Введение к работе
Актуальность темы. Применение азотных удобрений имеет важное значение для повышения урожайности и улучшения качества сельскохозяйственных культур. В ассортименте азотных удобрений постоянно возрастает доля жидких форм вследствие более низкой их себестоимости, высокой технологичное производства и применения. К таким удобрениям относятся' водные растворы мочевины и аммиачной селитры (КАС). Важным преимуществом КАС по сравнению с традиционными твердыми формами азотных удобрений является возможность совместного внесения с другими средствами химизации земледелия - микроудобрениями, пестицидами, физиологически активными веществами, В практике сельского хозяйства уже нашло широкое применение КАС с совместимыми гербицидами почвенного действия в виде баковых смесей при возделывании различных культур (в т.ч. с препаратами из класса симм-триазинов под кукурузу), что создает более благоприятные условия для роста и развития культурных растений за счет снижения засоренности посевов и лучшего использования ими питательных веществ почвы и удобрений.
Введение в сосгаз КАС ингибиторов нитрификации позволяет снизить потери и повысить эффективность аммонийного и амидного азота удобрения, а также ограничивать накопление нитратов в растениеводческой продукции и загрязнение ими окружающей среды. Совместное применение КАС с почвенными гербицидами и ингибиторами нитрификации может явиться одним из решений остростоящей перед сельским хозяйством проблемы рационального," энерго-и ресурсосберегающего, экологически безопасного использования азотных удобрений.
Цель и задачи исследований. Целью работы являлось изучение эффективности совместного внесения КАС с новыми перспективными ингибиторами нитрификации из числа метилпиразолов (КМП и МП) при возделывании кукурузы на зеленую массу в условиях химической прополки на серых лесных почвах Ярославской области. В рамках згой общей цели предстояло решить следующие основные задачи:
дать сравнительную оценку КАС и традиционных твердых азотных удобрений (гранулированной аммиачной селитры и мочевины) по их влиянию на урожай и его качество;
изучить действие совместного применения ингибиторов КМП (1-карбамоил-3(5)метилпиразола) и МП (метилпиразола) с КАС на нитрификацию в почве и эффективность азота удобрения;
определить эффективность совместного применения КАС с гербицидом и ингибиторами нитрификации! в виде баковой смеси;
- в исследованиях с ljN охарактеризовать влияние совместного применения КАС, а также сульфата аммония с гербицидом почвенного действия и иь. ибитором нитрификации на использование кукурузой и сорной растительностью азота почвы и удобрений.
В задачу исследований входило также сравнительное изучение действия КМП и ингибиторов нитрификации на основе нитрапирина (американского N-serve и отечестненного ТХМП) на окисление аммония накопительной культурой Nitrosomonas, атакже активность сиободноживущих азотфиксаторов рода Clostridium а чистых культурах и потенциальную азотфиксирующую способность почвы.
Научная новизна работы. Получены новые данные о равноценности традиционных форм азотных удобрений и КАС, а также о повышении эффективности КАС за счет введения в состав удобрения ингибитора нитрификации при выращивании кукурузы на зеленую массу в условиях химической прополки.
Показано, что необходимая для 50%-ного подавления активности накопительной культуры Nitrosomonas и свободноживущих азотфиксаторов рода Clostridium в чистых культурах концентрация КМП соответственно в 3 и 10 раз выше, чем нитрапирина; » рекомендуемых для практического использования дозах КМП (2-3 кг/га) как и нитрапирин (0,5-1 кг/га) не влияет на жизнедеятельность свободноживущих азотфиксаторов рода Clostridium и не снижает потенциальную азотфиксирующую способность почвы.
Установлено, что предназначенные для внесения с КАС новые ингибиторы нитрификации - смачивающийся препарат КМП и жидкий МП, по способности к торможению нитрификации в почве, воздействию на азотное питание и урожай кукурузы существенно не отличаются.'
Показано, что при совместной внесении КАС с изучавшимися почвенным гербицидом и ингибиторами нитрификации перед посевом кукурузы действие агрохи-микатов на урожай носит синергетический аддитивный характер. При этом биологическая активность гербицида и ингибиторов нитрификации не снижается, а эффективность азотного удобрения возрастает благодаря уничтожению сорняков гербицидом (как и при ручной прополке) и сохранению, вследствие временного подавления нитрификации ингибиторами, большего количества внесенного аммонийного и амидного азота удобрения в почве в аммонийной форме до периода интенсивного потребления азота кукурузой.
