close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

65

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
A- 3ZOO0
МОСКОВСКАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ИМЕНИ К.А.ТИМИРЯЗЕВА
На правах рукописи
Беллахуел Джеллул
ТРАНСФОРМАЦИЯ АММОНИЙНОГО И НИТРАТНОГО АЗОТА
В РАЗНЫХ ГОРИЗОНТАХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ
Специальность 06.01.04 - Агрохимия
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
МОСКВА 1998
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа вьшолнена на кафедре агрономической и биологической
химии Московской сельскохозяйственной академии имени
К.АТимирязева.
Научный руководитель - доктор биологических наук,
профессор В.В.Кидин.
Официальные оппоненты: доктор -. &ио/\огмч&С'К-Ц)С~".наук
ведущий научный сотрудник ILAJIaepoea, кандидат
сельскохозяйственных наук, доцент Е.И. Шилова.
Ведущая организация - Всероссийский НИИ удобрений и
агропочвоведения имени Д.Н.Прянишникова.
Защита состоится ../. июля 1998 года в ./z часов на заседании
диссертационного совета Д 120.35.02 в Московской
сельскохозяйственной академии имени К-АТимирязева.
Адрес: 127550, Москва, И-550, ул. Тимирязевская, 49.
С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА
Автореферат разослан: /*Гиюня 1998 года
Ученый секретарь
диссертационного советакандидат биологических наук
кУ Говорина В.В.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-IОбшая характеристика работы
Актуальность
работы.
Оптимизация
азотного
питания
сельскохозяйственных растений за счет рационального применения
удобрений и повышения коэффициента использования минерального
азота почвы является важнейшей задачей агрохимии в теоретическом и
практическом аспектах. Многочисленные исследования, проведенные
со стабильным изотопом 1 5 N (Кореньков Д.А., Сапожников Н.А.,
Смирнов П.М., Турчин Ф.В. и др.) позволили существенно расширить
и углубить представление о путях превращения азота удобрений в
системе «почва — растение — окружающая среда». Однако, несмотря на
значительные достижения в этой области, до настоящего времени
остаются малоизученными вопросы о доступности растениям
природного минерального азота из разных ' горизонтов' почвы.
Особенно слабо изучены вопросы трансформации аммонийного и
нитратного азота в подпахотных горизонтах корнеобитаемого слоя
почвы, а также влияние агротехнических и экологических факторов на
динамику
потребления
сельскохозяйственными
культурами
минерального азота из разных слоев почвы.
В этой связи становится актуальным изучение' интенсивности и
направленности процессов внутрипочвенного цикла трансформации
разных форм минерального азота, с целью повышения эффективности
удобрений и снижения опасности загрязнения окружающей среды.
Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые, на
основании проведения комплексных экспериментальных исследований
15
с N , изучены пути трансформации и структура баланса аммонийного
и нитратного азота в дерново-подзолистой почве, взятой с разных
генетических горизонтов.. Установлено влияние срока и кратности
внесения разных форм азотных удобрений на характер превращения
азота почвы и удобрений в пахотном слое дерново-подзолистой
среднесуглинистой почвы. В модельных вегетационных опытах с
ячменем и кукурузой проведена сравнительная оценка доступности
растениям и путей трансформации аммонийного и нитратного азота
почвы, минерализующегося в течение вегетации.
Определены: общая биологическая активность (дыхание почвы),
динамика нитрификации и денитрификации, интенсивность редукции
окиси и закиси азота в разных горизонтах дерново-подзолистой почвы.
Практическая
использованием
значимое*
15
становленные
с
N з; кододорност^ {Тдр^аншюпмщ ни аммонийного и
Моск.
~
,
. s 1двмии
Инв.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-2нлтратного азота почвы позволяют совершенствовать приемы
оптимизации азотного питания сельскохозяйственных
культур
повысить эффективность применения азотных удобрений и снизить
опасность загрязнения окружающей среды
Данные о динамике превращения и структуре баланса разных форм
минерального азота в отдельных горизонтах дерново-подзолистой
среднесуглинистой почвы дают возможность повысить надежность
почвенной диагностики азотного питания растений, и методов
определения доз удобрений с учетом доступности растениям азота
почвы
Цель исследований Обоснование путей оптимизации азотного
питания растений на основе изучения особенностей трансформации
аммонийного и нитратного азота в разных генетических горизонтах
дерново-подзолистой почвы
Основные задачи исаедовании
В задачу экспериментальных
исследований входило изучение в вегетационных и модельных
лабораторных опытах с l 5 N следующих вопросов
1 Влияние сроков и кратности внесения разных форм азотных
удобрений на урожайность и вынос азота растениями
2 Изучение структуры баланса азота, разных форм удобрений в
зависимости от срока и кратности их внесения с целью,
прогнозирования путей трансформации минерального азота почвы
3 Изучение динамики превращения аммонийного и нитратного
азота в разных генетических горизонтах дерново - подзолистой
почве
4 Определение биологической активности отдельных горизонтов
дерново - подзолистой почвы их роли в превращении минерального
азота
5 Изучение динамики восстановления окиси и закиси азота в
отдельных горизонтах почвы
Апробация работы Результаты экспериментальных исследований
по теме диссертации были доложены на научной конференции
молодых ученых Московской сельскохозяйственной академии
имени К А Тимирязева в июне 1946 года и во Всероссийском
научно-исследовательском
институте
удобрений
и
агропочвоведения имени Д Н Прянишникова в апреле 1995 года
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-3-
Публикаиии. По теме диссертации опубликованы две статьи, в
которых отражено основное содержание сделанной работы.
