Введение к работе
Актуальность темы. Осушение и освоение торфяных почв приводит к минерализации органического вещества. Торфяники постепенно срабатываются. Многолетний сельскохозяйственный опыт использования торфяных почв свидетельствует о том, что их залужение на длительные сроки исключает возможность водной, ветровой, техногенной эрозии, уменьшает темпы минерализации органического вещества и предотвращает ззд-рязнение окружающей среды продуктами минерализации торфа и остатками агрохимикатов.
Сложность проблемы состоит в том, что для получения стабильных высоких урожаев многолетних трав, они нуждаются во внесении азотных удобрений. Однако азотные удобрения усиливают процесс минер&тизации органического вещества, в результате чего в торфяной почве может появляться большое количество дополнительного азота, который не только увеличивает урожай трав, но и вызывает негативные последствия: избыточное накопление нитратов в продукции, увеличение непроизводительных потерь азота и, как следствие, загрязнение окружающей среды. В связи с этим проблема рационального использования, как азота удобрений, так и азота почвы и получения сельскохозяйственной продукции высокого качества представляется весьма актуальной задачей. Снизить потери азота почвы и азота удобрений можно за счёт применения химических препаратов — ингибиторов нитрификации, которые замедляют процесс нитрификации, сохраняют азот в аммонийной форме.
Состояние изучепности темы. В последние годы вопросу совместного применения ингибитора нитрификации и азотных удобрений, как одному из путей сокращения потерь азота почвы и удобрений, посвящено значительное количество исследований, выполненных как на минеральных почвах, так и на торфяных почвах. Слабо изученным является вопрос сравнительной оценки влияния различных доз ингибитора нитрификации, внесенных на различных фонах (без удобрений, фофорно-калийный фон и азотно-фосфорно-калийный фон) на азотный режим торфяной почвы под многолетними травами и величину накопления нитратов в продукции.
Цель и задачи исследований. Целью работы являлось изучение роли азотного удобрения и возрастающих доз ингибитора нитрификации КМП в формировании азотного режима низинной торфяной почвы, урожая и качества многолетних злаковых трав. В задачу исследований входило:
-
Изучить особенности формирования азотного режима торфяной низинной почвы при применении азотного удобрения и ингибитора нитрификации КМП;
-
Изучить влияние азотного удобрения и ингибитора нитрификации КМП на урожайность многолетних трав и качество сена многолетних трав;
3. Изучить действие на динамику минеральных форм азота возрастающих
доз ингибитора нитрификации КМП на различных фонах;
4. Изучить влияние азотного удобрения и ингибитора нитрификации
КМП на использование растениями азота почвы и азота удобрений (с
использованием i5N).
Объекты исследований. Исследования проводились на освоенной низинной торфяной почве АО «Рабитицы» Волосовского района, Ленинградской области. Изучаемая культура - мпоголетние злаковые травы.
Научная новизна. В работе показана эффективность дробного внесения азотного удобрения и ингибитора нитрификации КМП на низинных торфяных почвах под многолетние злаковые травы. Определена эффективность возрастающих доз ингибитора нитрификации КМП на разных фонах.
Научная и практическая ценность. Изучено влияние азотного удобрения и ингибитора нитрификации КМП на азотный режим пизишой торфяной почвы. Выявлено положительное влияние возрастающих доз ингибитора нитрификации КМП, применяемого на разных фонах, на урожайность и качество многолетних злаковых трав.
Изучено на разных фонах влияние возрастающих доз КМП на скорость минерализации органического вещества торфяной почвы и динамику накопления минеральных форм азота.
В микрополевом опыте с применением тяжёлого изотопа азота TN установлено влияние ингибитора нитрификации КМП на коэффициент использования азота из аммиачной селитры и размеры непроизводительных потерь.
Для сельскохозяйственного производства рекомендуется внедрение совместного применения аммиачной селитры и ингибитора нитрификации КМП, способствующее увеличению урожайности сена многолетних трав хорошего качества.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Применение азотного удобрения увеличило запасы минерального азота, особенно его нитратной формы, в низинной торфяной почве. Внесение азотного удобрения сопровождалось ростом урожая многолетних злаковых трав.
-
Ингибитор нитрификации КМП способствовал более рациональному использованию азота почвы и азота удобрения, что обеспечило прибавку урожая многолетних трав. При этом происходило снижение содержания нитратного азота как в почве, так и в сене трав.
Апробация работы и публикации. Результаты исследований по материалам диссертации опубликованы в 4 печатных работах.
Основные положения диссертационной работы доложены на научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов СПГАУ в 1996 г. и научной конференции «Биологические основы шггенсификации земледелия» Москва, 1997 г.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методик исследования, а также трёх глав, содержащих собственные экспериментальные данные и их обсуждение, выводов и предложений производству, списка литературы. Работа изложена на 183 страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц, 17 рисунков и 23 приложения. Список литературы содержит 301 источник, из которых 248 отечественных и 53 зарубежных авторов.
Для решения поставленных задач в течение 1994-1997 гг. проведены полевой опыт, микрополевой с использованием 15N и лабораторный.
1. Полевой и микрополевой опыты
Исследования проводились на освоенной низинной торфяной почве древесно-осокового происхождения болотного массива "Литошипкое болото" Волосовского района Ленинградской области. Мощлость торфяной залежи низинного типа в пределах 1.0-1.5 м. Подстилающими породами дшпюго массива являются тяжёлые суглинки и глины, часто с включениями известняковой щебёнки. Торфяные почвы исследуемого участка осушены более 20 лет назад и используется в сельскохозяйственном обороте под многолетние травы.
Агрохимическая характеристика пахотного слоя: рН ка - 5.2; S - 121.8 ммоль/100 г почвы, содержание подвижных P^Os — 17.8 мг/100 г и КгО - 6.1 мг/100 г почвы. Валовое содержание азота составляет 2.2-2.3%. Степень разложения торфа 40%, зольность - 12.3%. Объёмная масса пахотного слоя -0.23 г/см3, полная влагоёмкость - 254%.
Схема полевого опыта включала следующие варианты:
-
Контроль (без удобрений) 9. фон + Naa70f so
-
контроль+КМГІ! 10. фон + Nm?(h-50
-
контролъ+КМГЬ 11. фон+Маа7о+5о+КМП)
-
контроль+КМПз 12. фонЖаа-го+50+КМП2
-
Р»Кш (фон) 13. фон+тТаадаио+КМПз
-
фон +КМПі 14. фонШм7о+5о+КМПі
-
фон +КМП2 15. фон+Шт^о+КМПг
-
фон +КМП3 16. фон+Кмдазо+КМПз
Осенью 1993 года участок был залужен злаковой травосмесью (тимофеевка луговая я кострец безостый), из расчета 20 кг/га. Весной 1994 года, ввиду выпадения трав, был произведён подсев трав. Повторность опытов 4-х кратная, площадь делянки 8 м2.
В опыте использовали аммиачную селитру, мочевину, двойной суперфосфат и хлористый калий. Фосфорно-калийные удобрения вносились ежегодно весной в начале активного отрастания трав, поверхностно, азотные -поукосно: весной в начале отрастания трав (N70) и после укоса (N»). Доза азота выбрана нами на основании опытов, нроведенных кафедрой агрохимии СПГАУ.
Действие ингибитора изучали как на контрольных, так и удобрепных вариантах. Ингибитор нитрификации КМП (1карбамоил-3(5)-метилпиразол) использовали в виде водной суспензии, путём полива опытных делянок в дозах: 1) 2% от количества вносимого азота; 2) 4%; 3) 6%. Дозы КМП выбраны исходя из того, что дозы, которые признаны оптимальными для минеральных почв, на торфяных почвах с их огромным количеством органического вещества и более интенсивной нитрификацией, оказались недостаточными.
В период вегетации проводили наблюдение за УГВ, влажностью почвы, динамикой минерального азота.
Целью микрополевого опыта являлось определение коэффициента использования и выноса азота удобрений и азота почвы многолетними травами на торфяных низинных почвах. А также установление баланса азота удобрений в системе удобрение - почва - растение. Опыт был заложен по следующей схеме:
-
РдоКпо (фон) 3 .фон + КМГІ4%
-
фон + Naano 4. фон + Naai2o+ КМГЦ»/.
Опыт закладывался в поле на опытном участке в сосудах, снабженных поддонами для учёта лизиметрических вод и заполненных монолитами исследуемой торфяной почвы, с ненарушенной структурой и занятыми травами 1 года пользования, как и в полевом опыте. Опыт проводился в 3-х кратной повторности.
В опыте использовали удобрения - калий хлористый, суперфосфат двойной и аммиачная селитра, меченная стабильным изотопом 5N с атомным обогащением 95.2%. Аммиачную селитру вносили в виде раствора. Ингибитор нитрификации КМП вносили из расчета 4% от дозы азотного удобрения в виде водной суспензии.
Анализ растительных и почвенных образцов выполнен общепринятыми методами. Изотопный состав образцов определяли на масс-спектрометре МИ-1201В по методике ВИУА.
Урожай многолетних трав учитывали методом сплошного скашивания, в два укоса: первый укос - в июне, второй - в августе. Математическую обработку полученных результатов проводили методом дисперсионного анализа на ЭВМ типа IBM по программе "Microstat", "STATISTICA".
2. Модельный опыт.
В модельном опыте изучалось влияние возрастающих доз ингибитора нитрификации на скорость минерализации органического вещества низинной торфяной почвы и накопление в ней минерального азота, происходящие на разных фонах (как с применением удобрений, так и без удобрений). Продолжительность опыта - 4 недели.
Схема опыта следующая:
-
Контроль (б \ удобрений) 4. РэдКцо 7. Naa12oP9oKi20
-
Коптроль+КМІІ! 5. Р9оК,2о+КМП, 8. №а]20Р9оК12о+КМПі З.Контроль+КМП2 6. Р9оК]2о+КМП2 9.ИагтР9<^т+КМП2
Компостирование низинной торфяной почвы проводили в термостате при температуре 28С п влажности 70% от ПВ. Удобрения вносили из расчета 27 мг на 100 г почвы (Naa^o), суперфосфат двойной в дозе 18 мг/100 г почвы (Р<») и хлористый калий в дозе 30 мг на 100 г почвы (К]2о). Ингибитор КМП применяли в дозах: 1) б; 2) 10% от внесённого азота удобрений. Данные дозы ингибитора нитрификации выбраны нами па основании результатов аналогичных исследований В.Н.Ефимова, Л.И.Шулегиной (1993). В их опыте максимальный ингибирующий эффект получен при внесении КМП в дозе 6-10% от дозы азотного удобрения. Через 5, 7, 10, 14, 21 и 28 дней компостирования проводился отбор почвенных образцов для определения содержания в почве аммонийного и нитратного азота.