Впервые в 3-х летних исследованиях с 15N в полевых условиях количественно охарактеризовано влияние ежегодного внесения гербицида и ингибитора нитрификации КМП на использование кукурузой и сорной растительностью азота почвы и удобрений (КАС и сульфата аммония). Установлено, что разовое и повторное при-
менение КМП в сочетании с химической прополкой увеличивает использование кукурузой меченого азота удобрений на 11-16% от внесенного количества и не снижает потребление культурой немеченого азота почвы. Не выявлено существенных различий в действии ингибитора КМП на нитрификацию в почве, потребление азота растениями и урожай кукурузы при трехлетнем систематическом и разовом (только в 3-ий год) внесении ингибитора с азотными удобрениями и гербицидом.
Практическая значимость работы. Показана целесообразность совместного применения ингибиторов нитрификации с КАС при выращивании кукурузы на зеленую массу на серых лесных почвах Ярославской области. За счет введения в КАС ингибиторов нитрификации - смачивающегося препарата КМП или жидкого МП, в количестве 2% от N удобрения (2 кг/га при дозе 100 кг N/ra) увеличивается коэффициент использования кукурузой азота удобрения (на 15-17% от внесенного количества при расчете разностным методом) и урожай (на 50-70 ц/га) без ухудшения качества зеленой массы.
Установлена возможность внесения КАС с почвенным гербицидом атразином и изучавшимися новыми ингибиторами нитрификации в виде баковой смеси, при этом сохраняется их биологическая активность и обеспечивается экологическая безопасность. При уборке кукурузы в фазы молочной и молочно-восковой спелости зерна в зеленой массе не обнаруживаются остатки применяемых агрохимикатов, а содержание нитратов остается на уровне ниже ПДК.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Всесоюзных со-. вешаниях по применению ингибиторов нитрификации для повышения эффективности азотных удобрений в Москве (1985 г.) и Самарканде (1990 г.) и на научных конференциях ГСХА (июнь и декабрь 1992 г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 4 научные работы и одна рукопись депонирована.
Объем работы. Диссертационная работа изложена на 195 страницах машинописного текста и включает, кроме введения, 4 главы обзора литературы, 5 глав экспериментальной части, 19 таблиц, 7 рисунков, выводы, список использованной литературы, 22 страницы приложений. Список литературы представлен 342 наименованиями, в том числе 62 иностранных авторов..
Полевые опыты с кукурузой на зеленую массу проводили в учхозе "Дружба" Пе-реславского района Ярославской области в 1989-1991 гг. Почвы опытных участков с бессменным выращиванием кукурузы - серые лесные среднесуглннистые, слабое-
мытыь, ка покровном лессовидном суглинке. Агрохимическая хар етеристика представлена в таблице 1, схемы нолевых опытов - в таблицах 2 и 4.
Доза азота в форме гранулированной аммиачной селитры, мочевины и КАС (применявшихся по фону РК) составляла 100 кг/га. Твердые азотные удобрения вносили вручную, вразброс, а КАС-28 - ранцевым штанговым опрыскивателем под предпосевную культивацию. Ингибиторы нитрификации - смачивающийся 85% порошок КМП (1-карбамоил-3(5)метилпиразол) и жидкий МП (метилпиразол) применяли в дозе 2% от N удобрений и использовали совместно с КАС в виде баковой смеси. В вариантах с химической прополкой гербицид почвенного действия атразин (50% смачивающийся порошок) вносили в дозе 2,5 кг д.в./га. Ручную прополку в соответствующих вариантах полевого опыта 2 проводили в 2 срока (в фазы шильца и 5-7 листьев кукурузы). Учет засоренности посевов проводили по методике Координационного совета по борьбе.с сорной растительностью (1980). Способ посева кукурры рядовой пунктирный (70 х 15 см), агротехника зональная. Площадь опытных делянок в опытах 1 и 2 соответственно 100 и 50 м2, учетная - 51 и 25,5 м2. Повторность опытов 4-х кратная. Способ учета урожая сплошной. '
. . Таблица 1
Агрохимическая характеристика почвы опытных участков
систематическое применение агрохнмнкатов
' - разовое применение агрохямикатов :
Микрополевой опыт на протяжении 3-х лет проводили на внесевооборотном участке опытного поля кафедры агрохимии в учхозе ежегодным наложением одной и
той же схемы, включавшей в себя варианты с химической и ручной прополкой и совместным применением азотных удобрений (КАС и сульфата аммония) с гербицидом почвенного действия, а также ингибитором нитрификации КМП (табл.6). Меченые азотные удобрения с обогащением 2,34-2,57 ат.% l5N вносили на делянки одного из повторений, чередовавшихся по годам. На третий год (1991 г.) схема опыта была дополнена аналогичными вариантами с разовым использованием всех изучавшихся агрохимикатов. Площадь опытных делянок - 5,67 м2 (три рядка длиной 2,1 м), учетных - 1,05 м2 (только центральный рядок за минусом торцевых защиток). Учет сорняков проводился в 3 срока ручной прополки (в фазы шильца, 5-6 листьев и выметывания метелки) и при уборке урожая.