Объем диссертаиии. Диссертация состоит из введения, _э глав,
выводов, списка литературы и приложений. Содержит Щ страниц:
машинописного текста, 6 рисунков, таблиц 25, приложений-10
Список литературы включает 128 наименований, из них 34
иностранных авторов.
2.Условня и методика проведения исследований,.
Для решения поставленных задач программой исследований
предусматривалось проведение 10 вегетационных и серии:
модельных лабораторных опытов
..
•
.••--...•
В вегетационных опытах изучали влияние срока и кратности
внесения.разных форм азотных удобрений на урожай и качество
ячменя, и кукурузы, использование растениями азота почвы и
удобрений, закрепление азота удобрений в почве и размер его
газообразных потерь.
.,
Исследования проводились в вегетационном домике кафедры
агрономической
и
биологической
химии
Московской
сельскохозяйственной
академии
имени
К.АЛимирязева
в
пластмассовых сосудах, вмещающих 5 кг абсолютно сухой почвы.
Для
опытов
использовали
дерново
подзолистую,
среднесуглинистую почву с экспериментальной базы учхоза
"Михайловское" (Московской области Подольского района).
Агрохимическая характеристика почвы представлена в таблице №1.
Таблица №1
Агрохимическая характеристика дерново-подзолистой почвы
Горизонт.
(см)
Гумус,
/N-общий
•
pHkcl
Нг
S
V,%
Р2О5
К20
%
мзкв/100 г
мг/lOOr
Вегетационные опыты
Ал (0-20)
1.93
0.09
6.2
1.4
10.6
88
Ал (0-20)
2.45
0.11
6.0
1.7
13.8
89
13
17
А2В(20-40)
0.43
0.03
5.6
1.3
9.5
86
9
11
В (40-60)
0.26
0.02
5.8
1.6
8.9
84
5
7
С (100-120)
0.11
0.01
5.2
0.4
8.2
93
з
5
45
12
Лабораторные опыты
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-4-
Опыты проводили с ячменем - Зазерский 80 и кукурузой Коллективный 160 ТВ НПО "Элита" Перед закладкой опытов
дерново- подзолистая почва была произвесткована по полной
гидролитической кислотности Фосфорные и калийные удобрения
вносили до посева при закладке опытов в виде двойного
суперфосфата и хлористого калия из расчета 120 мг PzOs и К2О на 1
кг сухой почвы (0 6 г/сосуд) Меченные l s N удобрения в виде
сульфата аммония, кальциевой селитры и аммиачной селитры
вносили в дозе 120 мг N/кг после появления всходов в один срок или
равными долями дробно Корневую подкормку ячменя азотом
удобрений в 2 срока проводили после всходов и в фазу выхода в
трубку, в 3 срока - всходы, трубкование, колошение , в 4 срока всходы, трубкование, колошение, начало формирования зерна, в 6
сроков - всходы, кущение, трубкование (в начале и конце ), в фазу
колошения и начало формирования зерна, в 12 сроков - всходы и
еженедельно в течение вегетации растений до начала формирования
зерна Счема опыта представлена в таблице №2
Таблица № 2
Схема опыта с ячменем
Сроки внесения азота мг/кг почвы
Кратн
Внесе- Всходы Кущ- Трубкова Трубкование Колошение
ение
ние
(конец)
ния
1
2
3
4
6
12
120
60
! 40
30
20
10x2
20
10x2
60
40
30
20
10x2
20
10x2
40
30
20
10x2
Начоло
форм
Зерна
30
20
10x2
В опытах с кукурузой азот удобрений в дозе 120 мг N/кг (О 6 г
N/сосуд) вносили в виде корневых подкормок в один срок по
всходам (фаза 3-4 листьев), или равными долями дробно в 2 срока фазы 3-4 листьев и появления метелки , в 3 срока - фазы 3-4 листьев,
появления метелки и цветения, в 4 срока - фазы 3-4 листьев,
появления метелки, цветение и молочной спелости зерна в 6 сроков
в фазу 3-4 листьев, 6-8 листьев, появления метелки, цветения, начало
формирования зерна и начало молочной спелости зерно.
i
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-5в 12 сроков - 3-4 листа и еженедельно в течение вегетации
растений до молочной спелости зерна. Схема опыта представлена в
таблице № 3 .
Таблица № 3
Схема опыта с кукурузой
i
Сроки внесения азота, мг/кг почвы
Кратн.
внесения
ЛИСТ
1
2
3
4
6
12
120
60
40
30
20
10x2
3-4
8-9
лист-
Образ. , Цвеметелки " тение
60
40
30
го
10x2
20
10x2
Начоло
форм.
