Введение к работе
Актуальность проблемы. Повышение продуктивности земледелия в современных условиях сельскохозяйственного производства неразрывно связано с применением возрастающих количеств минеральных удобрений, из которых ведущая роль в Нечерноземной зоне принадлежит азотным удобрениям.
Систематическое применение органических и минеральных удобрений в сочетании с передовыми приемами агротехники является мощным фактйром воздействия на плодородие почвы, которое находит свое выражение в изменении физико-химических и биологических свойств почвы, содержания в ней гумуса, азота и других элементов питания. Особую актуальность в данных условиях приобретает изучение эффективности азотных удобрений в почвах различного уровня плодородия, созданного в результате их окультуривания. Единичные исследования, проведенные в этом направлении с применением 1 N, показали, что эффективность азотных удобрений с повышением окультуреиности почв не снижается, прибавки урожая от азотных удобрений -и коэффициенты их использования на почвах высокого уровня плодородия не уступают таковым на малоплодородных слабоокультуренных почвах, а использование растениями азота почвы с повышением степени ее окультуреиности увеличивается, обуславливая возрастание положительного действия удобрений. Однако неизученным оставался вопрос о балансе азота удобрений в почвах разной степени окультуреиности, о размере потерь и иммобилизации его в почве в условиях ежегодного внесения, а также дальнейшей трансформации- и доступности растениям иммобилизованного-азота в последействии.
Цель исследований. Задачей наших исследований являлось изучение на почвах разной степени окультуреиности и предшествующей удобренности следующих вопросов:
1. Использование растениями азота почвы и удобрений при ежегодном внесении азотных удобрений.
2- Размер дополнительной мобилизации и усвоения растениями азота почвы при внесении азотных удобрений.
3. Закрепление азота удобрени«~в-лрганигесктгГгформ"е"п1ж
* ЦШ?, »aj"..:as uiij8»j"iS(u Г Изсч. ?;Д--"-тал «з.чщгг. Iі
ежегодном его внесении и превращение иммобилизованного азота в последействии.
4. Динамика минеральных соединений азота, размер газообразных потерь азота в результате биологической денитри-фнкации и «хемоденитрификации», а также биологического и химического закрепления азотистых соединений в почве.
Научная новизна работы. Научная значимость работы состоит в том, что впервые проведены детальные исследования использования растениями и превращения меченных ^азотных удобрений в почвах многолетних опытов, различающихся по степени окультуренности и предшествующей удобренности. Получены экспериментальные данные по балансу азота удобрений в этих почвах, иммобилизации и дальнейшей трансформации иммобилизованного азота. Установлена зависимость дополнительной мобилизации и усвоения растениями азота почвы от степени ее окультуренности- Проведено изучение превращения в различных по окультуренности почвах промежуточных продуктов нитрификации (гидроксиламина и нитритов) для установления их роли в газообразных потерях азота в результате биологической денитрификации и «хемоденитрификации».
Практическая ценность и реализация результатов исследования. Результаты исследований могут быть использованы для прогнозирования эффективности азотных удобрений в Нечерноземной зоне и обоснования их доз с учетом коэффициентов использования растениями азота удобрений и размеров усвоения почвенного азота на почвах разной степени окультуренности.
Полученные экспериментальные данные по превращению азотистых соединений, образующихся в почве в результате биологических и химических процессов, расширяют имеющиеся теоретические представления о механизме потерь и трансформации азота удобрений в почве.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научной конференции ТСХА в 1976 году.
Объем работы. Диссертация изложена на 198 страницах машинописного текста, включает 13 рисунков и 37 таблиц. Список использованной литературы состоит из 309 наименований, в том числе 100 иностранных.
Условия и методика исследований- Экспериментальная работа выполнялась в 1974—1977 гг. в 4-летнем микрополевом, двух вегетационных и лабораторных опытах на Опытной станции полеводства и кафедре агрохимии ТСХА.
В микрополевом опыте использовали легкосуглинистую дерново-подзолистую почву старейшего в СССР длительного
опыта ТСХЛ, заложенного в 1912 году; в вегетационных опытах — среднесуглннистуго дерново-подзолистую почву многолетнего опыта, заложенного в 1962 году в Рузском районе Московской области (бывший учхоз «Дубки»). Почва с различных вариантов указанных опытов отличалась по степени предшествующей удобренное и характеру сельскохозяйственного использования и существенно различалась по агрохимическим свойствам (табл. 1).
Таблица 1 Агрохимическая характеристика почв
рНсол
\%
Микрополевой опыт был заложен в цилиндрических сосудах без дна, площадью 0,1 м2, вмещающих 30 кг сухой почвы. Повторность опыта 3-кратная. В почву, взятую с вариантов РК длительного опыта, ежегодно вносили простой суперфосфат и КО из расчета 150 и 120 кг/га, или по 1,5 и 1,2 г/сосуд
(эти варианты служили контролем). В почву с вариантов NPK и NPK+навоз длительного опыта, кроме фосфорных и калийных, ежегодно вносили азотные удобрения из расчета
100 кг/га азота, или по 1 г/сосуд.
В качестве азотного удобрения в 1974 году использовали
15NH415N03 (обогащение 25,9 ат.%), в 1975 году—
(15NH4)2S04 (25,3 ат.%) и в 1976 году - 15NH4'^03
(28 ат.%). Кроме того, на третий год опыта (1976) часть сосудов с каждого варианта, а в 1977 г. все сосуды были использованы для изучения последействия ранее внесенных меченных 15N азотных удобрений и поэтому в них была внесена немеченая аммиачная селитра.
В вегетационных опытах вносили по 300 мг на сосуд (3 кг сухой почвы) Р205 и КгО в виде смеси одно- и двухзамещен-ного фосфата калия и 300 мг на сосуд азота в форме (15NH„) S04 в 1975 и 15NH415N0 в 1976 году с обогащением 13,6 и 15,3 ат.% соответственно. Повторность в начале опыта 8-кратная, к моменту уборки — 3-кратная.
Мнкрополевой и вегетационные опыты проводили с ячменем сорта Московский 121.
В пробах почвы и растений, взятых после уборки или в период вегетации, определяли содержание общего азота методом Кьельдаля-йодльбауэра. Минеральный азот в почве определяли в 0,1 и. КС1 вытяжке с восстановлением нитратов по Деварду и последующим отгоном по Кьельдалю. Изотопный состав почвы и растений определяли на масс-спектрометре МИ-1305.