Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние азотных удобрений и микроэлементов на ферментативную активность чернозема выщелоченного Северо-Западного Предкавказья

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Влияние азотных удобрений и микроэлементов на ферментативную активность чернозема выщелоченного Северо-Западного Предкавказья"

КУБАНСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

..ЛХАД РАДЩЦР УДК 631.445.4:631.46: 631.84+631.81.095.337

ВЛИЯНИЕ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ НА ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

Специальность 06.01.03 - Агропочвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

На правах рукописи

и агрофизика

Краснодар 1991

Работа выполнена на кафедре почвоведения Кубанского ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственного института в 1987-1990 гг.

Научный руководитель - кандидат сельскохозяйственных наук,

Е.И. БРВДЬЙО

Официальные оппонента: Доктор биологических наук, профессор

Е.В. ТОНШШШЖО Кандидат сельскохозяйственных наук, с.н.с. В.К. БУГАЕВСКИЙ

Ведущая организация - Краснодарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения (КНЖАП)

Защита состоится "20" февраля 1.991 г. в Ю20 часов на заседании специализированного совета К 120.23.05 по защите кандидатских диссертаций при Кубанском ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственном институте.

Адрес: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13.

Кубанский СХИ', специализированный совет.

С диссертацией „мояно ознакомиться в библиотеке

Кубанского .сельскохозяйственного института.

Автореферат разослан * Н&Хр^ 1991 Г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат с.-х. наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОЙ

Актуальность работа. Ферменты являются биологачеокими катализаторами, ускоряющими во много раз химические реакции в живых организмах. Бее их участия невозможно формирование профиля почвы и почвенного плодородия.

Круг вопросов, решаемых почвенной энзимологией, достаточно широк: происхождение, состав и активность почвенных ферментов; их участив в разложении органических остатков и синтезе гумуоа; роль в окислительно-восстановительных реакциях и других процео-сах, обеспечивающих нормальный ход обмена веществ в оистеме "почва - фермент - растение".

Показатели ферментативной активности почв нашли применение при оценке почвенного плодородия, выявлении неоднородности полей севооборотов, оценке эффективности удобрений и различных агротехнических мероприятий.

Ферментативная активность черноземов выщелоченных северозападного Предкавказья изучена яедостаточно; нет работ по выявлению связей между азотными удобрениями и микроэлементами, о одной стороны, и активностью ферментов в почве - с-другой.

Таким образом, изучение данного вопроса применительно к черноземам выщелоченным Краснодарского края являетоя актуальным.

Цель и задачи исследований. Основной целью настоящей работы является изучение динамики ферментативной актнваэоти а некоторых агрохимических показателей при внесения в почву азотных удобрений и микроэлементов и их влияние на урожайность яровой пшеницы.

В связи с этим программой работ предуС5«атравалось:

I, Выявить влияние влажнасти на активность почвенных процессов .

2. Изучить влияние доз мочевины, аммиачной оелитры и сульфата аммония на активность ферментов из клаосов оксидаэ и гндро-лаз I условиях лабораторного и модельно-полевого опытов.

3. Установить воздействие различных доз железа, марганца, молибдена, меди и цинка на превращение азотных удобрений и углеводов в почве, а также их роль в динамике ферментативных реакций.

4. Выявить корреляционные связи между агрохимическими показателями я ферментативной активностью чернозема выщелоченного.

5. Показать влияние минеральных удобрений на урожайность яровой пшеницы в вегетационном и модельно-полевом опытах.

Научная новизна результатов исследований. Впервые в условиях северо-западного Предкавказья была изучена активность инвер-тазы, уреазы и каталазы под влиянием влажности, азотных удобрений и микроэлементов.

Практическая значимость работы. Выполнена работа, направленная на разработку путей регулирования ферментативных процессов в черноземе выщелоченном Краснодарского края.

Реализация результатов исследований. Материалы выполненной работы будут использованы автором для разработки методов диагностики почв в условиях Республики Индия.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены, обсуждены и одобрены на отчетных научных конференциях профессорско-преподавательского состава факультета агрохимии и почвоведения и заседаниях кафедры почвоведения Кубанского сельскохозяйственного института в 1988-1990 гг., на заседании Краснодарского отделения Всесоюзного общества почвоведов в 1988 г.

Публикации. По теме диссертации подготовлены и сданы в печать 6 статей.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 290 страницах машинописного текста, состоит из общей характеристики работы, 4 глав, выводов, предложений производству, списка литературы и приложения. Экспериментальный материал представлен в 40 тайяицах и 19 рисунках. Список литературы включает 251 источник, из которых 96 на иностранных языках.

ОБЪЕКТЫ й мЕГОДШ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для выполнения настоящей работы в разное время были заложены 3 группы олигоз:

1. Мод ель но-л а бора торный (ноябрь-декабрь 1988 г.).

2. Вегетационный (апрель-ишь 1988 г.).

3. ¿«¡одельно-палевой (апрель-июнь 1369 г.).

Опыты и анадитическая рсбота были выполнены в девдрарии и на кафедре почвоведения КСХМ.

Модельно-лабораторный опыт. Его цель - изучить влияние доз азотных удобрений (мочевины и сульфата аммония) и ьшкроудобрешы на ферментативную активность почвы (МП) и превращения азота в черноземе выщелоченном.