Зерна
1
Молоч
спел:
зерна
,•
40
30
20
10x2
,•
.20
10x2
30
20
10x2
15
Меченые азотные удобрения с обогащением N 15-20 атом, % во
все сроки вносились в почву в виде раствора соответствующей
концентрации с помощью шприца с удлиненной иглой на глубину
10 см. С целью равномерного распределения азота в почве , азотные
удобрения в каждом сосуде вносили в 20 точках . Полив растений
осуществляли по весу. Уборку ячменя проводили в фазу полной
спелости зерна, кукурузы - в фазе молочно- восковой спелости зерна
в конце августа, начале сентября. После уборки стебли и листья
кукурузы измельчали и высушивали в сушильном шкафу при
температуре 60 -65° С , с предварительной фиксацией растительного
материала при температуре 105° С . Содержание общего азота в
почвенных и растительных образцах определяли по методу
Кьельдаля - Иольбауэра. Минеральный азот почвы - в 0.2 н КС1
вытяжке с восстановление нитратов по Деварду с последующей
дистилляцией аммиака по Кьельдалю.
Анализ изотопного состава азота в образцах почвы, растений и
удобрений
проводили
масс-спектрометрическим
методом.
Содержание азота удобрений в почве и растениях определяли по
уравнению изотопного разбавления.
Модельные лабораторные опыты проводились с дерновоподзолистой среднесуглинистой среднеокультуренной почвой,
взятой из длительного стационарного опыта экспериментальной
базы учхоза «Михайловское» Московской области .
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-6-
Не рассматривая других аспектов действия механической
обработки и применения азотных удобрений на почвенные процессы
нами сделана попытка проследить с помощью 1 5 N за судьбой
минерального азота в отдельных генетических горизонтах дерновоподзолистой почвы
Опыты проводили в стеклянных сосудах емкостью 0 8 литра, в
каждый сосуд помещали 500 грамм почвы, взятой с различных
генетических горизонтов 0-20 см (Ап-пахотный горизонт), 20-40 см
(АгВ-переходный), 40-60 (горизонт В) и 100-120 см (горизонт С)
Меченные стабильным изотопом I 5 N сульфат аммония и
кальциевую селитру вносили в почву в виде раствора из расчета 100
мг азота на 1 кг почвы После тщательного перемешивания и
увлажнения почвы в сосудах ее уплотняли по горизонтам до
равновесной плотности Почву инкубировали в термостате в течений80 суток при температуре 20-22°С и влажности 70% от 1111В Анализ
почвы на содержание минерального азота удобрения и размера
иммобилизации его в разных горизонтах почвы проводили через 20,
40,60 и 80 дней убирая каждый раз по три сосуда Первоначальная
повторимость опыта 12-кратная в конце опыта- 3-кратная Рыхление
почвы в частости сосудов проводили через каждые 10 дней
Изучение динамики восстановления оксида азота в разных
горизонтах дерново-подзолистой почвы проводили в герметично
закрытых сосудах емкостью 0 8 литра, снабженных специальным
устройством для ввода необходимого количества оксида азота в
надпочвенную атмосферу и периодического отбора шприцом
надпочвенного воздуха для анализа Масса почвы - 0 5 кг, влажность
70%от ППВ С целью предотвращения химического взаимодействия
оксида азота с кисчородом воздуха, сосуды с почвой
компостировали в атмосфере аргона, в каждый сосуд вводили 10
3
см оксида азота Опыты проводились в 3-кратной повторности
Содержание окиси (NO) и закиси азота (№О) в атмосфере сосудов
контролировали через каждые 20 дней Инкубирование почвы
проводили в 3-кратной повторности при температуре 22-23°С,
влажности - 70% от ППВ
Определение общей биологической активности (интенсивности
почвенного дыхания) почвы разных горизонтов проводили в
герметичных сосудах снабженных штуцером для периодического
отбора проб воздуха и смены атмосферы В каждый сосуд помешали
0 5 кг почвы, увлажняли до 70% от ППВ и компостировали в
термостате в течение 80 дней при температуре 22-23°С Отбор проб
воздуха в сосудах для анализа и смены атмосферы проводили через
каждые 20 дней
Для изучения влияния механического
перемешивания на биологическую активность почвы, в части
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-7сосудов ее периодически ( через 20 дней) перемешивали,'' а 'затем
вновь уплотняли до равновесной полевой плотности. Повторность
опыта 3-кратная.
'
Содержание газового состава (NO, №О, N2, О2, СО2)
надпочвенной атмосферы сосудов контролировали с помощью
газоадсорбционной храматографии на храматографе «Хром-5» с
использованием сорбентов: «порапак—Q» и молекулярные сита 5А°.
Оптимизация азотного питания сельскохозяйственных культур
является важнейшим фактором, определяющим урожайность и
качество продукции. При этом наиболее существенное влияние на
рост и развитие растений и эффективность'азотных удобрений
оказывает азот почвы, на долю которого в общем выносе его
растениями приходится, в зависимости от уровня "интенсификации
земледелия, от 60-95%.
Несмотря на многочисленные .исследования, проведенные в
Российской Федерации (Турчин Ф.В., 1965; Сапожников Н.А., 1968;
Кореньков Д.А., 1965-90; Смирнов П.М., 1965-82; Муравин Э.А.,
1991 и др.), так и зарубежном ( Bartholomew W. V., 1969; Bremner J.