Метеорологические условия вегетационных периодов 1989-91 гг. были различны. Хороший запас влаги в почве перед посевом (14 мая),,обильные осадки и повышенная по сравнению со среднемноголетней' температура воздуха в вегетационный период 1989 г. способствовали активному росту и развитию кукурузы, уборку которой проводили 24 августа в фазу молочно-восковой спелости зерна. В 1990 г. ограниченное количество влаги весной в почве до посева (11 мая), избыточное увлажнение в последующий период при относительно низких температурах воздуха (по сравнению со среднемноголетней) в течение всей вегетации привели к более замедленному, росту и развитию кукурузы. Уборку проводили 24 августа в начале фазы молочной спелости зерна. В 1991 году затяжная весна, высокий снежный покров и низкие температуры воздуха до конца апреля, избыточное количество осадков и влаги в почве в мае сделали невозможным выход в поле посевной техники до середины июня (посев проводили 11 июня). Однако, в дальнейшем складывались весьма благоприятные для роста и развития кукурузы погодные условия (характерное для региона количество и распределение осадков при повышенных температурах), что позволило к обычному сроку уборки (24 августа) получить зеленую массу с початками молочно-восковой спелости зерна.
Агрохимический анализ почв перед закладкой опытов проводили общепринятыми методами. Программа наблюдений соответствовала требованиям ОСТ 10-106-87. Содержание аммонийного и нитратного азота (после его восстановления до аммония) определяли во всех опытах в свежих почвенных образцах на макроаппарате Кьельдаля, общего азота в растениях - микрометодом Къелъдаля после сжигания с фенолсерной кислотой. Оценку изотопного состава азота каждого из 5 типичных растений с учетных: делянок микрополевого опыта с ,5N проводили после соответствующей подготовки проб на масспектрометре МИ-1305.
Наличие остаточных количеств метилпиразола (основного метаболита ингибитора нитрификации КМП) в сыром растительном материал изучали на кафедре химических средств защиты растений ТСХА методом тонкослойной хроматографии.
Микробиологические исследования проводили на кафедре микробиологии ТСХА совместно с Т.А.Хрушковой. С помощью биотеста с накопительной культурой Nitrosomonas, разработанного с нашим участием, была проведена сравнительная оценка ингибиторов нитрификации на основе нитрапирина (отечественного ТХМП и американского N-serve), а также метилпиразола (КМП). Влияние различных концентраций ингибиторов нитрификации на активность накопительной культуры Nitrosomonas оценивали по образованию нитритов после суточной инкубации в среде Лохниса с аммонийным источником азота. В опытах с чистыми культурами свободноживущих азотфиксаторов рода Clostridium, а также в опытах с ризосферой и парующей почвой определение эзотфиксирующей активности проводили ацетиленовым методом. Ингибиторы нитрификации вводили в среды из расчета 0,01; 0,1; 1,0; 10; 100 и 1000 мг/л, а в почву - 0,01; 0,1; 1,0; 10 и 100 мг/кг по активному ингредиенту. Полученные данные обрабатывали с помощью статистического метода пробит-анализа (Доспехов, 1985).
Математическую обработку урожайных данных в полевых и микрополевом опы- , тах, а также данных об использовании растениями меченного 15N азота удобрений проводили методом дисперсионного анализа на ЭВМ.