Схема опыта предусматривает раздельное изучение влияния мочевины и сульфата аммония на ФАН и совместное - мочевины и микроэлементов.

3 опыте использовались стеклянные стаканы объемом 250 см , куда помещали НО г воздушно-сухой почвы, просеянной через сито с диаметром отверстий 3 мм. Влажность почвы поддерживалась на уровне 60 % предельной полевой влагоемкосги (60$ ППВ). Длительность опыта 6 недель при температуре 20° + 2 °С. Отбор образцов проводился через каждые 2 недели.

Азотные удобрения применяли в трех возраставших дозах:

I) 0,05; 2) 0,10; 3) 0,15 г на I кг почвы ( npk 1:1:1, 2:1:1, 3:1:1). Последняя доза рекомендована для зерновых культур в вегетационном опыге; две первые дозы уменьшены по той причине, что микроэлементы по богатому фону не дают эффекта.

Для фона были использованы простой порошковидный суперфоо-фат и хлористый калий, каждый в количеотве 0,10 г/кг почвы.

Микроудобрения: железо, марганец, медь - использовали в виде сернокислых солей, а молибден в форме молибденовокислого аммония.

Первая (низкая) доза микроудобрений loa. схему опыта) рекомендована для зерновых культур зоны Северного Кавказа, а вторая (высокая) принята для выявления активирующей или ингибирующей роли микроэлемента на ФАН.

В отдельном опыте с образцами без применения удобрений было изучено влияние различного увлажнения (60 и 80? ;ПВ) на почвенные процессы.

Схема модельно - лабораторного опыта Варианты с раздельным внесением мочевинн и сульфата аммония:

1. м* 1:1:1 (0,05 : 0,10 : 0,10 г/кг почвы);

2. м* 2:1:1 (0,1 : 0,10 : 0,10 г/кг почвы);

3. Ni-K 3:1:1 (0,15 : 0,10 : 0,10 г/кг почвы).

Варианты с раздельным внесением по мочевине, микроэлементов:

1. к 1:1:1:3 мг/кг Fe; I мг/кгмп ; 0,5 мг/кг Мо; I мг/кг cu;

2. Н1-к 2:1:1:3 мг/кг Fe; I мг/кг Мп; 0,5 мг/кг Мо; I мг/кг си;

3. кгк 3:1:1:3 мг/кг Fe; I мг/кг мп; 0,5 мг/кг ГЛо; I мг/кг Си;

4. кгк 3:1:1:9 мг/кг Fe; 3 мг/кг мп; 1,5 мг/кг Мо; 3 мг/кг си.

Вегетацион'ный опыт. Цель опыта - исследовать совместное влияние мочевины и микроэлементов на ферментативную активность и превращения азота в черноземе выщелоченном

под яровой пшеницей (сорт Салют).

Опыт проведен в пластмассовых сосудах, куда помещали по 5 кг воздушно-сухой почвы, просеянной через сито с диаметром отверстий 3 мм. В сосуды было посажено по 15 зерен пшеницы; после появления всходов в каждом сосуде было оставлено по 10 раогений. Влажность почвы в сосудах поддерживалась на уровне Ш ЛИВ. Принятые формы удобрений как в в модельно-лабораторном опыте.

Повторность опыта пятикратная, размещение сосудов - шахмя1>-

ное.

Схема вегетационного опыта

1. Контроль (без удобрений).

2. Фон : крк 0,15:0,10:0,10 г/кг почвы.

3. Фон + 3 мг/кг Ре. 4. Фон + 6 мг/кг Ра. 5. Фон + I мг/кг мп. 5. Фон + 2 мг/кг мп. 7. Фон + 0,5 мг/кг Мо. 8,Фоя + I мг/кг Мо. 9. фон + i МГ/КГ си. 10. фон + 2 МГ/КГ Си .

II .Фон + I мг/кг гп. 12. Йон + 2 мг/кг гп.

Посев был проведен 19 апреля, а воходы появились 27 апреля 1988 г.

Сроки отбора образцов: 30 мая - фаза кущения; 29 июня -фаза выхода в трубку; 19 июля - фаза полной спелости.

Модельно-полевой опыт предусматривал изучение влияния различных форм я доз азотных удобрений (мочевины, сульфата аммония я аммиачной селитры), а также мочевины и аммиачной селитры совместно с микроэлементами на агрохимические показатели и фэрлентативную активность чернозема выщелоченного.

В опыте были использованы деревянные ящики размером 50 х 50 х 70 см без дна, которые были закопаны на целинном участке и наполнены почвой. В каждом ящике на пяти рядах (мезэдурядья

по 10 ом) было высеяно по 25 семян яровой пшеницы. После появления всходов в каждом ряду было оставлено по 10 растений, что соответствовало 4 млн. растений на гектар.

Посев был выполнен 5 апреля, всходы появились 10 апреля 1989 г. Сроки отбора образцов: I) 18 мая - фаза выхода в трубку; 2) 30 июня - фаза полной спелости.

Схема модельно-полевого опыта

Варианты с раздельным внесением мочевины, аммиачной селитры и сульфата аммония:

1. Контроль (без удобрений).

2. м'к 1:1:1 - 70:70:40 кг/га д.в.