М., 1978; Jansson S.L., 1955; Render M , et. al. 1992) по изучению
путей трансформации меченного 1 5 N азотных удобрений и размера
использования их растениями,
вопросами превращения и
доступности почвенного азота уделялось недостаточное внимание.
Имеющиеся в литературе результаты исследований отдельных
авторов (Кореньков Д.А. и др., 1986; Кидин В.В., 1993), касающиеся
изучения с помощью I 5 N использования сельскохозяйственными
культурами азота почвы, не позволяют составить в достаточной
мере четкое представление о превращении и структуре баланса
разных форм почвенного минерального азота.','.* . . .
На основании результатов,"" проведенных" нами ' вегетационных
опытов с дробным внесением разных форм меченных 1 5 N, азотных
удобрений можно полагать, что использование растениями
минерального азота пахотного слоя почвы и азота удобрений к
структуре его баланса являются относительно близкими.
З.Результагы исследований.
Влияние срока и кратности внесения разных форм азота
удобрений на урожайность и вынос его растениями.
Из данных таблицы №4 следует, что дробное внесение сульфата
аммония в дозе 120 мг/кг дерново-подзолистой почвы не имело
преимущества перед разовым его внесением, как в отдельные так и в
среднем за два года ( 1993,1994 гг.).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-8В тесной корреляции с урожаем находился обший вынос азота
растениями В среднем за два года опытов вынос общего азота
ячменя при внесении сульфата аммония в один, два или три срока
был практически одинаковым и составил около 400 мпсосуд При
дальнейшем дроблении дозы азота удобрения вынос его растениями
снижался Наименьший урожай и вынос азота ячменем наблюдался
в варианте с 12-кратным внесением азота (табл 4)
Таблица № 4
Урожай и вынос азота ячменем при разных
сроках внесения удобрений.
Масса растений, псосуд
Кратность
внесения
1
3
4
6
12
HCPos
Общий вынос азота, мг/сосуд
1993 г
1494 г
В среди
1993 г
1994 г
В среди
38*
33
37
37
36
36
32
37
30
32
26
29
41
32
40
32
38
36
36
32
33
32
31
29
27
27
401
384
404
418
409
482
376
499
371
391
333
381
394
399
348
393
394
412
380
452
363
375
32 г
283
398
392
401
406
402
447
378
475
367
383
329
332
39
34
36
28
33
27
33
26
28
25
31
35
29
26
28
25
* Числитель-сульфат аммония. Знаменатель-кальциевая селитра
В вегетационных опытах с кукурузой (табл 5) отличающейся от
ячменя морфологией корневой системы и более длительным
периодом вегетации, так же установлено, что многократное
внесение азотных удобрений не имеет преимущества перед разовым
применением Наименьший урожай кукурузы был получен в
варианте С 12-кратным дробным внесением сульфата аммония ( по
10 мг/ кг почвы или 50 мг азота / сосуд) Общий вынос азота
кукурузы при увеличении кратности внесения удобрения в начале
увеличивается, а при 6 и 12-кратном внесением общий вынос азота
снижался и составлял 438-476 мг/сосуд соответственно В опытах с
аммиачной селитрой и кальциевой селитрой ( табл 5) отмечена
аналогичная закономерность действия кратности внесения
удобрений на урожай кукурузы и общий вынос азота растениями.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-9что и в опыте с сульфатом аммония. Достоверное снижение урожая
кукурузы наблюдалось лишь при многократном (6-12-кратном)
внесении разных форм азотных удобрений.
Таблица № 5
Урожай и вынос азота кукурузой при разных
сроках внесения азотных удобрений.
Кратность
внесения
Масса растений, г/сосуд
Общий вынос азота, мг/сосуд
1993 г
1994 г В средн. 1993 г
1994 г В средн.
91
95*
88
471
519
495
103
1
109
97
351
385
368
86
96
81
502
480
491
96
91
94
493
532
512
98
105
386
396
2
112
407
88
95
498
514
102
531
88
93
529
510
97
491
109
96
102
422
425
423
3
95
536
83
89
488
512
93
96
95
499
535
517
99
434
4
107
103
455
444
540
97
82
90
476
508
89
86
92
465
487
476
105
99
413
419
416
6
93
89
503
471
487
82
75
77
72
74
435
441
438
394
12
81
80
80
369
381
454
80
72
76
480
467
HCPos 6.5
7.1
6.2
.
8.4
7.9
8.3
.9.5
7.9.
8.3
* Числитель-сульфат аммония; Знаменатель-аммиачная селитра;
справа - кальциевая селитра.
Использование и баланс азота удобрений в зависимости от
кратности его внесения.
Обеспеченность сельскохозяйственных
культур доступным
азотом зависит от многих
факторов и особенно от размера
использования растениями азота почвы и минеральных удобрений.
