Введение к работе
Актуальность. Применение азотных удобрений в бедных гумусом и азотом орошаемых почвах зоны хлопкосеяния Узбекистана играет решающую роль в увеличении производства сельскохозяйственной продукции и сохранений плодородия почв.
Несмотря на значительный рост использования азотных удобрений по сравнению с фосфорными и калийными баланс азота в земледелии складывается со значительным его дефицитом. В то же время систематическое применение азотных удобрений в районах интенсивной химизации привело к загрязнению окружающей среды минеральными и газообразными соединениями азота, скоплению токсичных количеств нитратов в растениеводческой продукций й в природных водах. К тому же всевозрастающие дозы применяемых азотных удобрений в хлопководстве республики уже не так дают заметного эффекта на урожайность хлопчатника. Необходима научная разработка новых прогрессивных приемов рационального их использования, основанная на исследованиях динамики превращений азота И его баланса в системе почва-удобренйё-растение. Превращение азотных удобрений представляет сложный внутрипочвенный биоцикл, включающий его аммонификацию, нитрификацию, денитрификацию, иммобилизацию и мобилизацию. Взаимодействие этих процессов определяет уровень использования растениями азота удобрений, а их эффективность зависит от возможности управлять этими процессами.
Применение стабильного изотопа азота |5 N позволило раскрыть пути и сложные механизмы превращения его соединений в почве, установить закономерности усвоения азота удобрений и почвы растениями, определить истинный баланс азота удобрений и начать поиски приемов эффективного их использования. Значительная часть работ с использованием изотопа азота l5N проведена на дерново-подзолистых, черноземных и серых лесных почвах России (Турчин, Кореньков, Сапожников, Смирнов, Гамзиков, Кудеяров, Муравин и др.). В почвах зоны хлопкосеяния эта проблема изучена слабо и лишь в условиях типичных сероземов (Пирахунов, Кариев, Ташкузиев с сотр., Хашимов).
В связи с этим очевидна актуальность работ, посвященных исследованию путей превращения азота удобрений в орошаемых почвах зоны хлопкосеяния, где применяются высокие нормы азотных удобрений с целью разработки практических приемов повышения коэффициента их полезного действия, а также снижения загрязнения окружающей среды.
Цель и задачи исследований. Установить закономерности внутри-почвенного биоцикла и баланса азота разных форм удобрений с применением изотопа азота l5N в условиях основных орошаемых почв сероземного пояса зоны хлопководства, а также разработать научно обоснованные приемы повышения их эффективности и экологической безопасности.
При этом решались задачи:
1 .Выявить особенности превращения в почве, роль в плодородии и эффективность на хлопчатнике разных форм азотных удобрений.
2.Установить истинный баланс разных форм и доз азота удобрений в системе почва-удобрение-растение. Определить долю азота почвы и удобрений в общем выносе его хлопчатником и направленность минерализа-ционно-иммобилизационных процессов, а также количественные величины "экстра"азота в зависимости от форм азотных удобрений в различных почвах сероземного пояса. Изучить динамику поступления в хлопчатник и баланса азота удобрений.
. З.Определить доступность растениям и превращение в почве иммобилизованного азота удобрений. Выяснить степень минерализации и доступности растениям a30Ta(15N) различных сообществ микроорганизмов и баланс его в почве под хлопчатником.
4.Установить роль чистых культур денитрифицирующих микроорганизмов в потерях азота из почвы и денитрифицирующую активность бактерий различных орошаемых почв сероземного пояса.
5.Исследовать действие доз и форм азотных удобрений и ингибиторов нитрификации на превращение минеральных соединений азота в почве, микроорганизмы и активность почвенных ферментов.
б.Изучить эффективность различных форм ингибиторов нитрификации на изменение баланса азота удобрений в условиях авто- и гидро-морфных почв в зависимости от доз азотных удобрений, установить оптимальные нормы и сроки их применения в хлопководстве.
- 7.Разработать научно обоснованные приемы повышения эффективности, снижения потерь и загрязнения окружающей среды соединениями азота удобрений.
Научная новизна. С использованием изотопа 13N впервые в зависимости от биологических особенностей почв изучено превращение в почве и дана количественная оценка баланса азота разных форм азотных удобрений и участия азота почвы и удобрений в формировании биомассы хлопчатника, а также размера"экстра" азота в условиях орошаемых светлых, типичных сероземов и луговых почв под хлопчатником.
При длительном и систематическом внесении 15N установлены закономерности процессов мобилизации и иммобилизации азота и изменение их соотношения под влиянием разных форм азотных удобрений, выявлена их эффективность в повышении плодородия почв и урожайности хлопчатника.
Получены новые данные о реминерализации и доступности растениям азота биомассы, меченной l5N, различных физиологических групп почвенных микроорганизмов и балансе его в орошаемых типичных сероземах под хлопчатником. Впервые в почвенных условиях показана роль денитрифицирующих бактерий в Потерях азота, определена денитрифицирующая активность бактерий различных орошаемых почв сероземного пояса.
В авто- и гидроморфных почвах сероземного пояса проведена агрохимическая оценка различных ингибиторов нитрификации: изучена степень и продолжительность торможения нитрификации в зависимости от доз, сроков внесения ингибиторов с азотными удобрениями, влияние инги-битбров на превращение в почве, баланс азота удобрений, мобилизацию почвенного азота, биологическую и биохимическую активность почв, а также на рост, развитие и урожайность хлопчатника. Установлены оптимальные дозы и сроки внесения под хлопчатник ингибиторов в сочетании с азотными удобрениями. Показана возможность сокращения доз и сроков внесения азотных удобрений при совместном использовании их с ингибиторами нитрификации.
Основные положения, выносимые на защиту.
1.В орошаемых почвах сероземного пояса зоны хлопководства закономерности внутрипочвенного биоцикла и баланса азота удобрений имеют свои особенности.
2.Денитрификация-основной фактор в снижении эффективности азотных удобрений в орошаемых сероземных почвах, а нитрификация- предопределяющий фактор при потерях азота в процессе денитрификации и вымывания.
Потенциальная способность орошаемых почв сероземного пояса к денитрификации различна и связана с активностью денитрифицирующих микроорганизмов.
З.Мобилизуемость азота.ассимилированного различными почвенными микроорганизмами, зависит от физиологических особенностей их и играет важную роль в питании растений.
4.В автоморфных и гидроморфных почвах сероземного пояса не зависимо от дозы и сроков внесения азота лучший баланс азота удобрений складывается при внесении азотных удобрений в сочетании с ингибиторами нитрификации.
Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. Результаты исследований с ,5N служат основой для установления иг только норм применения и создания бездефицитного баланса азота удобрений в почвах под хлопчатником, но и определения эффективной формы азотного удобрения, способствующей повышению плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур.
Данные исследований по ингибиторам нитрификации использованы: при разработке "Рекомендаций по производственному испытанию ингибиторов нитрификации типа нитрапирина"(Москва, МСХ СССР, ВПНО "Союзсельхозхимия", 1981); при определении потребности сельского хозяйства Узбекистана в ингибиторах нитрификации, обосновании производства модифицированных ими азотных удобрений. Основные положения работ вошли в рекомендацию "Методические указания по научно обоснованному применению минеральных и органических удобрений под сельскохозяйственные культуры в условиях перехода к рыночным отношениям в Республике Узбекистан", утвержденной МСХ РУз от 4 августа
1994 г. Материалы диссертации используются в учебном процессе при подготовке студентов-специалистов агрономов, агрохимиков в ТашГАУ и ТашГУ.
Предложения по применению ингибиторов нитрификации в сочетании с азотными удобрениями(карбамидом) под хлопчатник внедрены в колхозах и совхозах республики на площади 725 тыс.га. Экономическая эффективность составляет 120-150р/га(исчисления 1990г.).Кроме того, получен социальный эффект по охране окружающей среды от загрязнения нитратами.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзных совещаниях по применению стабильного изотопа 15N в исследованиях по земледелию и агрохимии(Ташкент, 1974; Тбилиси, 1979; Новосибирск, 1988), Всесоюзных съездах микробиологов (Ереван, 1975; Рига, 1980), почвоведов(Новосибирск, 1989), Советско-американском симпозиуме по результатам производственных испытаний нитрапирина (Ташкент, 1980), I и II съездах почвоведов и агрохимиков Узбекистана(Ташкент, 1990, 1995), Всесоюзных совещаниях по применению ингибиторов нитрификации (Москва,1986, Самарканд, 1990), Республиканских конференциях (Ташкент, 1974, 1976, 1978, 1979, 1982, 1985, 1987, 1990; Кишинев, 1990), Совещании по проблемам повышения плодородия орошаемых почв Узбекистана(Ташкент, 1982), а также на Ученом совете (1982-1990 гг.) и заседании НТС (1998) Института почвоведения и агрохимии АН Руз.
По теме диссертации опубликовано около 50 работ, в том числе монография "Азот удобрений и ингибитор нитрификации в хлопководстве" в соавторстве с А.Ж.Баировым.
Структура и объем диссертации. Работа написана на 396 страницах машинописи, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, предложений производству и списка использованной литературы, включающей 555 наименований на 52 страницах, 88 таблиц, 14 рисунков.