3. км. 2:1:1 -140:70:40 кг/га д.в.

4. игк 3:1:1 -210:70:40 кг/га д.в.

Варианты с раздельным внесением мочевины и аммиачной селитры (фон^рк 1:1:1) + раздельное внесение микроудобрений:

I. Фон + 9 кг/га Ре. 2. Фон + 18 кг/га Ре.

3. Фон + 3 кг/га мп. 4. Фон + 6 кг/га м&

5. Фон + 1,5 кг/га Мо. 6. Фон + 3 кг/га Мо.

7. Фон + 3 кг/га си . 8. Фон + 6 кг/га си.

9. Фон + 3 кг/га ¿п . 10. Фон + 6 кг/га гп.

Анализы почв выполнены следующими методами: влажность почвы весовым методом; щмус и общий азот по Тюрину; нитратный азот колориметрически с дисульфофеноловой кислотой; аммиачный азот колориметрически с реактивом Несслера; рН потенциометричес-ки. Уреаза по Ромейко и Малинской, мг кн,( на I г почвы за 24 часа, инвертаза по Щербаковой, мг глюкозы на I г почвы за 24 часа, каталаза по Галстяну, мл О2 на I г почвы за I минуту.

Математическая обработка данных осуществлялась методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову.

Ниже приведены данные по химическому составу и ферментативной активности исходных образцов чернозема выщелоченного.

Таблица I

Агрохимические показатели чернозема выщелоченного

Глу-: 1У- ¡Общий: к- : м- :рн„ „

бина: муо :азот : N11. : N0 + : "2г

см :___:___:___:__„¡и-кОд 1

____ У<>___:_ _мг на_кг почвы ±___

Модельно-лабора торный 0-20 2,99 0,20 3,16 2 ,10 5,26 6,40

Вегетационный 0-20 2р 96 0,19 2,30 I ,36 3,66 6,61

Модельно-полевой 0-20 3,07 0,21 2,22 I ,72 3,94 6,70

20-40 2,72 0,18 1,97 I ,63 3,60 6,79

40-60 2,78 0,13 1,78 I ,51 3,29 6,75

0-60 2,85 0,17 1,99 I, ,62 3,61 6,74

Таблица 2

Ферментативная активность чернозема выщелоченного

Опыт

••Глубина,: Уреаза: Инвертаза : Каталаза

см : * *

0-20 0,50 24,00 0,51

0-20 0,46 26,40 1,50

0-20 0,61 19,20 1,52

20-40 0,65 17,16 1,47

40-60 0,58 16,56 1,32

а-60 0,61 17,64 1,43

Модельно-лабора торный

Вегетационный

Модельно-полевой

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

I. Влажность и активность почвенных процесоов

Компостирование почвы при влажности 60$ ППВ в течение 45 дней способствует увеличению содержания гумуса на 13 %, а общего азота на 5 %. Независимо от режима увлажнения (60 и 80" ППВ) яитрификационная способность и общее содержание минерального

азота возрастают к концу опыта соответственно в 3,9 и 3,3 раза по сравнению с исходным образцом.

Результаты изменил активности почвенных ферментов показывают, что уреазная активность при влажности 60% ППВ постепенно снижается к концу опыта, а при 80,? 'ШВ максимум ее выявлен через 30 дней.

Активность инвергазы увеличивается к концу опыта, причем увлажнение до 803 ППВ дает более высокие значения, чем при влажности 60,* ППВ. Активность каталазы к концу опыта резко возрастает при влажности 60£ 'ШВ и существенно снижается, приближаясь к активности исходного образца, при влажности 80? ШВ.

2. Азотные удобрения и ферментативная активность почвы

В условиях модельно-лябораторного опыта (табл. 3) при изучении влияния азотных удобрений на динамику почвенных процессов, показано, что при внесении в почву мочевины и сульфата аммония отмечается снижение количества гумуса (на 12,5-22,0 %) и общего азота ( на 15-16 %). При использовании мочевины содержание общего азота сохраняется на уровне контроля на вариантах и 2:1:1, а гумуса при применении сульфата аммония на варианте крх 1:1:1.

По мере увеличена доз мочевины и сульфата аммония возрастает суммарное содержание минерального азота в почве. При использовании мочевины максимальное количество минеральных форм азота на вариантах кис 1:1:1 и 2:1:1 обнаружено через 30 дней после начала компостирования (56,23 и 89,46 мг/кг), а на варианте к!'к 3:1:1 через 45 дней (112,40 мг/кг). 70 % минерального азота здесь представлены нитратами.

Таблица 3

Влияние азотных удобрений на агрохтагачеокие показатели чернозема выщелоченного*

:Срок: N'- : и -: м - :рНн ^ :_Активнооть ^врментов_

Схема :<"*>! ВД4: и03: ^ :Уреаза:Инвёрта:Катала-

опыта _ ' _ _ 3 'мг *Нл:ва, мг :sa, мл

: : : : :глюко8н: 02

Контроль 15 (без удоб- 30 рений) 45

ИРК 1:1:1 15 30 45

МНС 2:1:1 15 30 45

NFK 3:1:1 15 30 45

х В чиолителэ мочевина, в знаменателе сульфат аммония

При внесении в почву сульфата аммония макоимум нитрификаци-онной способности наступает не через 30, а через 45 дней ( npk 3:1:1, 100,06 мг/кг), а содержание аммиачного азота преобладает над нитратным лишь в первые 15 дней компостирования.

