ДЕЙСТВИЕ ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ (ТИПА НИТРАПИРИНА И АТС) НА ПРЕВРАЩЕНИЕ, ПОТЕРИ АЗОТА УДОБРЕНИЙ И НЕСИМБИОТИЧЕСКУЮ АЗОТФИКСАЦИЮ В ПОЧВЕ Хрушкова, Татьяна Алексеевна

Введение к работе

Актуальность проблемы. В решениях XXVI съезда КПСС и последующих Пленумов ЦК КПСС по вопросам дальнейшего развития сельского хозяйства и агропромышленного комплекса, а также в Продовольственной 'программе СССР на период до 1990 года уделено большое внимание проблемам химизации земледелия. Решающая роль в повышении урожайности сельскохозяйственных культур, особенно в условиях орошения и достаточного увлажнения, принадлежит азотным удобрениям, где они обеспечивают 50—60% прибавки урожая от полного минерального удобрения. Несмотря на интенсивный рост производства и применения азотных удобрений в СССР, баланс азота в земледелии страны остается дефицитным. Поэтому проблема снижения щотерь и повышения эффективности азота удобрений приобретает особую актуальность. Основной причиной снижения эффективности азотных удобрений во всех почвенно-клнматнчеекпх зонах страны являются потери азота нз почвы (20—30% от внесенного количества), происходящие в результате образования газообразных азотистых продуктов вследствие биологической и косвенной денн-трификашш, а также в результате вымывания нитратов нз корнеобнтаемого слоя, что причиняет огромный ущерб народному хозяйству, кроме того, теряется азот самой почвы. Одним нз путей снижения потерь и повышения эффективности азота удобрений является применение ингибиторов нитрификации — химических препаратов, которые при внесении в почву в небольших количествах (0,5—2% от азота аммиачных удобрений и мочешшы) подавляют жизнедеятельность нитрифицирующих микроорганизмов и обеспечивают консервацию азота удобрений в аммонийной форме па протяжении 1,5—2 меся-цев. При этом ограничиваются потери азота, повышается продуктивность усвоения азота растениями и урожай сельскохозяйственных культур (Смирнов, 1966—1982; Кореньков, 1979; Муравнн, 1979, Bremner, 1978; Sahrawat, 1980). Применяемые в качестве ингибиторов нитрификации препараты должны обладать строгим избирательным действием на мик-

НАУЧНАЯ Ь :БЛИОТЕКА

Моск. мльскохоз. акздвмих

км. К. А. Тимирязев*
Инв. №„_- і.

рофлору почвы, то есть способностью селективно подавлять активность Nitrosomonas, осуществляющих первый этап нитрификации, не оказывая влияния на другие почвенные микроорганизмы. До сих пор, однако, имеются весьма ограниченные сведения о влиянии даже наиболее изученных в настоящее время ингибиторов нитрификации на неснмбнотнческую азот-фиксирующую активность, хотя она играет несомненную положительную роль .в пополнении запасов азота в почвах, особенно в районах с достаточным увлажнением, на рисовых полях и хлопковых плантациях, где применение ингибиторов нитрификации наиболее эффективно.

Цель и задачи исследовании, Цель исследований заключалась в изучении влияния ингибиторов нитрификации на основе ннтрапнрина-2-хлор-б-{трнхлорметнл)-пиридина отечественного (ТХМП, пикохлор) и американского (N-serve) производства, а также японского препарата на основе 4-амино-1,2,4-триэзола (АТС-00) на превращение, потерн азота удобрений и несимбиотическую азотфиксацию в почве, В задачу исследовании входило изучение следующих вопросов:

1. Оценка степени и продолжительности ннгнбнрующего действия нитраинрина и ЛТС на нитрификацию азота удобрений в почве в лабораторных опытах,

2. Изучение влияния ингибиторов нитрификации на использование растениями азота почвы и удобрений, превращение в лочпе и потери меченного ^,SN азота удобрений в условиях вегетационных опытов.