15
Многочисленные исследования, проведенные с N во многих
почвенно - климатических зонах показали, что в вегетационных
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-10опытах растения ИСПОЛЬЗУЮТ 40-60% азота удобрений, а в
микрополевых и полевых опытах около 30-50%
Опыты показали, что в зависимости от кратности внесения
сульфата аммония коэффициенты использования азота удобрения
варьировали по годам от 30 до 54% от внесенного количества
(табл 6) По мере увеличения кратности внесения азота удобрения
наблюдается
постепенное
уменьшение
использования его
растениями
Наряду с использованием, значительная часть меченного I 5 N азота
удобрения 23-34% закреплялось в почве в органической форме
Несмотря на заметное различие по вариантам размера
иммобилизации азота удобрений в почве, в целом наблюдается
определенная
зависимость
величины
закрепления его в
органической форме от кратности применения сульфата аммония
(табл 6)
Потери азота сульфата аммония в газообразной форме
варьировали в среднем за два года в пределах 34-39%
Подобная закономерность отмечена также и в опыте с ячменем
при внесении меченой кальциевой селитры (табл 6)
Таблица № 6
Баланс азота удобрений в зависимости от кратности его
внесения в опыте с ячменем.
Кратность
внесения
1
2
3
4
6
12
Использовано
растениями, %
1993
39*
41
43
52
40
S3
38
54
37
47
34
43
1994
32
45
33
51
30
51
30
53
29
41
25
33
Сред
36
43
38
52
35
52
34
54
33
44
30
38
Закрепилось в
почве,
%
1993 1994 Сред
23
28
26
26
26
25
29
28
26
7
27
27
30
28
30
28
28
27
29
31
29
30
30
27
30
29
29
31
30
34
33
32
31
33
34
U
Потери,
%
1993
38
34
31
21
34
17
Сред
39
32
34
22
35
19
36
17
38
26
38 !
1994
40
29
37
22
36
21
37
18
40
30
42
36
U
36
22
33
23
зо 1
i
* Числитель - (''N№)2 SO-Ц
15
Знаменатель- Са ( Ж>з)2,
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-IIТаблица № 7
Баланс азота удобрений в зависимости от кратности его
внесения в опыте с кукурузой.
Кратность
внесения
Использовано
растениями, %
1994
Сред
Закрепилось в
почве,
%
1993 1994 Сред.
38*
39
44
41
44
46
40
41
50
48
47
46
42
44
.52
47
51
55
36
38
46
42
54
56
34
36
39
35
48
52
33
34
34
32
43
49
39
43
45
41
49
47
43
50
53
37
44
55
35
37
50
34
33
46
26
23
24
25
25
23
28
23
20
27
27
20
28
30
25
32
35
28
1993
1
2
3
4
6
12
15
* Числитель - f NH4)2 SO4;
справа - 1 5 NH4 1 5 NO3
23
25
21
24
24
19
25
26
21
28
28
22
28
34
23
30
36
25
25
24
23
25
25
21
27
25
21
28
28
21
28
32
24
31
36
27
Потери,
%
1993
36
33
32
34
25
31
29
25
28
35
26
26
36
30
26
34
32
28
1994 Сред
38
34
33
35
28
34
30
26
23
33
29
22
33
29
24
35
31
25
37
34
33
35
27
33
30
26
26
34
28
24
35
29
25
35
32
27
Знаменатель- Са (15NO3)2;
В вегетационных опытах с кукурузой (табл.?) было установлено,
что многократное внесение небольших доз меченного 1 5 N азота
удобрений не имело преимущества (исходя из структуры баланса
азота) перед двух или трехкратном его внесении.
Трансформация азота в разных горизонтах дерновоподзолистой почвы.
ЬДинамика трансформации аммонийного азота в разных
горизонтах дерново-подзолистой среднесутлинистой почвы.
Уровень обеспеченности сельскохозяйственных культур азотом,
эффективность азотных удобрений, а также загрязнение
окружающей среды существенно зависят от характера превращения
минеральных форм азота в разных горизонтах почвенного профиля.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-12Результаты проведенных нами модельных лабораторных опытов с
использованием меченного 1S N сульфата аммония, показали, что
хотя
нитрификаторы
являются
хемоавтотрофными
микроорганизмами, жизнедеятельность которых с энергетической
точки зрения не связано с наличием в почве органического
вещества, интенсивность окисления аммонийного азота до нитратов
даже в условиях хорошей аэрации, имело ярко выраженную
зависимость от генетических горизонтов дерново-подзолистой
почвы (табл 8-11)
Наиболее интенсивно нитрификация аммонийного азота
протекала в похотном горизонте как в варианте без рыхления почвы,
так и при ее рыхлении (табл 8)
Через 80 дней компостирования почвы с сульфатом аммония в
аммонийной форме оставалось лишь 4% от внесенного количества
азота и 56% находилось в форме нитратов Периодическое рыхление
дерново-подзолистой
почвы
повышало
интенсивность
нитрификации и увеличивало закрепление азота удобрения в
органической форме (табл 8) Скорость окисления аммонийного
азота до нитратов в слое 20-40 см (горизонт АгВ) было значительно
