениями (55, 62, 65, 77, 79, 84). Заблаговременное и слишком позднее внесение удобрений снижало доступность азота растениям и увеличивало его потери. Поскольку период наиболее интенсивного потребления азота растениями определяется в основном их состоянием и фазой развития, то оптимальные календарные сроки внесения азотных удобрений 14

в отдельные годы варьировали в зависимости от погодных условий. Установленная закономерность была характерна лишь для средне- и хорошоокультуренных дерново-подзолистых почв. На слабоокультуренных и с низким содержанием перед посевом подвижного азота почвах перенесение всей дозы азота из допосевного в более поздние сроки вызывало снижение эффективности азотных удобрений вследствие длительного голодания и слабого развития растений при дефиците азота в начальные периоды их роста (62). Отсюда очевидно, что при выборе оптимальных сроков применения азотных удобрений необходимо учитывать не только биологические особенности культур, но и уровень предшествующего азотного питания растений. Нами установлено, что при низком содержании минерального азота в почве азот удобрений лучше использовался растениями в случае внесения его перед посевом или же на ранних стадиях их развития; более позднее внесение азота аммиачной селитры было менее эффективным (62). При умеренном и высоком содержании перед посевом минерального азота в окультуренных почвах коэффициенты использования азота удобрений ячменем были выше, когда они вносились в фазы кущения и трубкования в сравнении с другими сроками (табл. 3, 4).

Таблица 3

Использование меченного азота аммиачной селитры (% от внесенного) в зависимости от срока внесения (Вегетационные опыты, в среднем за 1979, 1980 гг.) [62]

Исходное Сроки внесения удобрений

содержание ¡минерально- трубкование молоч-

го азота в почве, мг/кг до посева кущение начало середина конец колошение ная спелость

12 мг 56 58 53 48 33 25 20

25 мг 50 56 62 60 49 36 28

40 мг 42 44 46 49 48 35 31

Изучение влияния доз и сроков применения азота удобрений на размер его использования растениями показало, что оптимальные сроки внесения удобрений на окультуренных почвах практически не зависели от их дозы. В микрополевых и вегетационных опытах с ячменем, проведенных в 1978—1982 гг. на хорошоокультуренной дерново-подзолистой среднесуглинистой почве учхоза «Мнхайловское», максимальные коэффициенты использования азота аммиачной селитры наблюдались при ее внесении в начале трубкования (45— 55% в микрополевых и 56—63% в вегетационных опытах),

несмотря на нх снижение (на 7—10%) с увеличением дозы азота (62, табл. 4). Заблаговременное (осенью) и слишком позднее (в колошение) внесение азота удобрения во все годы приводило к значительному снижению доступности его растениям. Повышение коэффициентов использования азота при внесении удобрений в фазу трубкования не всегда сопровождалось соответствующим увеличением урожая, особенно на малоплодородных почвах, вследствие длительного азотного голодания растений и уменьшения размера дополнительной мобилизации культурами азота почвы под влиянием удобрений (62).

Таблица 4

Использование меченного 151М азота аммиачной селитры ячменем (% от внесенного) при разных дозах и сроках внесения [62]

Доза азота

Сроки внесения азота

весной начало конец

перед кущение трубко- трубко-

посевом вания вания

колошение

Микрополевые опыты (в среднем за 1979, 1980 гг.)

60 кг/га _ 43 49 55 36 26

90 » 13 37 46 51 35 23

120 » 10 34 42 45 33 24

Вегетационные опыты (в среднем за 1981...1982 гг.)

60 мг/кг 16 56 62 63 44

90 » 18 56 60 61 42

120 » 20 50 55 56 39

В микрополевых опытах с озимой пшеницей на хорошо-окультуренной дерново-подзолистой почве в среднем за 4 года (1987—1990 гг.) коэффициенты использования азота аммиачной селитры варьировали в зависимости от срока удобрения в пределах 37—58% и были наиболее высокими при внесении 90М в фазу весеннего кущения (55%) и дробном (58%) внесении по 45М в фазы весеннего кущения и трубкования. Внесение всей дозы азота осенью или в поздние фазы развития пшеницы снижало (на 4—18%) использование азота удобрения (77, 84, табл. 5).

Результаты изучения с помощью перекрестной метки 15М эффективности дробного применения аммиачной селитры в мелкоделяночных полевых опытах с озимой пшеницей и картофелем на дерново-подзолистых почвах разной степени окультуренности и предшествующей удобренности (экспериментальная база ТСХА) показали, что сроки внесения удобрений оказывают более существенное влияние на доступ-16

ность растениям и структуру баланса азота нежели почвенное плодородие, за исключением крайне деградированных кислых почв.

Таблица 5

Влияние срока внесения аммиачной селитры на баланс азота под озимой пшеницей на хорошоокультуренной дерново-подзолистой почве, % (в среднем за 4 года, 1987—1990 гг.) [77, 80]

Сроки внесения азота удобрения, кг/га

ВСХОДЫ весеннее кущение труб-кование

Р90К90 — фон

45 45

НСР05

колошение

Общий вынос азота, кг/га

Азот удобрения, %

к выносу

Коэффициент использования азота удобрения, %

изотопным методом

я о S

rt (V

а Г) ^ a. u о

5 аа

45 45

95 136 156 150 145 158 149 148

6,8

25 32

30 27 34 32

37 55

50 44 58 53

46 68 61 56 68 60 59

27 22

28 21 27

п а

за

В опытах с озимой пшеницей Мироновская 808 (1987— 1990 гг.) коэффициенты использования азота аммиачной селитры в среднем за 4 года были в 1,5—1,7 раза выше при внесении 45N в фазу весеннего кущения, чем в фазу колошения, и составляли соответственно 58—71 и 36—50% на средне- и хорошоокультуренных почвах, на неокультуренной почве — 12 и 8% (77; табл. 6).

Аналогичные результаты получены нами и в опытах с картофелем (1987—1991 гг.) на разноокультуренных дерново-подзолистых почвах, где в среднем за 5 лет на окультуренных почвах коэффициенты использования азота аммиачной селитры, внесенного в дозе 45 кг/га, по всходам составляли 37—54%, а при внесении 45 кг/га азота в фазу бутонизации — 22—34%. Суммарные коэффициенты использования азота двух подкормок (90N) на хорошо- и средне-окультуренной почвах варьировали в пределах 29—44%. При этом на долю азота первой подкормки приходилось примерно 2/3 от общего выноса картофелем азота удобрений (табл. 7).

Результаты полевых и микрополевых опытов, проведенных в условиях Вологодской области (1976—1988 гг.) с ози-

2 17

Таблица &

Баланс меченного 15Ы азота аммиачной селитры при различных сроках ее внесения под озимую пшеницу, %

(в среднем за 4 года, 1987—1990 гг.) [77, 84]

Статьи баланса азота *Сроки внесения азота удобрения Слабс-окультуренная псгчва Среднеокульту-ренная почва Хорошоокуль-туренная почва

Фон (см. табл. 2)

1 2 3 1 2 3

Использо- Кущение 12 58 68 65 60 71 66

вано ра- Колошение 8 36 46 45 38 48 50

стениями В сумме 10 47 57 55 49 59 58

Закрепилось Кущение 12 15 18 19 17 18 20

в почве Колошение 13 21 26 25 22 27 24

В сумме 12 18 22 22 19 23 22

Дефицит Кущение 74 26 14 16 23 И 14

в слое Колошение 76 42 27 30 40 25 26

0—25 см В сумме 75 34 21 23 32 18 20

* Дозы азота: 45№ в фазу кущения, 45N — в колошение.

мой рожыо, овсом и многолетними травами па дерново-подзолистой среднесуглинистой почве, хорошо согласуются с данными, полученными нами в Московской области, и подтверждают закономерное изменение структуры баланса и повышение эффективности азотных удобрений по мере приближения срока их внесения к периоду активного роста и потребления азота растениями (46, 65, 79). В микроТаблица 7

Баланс меченного азота аммиачной селитры под картофелем, %

(в среднем за 5 лет, 1987—1991 гг.)

Статьи баланса Сроки внесения азота (фазы) Слабо-окультуренная почва Среднеокуль-туренная почва Хорошоокуль-туренная почва

фон (см. табл. 2)

1 2 3 1 2 Э

Использо- Всходы 45М 11 37 53 50) 40 54 48

вано ра- Бутонизация 45Ы 7 22 31 30 26 34 30

стениями В сумме 9Ш 9 29 42 40 33 44 39

Закрепилось Всходы 45М 8 20 30 30 23 34 31

в почве . Бутонизация 45№ 6 24 29 26 27 32 27

В сумме 9Ш 7 . 22 30 28 25 33 29

Дефицит Всходы 45Ы 78 43 17 20 37 12 21

в слое Бутонизация 45М 82 48 38 40 43 32 40

0—25 см В сумме 90М 80 46 27 30 40 22 31

полевых опытах коэффициенты использования меченного 15N азота сульфата аммония (внесенного из расчета 70 кг N/ra) озимой рожью и многолетними травами в среднем за 3 года (1982—1985 гг.) составили соответственно при осеннем внесении удобрения 12 и 33%, весной «по черепку»— 17 и 39, а в период возобновления вегетации растений (по подсыхающей почве) —28 и 50%. В опытах с овсом отмечена та же количественная закономерность, что и с озимой рожью. Аналогичные результаты были также получены в других опытах. Совместное применение сульфата аммония и ингибиторов нитрификации (N—Serve и АТС-60) в дозах 1—2 кг/га увеличивало коэффициенты использования азота на 3—10%, при этом общая зависимость эффективности азотных удобрений от срока их внесения не менялась (65). Остаточные количества нитрапирина и его метаболитов в растениях было значительно ниже ПДК вследствие быстрой его деградации в почвах (24, 26, 39, 49, 53).

Эффективность азотных удобрений является интегральным показателем прямого и косвенного действия внесенного азота на формирование урожая и обуславливается как непосредственным его участием в питании растений, так и влиянием удобрений на дополнительную мобилизацию растениями азота почвы. Применение азотных удобрений значительно увеличивало использование азота дерново-подзолистой почвы, причем с повышением ее окультуренности размер дополнительной мобилизации и доля почвенного азота в общем выносе его растениями заметно возрастали (11, 16, 19, 22, 28, 68, 77, 84). В полевых севооборотах со сложившейся системой применения удобрений коэффициенты использования азота, определенные по разнице с контролем, в целом были на 10—25% выше, чем коэффициенты, определенные изотопным методом. Под многолетними травами и после их распашки разница между ними была более существенной вследствие высокой дополнительной мобилизации азота почвы растениями. Дополнительное усвоение почвенного азота, как правило, увеличивалось по мере приближения срока внесения удобрений к началу интенсивного потребления азота растениями (55, 62, 65, 77).

Размеры иммобилизации меченного 15N азота в органической форме, характеризующие направленность процессов его трансформации во виутрипочвенном цикле, заметно снижались при внесении удобрений в оптимальные сроки. Заблаговременное и слишком позднее их внесение в большинстве случаев увеличивало закрепление азота удобрений в почве. Результаты опытов с озимой пшеницей (табл. 5, 6), проведенных на экспериментальной базе ТСХА (1987— 1990 гг.), показали, что иммобилизация азота при внесении

аммиачной селитры в фазу весеннего кущения была в 1,2— 1,5 раза ниже в сравнении с другими сроками (15—22 н 21—30% соответственно). В опытах с картофелем (1987— 1991 гг.), отличающимся от зерновых культур нечетко выраженным максимумом интенсивности потребления азота в течение вегетации, размеры закрепления в окультуренных почвах азота аммиачной селитры, внесенного из расчета 45 кг/га по всходам и в фазу бутонизации, были довольно близкими и примерно на таком же уровне (20—34%), как и под озимой пшеницей (табл. 7). Содержание в почве минерального азота удобрения после уборки растений варьировало в пределах 1—4%.

Потери азота удобрений в газоообразной форме происходили наиболее интенсивно в первые 2—3 недели после их внесения и обуславливались характером конкурентных взаимоотношений в этот период между растениями и денитрифицирующей микрофлорой. Низкая активность потребления азота растениями на ранних и поздних этапах органогенеза приводила, при благоприятных условиях для жизнедеятельности денитрификаторов, к значительному увеличению газообразных азота удобрений (табл. 5—7). В среднем за 4 года потери азота под озимой пшеницей на среднеокультуренной почве при внесении равных доз аммиачной селитры (90М) осенью по всходам, в фазу весеннего кущения и трубкования составляли 36, 23 и 18% соответственно (табл. 5). При дробном применении 90Ы на средне- и хорошоокультуренных почвах (табл. 6) потери азота весенних подкормок озимых (45Ы в фазу кущения) варьировали в диапазоне 12—26%, а при подкормках (45Ы) в фазу колошения они увеличивались до 25—42%. Значительная зависимость размера потерь азота аммиачной селитры от срока ее внесения установлена также в опытах с картофелем (1987—1991 гг.). В среднем за 5 лет потери азота селитры из систематически удобряемых средне-и хорошоокультуренных дерново-подзолистых почв при внесении 45Ы по всходам картофеля составили 12—21%, а при применении той же дозы удобрения (45№) в фазу бутонизации увеличивало потери азота до 32—40% (табл. 7).

Исследования, проведенные в условиях Вологодской области, показали, что наиболее благоприятная структура баланса азота сульфата аммония складывалась при его внесении (70 кг Ь]/га) в период возобновления вегетации озимой ржи и многолетних трав, а в опытах с овсом — весной перед посевом (46, 65, 79). При внесении меченного ,5Ы азота сульфата в эти сроки размеры его иммобилизации (20—25%) и потерь (25—40%) были наименьшими. Применение всей дозы азота удобрений под озимую рожь, многолетние травы и овес осенью увеличивало закрепление в почве и газообраз-20 '

ные его потери на 5—10 и 8—15% соответственно. Совместное внесение сульфата аммония и ингибиторов нитрификации снижало потери на 4—16% и заметно увеличивало закрепление азота в почве.

4. Трансформация и структура баланса азота удобрений при систематическом его применении на дерново-подзолистых почвах

Длительное применение меченых удобрений позволяет наиболее полно количественно охарактеризовать направленность н интенсивность процессов трансформации азота в почве. Результаты микрополевых опытов с i5N, проведенных нами в 1974—1980 гг. на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве длительного (с 1912 г.) опыта ТСХА, показали, что степень окультуренности почвы не влияла на доступность растениям азота удобрений как в годы его внесения, так и при систематическом применении (28, 34, 52). Несмотря на варьирование по годам, коэффициенты использования азота, внесенного весной перед посевом ячменя из расчета 100 кг/га, в среднем за 7 лет были близкими (42—44%) независимо от характера сельскохозяйственного использования и уровня плодородия почв (табл. 8). В почвах севооборота и целины, отличающихся более высокой биологической активностью, размеры иммобилизации в год внесения были значительно (на 9—19%) выше, чем на почвах бессменного ячменя и пара. Однако при систематическом применении азота на засеянных почвах эти различия нивелировались вследствие интенсивной его реминерализации. В не занятых растениями почвах бессменного пара потери азота удобрений были наибольшими (67—95%) и обуславливались, по-видимому, не только вымыванием и биологической денитрн-фикацией, которая вряд ли возможна в больших размерах на кислой слабогумусированной почве, но и хемоденитри-фикацией. Согласно нашим исследованиям, относительно устойчивое динамическое равновесие размеров иммобилизации и реиммобилизации азота удобрений и стабилизация структуры его баланса на легкосуглинистых почвах длительного опыта наступали через 5—7 лет систематического их внесения (табл. 8).