3. Наблюдения за динамикой минеральных соединений азота в почве, потреблением азота растениями и изменением урожая сельскохозяйственных культур при внесении ингибиторов нитрификации с азотными удобрениями в полевых условиях.

4. Изучение влияния азотных удобрений, ннтрапирина и ЛТС на потенциальную несим биотическую азотфиксацию и численность свободноживущих а з отф икс ато ров рода Clostridium и сульфатредукторов в почве,

5. Оценка чувствительности Nitrosomonas (в накопительной культуре) и свободноживущих азотфиксаторов рода Clostridium {в чистых культурах и и лочве) к нитрапнрнну и ЛТС.

Научная новизна. В исследованиях с использованием меченных ¹⁵N азота сульфата аммония н мочевины получены новые данные о сравнительном действии * препаратов па основе ннтрапирина (N-serve, ТХМП, ппкохлора) и ЛТС на использование растениями азота почвы и удобрения, нитрификацию, закрепление в почве в органической форме и потери азота удобрений. В условиях полевых, вегетационных и лабораторных опытов впервые изучено влияние обычно рекомендуемых доз ингибиторов нитрификации и связанного азота на по--1

тешшальнуго активность и численность азотфнксаторов в почве. Впервые изучено действие различных концентраций ингп-Сшторов нитрификации на азотфнксирующую активность представителей рода Clostridium в чистой чулілуре и потенциальную азотфккенрующую способность почв.

Практическая ценность работы. Проведена сравнительная оценка влияния ингибиторов нитрификации на основе ннтра-ннрина американского и отечественного производства, а также японского АТС на превращение в почве, потери азота удобрений и несимбнотнческую азотфнксацню. Показано, что эти ингибиторы нитрификации в дозах, рекомендуемых для практического использования с аммиачными удобрениями и мочевиной с целью снижения потерь и повышения эффективности азота удобрении, не оказывают отрицательного влияния на потенциальную азотфикенрующую способность почв. Даны рекомендации по оценке влияния ингибиторов на нитрификацию и неснмбнотнческую азотфнксацню в почве. Результаты исследований, представленные в диссертационной работе, использованы при разработке программы и методики испытаний ингибиторов нитрификации в подразделениях ВПИО «Союзсель-хозхнмня» и научных учреждениях страны.

Апробация работы. Результаты исследовании докладывались и обсуждались на научноії конференции ТСХА в 1981 г., па Всесоюзном совещании «Экологические последствия применения удобрений», проводившемся в 1982 году в г. Пушино, и опубликованы в 4 научных статьях, вошли в рекомендации по испытанию ингибиторов нитрификации в производственных условиях,

Объем работы. Диссертация изложена на 220 страницах машинописного текста, состоит из введення, 4 глав обзора литературы, 5 глав экспериментальной части, выводов н приложения (из 14 таблиц), включает 35 таблиц и 23 рисунка. Список использованной литературы представлен 421 наименованном, в числе которых 145 иностранных.

Для решения поставленных задач в 1979—1982 гг. проводились исследования в условиях лабораторных, вегетационных н полевых опытов.

В лабораторных опытах изучали степень и продолжительность действия нптрапнршіа и АТС на превращение азота сульфата аммония и мочевины и дернопо-подзолистон средне-суглиннстон почве с опытных участков НИПТИЖ н Рамен-скоп агрохимической опытной станини НИУИФ (на которых проводились нолевые опыты с ингибиторами нитрификации) —

'3

в Московской области и лугово-черноземовнднон тяжелосугли-ннсгой почве с рисового ноля Краснодарского края. Агрохимическая характеристика почв представлена в табл, I и 2, Параллельно изучалось влияние азотных удобрений и нигнбц. торов нитрификации на потенциальную азогфикснрующую способность почвы, на численность свободно живущих азот-фнкснруюишх н сульфатредуцнругощих микроорганизмов. Компостирование почвы проводили при температуре 28—30С и влажности почвы 60% от полной влагоемкостн.