Вносимые в почву удобрения подкисляют ее и тем больше, чем выше доза удобрения. Сульфат аммония создает более высокий уровень подкисления, чем мочевина.

3,69 2,39 4,50

8,43 15,60 16,02

15.49 18.04

11.43 48.22

29.44 19.67

58,99 29.53

15,70 8.01

11,20 5.31

12,26 26,00

40,99 11,35

17,38 7,47

29,34 40.42

56,86 10.15

38,85 4103

12.24 78.11

39.25 32|03

63,43 41 '16

16.18 105.83

51,62 108.37

12,12 17,99 20^2

33.57

27,13 56.23

40,64 24.98

11,25 55.53

53,23 89,46

56,63 39.50

92,77 81158

73,04 115.98

90,47 112.40

6,46 6 33 6,37

6.01

5,84 5.94

5.83 5.93

5,76 5.90

5,80 5.79

5.84 5179

5,60 5! 70

5,75 5.71

5,53 5 61

0,72 0.47

0,98 0,59

0,71 Ol 51

0,66 0.83

1,05 0.64

0,91 0156

23,17 76,89 1 00,06 5,39 0,69

23,24 25,56 25| 32

19,44

19,44 20.40

20,28 24.60

31,80 19|88

18,96 20.88

20,80 22.56

21,48 19.20

19,68 19.44

20,60 20.40

20,88

0,63 0,60 0,63

0.57

0,44 0,52

0,48 0|48

0,45 0.46

0,45 0|43

0,46 0.45

0,43 о|43

0,43 0,42

0,45

Активность уреазы при применении изучаемых удобрении возрастает в период компоотирования, а к концу опыта снижается до уровня активности исходного образца (табл. 3). На варианте с сульфатом аммония отмечена более высокая ее активность, чем на варианте с мочевиной. Коэффициент корреляции между содержанием аммиачного азота и активностью уреазы составил +0,87, а коэффициент детерминации 0,76 (по мочевине).

Выявлено ингибирование активноети инвертазы и каталазы под влиянием вносимых в почву удобрений. В отличие от мочевины, сульфат аммония активирует каталазу в конце опыта (табл. 3). Выявлена сильная положительная корреляция между активностью каталазы и величиной рН; коэффициент корреляции равен +0,88 (по мочевине).

.Изучение влияния азотных удобрений на биохимические процессы в почве в моделъно-полевом опыте под яровой пшеницей в фазе выхода в трубку показало (табл. 4), что при использовании мочевины, аммиачной селитры и сульфата аммония суммарное содержание минерального азота возрастает прямо пропорционально вносимым дозам удобрений. Преобладающей формой минерального азота здесь является аммиачная форма.

При внесении в почву всех форм азотных удобрений происходит ее подкисление, особенно резкое по сульфату аммония.

Активность уреазы на всех вариантах была выше контроля на 18-25 % и в значительной мере она была прямо пропорциональна вносим»! дозам удобрений (рис. I). Увеличение инвертазной активности обратно пропорционально возрастающим дозам удобрений. Наибольшее увеличение ее отмечено при применении мочевины ( м'к 1:1:1 на 25 %) и сульфата аммония ( м-'* 1:1:1 на 16 %) /рис. I/. Каталазная активность возрастает при внесении мочевины, однако между вариантами нет существенных различий. Аммиачная селитра и сульфат аммония мнгибиргсгст ее и тем сильнее, чем выше доза

вносимых удобрений (рис.1 ).

Таблица 4

Влияние азотных удобрений на содержание минерального азота и величину рН в черноземе выщелоченном под яровой пшеницей (фаза выхода в трубку, слой 0-20 см)

Схема опыта : Удобрение: n-n11,, : к-гда n-n111 +

мг/кг почвы :

Контроль (без удобрений) 1,36 1,86 3,22 6,75

ирк 1:1:1 со(Ю12)2 4,24 1,10 5,34 6,46

1,78 0,84 2,62 6,44

(к!1и)250,( 1,88 0,26 2,14 6,33

мрк 2:1:1 со (n11,,)., 6,52 5,07 11,59 6,34

3,22 1,49 4,71 6,20

(кн4)230/( 5,27 0,77 6,04 5,79

крк 3:1:1 со(ша)2 10,58 9,98 20,56 6,35

23,51 4,18 27,69 6,05

22,73 3,02 25,75 5,51

В фазе полной спелости яровой пшеницы установлено (табл. 5), что при внесении в почву мочевины и сульфата аммония происходит снижение количества тсмуса и общего азота, причем оно сильнее выражено на варианте с сульфатом аммония, где отмечается прямая зависимость между возрастающими дозами удобрения и уменьшением оо-держания гумуса.

При использовании аммиачной селитры снижение содержания гумуса характерно для вариантов мрк 2:1:1 (на 0,08 %) и ирк 3:1:1 (0,37 %). На варианте N1« 1:1:1 произошло увеличение его количества на 0,20 %.

Суммарное содержание минерального азота на фоке различных азотных удобрений уменьшается по сравнение о фазой выхода в трубку яровой пшеницы. В его составе преобладающей является аммиачная форма азота.

1,2

¡1.0

¡5!

|0.8 §0,4

га (и о. ^ 0,2

26

я

ю

§24

22

(н £

-20 СО СО

518

§ 16

со! ,9 о

а1-7

81,5

га

¡1.3

3

1Д

70:70:40 140:70:40

Дозы удобрений,и РК кг/та д.в.

210:70:40

70:70:40 1 40:70:40 210:70:40

Дозы удобрений, NРК кг/га д.в.

-70:70:41)-141):,?1):4и-^0:70:40—*

Дозы удобрений, НРК кг/га д.в.

Рис.1. Влияние азотных удобрений на ферментативную активность чернозема выщелоченного (в слое

0-20/см) под яровой пшеницей (фаза выхода в трубку)

- крк

------ крк

------- ЛРК

К: С0( ин9) N

2;2

(НН4)23 04

N - ИН4 Я03

Таблица 5

Влияние азотных удобрений на агрохимичеокие показатели чернозема выщелоченного под яровой пшеницей (фа»а полной опелосги, слой 0-60 ом)

Схема опыта

Одобрение :£уму с : : : к-кнИРнн„о

• : : : : +и_ыо3 : 2г

____х___ мг/кг почвы__:___

2,65 0,16 2,88 0,77 3,69 6,73

со(нн2)2 2,60 0,15 2,43 1,07 3,45 6,46

2,85 0,17 2,39 0,78 3,17 6,44

(ИН^Оц 2,34 0,12 3,54 0,93 4,47 6,53

со(ш2)2 2,49 0,14 3,15 1,29 4,44 6,42

ин4но3 2,57 0,15 3,46 0,92 4,38 6,57

(нн^зо,, 2,25 0,12 3,14 1,98 5,12 6,53

со(ин2)2 2,45 0,14 2,76. 1,29 4,04 6,58

2,28 0,13 3,39 1,05 4,44 6,69

(КН,1)250;( 2,08 0,1Г 2,62 0,79 3,14 6,48

Контроль (без удобрений)

ырк 1:1.1

мрк 2:1:1

нрк 3:1:1

С увеличением дозы мочевины усиливается подкиоление почвы, на фоне других азотных удобрений нет существенных различий в значениях рН между вариантами опыта и контролем.

Активность у ре азы на воех вариантах при внеоении мочевины, аммиачной Ьелитры и сульфата аммония имела значения, близкие к контролю (рио. 2). Активность инвергазы при внесении мочевины на варианте N1^1:1:1 повысилась на 16 % по отношении к контролю. На варианте крк 3:1:1, а также при применении аммиачной оелитры и сульфата аммония на всех вариантах отмечено снижение ее активности на 8-23 % (рио. 2). Активность каталазы была подавлена вносимыми азотными удобрениями, причем наблюдается тенденция более выоокого ингибирования возрастающими дозами удобрений (рио. 2).Выявлено, что наиболее благоприятный для развития почвенных процеооов являются дозы мочевины и аммиачной оелитры 70 кг/га д.в. (№к 1:1:1).

§ 1.2 03

I 1,0

1 0.8

2.1

§ 1.7 т 1,5

са ц

В 1,3 й

1.1

70:70:40 1 40:70:40 210:70:40

Дозы удобрений, к рк кг/га д.в.

70:70:40 1 41): 70:40 210:70:40

Дозы удобрений, мРКкг/гад.в.

70:70:40 1 40:70:40 210:70:40

Дозы удобрений, ИРК кг/га д.в.

Рис. 2- Влияние азотных удобрений на ферментативную активность чернозема выщелоченного (в слое 0-60 ем) под яровой пшеницей

(фаза полной спелости)

ИРК ИРК мек

С0( ин.,)2

( *н4)2 ^ нн4н 03

3. Влияние микроэлементов на превращение азота и углеводов в почве

Исследование влияния микроэлементов на фоне мочевины на превращение азота и углеводов в почве в модельно-лабораторном опыте показало, что содержание гумуса к концу опыта увеличивается по сравнению с фоном при внесении мочевины совместно о раздельным добавлением мп, Мо и си ; использование Ре приводит к уменьшению его значений. Количество общего азота уменьшается на 10 % при использовании Ре и мп и остается на уровне фона по Мо и си . Суммарное содержание минерального азота с преобладанием в его составе ло3 возрастает с увеличением доз мочевины.

Величина рН снижается по сравнению о фоном при использовании Ре; остальные микроэлементы не дают существенных изменений этого показателя.

Уреазная активность сохраняется на уровне фона (Мо^и) или же имеет высокие значения в начале опыта (Ре, мп) с последующим уменьшением ее к концу наблюдений, за исключением варианта ш'к 3:1:1 + Ре 9 мг/кг. Активность инвертазы имеет максимум в начале опыта с последующим снижением ее к концу опыта ( мп , Мо, си ). На вариантах с железом ее активность сохраняется на уровне фона. Активность каталазы не претерпевает изменений на вариантах с медью. Увеличение ее активности отмечено на вариантах м'к 3:1:1 + Ре 9 мг/кг, мчс 3:1:1 + мп I и 3 мг/кг и ирк 1:1:1+ Мо 0,5 мг/кг. К концу наблюдений отмечается тенденция ингибиро-вания каталазы.

В вегетационном опыте с применением мочевины и микроэлементов установлено, что количество гумуса снижается к концу вегетации на вариантах с Ре и '¿п , и остается на уровне фона при использовании мп ,Мо и си . Содержание общего азота уменьшается

в среднем на 10 % на вариантах о мп и «и и возрастает на такую же величину на варианте нрк 1:1:1 + Мо I мг/кг почвы. На остальных вариантах (Ре и си ) оно сохраняется на уровне фона. Суммарное соде ржание минерального азота возрастает преимущественно в начале и середине вегетации на всех вариантах, преобладающей формой являются нитраты.

В опытах отмечено уменьшение величины рН на 0,21-0,30 единиц (Ре, ми. и гп) или же эти значения сохраняются на уровне фона (Мэ и Си).

Активность почвенных ферментов не имеет четкой картины • по-вариантам, в большинстве случаев она лежит на уровне или ниже фона.

В модельно-полевом опыте при использовании микроэлементов и мочевины в фазе выхода в трубку яровой пшеницы выявлено, что суммарное содержание минерального азота снижается на воех .вариантах по сравнению о фоном. Благоприятные условия для его накопления выявлены при внесении 18 кг/га 3?в, 1,5 кг/га Мо и 3 кг/га 2п.

Величина рН находится на уровне фона (Ге, Мэ), снижается на 0,20-0,24 единицы (М ч>2п) или же увеличивается на 0,25 единиц при внесении 3 кг/га Си,

Уреазная активность сохраняется на уровне фона на всех вариантах, для инвертазы характерно ее ингибирование на 7-14 % ( 2п) и 25-30 % (?е). В остальных случаях ее активность не изменяется. Кяталазная активность на всех вариантах увеличивается, особенно при внесении железа (на 9-19 %).

В фазе полной спелости яровой пшеницы (табл. 6) ошечено уменьшение или стабилизация на уровне фона содержания гумуса, общего азота и величины рН. Исключение составляет вариант о

Агрохимические показатели и активность ферментов в черноземе выщелоченном под яровой пшеницей в модельно-полевом опыте при внесении мочевины и микроэлементов (фаза полной спелости, слои 0-60 см)

Показатели:

Ре

9 кг/га:

'/га _18 кг/га

мп 3 кг/га 'irL 6 кг/га

1,5 кг/га: Си. 3 кг/га: рп 3 кг/га L _ з;о кг/га:_ _ _6_кг/га1______ § кг/га _

Уменьшение На уровне Уменьшение количества

содержания фона на 0,22 % при 6 кг/га - на о; 130*28 %

Гумус,?

Общий азот,%

РН,

Уменьшение содержания на 0,230,41 % при дозе Ре 9 и 18 кг/га

Снижение количества на 0,01 % при дозе Ре 18 кг/га

Больше на 0,14 единиц (Ре 9 кг/га) и меньше на 0,23 един!™ при Ре 18 кг/га

Увеличение на 60 (9 кг/га) и 53 (18 кг/га) %

Ингибирование на 27 и 30 %

Уреа за, активность, мг

Инвертаза, активность,мг глюкозы

Каталаза, На уровне фона

активность,

мл 0о

■ Уменьшение количества на 0,25 % (3 кг/га) и сохранение на уровне фона при 6 кг/га

Снижение содержания на 0.02 % (3 кг/га) и сохранение на уровне фона при 6 кг/га

Ниже фона на 0,13 единиц при 3 кг/га

На уровне фона

Снижение ко- Увеличение личества на содержания 0,01 t при на 0.01 % 3 кг/га при 3 кг/га

Больше,чем На уровне на фоне на фона 0,14-0,27 единиц

Увеличение на 7 % при 6 кг/га

Увеличение на 39 % при 1,5 кг/га Мо

На уровне фона

На уровне

Снижение содержания на 0,02 % при 6 кг/га

Ниже фона на 0,21 единицу при 3 кг/га

Увеличение на 15 и 39 %

Ингибирование на 12 % при 3 и 6 кг/га

На уровне фона

Увеличение на 7 и 10 %

Ингибирование в среднем на 27 %

На уровне фона

е

использованием 3 кг/га Мо, где значение рН увеличилось на 0,27 единиц. Суммарное содержание минерального азота возрастает к концу вегетации, особенно при внесении 9 кг/га Ре, 3 кг/га с« и 3 кг/га г п.

Существенное увеличение уреазной активности происходит при внесении в почву Ре (на 53-60 %), Мо (на 39 %),си (на 15-39 %) и (7-10 %). Выявлено ингибироваяне инвертазы при внесении микроэлементов (кроме Мо) и сохранение на уровне фона каталазной активности.

В модельно-полевом опыте при применении аммиачной селитры и микроэлементов в фазе полной спелости яровой пшеницы (табл. 7) показано снижение количества гумуса и общего азота, а также ннги-бированне инвертазы. Коэффициент корреляции между количеством гумуса и активностью инвертааы составляет +0,88 по аммиачной селитре и молибдену, и +0,85 по аммиачной селитре и меди.

Суммарное содержание минерального азота выше, чем на фоне, установлено при применении Мо и си ; снижение его количества происходит при внесении Ре.