Изучение влияния систематического, в течение 15 лет (1976—90 гг.), применения разных доз аммиачной селитры, сульфата аммония и ингибитора нитрификации (N—Serve) на превращение и структуру баланса меченного 15N азота удобрений, состав и сезонную динамику инфильтрации азота почвы и удобрений под культурами, возделываемыми в севообороте и бессменно (кукуруза) в лизиметрических опытах

Таблица 8

Суммарный баланс азота удобрений в почвах длительного опыта ТСХА. при ежегодном его внесении, % от внесенного

(микрополевой опыт, 1974—1980 гг.) [25, 28)

Показатели баланса Бессменный пар Бессменный ячмень Севооборот Целина

иг а 2 ^ £ а Я 2 2 а 2 | навоз о, '2 ^ о О. Я га 2 х

Использовано ячменем:

.за 1 год (1974) — — 46 48 43 44 44

» 2 года — — 39 41 40 39 41

» 3 года — — 39 40 39 40 40

> 7 лет — — 43 44 43 42 42

Иммобилизовано:

за 1 год 7 10 17 15 26 26 25

» 2 года 6 7 15 16 21 20 20

> 3 года 5 6 15 14 18 19 17

» 7 лет 5 6 14 15 17 18 16

Потери:

за 1 год 86 77 37 35 30 29 31

» 2 года 68 67 45 42 38 40 39

> 3 года 94 93 46 45 42 41 42

» 7 лет 95 94 43 41 40 40 42

(почва — дерново-подзолистая, среднесуглинистая, взята с сохранением генетических горизонтов с опытного поля учхоза «Дубки» Московской области; Ап — 25 см, А2В1 —16, В1 — 46 с, соответственно 65, 45 и 155 кг почвы/лизиметр), позволило дать количественную оценку структуры баланса азота удобрений в системе «почва-растение-окружающая среда» (29, 36, 38, 45, 69, 85). Результаты исследований показали, что сравнительная эффективность разных форм азотных удобрений в значительной мере обуславливается погодными условиями, складывающимися в период их применения. В годы с избыточным количеством осадков в период внесения азотных удобрений эффективность сульфата аммония возрастала, с нормальным и ограниченным — преимущество было за аммиачной селитрой. Однако при систематическом их применении эффективность разных форм азотных удобрений в севообороте и в бессменных посевах кукурузы в среднем была близкой (29, 38, 69). В зависимости от доз удобрений урожайность озимой пшенипы и ржи увеличивалась в 1,4—1,9; ячменя — в 1,3—1,7 и кукурузы в 1,5—2,5 раза. Перенесение части азота аммиачной селитры в подкормку в относительно засушливые годы не оказывало 22

устойчивого положительного действия, при нормальной и избыточной влагообеспеченности увеличивало прибавку урожая зерновых культур на 5—10, кукурузы—на 8—17% по сравнению с допосевным ее внесением (45, 69).

Совместное применение N—Serve (из расчета 1 кг/гад. в.) и сульфата аммония (80N) не обеспечивало устойчивой прибавки урожая. В годы с высоким количеством осадков в период внесения удобрения прибавка урожая от ингибитора нитрификации составляла 5—15%, в остальные годы была ниже или отсутствовала. В среднем за 15 лет прибавка урожая от ингибитора по двум опытам составила 4,0%. На основании полученных данных сделано заключение о нецелесообразности его применения для повышения урожайности полевых культур на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве.

При систематическом внесении равных доз (80N) аммиачной селитры и сульфата аммония вынос азота удобрений и его доля (34—36%) в общем выносе азота растениями были одинаковы. Повышение дозы селитры (до 160N) увеличивало вынос (в 2,5—2,7 раза по сравнению с РК) и долю азота удобрения (до 50%) в растениях (69,86).

Согласно нашим исследованиям, коэффициенты использования азота удобрений, определенные изотопным и разностным методами, в большей мере зависели от дозы и длительности их применения, нежели от биологических особенностей возделываемых культур. В годы внесения удобрений реальные (определенные с помощью 15N) коэффициенты использования азота зерновыми культурами и кукурузой составляли в вариантах с одинарной дозой аммиачной селитры (80N до посева) 48 и 50%, сульфата аммония — 44 и 46%. Повышение дозы аммиачной селитры до 160N снижало использование азота растениями в среднем на 4—5%. Дробное ее внесение в два срока (80N до посева и 80N в фазы кущения зерновых и 5—7 листьев кукурузы) заметно повышало использование азота удобрения и снижало его потери (на 5—7%) по сравнению с допосевным (табл. 9).

Азотные удобрения оказывали наибольшее влияние на дополнительную мобилизацию почвенного азота растениями в начальный период систематического их применения (1976— 1980 гг.), когда почва, взятая с длительно удобрявшегося навозом опытного участка, еще не утратила прежней гуму-сированности и биологической активности. В этот период коэффициенты использования, определенные разностным методом, были на 20—30% выше реального использования азота удобрений растениями. По мере снижения содержания гумуса в почве разница между ними к концу опыта уменьшалась до 7—14% (табл. 9).

Таблица 8

Структура баланса меченного 15\ азота удобрений в лизиметрических опытах 1976—1990 гг. (в % от внесенного) [86]

Статьи баланса Дозы азогга,, кг/га

80Naa 160Naa 80Naa+ 80Naa 80|Na 80Na-f-ингибито p

1 2 1 2 1 1 2 . 1 2 1 2

Использовано растения- 48* 50 43 46 47 49 44 46 46> 49

ми в годы внесения 73 71 64 65 70 69 74 75 72 73

В среднем за: 52 54 47 50 51 55 50 52 54 55

1976—1980 гг. ' 74 72 67 68 72 73 76 74 75 74

1981 — 1985 гг. 55 57 50 53 53 55 54 56 57 56

70 71 63 65 68 70 72 УЗ 72 70

1986—1990 гг. 57 56 52 52 54 56 55 54 57 57

Ь8 68 59 60 6b 65 69 6/ 68 6 У

1976—1990 гг. 55 56 50 52 53 55 53 54 56 56

71 70 «3 64 68 69 72 71 72 70

Иммобилизовано в почве: б годы внесения

26 24 23 21 26 23 32 30 33 32

в сумме за 5 лет 23 22 18 18 21 19 25 24 27 26

10 лет 18 16 16 15 17 16 20 19 23 20

15 лег 19 16 15 13 18 15 21 18 21 19

Потери:

в годы внесения 25 24 33 32 26 27 23 22 20 18

в сумме за 5 лет 25 24 34 32 28 26 25 24 19 19

10 лет 28 28 35 33 31 29 27 26 21 24

15 лет 26 28 35 35 29 30 26 28 23 25

* Числитель — коэффициенты использования, определенные изотопным методом; знаменатель — по разнице с контролем. 1 — севооборотг 2 — кукуруза бессменно.

Размеры иммобилизации азота в годы внесения удобрений были выше из сульфата аммония, чем аммиачной селитры,— 30—32 и 24—26% соответственно. При длительном их применении (80N) уровни иммобилизации азота разных форм удобрений нивелировались вследствие неодинаковых темпов его реминерализации. В сумме за 15 лет закрепление азота удобрений в почве при ежегодном его внесении из расчета 80 кг/га было значительно (на 7—lli%) ниже, чем в первые годы, и составляло 16—21 % внесенного количества (табл. 9). Увеличение дозы аммиачной селитры до 160 кг N/ra повышало абсолютное (в 1,6—1,8 раза) и снижало (на 3—4%) относительное количество иммобилизованного 24

азота в почве. Размеры закрепления азота удобрений несколько превышали величину дополнительной мобилизации почвенного азота, однако далеко не восполняли убыль его за счет отчуждения растениями, потерь в результате деии-трификации и вымывания, что приводило к снижению содержания гумуса и плодородия почвы (табл. 10).

Повышение содержания в почве иммобилизованного азота удобрений, отличающегося от основного азотного фонда почвы лабильностью, более высокими темпами минерализации и доступностью растениям, являлось главной причиной увеличения суммарных коэффициентов его использования за счет нарастания в их составе доли азота, реминера-лизованного в последействии. В результате систематического применения азота удобрений коэффициенты его использования, определенные с 15К[, без вычленения последействия увеличивались на 6—11% по сравнению с коэффициентами, определенными в годы пойствпя удобрений. В среднем за 1986—1990 гг. (11 —15 год применения) суммарное использование азота при ежегодном внесении до посева 80М — 53—56%. Размеры использования азота удобрений культурами севооборота и кукурузой, возделываемой бессменно, в целом не имели существенных различий, несмотря на явно выраженную тенденцию лучшего усвоения азота удобрений кукурузой.

Увеличение суммарных коэффициентов использования не сопровождалось повышением урожайности и выноса азота культурами вследствие уменьшения размера дополнительной мобилизации (на 9—16%) и доли азота почвы в растениях. В результате снижения содержания и доступности азота почвы последействие длительного применения азотных удобрений весьма слабо проявлялось при учете его по биологическому выносу азота растениями, в то время как реальное их последействие, установленное с помощью 15М, было довольно высоким (5—14 кг/га) и составило в конце опыта 7—11% от количества вносимых удобрений.

Относительно устойчивое динамическое равновесие основных процессов внутрипочвенного цикла трансформации азота удобрений (иммобилизации и реминерализации) и стабилизация структуры его баланса наступали через 10—12 лет систематического их применения. К этому периоду интенсивность ежегодной реминерализации азота удобрений была соизмерима в количественном отношении с уровнем его иммобилизации (15—30 кг/га) в год их внесения. Высокий уровень иммобилизации азота сульфата аммония в годы действия в сравнении с аммиачной селитрой обусловливал более интенсивную его минерализацию в последействии, вследствие чего размеры закрепления в почве азота разных форм

удобрений к периоду равновесного состояния структуры его баланса были близкими.

Ингибитор нитрификации не оказывал существенного влияния на структуру баланса азота удобрений, гумусное состояние почвы и ее общую биологическую активность. Длительное применение сульфата аммония (80N) совместно с N—Serve повышало использование азота растениями и закрепление его в почве в среднем на 2—3%, хотя в отдельные влажные годы положительное действие ингибитора нитрификации было более рельефным.

Таблица 10

Влияние систематического применения азотных удобрений на баланс азота дерново-подзолистой почвы

(лизиметрические опыты 1976—1990 гг.) [86]

Статьи баланса азота РК фон a « о ОО 160Naa н- «з сз сз сЗ о о со со 80Na 80Na+ ингибитор

Содержание азота в почве в

1976 г., г/лизиметр . , . . . 108 108 108 108 108 108

Поступило с осадками и за счет

азотфиксации в 1976—1990 гг.,

г/лизиметр........ 4 4 4 4 4 4

Содержание азота в 1990 г.,

г/лизиметр........ 84 85 82 85 83 84

в т. ч. азота удобрений, г . . —, 4,6 7,2 8,7 5,0 5,0

Убыло азота почвы, г . . . . 28 32 37 35 34 33

Вынос азота растениями

г/лизиметр 19,5 23,3 25,7 26,7 24.0 23,4

% к убыли Потери азота почвы. % к убыли Дополнительная мобилизация азота почвы растениями, г . . Нетто иммобилизация, г/лизиметр 70 30 73 27 3,8 0,8 69 31 6,2 1,0 74 26 7,2 1,5 70 30 4,5 0,5 71. 29 3,8 1,2

В отличие от структуры баланса азота удобрений в годы их внесения, где соотношение его статей, несмотря на варьирования по годам, в целом было относительно постоянным (в среднем по вариантам 45% использовалось растениями, а остальная часть азота удобрении примерно в равной мере приходилась на иммобилизацию и потери) при систематическом применении азотных удобрений, коэффициенты использования, определенные изотопным методом, потери и количество иммобилизованного азота постоянно увеличивались, в то время как суммарная доля иммобилизованного азота удобрений й размер дополнительной иммобилизации

растениями почвенного азота заметно снижались. При этом ежегодные темпы сближения коэффициентов использования, определенных изотопным и разностным методами за первый период (1976—1980 гг.), составляли 2—3%, в последующие— 1-1,5%.

Применение азотных удобрений оказывало существенное влияние на баланс азота почвы (табл. 10). В сумме за 15 лет общая убыль почвенного азота, связанная с ежегодной его минерализацией, отчуждением растениями и потерями, составляла на контроле (РК) 28 г/лизиметр (или 1,4 т/га), а при систематическом внесении удобрений (80Ы и 160Ы) увеличивалась до 32—37 г/лизиметр (1,6—1,8 т/га). Среднегодовая убыль азота почвы при возделывании сельскохозяйственных культур без внесения органических удобрений была равна соответственно 93 и 117—123 кг/га, при этом около 70% его использовалось растениями и значительная часть (26—31%) минерализованного азота почвы терялась в результате денитрификации и вымывания.

Потерн азота удобрений происходили преимущественно в газообразной форме. В зависимости от условий их применения потерн азота в годы внесения варьировали в пределах 15—40%, составляя в среднем 22—23% (табл. 9). С увеличением дозы азота с 80 до 160 кг/га они возрастали в 1,2—1,4 раза. Дробное применение аммиачной селитры (80Ы до посева и в подкормку) заметно снижало размеры потерь азота. В сумме за 15 лет систематического внесения до посева 80 кг/га азота сульфата аммония и аммиачной селитры его потери были одинаковы как в севообороте (26%), так и бессменных посевах кукурузы (28%). Повышение дозы аммиачной селитры (до 160И) увеличивало потери азота при допосевном его внесении на 7—9% (табл. 9).

Таблица 11

Среднегодовое вымывание азота дерново-подзолистой почвы и удобрений, кг/га (лизиметрические опыты 1976—1990 гг.) [86]

Варианты 1976— 1980 гг. 1981— 1985 гг. 1986— 1930 гг. В среднем за 15 лет

всего удобрений всего удобрений всего удобрений всего удобрений

120Р120К — фон 6,8 5,4 5,2 _ 5,5 _

80Ыаа до посева 8,5 0,5 8,1 10,3 0,8 7,5 1,0 8,1 0,8

160Маа до посева 11,2 0,9 1,3 10,9 1,8 10,8 1,3

160Маа дробно. 9,3 0,8 8,4 1,5 9,0 1,6 8,9 1,3

80Ма до посева 7,6 0,4 8,0 0,7 7,2 0,9 7,6 0,7

80№+ингибитор ! 6,6 0,3 5,8 0,6 6,2 0,9 6,1 0,6

Размеры инфильтрации азота зависели от погодных условий, распределения осадков, предшественника, дозы азотных удобрений и практически не зависели от их формы (табл. 11). В годы с избыточным увлажнением вымывание нитратов составляло 10—25 кг/га, в засушливые годы — 2—6 кг/га (29, 45, 69). В целом за исследуемый период (1976—1990 гг.) среднегодовое вымывание азота за пределы корнеобитаемого слоя почвы (0—85 см) составляло 5,5—10,8 кг/га и было минимальным (5,5 кг/га) по фону РК, наибольшим — при внесении 160Ы до посева (табл. 11). Потери азота в результате вымывания происходили в основном (82—95%) за счет почвенного азота. Доля меченного 15М азота удобрений в составе потерь возрастала с 5—9% (1976—1980 гг.) до 13—18% (1986—1990 гг.) по мере увеличения его содержания в почве в органической форме. После зерновых предшественников инфильтрация нитратов была значительно ниже, чем после кукурузы (табл. 12). При возделывании зерновых культур по зерновым ежегодные потери азота в среднем за 15 лет составили 3,6—5,8 кг/га, после кукурузы — 4,8—9,0 кг/га. Максимальное вымывание азота (7—13 кг/га год) было при бессменных посевах кукурузы. Большая часть потерь азота вследствие вымывания приходилась на ранневесенний период. При возделывании зерновых культур на этот период приходилось 72—88% потерь азота от вымывания. При вы-

Таблица 12

Сезонная динамика вымывания азота почвы и удобрений под различными культурами, % от суммы

(лизиметрические опыты 1976—1990 гг.) [86]

Предшественник Культура Доза азота, кг/га Вымывание азота, кг/га • год Апрель— май Июнь-август Сентябрь— ноябрь

Зерновые Зерновые 0 3,6 72 22 б

80 4,4 79 16 5

160 5,8 76 19 5

Зерновые Кукуруза 0 5,-7 44 38 18

80 8,2 43 41 16

160 Щ8 42 39 19

Кукуруза Зерновые 0 4,8 83 9 8

80 7,4 88 8 4

160 9,0 86 11 3

Кукуруза Кукуруза 0 7,0 54 29 17

80 10,4 56 30 14

160 13,2 53 31 16

ращиванин кукурузы в весенний период вымывалось в среднем 42—56%, летний--29—41, послеуборочный — 14—19% от общей инфильтрации азота за год. Наряду с нитратами, незначительная часть азота (2—5% от суммы) вымывалась в форме нитритов и азотсодержащих органических соединений (38, 45, 69).

5. Использование растениями аммонийного и нитратного азота из разных слоев дерново-подзолистой почвы

Почвенная диагностика обеспеченности сельскохозяйственных культур азотом приобрела в последние годы довольно широкое распространение, однако слабая изученность доступности растениям аммонийного и нитратного азота из разных горизонтов почвы существенно ограничивает ее надежность. В Нечерноземной зоне наиболее тесная корреляция между содержанием минерального азота в почве и урожайностью наблюдается при глубине диагностируемого слоя 0,6—1 м (В. Н. Кудеяров, 1983; Д. А. Кореньков, 1986; В. И. Никитишен, 1984; Е. В. Руделёв, 1992). В условиях Сибири (Г. П. Гамзиков, 1976; Ю. И. Ермохин, 1989; А. Е. Кочергин, 1974; В. Т. Мальцев, 1988) и Северного Кавказа (Е. В. Агафонов, 1987) при массовой почвенной диагностике нуждаемости зерновых и пропашных культур в азоте учитывается содержание нитратов в слое 20—40 см.