ниже по сравнению с пахотным слоем (табл 9) периодическое
рыхление почвы переходного горизонта оказывало менее
существенное влияние на интенсивность процессов нитрификации и
структуру баланса нежели пахотного слоя (табл 8,9)
Содержание иммобилизованного азота, нитратов и потери в
газообразной форме в варианте с периодическим рыхлением почвы
возрастали лишь на 2-3% по сравнению с вариантом, где рыхление
почвы не проводилось
Окисление азота сульфата аммония до нитратов в почве взятой
для компостирования с глубины 40-60 см (горизонт В) и 100-120 см
(горизонт С) протекало крайне медленно При этом периодические
рыхления почвы этих генетических горизонтов практически не
оказывало влияние на характер трансформации и структуру баланса
азота удобрения (табл 10,11)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-13Таблица 8
Динамика трансформации азота сульфата аммония
в пахотном ( 0-20 см) горизонте дерново-подзолистой почвы
(мг/кг почвы, %)
Экспозиция
Дни
N-NH4
1*
Иммобилизовано
N-N03
2
Потери
1
2
1
2
1
I
I
2
20
39
30
32
33
21
28
8
9
40
18
12
47
38
22
35
13
15
60
8
4
54
42
22
34
16
20
80
4
1
56
50
22
18
21
2 3
' 1 - без рыхления,
2- периодическое рыхление почвы
Таблица 9
Динамика трансформации азота сульфата аммония
в слое 20-40 см (горизонте АгВ) дерново-подзолистой почвы
(МГ/КГ почвы, %)
N-NHt
Экспозиция
Дни
иммобилизовано
N-NO3
Потери
1*
2
1
2
1
2
1
20
83
82
7
8
8
9
2
1
40
75
71
13
16
9
10
3
3
60
70
64
17
19
9
11
4
6
80
68
62
17
20
10
13
5
7
* 1 - без рыхления,
2- периодическое рыхление почвы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-14Таблица 10
Динамика трансформации азота сульфата аммония
в слое 40-60 см (горизонте В ) дерново-подзолистой почвы,
(мг/кг почвы, %)
- -
N-NH4
Экспозиция
Дни
N-NO3
иммобилизовано
Потери
1*
2
1
2
1
2
1
2
20
88
84
6
7
5
6
1
3
40
80
78
11
11
6
7
2
4
60
76
75
14
13
7
7
3
5
80
75
73
15
15
6
7
4
5
* 1 - без рыхления;
2- периодическое рыхление почвы
Таблица 11
Динамика трансформации азота сульфата аммония
в слое 100-120 см (горизонте С ) дерново-подзолистой почвы.
(мг/кг почвы, %}
Экспозиция
Дни
N-NH4
иммобилизовано
N-NOJ
Потери
1*
2"
1
2
1
2
1
2
20
90
86
5
8
3
3
2
3
40
86
81
11
12
3
4
2
3
60
79
76
13
14
4
5
4
5
80
78
76
13
14
5
5
4
5
* 1 - без рыхления;
2- периодическое рыхление почвы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-152.Дннамика трансформации азота кальциевой селитры в разных
горизонтах дерново-подзолистой почвы.
Потери азота из почвы в результате денитрификдции являются
основной причиной снижения потребления его растениями, при
этом происходящие в почве биологические и физико-химические
процессы затрагивают не только азот удорбрений, но минеральный
азот почвы (Смирнов П М и др 1993), поэтому значительные
газообразные потери могут происходить из самой почвы
Экспериментальные данные полученные нами в модельных
I5
лабораторных опытах с меченным N кальциевой селитры показали,
что
активность
микроорганизмов,
обуславливающих
иммобилизацию азота в почве и денитрификацию в шачительной
мере зависйла от глубины взятия почвы для компостирования
Наиболее высокие газообразные потери вел едствив денитрификаци и
наблюдались в пахотном слое почвы
Данные (табл 12) показывают, что за 20 дней компостирования
почвы пахотного горизонта потери меченого нитратного азота
составили 13% в варианте, где ее рыхление не проводилось н 15 %
от внесенного в варианте с периодическим рыхлением почвы При
дальнейшем компостировании дерново-подзолистой почвы потери
азота возрастали, однако интенсивность газообразных его потерь со
временем снижались
Таблица 12
Динамика трансформации азота кальциевой селитры
в пахотном ( 0-20 см) горизонте дерново-подзолистой почвы
(мг/кг почвы, %)
Экспозиция
Потери
иммобилизовано
N-NOJ
Дни
77
2
1
2
1
2
20
74
9
11
13
15
40
63
58
14
17
22
25
60
57
45
18
21
25
34
80
55
40
18
24
28
36
* 1 - без рыхления;
2- периодическое рыхление почвы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-16Таблица 13
Динамика трансформации азота кальциевой селитры
в слое 20-40 см (горизонте Аз В) дерново-подзолистой почвы.
(мг/кг почвы, %)
N-NO3
Экспозиция
Дни
иммобилизовано
Потери
1
2
1
2
1
2
92
89
4
5
4
6
40
87
83
6
8
7
9
60
86
79
6
10
8
11
80
84
76
7
11
9
13
20
.
• 1 - без рыхления;
2- периодическое рыхление почвы
Таблица 14
Динамика трансформации азота кальциевой селитры
в слое 40-60 см (горизонте В ) дерново-подзолистой почвы.