Увеличение значения рН ошечено на вариантах с мп и Мо, а снижение при использовании Си.

Уреазная активность сохраняется на уровне фона по Ре, м& и возрастает на 10-13 % по Мо и си . Активность каталазы увеличивается на 16-17 % при применении Ре, а на остальных вариантах она не отличается от данных фона.

В вегетационном опыте достоверная разница по сравнении о фоном по массе соломы, яровой пшеницы получена лишь на варианте "фон + I мг/кг почвы". По массе зерна ни один из вариантов о микроудобрениями не дал существенных различий по сравнению с фоном.

В модельно-полевом опыте при применении мочевины и микроудоб-

Агрохимические показатели и активность ферментов в черноземе выщелоченном под яровой пшеницей в модельно-полевом опыте при внесении аммиачной селитры и микроэлементов (фаза полной спелости, слой 0-60 см)

Показатели

Ре

9 кг/га 18 кг/га

Мг> 3 кг/га 11 ги 6 кг/га

Мо

1,5 кг/га: 3,0 кг/га:

Си |

6 кг/га

Гумуо, /2

азот,

Уменьшение содержания на 0,430,40 %

Снижение количества на 0,02 % при 9 кг/га Ре

Ниже фона 12,722,97 мг/кг)

ЫН4 + Н03

мг/кг

Преобладающая форма

РЙНоО

Уреаза, активность,мг

Инвертаза,активность, мг глюкозы Каталаза, активность,мл 02

Уменьшение коли- Уменьшение содер-чества на 0,47 жания на 0,28 и и 0,32 % 0,23 %

Снижение содер- Снижение в ссед-жания на 0,03Г нем на 0,03 % и 0,02 %

На уровне фона Выше.чем на фоне на всех вариантах (4,36 мг/кг)при 1,5 кг/га Мо и ниже (2,62 мг/кг)

Уменьшение количества на 0,56 и 0,61 %

Снижение на 0,02 и 0,03 %

Выше, чем на фоне, макоимум .(4,90 мг/кг) при 3 кг/га

при 9 кг/га Ре, при 18 кг/га Ре и поровну

Повышение по сравнению с Фоном на 0,14-0,16 единиц

при 3 кг/га Мо

Больше, чем на фоне на 0,21 и 0,28 единиц

На уровне фона На уровне фона

Ингибирование на 24 и 27 %

На уровне фона

Больше,чем на фоне Больше,чем на фоне на на 0,25 единиц при 0,21 единицу при 3 кг/га Мо 3 кг/га

Ингибирование на 10 %

Увеличение на 10 и 13 % Ингибирование на 59 и 64 %

Увеличение на 10 %

Ингибирование на 34 и 23 %

Увеличение в среднем на 16 %

На уровне фона На уровне фона

СО

рений достоверная разница по массе зерна и соломы существенна между фоном и вариантом ырк1:1:1 + Мо 1,5 кг/га.

В модельно-полевом опыте при использовании аммиачной селитры и микроэлементов наибольшая и достоверная прибавка массы зерна была получена на варианте с внесением Мо в количествах 1,5 и 3,0 кг/га.

ВЫВОДЫ

1. Черноземы выщелоченные Краснодарского края, обладая высоким естественным плодородием, весьма чувствительно относятся к нарушению гомеостаза, что проявляется при измвнении влажности почвы, внесении различных форм и доз макроудобрений и микроэлементов.

2. Разные режимы увлажнения почвы создают неодинаковые условия для динамики почвенных процессов: при влажности 60^'пПВ возрастает количество гумуса на 13 % при компостировании почвы в течение 45 дней. Влажность 60 и ППВ увеличивает нитрификацию к концу опыта соответственно в 3,9 и 3,3 раза.

3. Более высокая влажность почвы (80"* ,'ППВ) создает благоприятные условия для деятельности гвдролаз, а оптимальная (60 %) для оксидаг.

4. В модельно-лаборагорном (мочевина и сульфат аммония) и модельно-полевом (мочевина, сульфат аммония и аммиачная селит-ра)опытах выявлено снижение содержания гумуса и общего азота по мочевине и особенно по сульфату аммония. По аммиачной селитре в модельно-полевом опыте кроме уменьшения количества гумуса, происходит его увеличение на 0,20 % на варианте крк1:1:1.

5. Суммарное содержание минерального азота возрастает при увеличении доз азотных удобрений в лабораторном опыте и в модель-но -полевом в фазу выхода в трубку яровой пшеницы. В фазе полной

спелости происходит снижение его количества по сравнению с предыдущей фазой.

6. Азотные удобрения подкисляют почву: сильнее воего сульфат аммония (лабораторный опыт и моделъно-полевой в фазе выхода в трубку) и мочевина (в фазе полной спелости).

7. Данные по активности уреазы противоречивы: проиоходит ее возрастание по мере увеличения доз азотных удобрений с последующим снижением к концу опыта (лабораторный опыт и модельно-поле-вой в фазе выхода в трубкз), или же она остается на уровне контроля (фаза полной спелости).

8. В целом отмечается ингибирование инвертазы и каталазн; активность инвертазы по мочевине ( ^к 1:1:1) в фазе выхода в трубку повышается на 16 %.