Согласно нашим исследованиям (73, 82, 83), проведенным с 15М на дерново-подзолистых средне- и хорошоокуль-туренных почвах экспериментальной базы ТСХА (Московская область) с ячменем (в чистых посевах и с подсевом клевера) и картофелем (сорт Невский), дифференцированный количественный и качественный учет содержания и доступности аммонийного и нитратного азота в разных слоях почвы наиболее полно отражает уровень обеспеченности растений в азотном питании. Равномерное (через 49 уколов на 1 м2) послойное внесение в почву на глубину 10, 30, 50, 70 и 90 см небольшого количества (из расчета 5 кг Ы/га) высо-кообогащенных 15Ы—ЫН^ и 15Ы—Ы03~ (61—97 ат.%) позволило, не нарушая естественного характера трансформации аммонийного и нитратного азота почвы, определить размеры и динамику его использования растениями из разных горизонтов, вычленить долю участия минерального азота из отдельных слоев почвы в формировании урожая, оценить интенсивность минерализации гумуса в течение вегетации (83).

Нами установлена существенная зависимость коэффициентов использования минерального азота от глубины его расположения в корнеобитаемом слое почвы и фазы разви-

тия растений. Наибольшими они были для пахотного и подпахотного слоев почвы, а в более глубоких горизонтах резко снижались. Неравномерность отдельных почвенных горизонтов в обеспечении растений азотом гораздо сильнее проявлялась в начале вегетации — в фазе кущения (табл. 13). Особенно существенным было снижение коэффициентов использования аммонийного азота по сравнению с нитратным в опытах с ячменем на среднеокультуренной почве (1984 и 1985 гг.), характеризующейся наличием остаточного подзолистого горизонта в подпахотном слое и слабокислой (рН 5,2) реакцией среды. При возделывании ячменя на среднеокультуренной почве потребление аммонийного азота из пахотного слоя по фону РК в фазы кущения и трубкования было в 2—3 и 6—7 раз выше, чем из слоя 40—60 см (73). Та же закономерность усвоения растениями азота из разных горизонтов наблюдалась на хорошоокультуренной почве (1989 г.). В среднем за 3 года в фазу кущения ячменя коэффициенты использования аммония из слоев 20—40 и 40—60 см были соответственно в 2 и 4 раза ниже (по фону РК), чем из пахотного слоя. Использование ячменем нитратного азота из пахотных горизонтов в первый период вегетации было значительно (в 1,5—7 раз) выше, чем аммонийного, и в меньшей степени зависело от глубины его расположения. По мере роста растений коэффициенты использования минерального азота нижних горизонтов почвы увеличивались, однако оставались ниже, чем из двух верхних. В целом ячмень в чистых посевах использовал к фазе кущения из слоя 0—80 см 15% аммонийного и 24% нитратного азота, к фазе трубкования — соответственно 26 и 36%, а к концу опыта — 30 и 43% его содержания перед посевом (табл. 13). Таким образом, полученные данные однозначно свидетельствуют о преимущественном поступлении в растения минерального азота из пахотного и подпахотного слоев.

Применение бОИаа (фон ЫРК) ограничивало поступление в растения минерального азота почвы. При этом наиболее значительно (на 9—16%) снижалось его поступление из пахотного горизонта в начале вегетации. Со временем это различие уменьшалось и к концу опыта было несущественным (табл. 13).

Полученные нами данные позволяют заключить, что сложившееся в литературе мнение об идентичности путей трансформации и доступности растениям минерального азота почвы и удобрений справедливо лишь в пределах одного и того же слоя, например пахотного слоя. Превращение минерального азота в подпахотных горизонтах по сравнению с пахотным имеет свои особенности, которые следует учитывать 30

Таблица 13

Коэффициенты использования ячменем и клевером аммонийного и нитратного азота из разных слоев почвы по фону РК (над чертой) и 1ЧРК (под чертой), % [83]

Слой Содержание Куще- Труб- Коло- Уборка

перед посевом ние кование шение

почвы, ячмень клевер

см 1М— 1МН4

всего % от 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

суммы 1

Ячмень (в среднем за 3 года — 1984, 1985, 1989 гг.)

0— 20 40 49 32 30 45 44 47 46 45 44

19 16 ЗЬ 39 40 45 41 43

20— 40 35 43 18 27 33 43 37 46 38 47

г/ 2Ь 31 42 34 47 ЗЬ 47

40— 60 30 47 8 23 17 33 21 41 23 43

Ь 18 1Ь 32 19 38 22 41

60— 80 20 58 2 14 7 25 11 33 13 36

2 / 7 23 12 30 16 33

0— 80 125 49 15 24 26 36 29 42 30 43

11 17 22 34 26 40 29 41

Ячмень с подсевом клевера (в среднем за 2 года— 1990, 1991 гг.) О— 20 21

20— 40 40— 60 60— 80 80—100 0—100

27 31 24 20 130

51 48 56 59

34 37 39 43 40 44 41 44 2,9 2,1

1/ 18 34 38 38 42 39 41 3,1 2,3

30 36 40 45 43 49 42 48 3,3 2,5

26 31 35 43 38 46 39 47 3,6 2,4

19 28 26 38 31 42 33 45 4,4 2,7

15 24 22 37 26 40 30 41 4,8 3,0

7 16 14 28 18 32 22 35 5,3 2,6

сл 12 11 26 16 35 20 36 6,0 2,7

— сл 5 15 9 21 11 23 3,0 1,7

— сл 4 17 8 19 13 22 3,5 2,0

18 23 25 34 28 38 30 39 3,8 2,3

12 17 | 21 32 | 25 36 28 37 4,2 2,5

Примечание. В графе 1— IV—ЫН4+, 2 — Ы— К03-

при корректировке доз удобрений и разработке мероприятий по охране окружающей среды.

На хорошоокультуренной дерново-подзолистой почве ячмень с подсевом клевера (табл. 13), как и в чистых посевах, неодинаково использовал аммонийный и нитратный азот из различных слоев почвы. Более высокие коэффициенты использования минерального азота были характерны для па-

хотного и подпахотного слоев почвы, с глубиной они постепенно снижались. При этом аммонийный азот нижних горизонтов использовался значительно хуже, чем нитратный. В среднем за 2 года в фазу кущения коэффициент использования ячменем аммонийного азота из слоя 0—20 см по фону РК составил 34% и был в 1,8 раза выше, чем из слоя 40—60 см, и примерно в 5 раз выше,чем из слоя 60—80 см. Из более глубоких слоев почвы в этот период азот в растения не поступал. В сумме за 2 года в фазу кущения использование аммония из слоя 0—100 см составило 18%, нитратов— 23% от их содержания перед посевом. В фазу трубко-вания наблюдалось дальнейшее увеличение коэффициентов использования азота из всех слоев почвы; в более поздние фазы развития растений преимущественно потреблялся азот, содержавшийся перед посевом в более глубоких горизонтах. К концу вегетации растения использовали из пахотного слоя по фону РК в среднем за 2 года около 41% аммонийного и 48% нитратного азота, содержащегося перед посевом, из слоя 20—40 см —42 и 48%, а из слоя 80—100 см —11 и 23%. Внесение аммиачной селитры в дозе 90Ы заметно снижало использование азота из пахотного слоя в начале вегетации и практически не оказывало влияния на динамику потребления минерального азота подпахотных горизонтов почвы (83, табл. 13), несмотря на варьирование по годам содержания минерального азота в почве перед посевом, коэффициенты его использования ячменем в чистых и смешанных посевах были практически одинаковыми. В среднем за 5 лет из всего корнеобитаемого слоя почвы (0—80 и 0—100 см) ячмень использовал 30% аммонийного азота и 41% азота нитратов (рис. 12). На основании дифференцированного учета содержания аммония и нитратов в почве и коэффициентов их использования определен реальный вынос минерального азота растениями из различных слоев почвы (73, 82, 83). Меченый до посева минеральный азот пахотного слоя почвы играл важную роль в питании ячменя от всходов до фазы трубкования (рис. 7). К этому периоду наступал максимальный его вынос, который в среднем за 5 лет составлял 12—18 кг/га. Минеральный азот подпахотного слоя (20—40 см) использовался в основном до колошения (11 —15 кг/га); из нижних горизонтов почвы (60—80 и 80—100 см) он поступал в растения до конца вегетации, но в значительно меньшем (2—6 кг/га) количестве (73,82).

Коэффициенты использования клевером аммонийного азота из различных слоев почвы составляли 2,4—7,0%, нитратного— 1,5—3,5%. В отличие от покровной культуры — ячменя потребление клевером N—ЫН4+ было примерно в 2 раза выше, чем N—М03-. Клевер лучше использовал аммонийный 32

цветения б0 до пооеЕа^60 веовоа

. Д-.г.и 20 183 245 .280

N60 А° посева ' ' '60

188 245 •280 Дней

3 '5>||йл 3 г-азе цветения

ы 60 .ввов6*

до посева + весной

ГИ 60 в .Фазе и?етения в фазе цветения

: т

6040

20^ ■ о

Потери азога Закрепилось в почве шш ЦиперадыщД азот

———т

168 245 280

а Использовано растениями

188 .245 280 30 чернозем •

188 245 260 Дней

ДШ»иКА ШАНСА* АЗОТА АИЦИАЧНОД СЕЛИТРА ПОД ОЗКУОЯ ПЕЕНИЦЕЙ В ШРОПОЛЕВОа 01Ш1Е Д,19Т<Ы9?1.ГГ.

Рис. I

A/g0 в фазе цветения д0 посева

120

дни- 3 30 160 210 250 3 30 160 210 250 3 30 160 210 250 3 30 160 210 250

'Neo до посева + £ Е Фазе куг,енкя

íbN6üfs¡ посева + /5AV¿¿) в фазе иветекия

ÍAfe в сазе кущения + 'SNu. до посева '^Ч^весиоп фазе светения в f-чпе гьетеи:те

дни- 3 30 160 210 250 3 30 160 210 250 3 30 160 Потери ■

i-1210 250 3 30 160 210 250

Закрепилось а почве ОНО Иинеральный азо1 1-1 Использовано расгенкяаи

чернозем

4S tS

. 1ШЯШ БШВ0А А301А Nty ПОД ОЗШОЗ ПЕШЯЦЕЗ В УСЛОВИЯХ ОРОПЕЮК ( Ш1КР0ШЕ30И ОП'Л 1570. - "• ■ " Рис. г

1971 гг.)

дКНЛМШ Бйлисл АЗОТА СУЛЬФАТА АШЮНУЯ ( Зегехйцхонний опт о ячмене« , 1971 г.) • чернозем

60 иг/кг

Дни- 10 ЗА 44

10 34 44

10 34 44 76

% 1С0 иг/кг % 120 иг/га: 120 иг/иг Пари

ни - .10 34 44

1034 44 76

"' Потери азота ЛИШ Икиеральник азог

Закрепилось в почде г—» Использозгно раотсии.ки«

Рас. 3 J

ДИНАШЙЛ ЕШЕСЛ Л301А ШРИЕВОЙ СЕШРЫ (Вегетационный опыт с ячменем , JS72 Г.) чернозем

10 иг/кг

60 иг/кг

Дни- 12 27 ,57 72

12 27 72 Дней

# 100 ur/кг

120 ыг/кг #

120 яг/кг пары

1т- 12 27 57s 72 12 27 57 72 12 27 . 57 • 72

; jloxepi'. азота ' [|] Iii • Цинеральний азот

:i! Закрепилось в почве CZ3 .Использовано расхенияии Рис, ч

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧИМ ДОЗ АЗОТА ¡ШОРИШОд ПОД КОРИМ НА 1 ПОСТУПЛЕНИЕ й-РАСТЕНИЯ ПЧИЕНП Л301Л ЧЕ£ЕЗ КОРНИ

■ аг/сосуд—

ХОО

20 О

100

20 О

о 40 80 160

Дозы азота некорневых подкормок-- иг/сосуд.

иг/сосуд-100 "

'40.

т\

¿Р

1-4

• 40.

80 ХбО

Дозы азота нсхоркевих подкориэи - иг/сосуд.

Ш Потери '' ' О минеральна азот О Использова-

1—1 . - ... - но ячиенеи

•". ' • ^ •• "'. ^ рис.5 ~ ^

: 10

ШЛО® I М ШЗг

Риса 6 к ииамнка баланса азота Ка'ЗДОг (в % от ошгеепиого): А__нсстерн-

лиюнашше гочаы, й —стерн.птоовгни йе; /—•/ —почвч I, 2, 3, 4;'« — ииие-■ ралыши азот, 0 — оргаиичоскнн, в—N26; г—Ыг. д-'КО, .

Сутки

ДШАМЖА ПОГРЕБШИЙ ЯЧМЕНЕМ МИНЕРАЛЬНОГО АЗОТА ИЗ РАЗНЫХ СЛОЁо ДЕЖОЮ-ЛОДЗОЛИСТОЙ ПОЧШ ,кг/га.

_кг/га 15

Л/Ж

кущен. трубк. колошен. уборка кущен, трубк. колошен. уборка

- 0-20см ——20-40 —----40-60 -г-—60-80 —----80-100см

• •. • Рис.7

Рис.8.Динамика потерь азота почвы и аммиачной селитры

2,0

мг Я~Н, ■ на & сосуд

многолетний пар

1Ц азот почвы

СГЗ агат удобрения

ДИНШШ 1ЩЕШШ ГАЪСОБРЛ'ЗНОГО МШЛЯА ИЗ РАСТЕНИЙ ЯЧМЕНЯ ПРИ ВАКУУЦИН1'Ш1ЬТРАЦИИ В НИХ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ ЦОЧЕВИНЫ

Без стерилизации Стерильно

БАЛАНС А301А 1ЮЧЕШШ ПРИ ИНФИЛЬТРАЦИИ ЕЁ В РАСТЕНИЯ

Без стерилизации Стерильно

Потери' азота ,Использовано растениями

Рис. 9.

1 ю го зв 20 -зо 1 ю м м 1 ю го л

1 9 б г - -'■ а

100-'--- --- -—■ 9

1 3 Ю I 3 10 15 10 1 5 1С . ШШЗа Щ}д I и ЩЬг, • Сутки

риг. 10 Динамика баланса иечеякого азота гидроксидакина в ра личных почвах, (а. % от внесенного): А — иестерилизовашше Почв! Б — стерилизованные; 1—4 — почвы 1,' 2, 3, 4- а —минеральный йзо ,. б — органический азрт, в — N20; г—№ -.;. -

яг/ЧЫг 121 -

I. -

НО

'•■-: 21

ст ш* ез»

Лиг

129мг

- г

¡Оиг

_ив из 1ш/а> 113 11в не 1Ю 1 м но 1И 1Ю

- , Су/яки

т ■ «

■ « ? «»

■{ пег

• ■.'■ '.гсыг

а»

ЕЭ* . ■ ЕЭ» '

" ".- Ыыг

М .

1 10 Ив 1» 1Н 113 11В 1 11 113 113 1 :) 1 и .111

'• - "":■. ■• ' • С'те а

Влияние доз. гндрсжсиламина на баланс азота: А — в стешишзо-ваипых почвах (внесено 30, 60 и 120 яг азота гидроксиламша на 100 г .почвы); £ — в нссгеря.1изова1ШЫХ лочвах: а— миие^альчий аз«т, в — орга-. . . : -• ническцй. в—потеря, I—Нг -почни 1, 2, 3, 4

сумманше коэФъ;щЕнга использования - аммонийного и нитратного

АЗОТА ИЗ РАЗНЫХ СЛОЕВ ДЕРНОЗО-ЭДЦЗШСТОЙ ПОЧВЫ

Ячмень РК

см

Ячмень >/РК

100

40%

Картофель ЫРК

Клевер

см

А/РК

1001

чо го

го чо%

10 0 ,10

. т , -

10 О 10%

Рис. 12

3*:тзици*, ¡ни.

Днкаыика рсдукияя эз*нся азота » разлвчны* почвах (иг N,0 на со<.уд}. УслоБные обозяадення - А — Дср^.ово-яоа-юласгаа почва; Б —■ черг.оэсм; В—-ияштаноъа'я почва;* Г — серозем;

Д — краснозем. Варианты: /—иочва + 1 ыг/сосул К—КгО; 2 — то же+глюкоза; В— ¡а же+сплома; 4 — оопаа +2,5 мг/сосуд К—К,О; -то жеглюкоза; 6 — то >.е+солоыа

Рис.14. Динамика потерь азота кальциевой селитры

1,2 - многолетний пар 3,4 - севооборот 5,6 - целинная почва

■ без глюкозы ---- с глюкозой

Д £ и '

Рис.15

Динамика потерь азота аммиачной селитры

1 - многолетний пар

2 - севооборот

3 - целинная почва

-С02 ; К2 ; N0 ; Я02

---к2о

мг С-СО,

кг Ы-К2 и

м-н5о

на л оооуд

мг м-ш,

Рис.16 Динамика редукции окиси азота (NO\ в почве ( Внесено 5 мг Ы-ЫО на 100 г. почвы )

Серая лесная почва

2 4 б 8 10 Оуток

Дерново-подзолистая шчва

2 4 6 8 Ю Оуток

азот подпахотных горизонтов почвы. В среднем за 2 года коэффициент использования аммонийного азота из пахотного слоя составлял 3%, а из слоя 40—80 см—5—6% (83, рис. 12). Потребление клевером нитратов не зависело от их расположения в корнеобитаемом слое почвы. Используя лишь незначительную часть минерального азота почвы, содержащегося перед посевом ячменя, клевер не оказывал существенного влияния на условия азотного питания покровной культуры в начале вегетации. В этот период в силу слабого развития под покровом ячменя клевер не в состоянии конкурировать за потребление азота почвы, а ко времени его интенсивного-развития большая часть минерального азота, содержащегося до посева, использовалась ячменем.

Внесение аммиачной селитры не влияло на использование клевером минерального азота, содержащегося в почве перед посевом (рис. 12). В целом из корнеобитаемого слоя почвы (0—100 см) коэффициент использования аммонийного азота клевером составлял примерно 4%, а нитратного — 2,5% 'исходного их содержания перед посевом ячменя.

В опытах с картофелем (1988, 1990 гг.) на хорошоокуль-туренной дерново-подзолистой почве содержащийся до посадки азот в нитратной форме лучше используется, чем аммонийный. В среднем за 2 года коэффициент использования N—N03" из пахотного слоя 0—20 см равнялся 40%, из слоя 20—40 см — 44%, а N—из этих слоев — 35%. Потребление минерального азота из слоев почвы 40—60 и 60—80 см значительно снижалось (в 2—4,5 раза) по сравнению со слоем 0—40 см, а из слоя 80—100 см он практически не поступал. В целом из слоя почвы (0—80 см) картофелем к концу вегетации использовалось 23% аммонийного азота и 30% нитратного, а из метрового слоя — 19 и 25% исходного их содержания (рис. 6). Из общей суммы усвоенного картофелем минерального азота почвы основная часть (3/4) приходилась на верхние горизонты (0—20 и 20—40 см) и только 1/4 часть поступала из нижних горизонтов (82).

Таким образом, установленная нами закономерность использования ячменем и картофелем аммонийного и нитратного азота почвы свидетельствует о необходимости дифференцированного учета их содержания и доступности из различных слоев почвы при проведении почвенной диагностики азотного питания сельскохозяйственных культур, что позволяет более точно определить экологически безопасные дозы азотных удобрений и скорректировать сроки их внесения с учетом планируемой урожайности, плодородия почвы и погодных условий.

3 33

6. Использование растениями и баланс азота бесподстилочного навоза в зависимости от условий его применения

Утилизация навоза традиционно не вызывала особых затруднений вследствие относительно небольших размеров ферм и пространственного их размещения. Перевод животноводства на промышленную основу сопряжен с концентрацией скота и локальным накоплением большого количества бесподстилочного навоза, систематическое применение которого потребовало решения ряда новых проблем, вызванных загрязнением окружающей среды и снижением качества продукции при возросшей антропогенной нагрузке на агроланд-шафты. Начатые нами в 1974 г. исследования по применению ингибитора нитрификации с жидким навозом явились новым, еще не изученным аспектом его использования. Малоизученными были также вопросы превращения азота бесподстилочного навоза в системе «почва-растение».

Исследованиями, проведенными в 1974—1984 гг. на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в условиях Московской области в 4 полевых (учхоз «Михайловское», совхоз «Вороново»), 6 микрополевых (учхоз «Михайловское»), 5 вегетационных и лизиметрическом (кафедра агрохимии ТСХА) опытах, выявлены закономерности использования азота бесподстилочного навоза крупного рогатого скота в зависимости от его химического состава, доз и способа внесения, биологических особенностей растений и погодных условий (27, 37, 42, 44, 49, 50, 51, 59).

В полевых опытах с кукурузой («Буковинский 3») внесение возрастающих доз жидкого навоза (50—200 т/га) увеличивало урожайность зеленой массы на 70—480 ц (30—200%). Дальнейшее повышение доз навоза (до 300 т/га) не обеспечивало достоверной прибавки урожая (44, 50, 51). Эффективность совместного применения бесподстилочного навоза и ингибитора нитрификации «N—Serve» (1—3 кг/г а) обуславливалась погодными условиями, дозами и способом внесения удобрений. Во влажные годы применение ингибитора обеспечивало прибавку урожая зеленой массы кукурузы в полевых опытах 5—18, в микрополевых и лизиметрическом опытах— 7—12%; в засушливых условиях применение ингибитора было неэффективным. Внутрипочвенное (локальное) внесение бесподстилочного навоза на глубину 14—16 см обеспечивало в микрополевых опытах более высокие прибавки урожая зеленой массы кукурузы (5—21%) и озимой ржи (9—27%), чем разбросное с последующим его перемешиванием с пахотным слоем почвы, и было адекватным действию ингибитора нитрификации (44, 56, 71).

Внесение возрастающих доз навоза и сочетание его с ингибитором увеличивало общий вынос азота растениями, причем при локальном внесении более значительному, чем при сплошном (56, 70). С повышением доз навоза (с 40—50 до 150 т/га) доля азота удобрения в общем выносе его растениями увеличивалась с 30 до 60%. Ингибиторы нитрификации не оказывали влияния на соотношение азота почвы и удобрения в растениях.

Применение навоза в большинстве случаев увеличивало использование азота почвы растениями. Размеры дополнительной мобилизации азота почвы зависели от дозы и способа внесения удобрений. При небольших дозах навоза (40— 50 т/га) вынос почвенного азота был на 35—50% выше, чем на контроле, с увеличением дозы (до 150 т/га) дополнительное использование азота почвы растениями в благоприятные годы значительно (в 1,5—2 раза) снижалось, в засушливые— не наблюдалось. Наиболее высокая мобилизация азота почвы кукурузой и озимой рожыо отмечена при внутрипочвен-ном внесении удобрения (56,70).

Коэффициенты использования азота бесподстилочного навоза, определенные разностным методом, варьировали в диапазоне 20—60% и были на 5—20% выше коэффициентов, определенных изотопным методом. С увеличением дозы на-

Таблица 14

Структура баланса меченного азота бесподстилочного навоза к сульфата аммония (% от внесенного). ,(В среднем из 3-х микрополевых опытов, 1977—1981 гг.) [44, 51]

Использовано растениями Иммобилизовано Потери

Удобрения (по фону РК) к з S последействие га s ?, к 3 5 а « £ ^ m га а» ^ 3 2

ш о ^ и ш а 3 1-го года 2-го года \ в сум | за 3 <=1 СУ О U <- " а 5 через 2 год Ч а> ° У, [_ CJ а 3 у н О <J с « о а rtt >>со о а ш го

8 ON а 38 2 40 26 31 36 3 39

42 2 44 28 23 30 3 33

160iNa 32 2 _ 34 23 18 45 3 48

35 2 37 2.6 21 38 4 42

Навоз 28 8 3 39 49 28 23 10 33

40 т/га 33 9 3 45 54 32 13 10 23

Навоз 24 7 3 34 46 25 30 11 41

80 т/га 27 7 4 38 50 27 23 12 35

Примечание. В числителе — без ингибитора, в знаменателе — с ингибитором.

воза '(до 150 т/га) коэффициенты использования и разница между ними значительно снижались (табл. 14, 15).

Таблица 15

Структура баланса меченного 15Ы азота бссподстилочного навоза в зависимости от дозы удобрения и ингибитора нитрификации (Ч> от внесенного). (Микрополевые опыты, 1980—1984 гг.) [59, 70]

Доза Использовано растениями Иммобилизовано в почве Потери

навоза, т/га N—Serve, кг/га действие последействие всего действие последействие действие последействие о и и с m

1-е 2-е 1-е 2-е 1-е 2-е

50 _, 35 8 4 48 51 38 32 14 4 2 20

100 —| 32 7 4 43 40 29 23 28 4 2 34

150 - 29 6 3 38 37 28 23 34 3 2 39

50 1 38 10 5 52 53 38 31 10 5 2 17

100 1 36 9 4 48 47 34 38 17 5 2 24

150 33 8 4 45 41 29 24 26 4 2 3!

50 3 43 12 5 60 49 31 23 8 6 3 17

100 3 40 11 5 56 47 30 23 13 6 2 21

150 3 33 10 4 48 45- 29 22 22 5 2 3.0

50 локально 46 8 4 58 46 36 30 8 3 о 13

150 » 45 8 4 56 44 34 29 11 2 2 15

150 » 36 7 4 47 42 30 25 22 4 3 2&

Применение меченного азота бесподстилочного навоза позволило установить пути превращения и структуру его баланса в зависимости от условий применения удобрения. В вегетационных опытах (17, 44, 51), где дозы жидкого навоза (адекватные сульфату аммония и мочевине) рассчитывались по содержанию в нем общего азота, коэффициенты его использования овсом и ячменем составляли 23—28% и были в 2 раза ниже, чем азота минеральных удобрений.

В микрополевых опытах (табл. 14) на слабоокультурен-ной дерново-подзолистой почве коэффициенты использования кукурузой меченного 15К азота бесподстилочного навоза варьировали в годы внесения в пределах 17—30% и составляли в среднем по 3 опытам 28% и 24% при дозах 40 и 80 т/га соответственно. Азот сульфата аммония в год его внесения использовался лучше (32—42%), чем из навоза, однако с учетом 2 лет последействия коэффициенты использования азота из минерального и органического удобрения были практически равны — 34—40% (27, 44, 51). В отличие от минеральных удобрений значительные потери азота на-36

воза происходили не только в годы внесения (23—30%), но и последействии (10—11%). Однако а целом за 3 года, исходя из суммарных размеров иммобилизации и потерь, структура баланса азота навоза складывалась более благоприятно, чем азота сульфата аммония (табл. 14). Ингиби-рование нитрификации увеличивало в равной мере коэффициенты использования азота навоза и сульфата аммония (на 3—5%) и значительно (на 6—10%) снижало его потери.

На хорошоокультуренной дерново-подзолистой почве использование растениями меченного 15Ы азота бесподстилочного навоза в микрополевых опытах (1980—1984 гг.) колебалось в годы внесения от 17 до 46% в зависимости от погодных условий, химического состава, дозы и способа применения удобрения (44, 48, 50, 56, 59, 70). При благоприятных погодных условиях и высоком содержании общего (0,58%) и аммиачного (0,28%) азота в навозе реальные коэффициенты его использования кукурузой составляли в год действия при сплошном способе внесения 29—35, локальном— 36—46% (табл. 15). В засушливые годы и при внесении свежего слаборазложившегося бесподстилочного навоза с относительно невысоким содержанием аммиачного азота коэффициенты использования составляли 17—26% (56, 70). В среднем по результатам 3 микрополевых и лизиметрического опытов на хорошоокультуренной почве коэффициенты использования азота растениями при сплошном способе внесения 50—150 т/га навоза были равны 21—28, локальном — 26—37% (табл. 15). Применение ингибитора во влажные годы увеличивало (на 3—8%) потребление азота навоза культурами и существенно (на 6—15%) снижало его потери; при недостаточной влагообеспеченности — не оказывало влияния на структуру баланса азота удобрения.

Наши исследования трансформации иммобилизованного азота бесподстилочного навоза показали, что наибольшие его потери в последействии происходят из незасеянной почвы в осенний и ранневесенний периоды (48, 56, 70). Из общего количества минерализованного в последействии азота навоза (15—25% от внесенного) растения использовали 50—60%, остальная его часть (40—50%) терялась. Возделывание промежуточной культуры (озимой ржи) снижало потери азота, вследствие чего суммарные коэффициенты использования (с учетом действия и последействия навоза) увеличивались в зависимости от дозы и способа внесения удобрения до 38—58% (табл. 15).

Таким образом, результаты 10-летних исследований свидетельствуют о практически равной доступности растениям (с учетом последействия) азота минеральных удобрений и азота бесподстилочного, навоза крупного рогатого скота.

Суммарные коэффициенты использования и структура баланса их азота в целом были близкими. Применение ингибитора нитрификации наиболее эффективно в агрономическом и экономическом аспектах при сочетании его с умеренными дозами (50—100 т/га) бесподстилочного навоза.

7. Трансформация иммобилизованного в почве азота удобрений

Уровень азотного питания растений существенно зависит от направленности процессов мобилизации и иммобилизации азота в почве. Биологической деструкции подвергаются практически все азотсодержащие органические соединения почвы, однако наиболее интенсивно минерализуются лабильные гумусовые вещества, в состав которых входит значительная часть иммобилизованного азота удобрений (Г. П. Гам-зиков, 1981; Д. А. Кореньков, 1976; В. Н. Кудеяров, 1985; И. А. Лаврова, 1992; П. М. Смирнов, 1970; Е. В. Руделёв, 1992).

Результаты наших исследований (1974—1979 гг.), проведенных на легкосуглинистых почвах длительного (с 1912 г.) опыта ТСХА, свидетельствуют о существенной зависимости интенсивности минерализации иммобилизованного азота от условий применения удобрений, окультуренности почвы и напряженности микробиологических процессов (12, 22, 25, 28). В парующей деградированной почве убыль иммобилизованного (в 1974—1976 гг.) азота удобрений за 3 года (1977— 1979 гг.) последействия была наименьшей (9—13% от закрепившегося) ; в почвах бессменного ячменя и целины она составила 34—37%; наиболее интенсивно ремннерализация азота (49—51%) протекала в почвах севооборота, отличающихся высокой биологической активностью (табл. 16). При этом темпы минерализации закрепившегося в почве меченного азота удобрений с годами значительно сншкались. Из общей убыли иммобилизованного азота растения использовали 25—45%, и значительная его часть (55—75%) теря^ лась в результате денитрификации и вымывания преимущественно в осенний и весенний периоды (23, 28, 43, 52).

Динамика трансформации и структура баланса иммобилизованного в почве азота удобрений обуславливались длительностью его внесения. В лизиметрических опытах (1976— 1988 гг.) с хорошоокультуренной дерново-подзолистой сред-несуглинистой почвой степень ежегодной минерализации иммобилизованного азота удобрений, определенная по убыли его в почве, в 1,5—2 раза превосходила вынос меченого азота растениями в, последействии. Наиболее интенсивно реминерализация азота, удобрений протекала в начале опы*

38..,

та, когда в почве были максимальные запасы гумуса, накопленного в результате длительного применения навоза в полевом стационаре. При систематическом применении удобрений степень минерализации иммобилизованного азота (в % к исходному) снижалась, а абсолютное его количество (кг/га) заметно увеличивалось вследствие ежегодного повышения содержания закрепленного в почве азота удобрении (69, 86). Убыль иммобилизованного азота при однократном его внесении (1976 г.) составляла в 1-й год последействия (1977 г.) 14—16%, в последующие два года — 8—10 и 4—5% соответственно. В сумме за 3 года последействия из общей убыли иммобилизованного азота (27—29%) растения использовали 36—53%, остальная его часть терялась (табл. 17).