Таблица 1 Агрохимическая характеристика дерново-подіолистой почвы

3!

Гумус по

Тюрину,

%

Р¹'КС1

и_г\

мг-жв па 1П0 г почвы

V.

N мли.

РіО, І К;0

N общ.

по Кирсанову

мг/ИШ г почвы

Лабораторные опыты НИПТИЖ, 1982

2-і

2,67

2,3«

4.9

10,6

(5,0

2,3

1,2

2.3G

2.1>5

2,20

4,9

4,8

4,4

Вегетационные опыты РАОС, І9К0

6.0

8,0

Лзог в форме сульфата аммония и мочевины вносили в норме 20—30 мг/100 г ночвы. Ингибиторы нитрификации (N-serve, ТХМП, шгкохлор, АТС) в опыте Л? 1 вносили в дозе 1 % от азота удобрения, а в опытах ЛІ' 2 и ЛЬ 3 — в дозах 0,5; 1,0; 1,5; 2,0% от азота сульфата аммония и мочевины, В почве в динамике определяли содержание минерального 4 н N—N0₃) азота. Биологическая повторность всех определений — двукратная, аналитическая — не менее двукратной.

Определение потенциальной азотфиксируюшей активности почвы проводили ацетиленовым методом (Hardy et, al, 1968). Численность анаэробных свободи оживу щнх азопрігксаторов (CI. pasteurianurn и CI. acetobutylicum) определяли па оптимальных дифференцированных средах (Емцев, 1965) методом предельных разведений с использованием таблиц Мак-Кредн.

Таблица 2

Агрохимическая характеристика дугово-черноземоендной

тяжелосуглИНИСТОЙ почвы

1"

.4 о

Количественный учет сульфатредуцирующнх микроорганизмов проводили на жидкой среде Постгейта «В» (Postdate, 1966) по методике, предложенной Розановой Е. П. (1978). Содержание аммонийного и нитратного азота и почве определяли и одной вытяжке по методике, разработанной Борнео-вой Н. И. (1968). В лабораторных опытах .VcVs 5—7 содержание пнтритного азота определяли по методу Грнсса в тон же оытяжке.

В вегетационных опытах 1980—1981 гг. с ячменем сорта Московский 121 изучали влияние ингибиторов нитрификации на использование растениями азота почвы н удобрення, превращение я почве и потери меченного ¹⁵N азога удобрении. Параллельно изучали влияние питрапиркна и ЛТС на потенциальную несимбиотическую азотфнксируюшую активность н численность свободножнвущих азотфиксаторов рода Clostridium (CI. pasteurianum н CI. acetobutylicum). В опытах использовали дерново-подзолистую средиесуглинистую почву (табл. 1). Повторность опытов при закладке 10-кратная, а при учете урожая — 4-кратная, В вегетационном опыте .\*а 1 1980 г. азог в форме сульфата аммония вносили и дозе 100 мг/кг почвы. Ингибиторы нитрификации N-serve и ТХМП применяли из расчета 1%, а ЛТС — 2% от азота удобрений (Муравим и др., 1981). В половину сосудов вариантов с азотом вносили меченый сульфат аммония с обогащением 13,8 пг.% ¹³N. В вегетационных опытах ЛІ- 2 и Лї 3 1981 г. азог в форме меченных ^1SN сульфата аммония с обогащением 14,41 (опыт Ма 2) и мочевины с обогащением 8,37 аг.% (опыт „Ye 3) вносили в дозе 100 мг/кг почвы. Ингибиторы нитрификации (N-serve и ппкохлор и опыте Лэ 2, N-serve и ЛТС

в опыте Л* 3) вносил» из расчета 1% от азота удобрений (1 мг/кг почвы) как на фоне азота, так її на фоке РК. Наряду с ингибиторами нитрификации в почву опыта .Vs 3 в соответствии со схемой вносил» ингибитор уреазной активности (гидрохинон) из расчета 10% от азота мочевины. При промежуточных учетах снимали по дна сосуда (одни с меткой, другой без метки — в опыте «М- 1 и оба с меткой — в опытах .Ys 2 и .Yj 3). Аммонийный її нитратный азот в почве определял» в вытяжке 0,5 » КО по методу Кьельдаля, Общин азот в почве н растениях определяли по методу Кьельдаля—Подльбауэра. Анализ изотопного состава азота проводили на масс-спектрометре МИ-1305.