9. В модельно-лабораторном опыте при внесении микроэлементов по мочевине показано увеличение к концу опыта количества минеральных форм азота, содержания гумуса (ми, №>, си ), сохранение на уровне фона количества общего азота (Мо, си) и величины рН (уменьшение при применении Ре). Активность почвенных ферментов имеет более высокие значения в начале опыта с последующим снижением ее

к концу наблюдений.

10. В вегетационном опыте на воех вариантах отмечается увеличение содержания минеральных форм азота, снижение количества гумуса (?е, ) и общего азота (мп, , уменьшение величины рН (Ре, ). Динамика активности почвенных ферментов в основном находится на уровне фона.

11. В модельно-полевом опыте (по мочевине) в фазе выхода в трубку яровой пшеницы благоприятные условия для накопления минеральных фор« азота создаются при использовании 18 кг/га -Те, 1,5 кг/га Мо и 3 кг/га гп . Снижение величины рН наблюдается по мп

и 2м , а увеличение по си (3 кг/га). Активность уреазы находите}'

на уровне Фона, каталазы возрастает на всех вариантах, а инвер-тазы ингибируется особенно заметно при использовании (2530 55).

12. В фазе полной спелости яровой пшеницы (по мочевине) ко- • личество гумуса, общего азота и величина рН снижается или остается на уровне фона, а содержание минеральных форм азота возрастает, особенно при применении 9 кг/га ?е, 3 кг/га сщЗ кг/га

2а . Уреазная активность значительно возрастает при использовании £е (на 53-60 %), Мо (на 39 %), си (на 15-39 %) и ¿п (7-10 %). Каталаза сохраняет свою активность на уровне фона, а инвертаза ингибируется (кроме Мо).

13. В этом опыте по аммиачной селитре отмечено уменьшение содержание гумуса и общего азота, увеличение количества минеральных форм его (Мо и си ), или же снижение (Ре), возрастание величины рН (М» и Мо) или же ее падение (си ). Выявлено увеличение инвертазной активности по Мэ и с« (на 10-13 %) и каталазной на 16 % по Э?е, а также ингибирование инвертазы.

14. В модельно-полевом опыте достоверная разница по массе зерна и соломы получена на варианте КРК 1:1:1 +1,5 кг/га Мо (по мочевине) и на вариантах крк 1:1:1 с внесением молибдена в дозе 1,5 и 3,0 кг/га (по аммиачной селитре).

15. В модельно-полевом опыте выявлена положительная корреляция между количеством гумуса и инвертазой, и каталазой, а в лабораторном - между количеством аммиачного азота и уреазой. Отрицательная коррелятивная связь установлена в лабораторном опыте между суммарным содержанием минерального азота, с одной стороны, инвертазой, каталазой и рН - с другой.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В связи с уменьшением количества гумуса и общего азота в черноземе выщелоченном при внесении минеральных удобрений и микроэлементов почвы нуждаются в систематической; внесении органического вещества для создания положительного баланса гумуса.

2. Высокие дозы азотных удобрений (140 и 210 кг/га д.в.) подавляют активность гидролаз и оксидаз, в связи с .¿м наиболее оптимальной дозой мочевины и аммиачной селитры является норма 70 кг/га д.в.

3. При совместном внесении азотных удобрений и микроэлементов (Ре, мп , Мо, си , гп) наиболее эффективным для динамики почвенных процессов и урожайности яровой пшеницы является молибден

в дозах 1,5 и 3 кг/га.

'но МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ ПОДГОТОВЛЕНЫ И СДАНЫ В ПЕЧАТЬ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ :

1. Влияние влажности на ферментативную активность чернозема выщелоченного Северо-Западного Предкавказья//Современное состояние почвенного покрова, его охрана и воспроизводство: Тез. докл. конф. Краснодарского отделения Всесоюзного общества почвоведов и Краснодарского НИИ агрохимии и почвоведения. - Краснодар, 1991. -3 с. (в печати).

2. Особенности ферментативной активности чернозема выщелоченного Краснодарского края под влиянием молибдена и азотных удобрений/Кубанский с.-х. ин-т. Краснодар, 1990. 10 с. (На депонировании во ВИНИТИ)/в соавторстве/.

3. Роль железа в динамике почвенных процессов в черноземе выщелоченном Северо-Западного Предкавказья/Кубанский с.-х. ин-т. Краснодар, 1990. - 10 с. (На депонировании во ВИНИТИ)/в соаятор-стве/.

4. Изменение ферментативной активности чернозема выщелоченного под влиянием марганца и азотных удобрений/Кубанский с.-х. ин-т. Краснодар, 1990. - 9 с. (На депонировании во ВИНИТИ)

/в соавторстве/.

5. Влияние азотных удобрений и меди на агрохимические показатели и ферментативную активность чернозема выщелоченного СевероЗападного Предкавказья/Кубанский с.-х. ин-т. Краснодар, 1990. -

II с. (На депонировании во ВИНИТИ) /в соавторстве/.

6. Влияние мочевины на ферментативную активность чернозема выщелоченного Северо-Западного Лредкавказья//Современное состояние почвенного покрова, его охрана и воспроизводство: Тез. докл. конф. Краснодарского отделения Всесоюзного общества почвоведов

и Краснодарский НИИ агрохимии и почвоведения. - Краснодар, 1991.3 с. (В печати) /в соавторстве/.