Таблица 16

Динамика минерализации и использования растениями иммобилизованного азота удобрений в последействии

(микрополевой опыт 1974—1979 гг.) [22, 28]

Варианты длительного (с 1912 г.) опыта 1977 г. 1978 г. 1979 г. В сумме за 3 года

убыль I азота, % ! использовано, % к убыли убыль азота, % использовано, % к убыли убыль азота, % использовано, % к убыли убыль азота, % использовано, % к убыли

Бессменный пар

NPK 6 — 2 - 1 — 9 —

NPK+навоз 8 — 3 - 2 — 13 —

Бессменный ячмень

NPK 17 41 11 39 6 44 34 41

NPK+навоз 18 47 12 46 7 40 37 45

Севооборот

NPK 28 23 12 44 9 36 49 31

NPK+навоз 28 28 13 40 10 38 51 34

Целина

— 19 22 10 27 6 30 35 25

После пяти лет систематического применения удобрений (1976—1980 гг.) убыль иммобилизованного азота в первый год последействия (1981 г.) увеличивалась по сравнению с 1977 г. (с 3—6. до 6—12 кг/га), а степень его минерализации снижалась (до 6,8—7,6%). Во 2-й и 3-й годы последействия

абсолютный и относительный размеры реминерализации были в 1,5—1,9 и 2,5—4,2 раза ниже, чем в первый. В сумме за 3 года последействия (1981—1983 гг.) убыль иммобилизованного составляла 14—15%. При ежегодном применении азотных удобрений в течение 10 лет (1976—1985 гг.) наблюдалось дальнейшее снижение темпов минерализации иммобилизованного азота во все годы последействия и увеличение размера использования растениями и потерь в результате денитрификации и вымывания (табл. 17).

Таблица 17

Динамика минераливации и использования растениями иммобилизованного

азота в последействии в зависимости от длительности применения удобрений. (В среднем по 2-м лизиметрическим опытам 1976—1988 гг.) [86]

Годы последействия 80№а 160Ыаа 8Шаа+ 80Маа 80-М а 80Ма + ингибитор

1 2 ! 2 1 2 1 2 1 2

Иммобилизовано

в 1976 г. (кг/га) 20 — 35 — 40 — 25 — 26 —

Последействие: 1977 г. 15 44 16 40 14 42 14 38 15 36

1978 г. 8 50 9 53 8 44 9 46 10 42

1979 г. 5 48 4 50 5 52 4 45 4 46

В сумме за 3 года 28 46 29 45 27 44 27 42 29 40

Иммобилизовано в сум-

ме за 1976—1980 гг.

(кг/га) 91 — 145 —■ 165 — 100 — 105 .—

Последействие: 1981 г. 6,8 60 7,6 57 7.1 60 7,3 56 7,4 58

1982 г. 4,3 63 4,1 60 4,0 62 4,0 62 4,0 64

1983 г. 2,7 58 2,8 59 2,7 66 3,1 63 3,3 60

В сумме за 3 года 13,8 60 14,5 58 13,8 62 14.4 59 14,7 60

Иммобилизовано в сум-

ме за 1976—1985 гг.

(кг/га) 150 — 255 .— 370 — 160 — 180 —

Последействие: 1986 г. 4.9 65 5,1 60 5,1 59 5,2 60 4,9 62

1987 г. 3,2 62 2,7 65 2,8 62 2,7 58 2,5 64

1988 г. 2,2 65 1.7 60 1,8 63 2,1 61 2,0 62

В сумме за 3 года 10,3 64 9,5 61 9,7 60 10,0 59 9,4 63

Примечание. 1 — убыль иммобилизованного азота, % к исходному, 2 — использовано растениями, % к убыли.

Таким образом, при длительном систематическом применении азотных удобрений и в последействии трансформация иммобилизованного азота протекает в направлении уменьшения мобильных н увеличения более устойчивых к минерализации азотсодержащих органических соединений почвы.

Вследствие чего интенсивность ежегодной минерализации иммобилизованного азота удобрений постепенно приближается к интенсивности минерализации природного почвенного азота. Соотношение между размером минерализации иммобилизованного азота удобрений, использованием его растениями и потерями обуславливалось в основном метеорологическими условиями в осенний и весенний периоды и длительностью применения удобрений, в то время как дозы и формы удобрений не оказывали существенного влияния на структуру баланса реминерализованного азота. Использование его было выше, когда период интенсивной реминерализации азота удобрений совпадал с периодом активного потребления растениями. После культур с коротким периодом вегетации и при затяжной весне использование азота растениями снижалось. В целом при длительном применении азотных удобрений использование и потери реминерализованного азота колебались в пределах 58—65 и 35—42% и были соразмерны соответствующим статьям баланса минерализованного азота почвы.

8. Состав газообразных потерь азота удобрений и почвы

Потери азота из почвы в газообразной форме являются основной причиной снижения коэффициентов использования и эффективности азотных удобрений во всех климатических зонах (Г. П. Гамзиков, 1979; Д. Л. Кореньков, 1966; П. М. Смирнов, 1977; F. E.Allison, 1963; F. Е. Broadbent, 1971). Образующиеся при этом оксиды азота оказывают существенное негативное воздействие на окружающую среду, загрязнение которой приобретает глобальный характер (В. Н. Кудеяров, 1985; С. С. Dehviche, 1976; Н. S. Johnston, 1974; М. В. McEtroy, 1977).

Результаты наших исследований с l5N, проведенных (в 1972—1989 гг.) в серии модельных лабораторных опытов с различными почвами, свидетельствуют о широком варьировании размера и состава газообразных потерь азота удобрений в зависимости от его дозы и формы, содержания гумуса, температуры, аэрации, влажности, рН, ОВП и ряда других агрохимических и агрофизических свойств почвы, обуславливающих направленность процессов жизнедеятельности почвенной микрофлоры (9, 12, 14, 20, 31, 39, 41, 47, 76). Потери азота из окультуренных почв в результате биологической де-нитрификации происходили преимущественно в форме N2 и N20 (92—98%), доля оксида (N0) и диоксида (N02) азота, как правило, не превышала 2—8% (табл. 18, 19). На кислых (рН 4,1—4,3) слабоокультуренных почвах доля N0 и N02 в составе потерь значительно возрастала (до 10—25%) вслед-

ствие хемоденитрификации промежуточных продуктов, образующихся в процессе нитрификации и диссимиляторной редукции нитратов (12, 14, 20, 43). Сопряженность хемодини-трификации с эмиссией оксидов азота (МгО, N0, М02) наиболее четко проявлялась в стерильных почвах, где они составляли основную часть газообразных потерь. Известкование кислых почв снижало содержание оксидов азота в их составе (12, 18, 32).

Применение в сочетании с газовой хроматографией, эмиссионной и масс-спектрометрией позволило установить, что протекающие в почве биологические и химические процессы затрагивают не только азот вносимых удобрений, но и азот почвы, в результате чего размеры потерь заметно увеличивались (табл. 19, рис. 8). Величина и состав газообразных потерь азота почвы зависели от содержания в ней минерального азота, окультуренности почв и условий проведения опытов (41, 47, 57, 60). В аэробных условиях при внесении сульфата аммония в составе газообразных потерь первоначально преобладал эндогенный почвенный азот (70—88%), доля которого со временем снижалась, а доля азота удобрения повышалась (до 90%); в анаэробных условиях потери азота наблюдались лишь в течение 3—7 дней, и в основном (95— 97%) за счет азота почвы. В опытах с кальциевой и натриевой селитрой соотношение азота почвы и азота удобрений в составе газообразных его потерь обуславливалось содержанием эндо- и экзогенных нитратов в почве (12, 41, 52, 57, 63, 74).

Нами установлено, что наряду с минеральным азотом диссимиляторной редукции подвергаются также окисленные формы азота, входящие в состав органических соединений почвы. Неидентифицированные меченные 15М нитро- и нитро-зосоединения фульвокислот (полученные путем нитрования их смесью К.15|М03 и НгВС^) в анаэробных интенсивно восстановительных условиях практически полностью редуцировались за 12—20 дней, в аэробных условиях и при внесении нитратов— за 30—40 дней; при этом часть азота (7—12%) нитро-и ннтрозосоединений фульвокислот обнаружена в форме ^N2 н 15М20.

Соотношение основных продуктов денитрификации (N2 и Ы20) азота почвы и удобрений зависело от напряженности ферментативного транспорта электронов от разлагаемого в почве органического вещества на конкурентные акцепторы (02, МОз-, N02", ¡N0). Наши исследования показали, что доля N26 в составе газообразных потерь азота значительно снижается с повышением окультуренности почвы, ее биологической активности (41, 63, 74), температуры, влажности (20,

74, 76). Известкование почв, внесение легкодоступного микроорганизмам органического вещества (углеводов, навоза, растительных остатков), снижение содержания нитратов и кислорода в почве, ограниченный обмен почвенного воздуха с атмосферой приводили ;к преимущественному образованию N2 (12, 20, 41, 52, 74). В строго анаэробных условиях существенно возрастала скорость редукции нитратов в почве и доля N2 (до 93—100%) в составе газообразных потерь азота (табл. 18, 19). При введении ацетилена (1—3%) в почвенный воздух потери азота происходили в основном в форме М20 вследствие ингибирования редуктазы закиси азота, что позволяло более полно оценить размеры денитрификации (63, 74).

Таблица 18

Состав газообразных потерь азота удобрений из дерново-подзолистой почвы, % (в среднем из 4-х опытов)

С^НО^О, I |5МН4'5|\03 I Са('5ЫР3)г _экспозиция, дни от начала опыта_

10 1 20 1 40 I 10 | 20 | 40 | 10 | 20 | 40

Состав потерь

Общие потери 8

ВТ. Ч„ % N02 3

N0 6

N20 54

N2 37

Аэробные условия

13 17 10 16

2 1 2 2

5 2 5 3

30 17 61 33

65 80 34 62

Анаэробные условия

21 14 20 25

— 2 2 1

2 4 4 3

16 67 35 24

82 27 59 73

Общие потери 4 4 4 33 38 41 49 72 80

ВТ. ч„ % М02 — — — 2 — — 3 2 —•

N0 о _ — 3 2 — 4 3 2

ы2о 8 3 — 27 8 2 40 15 5

90 96 100 68 90 98 53 80 93

Трансформация минерального азота в газообразные формы имеет более широкое распространение в природе и осуществляется не только гетеротрофными, но и автотрофными организмами. В наших исследованиях потери ИгО и N0 при окислении аммонийного азота до нитритов нитрифицирующими микроорганизмами в элективных средах составляли 3— 6% внесенного количества (9). Потери азота удобрений зависели от его формы и дозы (33). При некорневых подкормках и вакууминфильтрации раствора мочевины в растения ячменя наблюдались значительные потери аммиачного азота (рис. 9). Потери селитры из растений были незначительны (2—3%) и происходили в виде оксидов азота.

Таблица 19

Состав газообразных потерь азота почвы и удобрений в анаэробных условиях, % [57]

Почва n„ n2o . no no2 Сумма потерь, мг/сосуд Азот . почвы, % от суммы

Пар 44 48 7 1 2.4 48

69 20 10 1 6,3 54

Севооборот 99 — 1 — 2,3 37

15 80 4 1 6,4 66

Целина 100 6,8 34

100 7,9 24

В числителе Ca(15N03)2, в знаменателе 15NH415N03-

9. Трансформация промежуточных продуктов нитрификации и денитрификации

Трансформация азота в процессе нитрификации и денитрификации сопряжена с образованием и выделением в окружающую среду целого ряда лабильных в биологическом и химическом отношении промежуточных продуктов. Экологическое значение и механизм экскреции полностью неясны, однако, учитывая то обстоятельство, что значительная часть ферментативных превращений азота протекает на внешней поверхности цитоплазматических мембран микроорганизмов и под влиянием экзоферментов (Г. А. Заварзин, 1972; М. В. Гусев и др., 1985; М. Alexander, 1965), вполне очевидна зависимость состава промежуточных продуктов трансформации азота от условий среды.

Согласно нашим исследованиям (5, 14, 18, 20, 32, 35, 67), интенсивность и характер превращения в почве меченных 15iN метаболитов нитрификации и денитрификации (!NH2OH, N02~, N02i iNO, N20) обусловливаются их составом, экологическими факторами, агрохимическими и биологическими свойствами почвы. Наиболее высокой химической активностью при взаимодействии с почвой обладали гидроксиламин и нитриты, оксиды азота подвергались преимущественно биологической редукции (12, 14, 32, 57). Скорость химической деструкции гидроксиламина была заметно выше в слабокислых и нейтральных дерново-подзолистых почвах, роль биологического фактора возрастала на кислых (рН 4,0—4,2) почвах, где NH2OH химически более устойчив (14, 32). В зависимости от рН и содержания гумуса в стерильных почвах за сутки трансформировалось 30—94% внесенного гидроксиламина, в несте-

рилизованных—65—96|%, а в течение 10 дней — 60—99 и '95—98% соответственно (рис. 10, 11). Исходя из кинетики иммобилизации азота |5ЫН2ОН, включение его в состав органического вещества почвы происходило в основном химическим путем в течение суток и в дальнейшем оставалось практически на одном уровне. В нестерилизованных почвах размеры иммобилизации азота гидроксиламина варьировали в пределах 6—28%, в стерильных— 15—48%. Повышение дозы '^НгОН, рН и содержания гумуса увеличивало закрепление азота в почве (рис. 11). Разложение гидроксиламина в стерильной и нестерилизованной почвах сопровождалось высокими (30—90%) газообразными потерями азота в форме N20, которая в нестерильных почвах редуцировалась до N2, в стерильных— являлась терминальным продуктом (12, 14, 32, 57).

Трансформация нитритов ('ЭДОг") в почве зависела главным образом от реакции среды и носила в первые дни опыта химический характер. В кислых дерново-подзолистых почвах (рН 4,0—4,2) значительная их часть (40—50%) разлагалась за сутки. По мере деструкции нитритов газообразные потери азота возрастали до 50—70% от внесенного количества. В слабокислых и нейтральных почвах разложение нитритов и величина газообразных потерь азота значительно (в 3—5 раз) снижались (12, 14, 20, 32). Наряду с потерями часть азота нитритов (3—18%) закреплялась в почве в органической форме; при этом в аэробных условиях (20% 02 + 80% Не) иммобилизация его была в 2—3 раза выше, чем в анаэробных (100% Не). Стерилизация почв не оказывала существенного влияния на характер трансформации нитритов в краткосрочных опытах. При более длительной экспозиции (3—30 дней) превращение их в нестерильных почвах было сопряжено с микробиологической активностью (рис. 6). Основным газообразным продуктом хемоденитрификации нитритов в почве являлась окись азота (N0), часть которой окислялась в аэробных условиях до Ы02. Реверсия оксидов азота в нитраты и нитриты («хемонитрификация») повышала утилизацию их в почве и заметно (на 7—27%) снижала размер газообразных потерь (14, 57). В стерильных почвах N0 и N02 не редуцировались, в нестерилизованных — диссимиляторно восстанавливались с образованием закиси азота (N20) и 1Ч2 (13, 32).

Результаты наших исследований (5, 12, 14, 20, 32, 35, 57, 67) с применением меченных 15М соединений азота ^Н4+, МН2ОН, N¡20, N0, N02, Ы02-, (Ы03-) и газовой хроматографии показали, что оксиды азота (¡N02, N0 и МгО), образующиеся в почве эндогенно в результате химической деструк-

ции гидроксиламина и нитритов и в процессе жизнедеятельности хемоафтотрофной и гетеротрофной микрофлоры, а также оксиды, поступающие в почву из атмосферы, не являются терминальными продуктами биологической денитрификации, а последовательно выступают в качестве акцепторов электронов на пути их полной редукции до ,N2 (рис. 10—16). Внесение в почву более окисленных форм азота (N03-, N0) ингибировало восстановление N и N20 до iN2. Ступенчатость редукции оксидов термодинамически регламентирована: в почве первоначально протекали энергетически более выгодные процессы окисления органического вещества за счет кислорода высших оксидов, которые последовательно сменялись менее энергоемкими процессами, сопряженными с восстановлением N20 до молекулярного азота (5, 12, 32, 35, 74).

Среди факторов, оказывающих непосредственное влияние на скорость редукции оскидов азота, наиболее важная роль принадлежала микробиологической активности почв, тесно коррелирующей с содержанием в них гумуса (32, 35, 63). Количественная оценка окись- и закисьредуктазной активности основных типов почв страны позволяет распложить их в следующей убывающей последовательности: чернозем, дерново-подзолистая (хорошоокультуренная), каштановая, серозем, краснозем (35, 41, 63).

Изучение кинетики редукции i5NO и 15N20 в различных условиях показало, что повышение температуры, влажности, окультуренности дерново-подзолистых почв, внесение органических удобрений (навоза, соломы, сидератов)', снижение содержания нитратов, аэрации почвы значительно увеличивало интенсивность восстановления оксидов до N2 (32, 35, 41, 57, 63, 67). В зависимости от напряженности микробиологических процессов периоды полувосстановления N0 и N20 (Tos) колебались в пределах 3—25 дней (67). Размеры иммобилизации 15N20 и 1&N0 в почве варьировали в зависимости от условий в пределах 1—4 и 3—9% внесенного количества (5, 12).

10. Влияние азота удобрений на урожайность и качество сельскохозяйственных культур

Получение высоких устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур обусловлено комплексом природных и агротехнических условий, среди которых ведущее место занимают регулирование водного режима почв и обеспеченность растений элементами питания, и в первую очередь азотом. В связи с этим поиск путей оптимизации азотного питания сельскохозяйственных культур весьма актуален в агрономическом и экологическом аспектах.

10.1. Влияние азотных удобрений на урожай и качество зерна озимой пшеницы в зоне недостаточного увлажнения

Результаты исследований, полученные в 6 полевых и 6 микрополевых опытах на мицеллярно-карбонатном черноземе и каштановой почве в рзаличных хозяйствах Петровского района Ставропольского ¡края в 1969—1972 гг., показали, что отзывчивость озимой пшеницы Безостая 1 на азотные удобрения обуславливается прежде всего погодными условиями. Во влагообеспеченные годы величина и качество урожая тесно связаны с количеством вносимого азота удобрений; в сильно засушливые годы удобрения практически не действуют (1— 4,8). Отсутствие положительного эффекта от азотных удобрений или снижения урожайности озимой пшеницы при дефиците влаги характерно для многих степных районов (А. И. Си-макин, 1969; П. Д. Попов, 1980; А. Я. Гетманец, 1985; Е. В. Агафонов, 1989). Другой причиной невысокой окупаемости азотных удобрений являлась недостаточная надежность методов прогнозирования нуждаемости растений в азоте при широком варьировании погодных условий и урожайности. Дозы азотных удобрений,рассчитанные с учетом запасов продуктивной влаги и минерального азота в корнсобитаемом слое почвы (0—60 см) перед посевом и раннепесенней подкормкой, наиболее полно соответствовали потребности озимых в азоте (15).

По результатам наших исследований (1, 2, 6, 8) в богарных условиях ранневесенние подкормки азотом не имели преимущества перед допосевным внесением удобрений; прибавка урожая зерна озимой пшеницы на черноземе при внесении до посева 30, 60, 90 кг/га азота аммиачной селитры составляла в среднем 2,4—5,8, при подкормке весной — 2,3—5,9 ц/га. Дробное внесение азота (1/2 дозы до посева и 1/2 весной) обеспечивало такую же прибавку урожая, как и при разовом (6,8). Небольшие дозы (30N) удобрений, внесенные до посева или ранней вссной, не оказывали существенного влияния на качество зерна пшеницы; более высокие дозы (60—90N), наряду с ростом урожая, увеличивали содержание белка в зерне на 1—2% и сырой клейковины на 2—4%. Перенесение всей дозы азота (60N) или же части ее (30N) в некорневые подкормки в фазу цветения заметно снижало эффективность азотных удобрений вследствие уменьшения урожая зерна и сбора белка (6,8).

Исследования показали, что в богарных условиях степной зоны Ставропольского края повышение общего уровня азотного питания за счет внесения удобрений до посева или весной в период возобновления вегетации растений позволяет

повысить урожайность и качество зерна озимой пшеницы без дополнительного внесения 'азота в некорневые подкормки, которые в большинстве случаев малоэффективны вследствие часто наблюдаемой почвенной и атмосферной засухи в период их проведения.

В орошаемых условиях эффективность азотных удобрений была в 1,5—2,5 раза выше, чем в богарных. Возрастала также роль некорневых подкормок. Применение по фону РК 30, 60 и 120 кг/га азота до посева или весной увеличивало урожайность озимой пшеницы на черноземе с 51 до 58—66 ц/га, каштановой почве — с 41 до 46—51 ц/га. Ранневесенние подкормки азотом не имели устойчивого преимущества перед допосевным его внесением. Некорневые подкормки мочевиной в условиях орошения увеличивали содержание сырого белка и клейковины в зерне пшеницы лишь на фоне небольших и умеренных доз (30—60 N) азотных удобрений, повышение уровня предшествующего азотного питания растений (до 90—120 N) снижало положительное их действие на качество зерна (3, 4, 9).

10.2. Влияние азотных удобрений ¡на урожайность и качество сельскохозяйственных культур в зоне достаточного увлажнения

Исследованиями в условиях Московской и Вологодской •областей уточнены оптимальные дозы, сроки и способы внесения азотных удобрений под зерновые, пропашные культуры и многолетние травы. Выявлена зависимость эффективности применения азота удобрений от окультуренности и предшествующей удобренности почв, дозы и срока их внесения. Показано, что создание оптимального уровня азотного питания растений для каждого конкретного случая варьирования факторов внешней среды дает возможность использования азотных удобрений (8, 46, 55, 62, 66, 77, 85).

В настоящее время в литературе широко дискутируется вопрос о влиянии почвенного плодородия на эффективность азотных удобрений. Эффективность удобрений в наших исследованиях определялась не столько общим уровнем почвенного плодородия, сколько степенью обеспеченности растений минеральным азотом в отдельные периоды их роста и развития. Низкое содержание в почве подвижных форм азота являлось (при прочих равных условиях) предпосылкой высокой отзывчивости сельскохозяйственных культур на внесение азотных удобрений.

В микрополевых опытах, проведенных на полях длительного стационарного опыта экспериментальной базы ТСХА .(Московская область), урожайность озимой пшеницы Миро-

новская 808 находилась в прямой зависимости от дозы аммиачной селитры, окультуренности и предшествующей удоб-ренности дерново-подзолистой почвы (68, 85). На неокульту-ренной почве, где удобрения и известь не вносились в севообороте с 1967 г., урожайность зерна в среднем за 4 года (1983—1986 гг.) составляла 8,5 ц/га; в аналогичных вариантах средне- и хорошоокультуренной почв (удобрения не вносились с 1974 г., фон 1) —26—29 ц/га (табл. 19). При систематическом применении рассчитанных на усвоение культурами севооборота 3% ФАР (фон 2) и рекомендованных (фон 3) доз минеральных и органических удобрений урожай зерна в вариантах без азота был на 37—40% выше по сравнению с фоном 1. Внесение возрастающих доз азота (40, 80 и 120 кг/га) в фазу весеннего кущения озимой пшеницы увеличивало урожай зерна на средне- и хорошоокультуренной почвах на 17— 56% и не оказывало влияния на неокультуренной почве. При этом абсолютные прибавки урожая (ц/га) от применения равных доз азота на окультуренных почвах были практически одинаковы независимо от уровня предшествующей удоб-ренности, в то время как относительные прибавки существенно снижались при повышении реального плодородия почвы. Увеличение дозы азота весенней подкормки озимой пшеницы с 80 до 120 кг/га на окультуренных почвах при внесении под предшественник навоза 35 т/га не обеспечивало устойчивого по годам повышения урожайности вследствие ранней полегаемости посевов, но улучшало качество зерна (табл. 20).

Дальнейшие наши исследования, проведенные на этих почвах с внесением оптимальной дозы азота аммиачной селитры в два срока (45 кг/га в фазу весеннего кущения и 45 кг/га в начале колошения), подтвердили четко выраженную зависимость урожайности и качества зерна озимой пшеницы от окультуренности и предшествующей удобренности дерново-подзолистой почвы (77, 78, 80, 85). На средне- и хорошоокультуренной почвах в вариантах, где в севообороте органические и минеральные удобрения с 1974 г. не вносились (фон 1), урожайность озимой пшеницы в среднем за 4 года (1987— 1990 гг.) составляла 27—29 ц/га; на фоне систематического применения удобрений (фон 2 и 3)—39 — 43 ц/га. Продуктивность озимой пшеницы на неокультуренной сильнокислой почве была низкой (6—8 ц/га) независимо от уровня обеспеченности азотом (табл. 21). Внесение азота удобрения на окультуренных почвах повышало урожайность до 42—59 ц/га, а содержание сырого белка в зерне пшеницы — до 14—15%. В целом абсолютные прибавки урожая зерна озимой пшеницы при внесении на разноудобренных почвах 45 N весной и 45 N в начале колошения не имели существенных различии 4 49,

Таблица 20

Влияние азота аммиачной селитры и окультуренностн почвы на урожайность и содержание сырого белка в зерне озимой пшеницы

(в среднем за 1983—1986 гг.) [85]

Прибавка урожая Прибавка, %

Окультуренность >к та от азота ю о ■ А от

почвы, фон « 2 я ч К и < о о от удоб-

о О-^ ГО С_ Ч. га к >> ЕГ % ц/га о £ к си н о, о <и Ш азота ренности

Низкая 0 8,5 10,4'

Без удобрений 40- 8,9 — — — 11,4 1,0 —

с 1976 г. 80 9,2 .— .— — 12,4 2,0 —

120 9,0 — — _ 13,1 2,7 —

Средняя 0 25,8 ,— , . _ 10,8 _ _

Без удобрений 40 33,3 29 7,5 — 10,8 1,0 —

с 1974 г. 80 38,6 49 12,8 .—• 12,9 2,1 —

(Фон I) 120 40,3 50 14,5 — 13,9 3,1 —

Дозы удобрений 0 36,2 — — 40' 11.8 — 1,0

на усвоение 40 43,9 21 7,7 32 13,0 1,2 1,2

3% ФАР 80 49,5 37 13,3 28 13,9 2,1 1,0

(Фон 2) 120 51,0 41 14,8 26 14,9 3,1 1,0

0 34,7 _ _ 35 11,7 _, 0,9

(Фон 3) 40 42,4 22 7,7 27 12,6 0,9 0,8

80 47,2 36 12,5 22 14,1 2,4 1,2

120 49,5 43 14,8 22 15,0 3,3 1,1

Хорошая 0 29,1 _ _ —. 11,4 — —

Без удобрений 40 37,2 28 8,1 —■ 12,0 0,6 —

с 1974 г. 80 43,8 51 14,7 —■ 12,5 1,1 —

(Фон 1) 120 45,1 55 16,0 —•. 14,2 2,8 —

Дозы удобрений 0 39,8 _ _ 37 12,7 — 1,3

на усвоение • 40 46,8 17 7,0 26 13,4 0,7 1,4

3% ФАР 80 54,3 36 14,5 24 14,2 1,5 1,7

(Фон 2) 120 54,0 36 14,2 20 15,4 2,7 1,2

N45 Р45К45 0 36,7 _ _ 26 12,2 _ 0,8

(Фон 3) 40 45,3 23 8,6 22 12,6 0,4 0,6

80 52,2 42 15,5 19 13,9 1,7 1,4

120 52,5 43 15,8 16 15,3 3,1 1,1

НСР05 2,8 0,7

(14,6—16,9 ц/га), хотя относительные прибавки урожая на длительно неудобрявшихся почвах были значительно (на 13— 17%) выше по сравнению с почвами, где удобрения вносились систематически (табл. 21). Таким образом, полученные (в 1983—1990 гг.) результаты позволяют сделать заключение, что уровень предшествующей удобренности средне- и .50

Таблица 21

Урожайность и содержание белка в зерне озимой пшеницы при дробном (45Ы весной и 45N в колошение) внесении аммиачной селитры на разноокультуренной дерново-подзолистой почве

,(в среднем за 4 года, 1987—1990 гг.) [78, 80, 85]

Фон Урожай зерна без азота (по фону), ц/га Прибавка урожая Сырой белок, %

от азота от удоб- ренностк. % без азота (по фону) прибавка, %

ц/га % от азота от удоб-ренностц

6,2

Слабоокультуренная почва

3,5

Среднеокультуренная почва

2,0

1 27,4 14,6 53 _ 10.4 2,1

2 41,8 16,9 40 (52) 40* 12,4 1,9

3 39,4 15,6 39 (44) 31 12,3 1,7

(2) 1 (1,9)

1,5

Хорошоокультуренная почва

1 29,4 16,1 55 10,6 2,0

2 43,0 16,4 38 (46) 30 12,6 2,4

3 40,6 16,5 41 (38) 25 12,5 1,8

НСР05 2,5 0,7

(2) 2,4 (1,8) 1,7

* В скобках—прибавка от окультуренности почвы по безазотному фону.

хорошоокультуренной почвы не оказывает влияния на эффективность азота удобрений в посевах озимой пшеницы.

Эффективность азота удобрений в условиях достаточного увлажнения существенно зависела от срока его внесения. Результаты исследований (1987—1990 гг.) на дерново-подзолистой среднеокулыуренной (типичной для Московской области) почве показали, что наибольшая урожайность озимой пшеницы в среднем за 4 года достигается при внесении 90 N в фазу весеннего кущения (58 ц/га) и дробном применении (59,6 ц/га) аммиачной селитры — по 45 N в фазы кущения и колошения. Внесение всей дозы азота (90ДО) или же части ее (45 М) осенью по всходам озимых снижало урожай зерна на 14—17%, а перенесение 45Ы из весеннего кущения или труб-кования в фазу колошения пшеницы — на 9—12%. Повышение уровня азотного питания растений за счет удобрения увеличивало содержание сырого белка на 1,4—3,3%. Максимальное его содержание в зерне озимой пшеницы (14,5%) отмечено при внесении 45 N в фазы трубкования и колошения (78, 80, 85, табл. 22). Таким образом, применение азота в период

интенсивного потребления его растениями значительно повышает эффективность удобрений.

Таблица 22

Влияние срока внесения аммиачной селитры на урожай и качество зерна озимой пшеницы (в среднем за 4 года, 1987—1990 гг.)

Дозы и сроки внесения азота удобрения, кг/га Урожай зерна, ц/га Прибавка, °/о Сырой белок Вынос азота, кг на 1 т. зерна

всходы весеннее кущение трубко-вание колошение % прибавка

Р90К.90 — Фон 42,5 11,2 22,5

90 51,0 20 12,6 1,4 26.7

90 58,0 36 13,2 2,0 26.8 '

90 55,0 29 14..0 2,8 27,3

45 45 53,6 26 12,6 1,4 27,1

45 45 59,6 40 13,4 2,2 26.3

45 45 54,0 27 14,0 2,8 27,6

45 45 53,0 24 14,5 3,3 27,9

НСР05 2,9 0,5

Урожайность картофеля, как и озимой пшеницы, тесно коррелировала со степенью окультуренности и предшествующей удобренности почвы. На слабоокультуренной кислой почве стационарного опыта экспериментальной базы ТСХА, где удобрения и известь не вносились с 1967 г., она составила в среднем за 5 лет (1987—1991 гг.) 106 ц/га; средне- и хорошо-окультуренной почвах—190—325 ц/га (табл. 23). Внесение азота (<кШ) на слабоокультуренной почве не влияло на урожайность картофеля. На средне- и хорошоокультуренной почвах прибавка урожая при внесении 90 кг/га азота аммиачной селитры (45 N по всходам и 45 N в начале бутонизации) составляла 55—84 ц/га (20—29%) и в большинстве случаев не зависела от предшествующей удобренности почв. Систематическое применение в севообороте расчетных доз минеральных удобрений и навоза (фон 2) обуславливало получение более высоких урожаев картофеля как на контроле, так и при внесении азота. С повышением урожайности картофеля содержание крахмала в клубнях уменьшалось, хотя сбор его увеличивался. Наибольшее содержание крахмала в клубнях (16,8%) было на слабоокультуренной почве. Содержание нитратов в клубнях варьировало в зависимости от уровня азотного питания растений в пределах 20—100 мг/кг и во все годы было ниже ПДК (табл. 23).

Результаты полевых и микрополевых опытов, проведенных в 1982—1986 гг. в условиях Вологодской области на дер-52

Таблица 23

Влияние окультуренности почвы и азота удобрения на урожайность и качество картофеля (в среднем за 5 лет, 1987—1991 гг.)

°5 2 Прибавка урожая

•Окульту- f ^ Крахмал, Нитраты,

и£ ~ т4 0 0 мг/кг

ренность Фон — fe х от г зотл от улоб-

почвы 3 2 о ^ го ргн-

£ «-е- а — iioctii,

eLm 2 >> \о ' ц/гг. % % фон 90N фон 90N

Слабая 106 16 16,8 16,6 20 38

1 1У0 55 29 — 15,2 14,5 24 45

Средняя 2 310 84 27 (63) 60* 13,5 12,8 60 85

3 282 78 28 (48) 46 13,8 13,2 56 80

1 226 59 26 15,3 14,7 20 40

Хорошая 2 325 64 20 (44) 36 13,6 ¡2,9 65 97

3 305 69 33 (35) 31 13,5 12,7 50 78

НСРо 26 0,6 5

* Прибавка ог окультуренности почвы по безазотному фону.