(мг/кг почвы, %)
Экспозиция
Дни
N-NO3
иммобилизовано
Потери
1
2
1
2
1
2
20
93
93
3
3
4
3
40
91
89
4
6
5
5
60
90
86
5
7
5
7
80
90
84
4
7
6
9
* 1 - без рыхления;
2- периодическое рыхление почвы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-17Таблица 15
Динамика трансформации азота кальциевой селитры
в слое 100-120 см (горизонте С ) дерново-подзолистой почвы
(мг/кг почвы, %)
Экспозиция
Дни
Иммобилизовано
N-NOs
Потери
1
2
1
2
1
20
92
94
3
2
5
40
92
91
3
3
5
6
60
91
91
4
3
5
6
80
91
90
4
4
5
6
2
|
4
* 1 - без рыхления, 2- периодическое рыхление почвы
Почва подпахотного горизонта А2В (20-40 см) отличалась гораздо
меньшей биологической активностью в сравнении с пахотным
(табл 13) Размер потерь азота кальциевой селитры из переходного
горизонта 20-40 см был в три раза ниже, чем из слоя 0-20 см, и
составлял через 20 дней в вариантах без рыхления - 4%, с
рыхлением - 6% в конце опыта (80 дней) дефицит азота кальциевой
селитры составлял, соответственно 9 и 13% от внесенного
количества
Наряду с газообразными потерями азота удобрения часть его
закреплялась в почве в органической форме, а более значительная
его часть оставалась в минеральной форме
В зависимости от продолжительности компостирования почвы и
ее механического рыхления величина иммобилизации азота
удобрения в слое 0-20 см возрастало с 9-11% (экспозиция 20 дней)
до 18-24% в конце опыта
Содержание азота удобрения в нитратной форме постепенно
уменьшалось и составляло в конце опыта в варианте без рыхления
почвы 55% при ее рыхлении -40% от внесенного количества
В горизонте В (40-60 см) и горизонте С (100-120 см) все процессы
трансформации азота протекали медленно Около 90% азота
кальциевой селитры оставалось к концу опыта в нитратной форме, и
лишь незначительная часть (5-6%) терялась в газообразной форме и
примерно такая же часть азота удобрения закреплялась в почве
(табл 14,15)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-18Трансформация промежуточных продуктов
денитрификации в дерново-подзолистой
среднесуглинистой почве.
Превращение азота в процессе денитрификации связано с
образованием и выделением в почвенный воздух и окружающую
среду целого ряда неустойчивых в химическом и биологическом
отношении промежуточных продуктов. Экологическая значимость и
механизм образования оксидов азота полностью неясны, однако,
накопленный к настоящему времени обширный экспериментальный
материал (Смирнов П.М., Кидин В.В., Торшин СП., 1981.; Смирнов
П.М., 1982; Кидин В.В., 1993 и др.) свидетельствует об общей
тенденции увеличения загрязнения окружающей среды оксидами
азота.
Исследование показали, что восстановление окиси азота до N2
протекает ступенчато с образованием в качестве промежуточного
продукта закиси азота (рис. 1-4). Наиболее интенсивно редукция
окиси азота до закиси и молекулярного азота (№) протекала в почве
пахотного горизонта. За 20 дней опыта, из внесенных 10 см3 оксида
азота в почве пахотного слоя восстановилось до закиси азота 39% и
6% обнаружено в форме молекулярного азота,
через 40 дней инкубирования восстановилось 80% окиси азота, а
через 60 дней она практически полностью трансформировалась в
№ О и № (рис.1). "
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-19Дннамика редукции оксидов азота в разных горизонтах
дерново-подзолистой почвы.
Рис. 1 Ал 0-20 см
Рис.2
Рис.3 В 40-60 см
Н
Ищ
АгВ 20-40 см
Рнс.4 С 100-120 см
—г 3
100
80
• NtO
60
40
• NO
20
В почве подпахотного горизонта А2В (слой 20-40
см)
интенсивность восстановления оксида азота было значительно ниже
В конце опыта в надпочвенной атмосфере в форме оксида азота
оставалось 62%, 20% редуцировались до закиси азота, и 18% до
молекулярного азота
В нижележащих горизонтах почвы (горизонт В и С)
восстановление оксида азота до №О протекало крайне медленно К
концу опыта (80 дней) в надпочвенной атмосфере горизонта В (слой
40-60 см ) и горизонт С (100-120 см) в форме окиси азота оставалось
77 и 85%, и лишь 23 и 15% .соответственно, редуцировалось до
закиси азота (№О) и молекулярного азота (N2) (рис 3,4)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-20Активность дыхания отдельных горизонтов дерновоподзолистой почвы.
Интенсивность продуцирования почвой углекислоты (почвенное
дыхание) является интегральным показателем напряженности ее
микробиологических процессов.
Диоксид углерода образуется во всех почвах на протяжении всего
вегетационного
периода. Активность
почвенного дыхания
обуславливается наличием в почве легкодоступного бактериям
органического вещества и в целом, отражает гумусовое состояние
почвы и поступление растительных остатков (Орлов Д.С., 1985).
В наших' исследованиях наиболее высоким продуцированием
углекислоты в течение всего периода проведения опытов было в
почве пахотного горизонта ( Рис.5,6 ).
При этом в первые дни опыта интенсивность образования ССЬ из
слоя почвы 0-20 см (Ап) была значительно выше .нежели в
последующие дни. В целом за весь период опыта (0-80 дней) почва
пахотного слоя продуцировала 68 мг/кг С-СОг.