В полевых опытах изучал» динамику минеральных соединении азота, потребление азота растениями, урожай сельскохозяйственных культур, потенциальную активность и численность свобод ноживуш их азотфиксатороа рода Clostridium в почве при внесении ингибиторов нитрификации с азотным» удобрениями. Исследования проводились нам» на базе полевых опытов 1979—:1982 гг. Раменскон агрохимической опытной станции НИУИФ в соответствии с программой договора о научно-техническом сотрудничестве между РАОС и кафедрой агрохимии ТСХА. Агрохимическая характеристика почвы по годам представлена в табл. 1, Полевые опыты с ячменем сорта Московский 121 it 1979 и 1981 гг., озимой пшеницей Мироновская 808 в 1979—1980 гг. проводил» на опытных делянках площадью 50 м² в 4-кратжііі повторності!. Учетная «лошадь — Ш м². Азот в форме мочевины вносили (по фону фосфорно-каднйных удобрений — Р_ґ._г. 60 и К* Г>0) в норме 45 » 90 кг/га. Обработку мочевины ингибиторами нитрификации (N-serve и ТХМП) осуществляли непосредственно перед ее внесением под предпосевную культивацию дозой из расчета 1 кг/га в опыте с ячменем 1979 г. и 2 кг/га в остальных опытах. Почвенные н растительные образны отбирали через 15, 30, 45 диен и при учете урожая. Полевой опыт с картофелем сорта Гатчинский в 1982 г. проводил» »а опытных делянках площадью 42 м^г в 4-кратной повторностн, учетная площадь 14 м². Азот и форме мочевины вносили (по фону фосфорно-калнГшых удобрений — P<..r, 00 и К* 120) в норме 00 кг/га. Ингибитор нитрификации АТС вносил» в почву с мочевиной перед посад-кон картофеля и дозе 2% от азота мочевины (1,2 кг/га) по активному ингредиенту. Погодные условия с начала вегетації» ячменя в 1979 н 1981 гг. был» не совсем благоприятными для развития растении (-при повышенных температурах воздуха количество осадков было намного ниже средних многолетних норм). Осень 1979 года была затяжной, теплой, с достаточным количеством осадков, зато условия перезимовки озимых (относительно суровая зима при малом снежном по-6

крове) и последующей их вегетации были неблагоприятным». Вегетационный период 1982 года был характерным по погод-но-клпматическим условиям данной зоны.

В краткосрочных лабораторных опытах изучали слияние различных концентраций ингибиторов нитрификации Ш на основе ннтрапнрнна н ЛТС на активность накопительной культуры Nitrosomonas, определяли чувствительность свобод ножи ву-ишх азотфнксаторов рода Clostridium к нитрапнрнну н ЛТС it чистых культурах и п почве, изучали влияние различных концентраций азота сульфата аммония и мочевины на потенциальную азотфикснрующую активность дерново-подзолистой почвы.'Влияние различных концентраций ингибиторов нитрификации на окисление аммония культурой Nitrosomonas определяли по содержанию нитритов в среде Лохнпса. В опытах с чистыми культурами CI. pasteurianum it CI. acetobutylicum определение азотфикснруюшей активности проводили ацетиленовым методом на среде, предложенной кафедрой микробиологии ТСХЛ. Ингибиторы нитрификации .вводили в среду из расчета 0,01; 0,1; 1,0; 10 и 100 мг/л по активному ингредиенту. Полученные данные обрабатывали с помошыо статистического метода — пробиг-аналнза (Доспехов, 1073).