ново-подзолистой среднесуглинистой почве, показали, что под влиянием сульфата аммония (70 N) урожайность овса, озимой ржи и многолетних трав возрастала соответственно на 33— 60, 36—73 и 35—84% (46, 65, 79). Максимальные прибавки урожая и сбор сырого белка достигались при внесении сульфата аммония (70 N) весной перед посевом овса, а многолетних трав и озимой ржи — в период перехода среднесуточных температур через 5°С и прогревании поверхности почвы до 7—10°С. Внесение сульфата аммония в разные сроки осенью или ранней весной (по «черепку») снижали его эффективность. Применение ингибиторов нитрификации оказывало неустойчивое положительное действие по годам на урожайность сельскохозяйственных культур.

Аналогичная закономерность действия азотных удобрений на урожайность и качество озимых, яровых культур и многолетних злаковых трав наблюдалась и в других опытах, проведенных нами в условиях Московской (29, 62, 71) и Вологодской (46, 79) областей.

Таким образом, эффективность азотных удобрений в Цент-ряальном и Северном районах Нечерноземной зоны России обуславливается в большей мере сроком и дозой их внесения и практически не зависела от степени окультуренности дерново-подзолистых почв.

Выводы

1. Главным источником азотного питания сельскохозяйственных культур в богарном и орошаемом земледелии европейской части России является азот почвы. На каштановых почвах и мицеллярно-карбонатных черноземах Северного Кавказа его доля в общем выносе азота растениями составляет 80—90%, в Центральном и Северном районах Нечерноземной зоны — 50—80%. Азотные удобрения не восполняют убыли азота почвы в агроценозах, связанной с ежегодной его минерализацией и отчуждением урожая.

2. Мобилизация азота почвы растениями является функцией множественного воздействия факторов, среди которых наиболее важное значение имеют почвенное плодородие, вла-гообеспеченность, агротехника, дозы и сроки внесения азотных удобрений. В богарных условиях Ставропольского края азотные удобрения не влияют на мобилизацию азота почвы растениями при внесении их до посева и в период возобления вегетации озимой пшеницы: коэффициенты использования азота удобрений, определенные изотопным и разностным методами, были одинаковы — 30—40%. Весенние подкормки озимых азотом не имеют преимущества перед досевным его внесением.

Применение азотных удобрений в те же сроки в условиях орошения значительно (на 10—40 кг/га) повышает усвоение озимой пшеницей азота каштановых почв и черноземов: коэффициенты использования азота удобрений, определенные с учетом дополнительной мобилизации почвенного азота — 50— 75%, заметно превышают реальное его использование растениями— 40—50%, установленное с 15К. При орошении допо-севное внесение азота уступает весенним подкормкам.

3. Перенесение мочевины и аммиачной селитры из основного срока в некорневые подкормки в фазы колошения — начала молочной спелости зерна снижает в 1,4—2 раза использование азота полевыми культурами и существенно ограничивает поступление через корни почвенного азота независимо от условий влагообеспеченности.

Содержание и соотношение азота некорневых подкормок в зерне и соломе зависят от уровня предшествующего азотного питания растений, формы, дозы и срока внесения удобрений. Амидный и аммонийный азот некорневых подкормок лучше, чем нитратный, используется на синтез белков зерна. Повышение уровня азотного питания, как и более поздние сроки некорневых подкормок азотом, снижают использование (с 30—38 до 16—25%) и'долю его в зерне и заметно увеличивают содержание азота в соломе.

4. Для почв степной зоны, в отличие от дерново-подзоли-

стых, характерно высокое остаточное содержание азота удобрений в минеральной (преимущественно нитратной) форме в послеуборочный период. В зависимости от погодных условий, дозы и срока применения удобрений в период уборки зерновых культур в черноземе и каштановой почве остается 2—40 кг/га меченного минерального азота. Больше его оставалось в почве (25—32% от внесенного) при поздних подкормках азотом.

Размеры иммобилизации и газообразных потерь азота удобрений при допосевном н ранневесеннем их применении в богарных и орошаемых условиях составляют 20—30%.

5. В Центральном и Северном районах Нечерноземной зоны использование азота полевыми 'культурами, размеры иммобилизации и потерь азота удобрений, соотношение азота почвы и удобрений в урожае зависят от плодородия почвы, погодных условий, дозы и срока внесения удобрений, агротехники, биологических особенностей растений.

Увеличение выноса азота растениями на более окультуренных дерново-подзолистых почвах связано в основном с ростом потребления почвенного азота при относительно равном использовании азота удобрений. Дополнительное усвоение азота почвы растениями закономерно возрастает (до 30— 35 кг/га) при повышении дозы удобрений и плодородия почв. На сильно деградированных почвах азотные удобрения не влияют на мобилизацию азота почвы растениями.

Коэффициенты использования азота удобрений, определенные с учетом дополнительной мобилизации почвенного азота, варьируют в зависимости от окультуренности почв в широком диапазоне — 50—90%.

6. Степень окультуренности и предшествующей удобрен-ности почвы, за исключением длительно неудобрявшихся деградированных почв, практически не влияет на размеры использования азота удобрений зерновыми и пропашными культурами, но в значительной мере обуславливает соотношение азота почвы и удобрений в урожае. Использование растениями меченного азота удобрений на разноокультуренных почвах (без учета последействия) практически не зависит от длительности его применения. При разовом и систематическом внесении азотных удобрений коэффииценты использования азота зерновыми культурами, картофелем и кукурузой на средне- и хорошоокультуренных дерново-подзолистых почвах варьируют в зависимости от дозы", срока и способа внесения удобрений в пределах 40—70%; деградированных кислых почвах —8—17%.

7. На основании результатов полевых и микрополевых опытов с 15Ы, проведенных в различных почвенно-климатиче-ских зонах, установлено, что оптимизация доз и способов

применения азотных удобрений в соответствии с биологическими потребностями сельскохозяйственных культур, приближение срока их внесения к периоду наиболее интенсивного потребления азота растениями, сбалансированное питание растений макроэлементами, известкование кислых почв, создание оптимального водного режима, применение ретардантов значительно повышают размеры использования азота удобрений растениями.

8. Использование растениями и структура баланса меченного 15|И азота бесподстилочного навоза в значительной степени зависят от погодных условий, дозы удобрения и его химического состава. В год внесения коэффициенты использования азота умеренных доз навоза (40—50 т/га) составляют 25—35%; с учетом последействия — увеличиваются до уровня использования азота из минеральных удобрений (35— 50%). Повышение доз навоза до 150 т/га значительно (на 7—20%) снижает использование азота растениями и увеличивает его потери (на 10—25%) в газообразной форме как в годы действия, так и в последействии. Потери азота бесподстилочного навоза в последействии происходят в основном в осенний и весенний периоды. В целом с учетом действия и последействия газообразные потери азота навоза составляют в зависимости от дозы и погодных условий 15—40%. Совместное применение бесподстилочного навоза и ингибитора нитрификации увеличивает (на 3—12%) использование азота удобрений растениями и закрепление его в почве.

9. Установленные закономерности использования полевыми культурами аммонийного и нитратного азота из разных слоев почвы свидетельствуют о необходимости дифференцированного (послойного) учета его содержания и доступности при почвенной диагностике азотного питания растений. Равноценные в физиологическом отношении аммонийный и нитратный азот отличаются неодинаковой доступностью растениям из различных горизонтов дерново-подзолистой почвы. Неравнозначность отдельных слоев почвы и форм минерального азота в обеспечении полевых культур азотом больше проявляется в начале вегетации растений. В этот период коэффициенты использования аммонийного азота из подпахотных горизонтов в 1,5—3 раза ниже, чем нитратного. В целом за период вегетации использование аммонийного и нитратного азота почвы, содержавшегося перед посевом в слое 0—80 см, зерновыми культурами составляет соответственно 30 и 40%, картофелем — 20 и 30%.

10. Размеры иммобилизации азота удобрений в дерново-подзолистых почвах зависят от уровня почвенного плодородия и характера сельскохозяйственного использования. Закрепление азота в почвах многолетнего (с 1912 г.) пара и слабо-

окультуренной почве, отличающихся кислой реакцией и низкой микробиологической активностью, составляет 7—12%. В окультуренных почвах севооборота в год внесения азота удобрений закрепляется 15—30%. Повышение доз азотных удобрений увеличивает абсолютные и снижает относительные размеры иммобилизации азота в почве.

11. Систематическое применение азотных удобрений увеличивает количество иммобилизованного азота в почве, однако темпы его накопления в почве со временем снижаются вследствие ежегодной минерализации иммобилизованного азота. Характер трансформации и баланс иммобилизованного азота удобрений в почве обуславливаются климатическими условиями и биологическими особенностями культур. На среднесуглинистых почвах использование реминерализован-ного азота зерновыми культурами составляет 50—70%, кукурузой— 45—50%, легкосуглинистых— 25—45%. Потребление растениями иммобилизованного азота удобрений в последействии увеличивает суммарные коэффициенты его использования на 5—10% и долю азота удобрений и общем выносе его растениями с 30—40 до 40—50%.

12. Относительное динамическое равновесие направленности основных процессов внутрипочвенного цикла (иммобилизации и минерализации) и стабилизация структуры баланса азота удобрений в среднесуглннистой почве наступают через 8—12, легкосуглинистой — 5—7 лет систематического применения азотных удобрений. Козффииценты использования азота разных форм удобрений в этот период составляют в среднем 50%; и значительная часть его (25—40% от внесенного количества) теряется в газообразной форме.

13. Потери азота в газообразной форме в значительной степени обуславливаются дозами и сроками внесения удобрений. Применение азотных удобрений в оптимальные сроки— перед началом интенсивного его потребления растениями — снижает размер газообразных потерь в 1,5—3 раза по сравнению с допосевным и поздними корневыми подкормками. В целом на хорошо- и среднеокультуренных почвах при внесении принятых в современных зональных технологиях доз азотных удобрений газообразные потери азота за период вегетации составляют 15—30%; на кислых неокультуренных и в парующих почвах — 70—90%.

14. Ежегодная убыль азота дерново-подзолистой почвы в севообороте и при бессменном возделывании кукурузы в лизиметрических опытах составляет в зависимости от погодных условий и доз удобрений в среднем (за 15 лет) 120—160 кг/га. При этом 3/4 минерализованного азота почвы используется растениями и около 25% теряется в газообразной форме.

15. Потери азота почвы и удобрений происходят в основном в газообразной форме. Состав газообразных потерь зависит от формы удобрений, плодородия почвы и ее биологической активности, условий аэрации почв. В обычных условиях: в составе газообразных продуктов преобладают закись азота и молекулярный азот. Повышение плодородия почвы и ее биологической активности, внесение органических удобрений, ухудшение аэрации почв увеличивают редуктазную активность почв и долю молекулярного азота в составе потерь. Содержание других оксидов азота составляет 2—8% от общих газообразных потерь. Доля азота почвы в составе потерь варьирует от 20 до 60%. Потери азота почвы и удобрений происходят не только в результате биологической, но и химической денитрификации, вследствие разложения в почве промежуточных продуктов трансформации азота, в том числе нитритов и гидроксиламина. Закись (Ы20) и окись (N0) азота не является терминальными продуктами восстановления нитратов в почве, а выступают в роли промежуточных на пути их редукции до молекулярного азота.

16. Размеры вымывания азота дерново-подзолистой почвы и удобрений в зависимости от распределения осадков, предшественника, дозы удобрений составляют 5—11 кг/га (в среднем за 15 лет) и были выше на фоне высоких доз азотных удобрений (8—11 кг/га). Доля меченого азота удобрений в составе инфильтрационных потерь при систематическом его внесении увеличивается до 13—20%. При возделывании зерновых культур большая часть (70—90%) потерь от вымывания приходится на ранневесенний период. В бессменных посевах кукурузы вымывание азота за пределы корнеобитае-мого слоя выше и наблюдается в течение всего вегетационного периода.

17. В степной зоне ранневесенние подкормки озимой пшеницы азотом не имеют преимущества перед допосевным его внесением (прибавки и качество зерна были одинаковы). Дозы азотных удобрений, рассчитанные с учетом запасов продуктивной влаги и минерального азота, в корнеобитаемом слое почвы наиболее полно соответствуют потребности в нем растений.

В зоне достаточного увлажнения эффективность азотных удобрений не зависит от уровня плодородия и предшествующей удобренности дерово-подзолистых почв и обуславливается (наряду с погодными условиями) дозой и сроком внесения азота. Прибавки урожая полевых культур значительно возрастают при внесении азотных удобрений в период интенсивного потребления азота растениями.

список

основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Смирнов П. М., К и дин В. В., Назарова В. Н. Превращение азота удобрений в почве и его использование озимой пшеницей на предкавказском черноземе Ставропольского края. // Известия ТСХА, 1972.— Вып. 6.—С. 80—87.

2. К и д и н В. В., Смирнов П. М. Испольование растениями азота удобрений и превращение его в лугово-каштановой почве Ставропольского края.//Доклады ТСХА, 1973.—Вып. 193.— С. 21—26.

3. Смирнов П. М., К и д и н В. В. Вляиние уровня азотного питания озимой пшеницы в условиях орошения на коэффициент использования меченого азота некорневой подкормки. Ц Доклады ТСХА, 1974.— Вып. 198. — С. 5—9.

4. К и д и н В. В. Влияние доз и сроков внесения азотных удобрений на превращение азота в почве и его использование озимой пшеницей. // Применение !5N в исследованиях по земледелию и агрохимии. — Ташкент, 1974.— С. 13—14.

5. К и д и н В. В., Смирнов П. М. Превращение продуктов метаболизма азота удобрений в почве.//Известия ТСХА, 1974. — Вып. 6.— С. 93-98.

6. С м и р н о в П. М., Кидин В. В. Влияние доз и сроков применения азотных удобрений на урожай и качество зерна озимой пшеницы в условиях Ставропольского края. // Доклады ТСХА, 1975. — Вып. 208. — С. 11—16.

7. Ш и л о в а Е. И., Кидин В. В. Применение l5N в исследованиях использования растеинями азота почвы н удобрений.//VIII Международный конгресс по минеральным удобрениям. — Докл. совет, участников. — М., 1976. — Ч. 2.— С. 197—206.

8. К и д и н В. В. Взаимосвязь корневого и некорневого питания ози-,мой пшеницы и ячменя.// Известия ТСХА, 1976.—Вып. 2.—С. 68—80.

9. Кидин В. В., Смирнов П. М. Потери азота удобрений в виде N20 в процессе иитриифкации.// Доклады ТСХА, 1976.— Вып. 218. — С. 81—83.

Ю.Смирнов П. М., Шилова Е. И., Кидин В. В. Изучение использования растениями азота почвы и удобрений с применением 15N.// Химия в сельском хозяйстве, 1976. — № 6.—С. 42—46.

11. Смирнов П. М., Кидин В. В., Иванникова JI. А. Превращение азота удобрений и использование его растениями на почвах разной степени окультуреиностн.//Известия ТСХА, 1977. — Выи, 3.— С. 84-89.

12. Смирнов П. М„ Кидин В. В., Педишюс Р. К., Назарова В. Н. Потери азота удобрений из почвы и их снижение с помощью ингибитора нитрификации. // Известия ТСХА, 1977. — Вып. 6. — С. 58—70.

13. Назарова В. Н., Кидин В. В. Влияние ингибиторов нитрификации на превращение в почве азота сульфата аммония и его использование ячменем. //Доклады ТСХА, 1977.-Вып. 223.-С. 88-93.

14. Кидин В. В., Смирнов П. М„ Назарова В. Н. Превращение промежуточных продуктов нитрификации в почве. // Известия ТСХА, 1978. — Вып. 5. — С. 83—88.

15. Кидин В. В. Влияние доз и сроков внесения азотных удобрений на превращение азота в почве и его использование озимой пшеницей

Безостая 1.//Бюлл. Почвенного ин-та им. В. В. Докучаева. — М , 1978 — Вып. 19. — С. 28—33.

16. Кидин В. В.. Иванникова Л. А. Превращение и использование меченого азота удобрений на почвах разной степени окультуренностн. // Круговорот азота в системе почва — растение. — Пущино 1978. —-С. 143-150.

17. Кидин В. В., Назаров В. Н. Влияние ингибиторов нитрификации на превращение в почве и эффективность азота удобрений.//По-вышение эффективности азотных удобрений с помощью ингибиторов нитрификации. — М., 1979.—С. 59—65.

18. Кидин В. В., Смирнов П. М., Иванникова Л. А., Назарова В. Н. Газообразные потери азота из почвы за счет промежуточных продуктов нитрификации. // Применение стабильного изотопа 1EiN в исследованиях по земледелию.—Тбилиси, 1979.—С. 120—121.

19. Кидин В. В., Иванникова Л. А. Использование растениями азота почвы и удобрений и дополнительная мобилизация его в почвах разной степени окультуренностн.//Известия ТСХА, 1979. — Вып. 2.— С. 65-70.

20.. Смирнов П. М., Кидин В. В.. Педпшюс Р. К. Потери азота в результате денитрификации.//Известия АН СССР, серия биологнч, 1979. — Вып. 4. — С. 552—563.

21. Кидин В. В., Иванникова Л. А. Влияние окультуренностн и предшествующей удобренности почв на урожай ячменя и вынос им азота. II Известия ТСХА, 1979.—Вып. 5. — С. 190—195.

22. Смирнов П. М., Кидин В. В., Иванникова Л. А. Баланс азота удобрений в системе почва — растение на почвах разной степени окультуренностн. // Круговорот и баланс питательных веществ в земледелии. — Пущино, 1979. — С. 157—163.

23. Кидин В. В., Смирнов П. М., Иванникова Л. А. Влияние окультуренностн почв на иммобилизацию меченного I5N азота удобрений и доступности его растениям.//Известия ТСХА, 1979. — Вып. 6. — С. 58-65.

24. Кндин В. В., Смирнов П. М., Горюнова Т. И. Превращение в почве 2-хлор-1,6-(трихлорметнл)-пиридина и размеры поступления его в растения кукурузы в условиях вегетационного опыта // Доклады ТСХА, 1979. — Вып. 253. — С. 30—33.

25. Кидин В. В., Иванникова Л, А. Превращение и использование азота удобрений на почвах разной степени окультуренностн. // Круговорот и баланс азота в системе почва — удобрение — растение — вода. — М.: Наука, 1979.—С. 84—87.

26. Кидин В. В., Смирнов П. М., Горюнова Т. И. Остаточные количества «Н-серве> в почвах и растениях.//Доклады на советско-амсриканском симпозиуме «Технология применения и результаты производственных испытаний ингибитора нитрификации «Н-серве» на хлопчатнике и рисе».— Ташкент. —М.: 1980. — С. 120—127.

27. Смирнов П. М„ Кидин В. В., Якимова И. К. Влияние ингибитора нитрификации на урожайность кукурузы и баланс меченого азота бесподстилочного навоза и сульфата аммония в системе почва —

растение//Известия ТСХА, 1980.—Вып. 4. — С. 56—63.

28. Смирнов П. М., Кидин В. В., Иванникова Л. А.. Влияние окультуренностн почв на баланс меченного !5N азота удобрений в длительном опыте. //Агрохимия, 1980. — № 89. — С. 3—12.

29. Смирнов П.. М., Кидин В. В., И о нов а О. Н. Превра-

щение меченого азота удобрений в почве в зависимости от доз и сроков нх внесения.//Известия ТСХА, 1980.— Вып. 5.—С. G5—70.

30. Кидин В. В., Смирнов П. М„ Ионова О. Н. Использование растениямия меченого азота удобрений и превращение его в почве. //Известия ТСХА, 1980. — Вып. 6. — С. 63—69.

31. Смирнов П. М., Кидин В. В. Потери азота удобрений в газообразной форме из почв разной степени окультуренности. // Химия в сельском хозяйстве, 1981. —№ 3. — С. 23—25.

32. Смирнов П. М., Кидин В. В., Иванннкова Л. А. Превращение промежуточных продуктов нитрификации в почве и их роль в газообразных потерях азота удобрений.//Известия АН СССР, серия био-логич., 1981. — Вып. 3, —С. 370—383.

33. Кидин В. В., Ионова О. Н„ Смирнов П. М. Использование ячменем и потери азота мочевины и аммиачной селитры при некорневых подкормках в зависимости от уровня азотного питания. // Известия ТСХА, 1981, —Вып. 5, —С. 49—56.

34. Кидин В. В., Смирнов П. М., Иван ников а Л. А. Влияние окультуренности почвы на трансформацию азота удобрений. // Известия ТСХА, 1981, —Вып. 6.—С. 62—68.

35. К и д и н В. В., Смирнов П. М., Тор шин С. П. Редукция закиси азота в различных почвах.//Известия АН СССР, серия биологич., 1981. — Вып. 5.—С. 766—771.

36. С м н р н о в П. М., Кидин В. В., Ионова О. H., Т о р ш и н С. П. Размер потерь азота почвы и удобрений.//Проблемы химизации и мелиорации почв. — М.: ТСХА, 1981, —С. 3—8.

37. Кидин В. В., Маркелова В. Н. Влияние нитрапирина на нитрификацию азота почвы, навоза и минеральных удобрений. // Проблемы химизации и мелиорации почв. — М.: ТСХА, 1981. —С. 9—13.

38. С м и р и о в П. М., Кидин В. В., Ионова О. Н. Баланс азота удобрений под различными культурами и его потери в результате вымывания.//Агрохимия, 1981.—№ 10.—С. 3—10.

39. С м и р н о в П. M., M у р а в и и Э. А., Б а з и л е в и ч С. Д., Кидин В. В. Научное обоснование приемов снижения потерь и повышения эффективности азота удобрений (по результатам исследований с l5N).// ХП Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. — М.: Наука, 1981. — №6. -С. 95.

40. Артюшин А М., Смирнов П. М., Мура вин Э. А., Базилевич С. Д., Кидин В. В., Державин Л. М. Рекомендации по производственному испытанию ингибиторов нитрификации типа нитрапирина. — Л\.: МСХ СССР, ВПНО «Союзсельхозхнмия», 1981, —55 с.

4!. Смирнов П. М., Кидин В. В., Торшин С. П. Влияние почвенного плодородия на газообразные потери почвы и удобрений. // Почвоведение, 1981,— № П. —С. 99—107.

42. Смирнов П. М., Муравин Э. А., Базилевич С. Д., Кидин В. В. Основные результаты изучения и перспективы применения ингибиторов нитрификации для повышения эффективности азотных удобрений.//Агрохимия, 1981,—№ 12.—С. 3—17.

43. Smirnov P. M.., Kidin V. V. Labelled 1SN balance in fertilizers and composition of its gaseous losses in cultivated soils of différent degree. // Problems of Soil Science.— XII Intern. Congress, 1981.— p. 93—97.

44. С м и p н о в П. M., Кидин В. В., Я к и м о ь а И. К., По д-высоцкий А. А. Использование стабильного изотопа ,5N для изучения баланса азота жидкого навоза в системе почва — растение и его превращение под влиянием ингибитора нитрификации.//Вопросы агрохимии азота. - М.: ТСХА, 1982. - С. 9-17.

45. Кидин В. В., Смирнов П. М., Ионова О. Н. Баланс

азота удобрений и вымывание азота почвы в лизиметрическом опыте. // Вопросы агрохимии азота.—M.: ТСХА, 1982. — С. 34—39.

46. Кидин В. В., Суков А. А.. Машки»а Н. Г. Урожай и качество зеленой массы озимой ржи при разных сроках внесения аммиачной еелитры.//Известия ТСХА, 1982.— Вып. 5. — с. 183—185.

47. Кидин В. В., Смирнов П. М., Торшин С. П. Состав и размер газообразных потерь азота удобрений. // Экологические последствия применения агрохимикатов. — Пущино, 1982. — С. 53—54.

48. Смирнов П. М., Кидин В. В., Подвысоцкий А. А. Снижение потерь меченного 15N азота жидкого навоза с помощью ингибитора нитрификации. //Экологические последствия применения агрохимикатов.—Пущино, 1982.—С. 142—143.

49. Кидин В. В., Смирнов П. М. Разложение нитрапирина в почве и его остатки в растениях.//Химия в сельском хозяйстве, 1982.— № 8. - С. 48-52.

50. Кидин В. В., Смирнов П. М., Подвысоцкий А. А.

Повышение почвенного плодородия и эффективности меченного I5N азота жидкого-навоза под влиянием ингибитора нитриифкации.//Научные основы и практические приемы повышения плодородия почв Южного Урала и Поволжья. — Уфа, 1982.— С. 171—172.

51. Смирнов П. М., Кидин В. В., Якимова И. К. Превращение меченного 15N азота бесподстилочного жидкого навоза и сульфата аммония в почве при внесении ингибитора нитрификации.//Агрохимия,

1982.-№ 9, —С. 3-И.

52. Смирнов П. М., Кидин В. В. Баланс меченного 15N азота удобрений и состав газообразных его потерь в почвах разной степени окультуренности.//Проблемы почвоведения (советские почвоведы к XII Международному конгрессу в Индии, 1982 г.). — М.: Наука, 1982. — С. 82—85.

53. С м и р н о в П. М., Кидин В. В. Превращение нитрапирина в разных почвах и содержание его остатков в растениях. // Известия ТСХА,

1983. — Вып. 1. — С. 64—70.

54. Кидин В. В., Смирнов П. М., Торшин С. П. Превращение аммиачной селитры в почвах разной степени окультуренности (в опытах с ,5N). // Известия ТСХА, 1983.—Вып. 3. —С. 69—76.

55. Смирнов П. М., Кидин В. В. Использование растениями азота и баланс его в зависимости от дозы и срока внесения удобрений. К Химия в сельском хозяйстве, 1983. —№ 8.—С. 20—24.

56. Кидин В. В., Смирнов П. М., Подвысоцкий А. А. Влияние ингибитора нитрификации на урожай и баланс меченного 15N азота бесподстилочного навоза.//Агрохимия, 1983.—№ 9. — С. 71—76.

57. Кидин В. В., Смирнов П. М., Торшин С. П. Влияние свойств дерново-подзолистой почвы на величину газообразных потерь. //• Агрохимия, 1984. — № 4.— С. 3—11.

58. Кидин В. В. Использование газовой хроматографии и спектрально-эмиссионного анализатора 15N для изучения трансформации азота почвы и удобрений. // Современные методы физико-химических исследований и контроля в сельском хозяйстве.—Тюмень, 1984.—С. 11—12.

59. Смирнов П. М., Кидин В. В., Подвысоцкий А. А. Применение масс-спектрометрии и газоадсорбционной хроматографии для изучения баланса 15N жидкого навоза.//Современные методы физико-химических исследований и контроля в сельском хозяйстве.— Тюмень,

1984. — С. 80—82.

60. К и д и н В. В. Применение 15N для изучения состава и размера газообразных потерь азота почвы и удобрений. // Вторая Всесоюзная конференция по сельскохозяйственной радиологии. — Обнинск, 1984. — T. 3.—С. 98—99.

61. Кидин В. В., Смирнов П. М„ Торшин С. П. Методика

определения газообразных потерь азота почвы и удобрений. // Научные основы повышения эффективности удобрений в Нечерноземной зоне. — М.: ТСХА, 1984. — С. 16—23.

62. К и д и н В. В., Смирнов П. М. Урожайность сельскохозяйственных культур и баланс аота в зависимости от нормы и срока применения азотных удобрений. // Известия ТСХА. — Вып. 3. — С. 79—86.

63. К и д и н В. В., Воронин Ю. Б., Торшин С. П. Газообразные потери азота удобрений из лесных почв. // Известия ТСХА, 1985. — Вып. 4. — С. 72—78.

64. Смирнов П. Ж., Муравин Э. А., Базилевич С. Д., Кидин В. В. О балансе азота в земледелии и повышении эффективности азота удобрений. // Вопросы рационального использования удобрений. — М.: ТСХА, 1985.-С. 3—13.

65. Кидин В. В., Иконников А. Н. Урожайность сельскохозяйственных культур при различных сроках внесения сульфата аммония и ингибитора нитрификации.//Известия ТСХА, 1986. — Вып. 1.—С. 87—92.

66. К и д и н В. В., Замараев А. Г., Д и алло А. Влияние окультуренности почвы и норм азота на урожайность и качество зерна озимой пшеницы. Л Известия ТСХА, 1986.— Вып. 3. — С. 80—86.

67. Кидин В. В., Торшин С. П. Кинетика восстановления закиси азота в зависимости сгт биологической активности почв.//Известия ТСХА, 1986.— Вып. 4.—С. 60—65.

68. К и д и н В. В., Замараев А. Г., Д и а л л о А. Использование озимой пшеницей азота удобрений и азота почвы в зависимости от ее окультуренности.//Известия ТСХА, 1987. — Вып. 5.—С. 70—76.

69. К и д и н В. В., Ионов а О. Н. Превращение в почве и баланс под различными культурами меченного азота удобрений в зависимости от доз и сроков их внесения. //Агрохимия, ¡987.—№ 11.—С. 7—18.

70. К и д и и В. В., Под высоцкий А. А. Влияние ингибитора нитрификации на урожай и баланс меченного ,51Ч азота бесподстилочного навоза. Оптимизация питания растений в условиях химизации земледелия. М.: ТСХА, 1987. — С. 17—27.

71. Смирнов П. М., Ягодин Б. А., Муравин Э. А., Базилевич С. Д., Артюшин А. М., Кидин В. В., Державин Л. М... Ингибиторы нитрификации и эффективность азотных удобрений. — М.: ТСХА, 1987.—66 с. (учебное пособие).

72. Кидин В. В., Петрова А. М., Торшин С. П. Потери азота в зависимости от доз минеральных удобрений и условий увлажнения. //Известия ТСХА, 1988. — Вып. 5. — С. 56—60.

73. Кидин В. В., Замараев А. Г. Использование ячменем минерального азота из различных слоев дерново-подзолистой почвы.//Известия ТСХА, 1989.— Вып. 5.—С. 78—82.

74. Кидин. В. В., Петрова А. М., Торшин С. П. Газообразные потери азота при совместном использовании аммиачной селитры и растительных остатков.//Известия ТСХА, 1989.— Вып. 6. — С. 27—34.

75. Кидин В. В., Лебедев В. А., Спасский А. В., Шатилова Т. И. Анализ содержания углерода и азота в почве методом ядерной реакции. // Материалы 39-го совещания по ядерной спектроскопии атомного ядра. —Ташкент. — «Наука», 1989. — С. 376.

76. Кидин В. В., Иконников А. Н. Влияние температуры и ингибиторов нитрификации «Н-серве» и АТС на скорость и продолжительность нитрификации азота удобрений. // Пути повышения эффективности удобрений в Нечерноземной зоне. — М.: ТСХА, 1989. — С. 38—44.

77. Кидин В. В., Замараев А. Г., Дмитриев Н. Н. Урожайность озимой пшеницы и коэффициент использования азота удобрений в зависимости от срока подкормки аммиачной селитрой. // Известия ТСХА, 1990.—Вып. 2. —С. 55—59.

78. Кидин В. В., Замараев А. Г., Дмитриев Н. Н. Уро-

жайность и качество озимой пшеницы в зависимости от окультуренностн почвы.//Известия ТСХА, 1990.—Вып. 3. — С. 54—60.

79. Кидин В. В., Суков А. А. Влияние разового и дробного внесения аммиачной селитры на урожайность тимофеевки луговой и использования азота удобрений.//Известия ТСХА, 1991,—Вып. 1. — С. 113—117.

80. Кидин В. В., Замараев А. Г., Дмитриев Н. Н. Влияние окультуренностн почвы и внесения удобрений на урожай и качество зерна озимой пшеницы.//Известия ТСХА, 1991.—Вып. 4, —С. 12—16.

81. Кидин В. В., Мамаду Б. Р. Влияние разных форм азотных удобрений и рыхления на биологическую активность дерново-подзолистой почвы.//Известия ТСХА, 1992.— Вып. I. —С. 50—55.

82. Кидин В. В., И о но в а О. Н. Использование растениями аммонийного и нитратного азота из разных слоев дерново-подзолистой почвы.//Известия ТСХА, 1992, —Вып. 5.—С. 50—67.

83. Кидин В. В., Ионов а О. И. Динамика потребления аммонийного и нитратного азота растениями из разных горизонтов почвы. ¡1 Агрохимия, 1992. — № П. —С. 3—15.

84. Кидин В. В. Баланс и использование азота удобрения озимой пшеницей в зависимости от среды, срока внесения и окультуренностн почвы.//Известия ТСХА, 1993.— Вып. 2. — С. 89—98.

85. Кидин В. В. Влияние разных доз аммиачной селитры на урожай и качество озимой пшеницы в зависимости от окультуренностн дерново-подзолистой почвы. // Агрохимия, 1993.—№4.

86. Кидин В. В., И о нова О. Н. Трансформация и баланс азота разных форм и доз удобрений в длительном лизиметрическом опыте. // Известия ТСХА, 1993.—Вып. 4.

Тираж 100

Заказ 684.

Объем 4 п. л.

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

Информация о работе

Кидин, Виктор Васильевич
доктора биологических наук
Москва, 1993
ВАК 06.01.04

Автореферат

Похожие работы