Периодическое рыхление (через каждые 20 дней) дерновоподзолистой почвы пахотного слоя способствовало усилению
микробиологических процессов и минерализации органического
вещества, вследствие, чего существенно возрастало выделение
углекислоты (на 10-13 мг/кг С- ССЬ) по сравнению с вариантом, где
эта почва в течениа80 дней оставалась без рыхления ( Рис.5).
Выделение углекислоты из почвы подпахотных горизонтов, в
зависимости от экспозиции, было в 5-15 раз ниже по сравнению с
горизонтом 0-20 см, при этом в течение всего периода
продуцирования С- ССЬ оставалась практически на одном и том же
уровне. Периодическое рыхление почвы, взятой с горизонтов AJB, В
и С не оказывало существенного влияния на активность
микробиологических процессов и выделение диоксида углерода.
В целом за период проведения опытов (80 дней) почва, взятая из
слоев 20-40 см (горизонт AzB), 40-60 см (горизонт В) и слоя 100-120
см (горизонт С) продуцировала в вариантах без рыхления,
соответственно, 14, 9 и 4 мг/кг, а в вариантах с периодическим
рыхлением почвы — 16, 11 и 6 мг/кг С- ССЬ.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-21Динамика выделения С-СОг из разных горизонтов дерновоподзолистой среднесуглинистой почвы.
Рис б
Рис 5
Без рыхления почвы
Периодическое рыхление
мг/кг
70
60
60
40
30
25
10
о
•
>
—
я
Щ
Ш
1
L
-
—
i™
•
В 0-20 CU
• 20-40 см
• 40-60 см
• 100 120 см
V,
-
1. •
1
кL ;
я
Л
1
I
L
• 0-20 см
• 20.40 см
• 40-«0 см
D100-120 см
Выводы
На основании экспериментальных данных, полученных
в
модельных вегетационных и лабораторных опытах по изучению
трансформации минеральных форм азота в разных генетических
горизонтах дерново-подзолистой почвы можно сделать следующие
выводы
1 многократное внесение разных форм азотных удобрений в
вегетационных опытах не имело преимущества перед разовым или
двух кратным внесением Урожай зерна ячменя и сухой массы
кукурузы при 2-4-кратном дробном применении азотных удобрений
были одинаковы
Увеличение кратности внесения азотных
удобрений до 6 и 12 раз за период вегеташга растений приводило к
снижению урожайности и выноса общего азота
2 Структура баланса меченных IS N сульфата аммония,
аммиачной и кальциевой селитры (коэффициенты использования,
иммобилизация азота в почве и размер газообразных его потерь),
при разовом и 2-4-кратном внесении азотных удобрений было
практически одинаковой При 12-кратном дробном применении
азота удобрений под ячмень и кукурузу коэффициенты его
использования растениями снижались на 4-17%
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-гг3. Моделирование с помощью многократного внесения в почву
меченных 1 5 N аммонийной и нитратной форм азота удобрений
трансформации соответствующих
форм почвенного
азота,
образующегося в процессе минерализации органического вещества
почвы, позволяет заключить, что пути превращения и структура
баланса почвенного минерального азота и азота удобрений в
пределах ' пахотного горизонта дерново-подзолистой
почвы
идентичны.
• '
4. Интенсивность почвенного дыхания и микробиологических
процессов превращения аммонийного и нитратного азота наиболее
высокой
была
в
пахотном
слое
дерново-подзолистой
среднеокультуренной почвы. В пахотных горизонтах - А2В (20-40
см), В (40-60 см) и горизонте С (100-120 см) активность почвенного
дыхания, интенсивность нитрификации и денитрификации с
глубиной, соответственно, значительно снижались.
5. Вследствии
низкой активности
денитрифицирующих
микроорганизмов нижележащих горизонтов (60-120 см) дерновоподзолистой
почвы,
можно
предполагать,
что
нитраты
неиспользуемые из этих слоев почвы растениями, беспрепятственно
мигрируют под влиянием атмосферных осадков в более глубокие
водоносные горизонты почвы.
6. Наиболее высокая окись- и закисьредуктазная активность
характерна для пахотного и подпахотного слоев дерновоподзолистой почвы. В более глубоких слоях почвы (60-120 см)
восстановление окиси и закиси азота протекало в 10-20 раз более
медленно, нежели в пахотном. Пахотный слой почвы вследствии его
высокой биологической активности оказывает существенное
позитивное влияние на атмосферу путем удаления (редукции)
оксидов азота из Подпочвенного воздуха.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Список работ по теме диссертации
1 .Беллахуел Джеллул
Использования ячменем азота почвы и удобрений в
зависимости от сроков их внесения Тезисы докладов ЗО-ой
конференции «Эффективность применения средств химизации и
продуктивность Сельскохозяйственных культур »
Москва, ВИУА, 1995 г - с 6
2 Беллахуел Джеллул
Трансформация минерального азота в разных горизонтах дерновоподзолистой среднесуглинистой среднеокультуренной почвы //
Агрохимия, 1998 г
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Подписано в печать is об э&
Бумага писчая
Заказ Na 4S
Формат 60x89
Усл.-печ.л. /, 4
Тираж {Ой
Ротапринт Московского государственного агроинженерного университета
им. В.П. Горячкина, 127550, Москва, Тимирязевская, 58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
969 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа