Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 10
1.1 Источники органической части пахотных дерново-подзолистых почв 10
1.2 Процессы трансформации органических субстратов в почве ... 22
1.3 Влияние органических удобрений и растительных остатков на воспроизводство плодородия дерново-подзолистых пахотных почв и их продуктивность 29
Экспериментальная часть
Глава 2. Объекты, методика и условия проведения исследований 43
2.1. Характеристика объектов исследования. Схема закладки опытов. 43
2.2 Методика исследований 52
2.3 Метеорологические условия в годы проведения опытов 53
Результаты исследований
Глава 3. Влияние органических субстратов на режим органического вещества дерново-подзолистых почв , 57
3.1 Динамика содержания и состава микроорганизмов в почве при внесении органических удобрений 57
3.2 Влияние органических субстратов на содержание органического вещества дерново-подзолистых почв 65
3.3 Изменение состава органического вещества почвы под влиянием органических субстратов 73
3.4 Баланс органического вещества в пахотном слое дерново-подзолистых почв при внесении органических субстратов 82
Глава 4. Влияние органических субстратов па динамику питатель ного режима дерново-подзолистых почв 92
4.1 Динамика содержания азота 92
4.2 Динамика фосфора 101
4.3 Динамика калия 106
Глава 5. Изменение физических свойств дерново-подзолистых почвпод влиянием органических субстратов 112
5.1 Влияние удобрений и растительных остатков на агрегатный состав почвы 112
5.2 Влияние органических субстратов на плотность почвы 124
Глава 6. Влияние органических субстратов на урожайность культур в звеньях зернотравяного севооборота и их окупаемость прибавкой урожая 130
6.1 Влияние органических субстратов на урожайность полевых культур 130
6.2 Окупаемость питательных веществ органических удобрений и растительных остатков полученной прибавкой урожая 133
6.3 Энергетическая оценка применения разных видов органических субстратов., 136
Выводы и предложения 143
Библиографический список использованной литературы
- Процессы трансформации органических субстратов в почве
- Метеорологические условия в годы проведения опытов
- Влияние органических субстратов на содержание органического вещества дерново-подзолистых почв
- Динамика фосфора
Введение к работе
Одним из характерных признаков почв Нечерноземной зоны РФ, является изначально невысокое содержание гумуса в верхнем почвенном слое (63). В последние годы в сельскохозяйственном производстве отмечается резкое усиление процессов деградации почвенного плодородия, связанное с дефицитом минеральных и органических удобрений, средств химической мелиорации почв. Так, применительно к земледелию области, урожай преимущественно формируется за счет использования элементов питания из небольших почвенных запасов. Одновременно происходит снижение количества органического вещества и наиболее ценной его части — гумуса.
Внесение в течение последних 12-14 лет в почву минеральных удобрений по не известкованному фону привело к значительным негативным изменениям в химическом составе и микрофлоре дерново-подзолистых почв, в них выросла гидролитическая кислотность и содержание подвижного AI, снизилась степень насыщенности основаниями, что способствовало возникновению обилия фитотоксичных грибов (113).
Повышенный уровень нагрузок на эксплуатируемую почву, связанных с ее сельскохозяйственным использованием, существенно сказывается на интенсивности и направленности в ней биологических процессов. Резко усилилась микробиологическая нагрузка и на гумусовые соединения, как на естественный источник питательных веществ для микрофлоры, сопровождающаяся их активной минерализацией. По данным Почвенного института им. Докучаева (50), ежегодная минерализация гумуса в почвах Северо-Западной зоны РФ составляет в среднем под зерновыми 1, пропашными 1,4 и парами 2 т/га.
Таким образом, в условиях активного антропогенного использования сельскохозяйственных угодий, создались неблагоприятные условия для микробиологических процессов гумусообразования. Это привело к широкому
развитию глобальных процессов деградации гумуса и снижения естественного плодородия почв (108). На почвах с низкой гумусированностью не представляется возможным получать заметные урожаи возделываемых культур, даже если применять современные технологии и рекомендуемые для зоны севообороты.
По данным А.Д. Хлыстовского и Е.Ф. Корнеенко (189), в зерново-про-пашном севообороте без внесения удобрений за сорокалетний период дерново-подзолистая тяжелосуглинистая почва потеряла треть своего первоначального запаса гумуса, а исходное содержание его в почве стабильно сохранилось только при внесении навоза из расчета 9 т/га в год и наличием в севообороте однолетних злаково-бобовых трав. Некоторое повышение перегноя было достигнуто в севообороте с травами двух лет пользования и внесением 10 т/га навоза с одновременным применением высоких доз минеральных удобрений. За последние годы в Верхневолжском регионе Нечерноземной зоны на 1 га пахотной площади приходится всего 0,5-1,5 т/га органических удобрений, а многолетние травы не пересеваются по 7-10 лет.
При острой нехватке органических удобрений в большинстве хозяйств зоны в полевых севооборотах корневые и пожнивные остатки стали одним из основных резервов пополнения органического вещества в почве. При этом они вынужденно несут роль органического удобрения: восстанавливают запасы гумуса, служат источником питательных веществ для почвенных микроорганизмов.
Совсем по-другому ведет себя в почве компост нового типа (КМН -компост многоцелевого назначения), способствующий обогащению почвы не только элементами питания, но и микрофлорой, совмещая в себе действие минеральных и органических удобрений, что позволяет получать экологически чистую продукцию без засорения почвы токсичными соединениями. Такое действие особенно важно для малогумусных почв Верхневолжья.
Технология получения КМН разработана во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственного использования мелиорированных земель (пос. Эммаус Тверской области).
Согласно теоретическим основам, связанным с его производством, КМН в отличие от традиционных органических удобрений должен иметь следующие преимущества:
его органическое вещество, равно как и содержащиеся элементы питания, должны быстрее подвергаться в почве процессам трансформации с соответствующей более высокой удобрительной ценностью;
иметь повышенную микробиологическую активность и высокое содержание ряда ферментов, ускоряющих мобилизацию питательных веществ из почвы;
в процессе получения готового продукта семена сорных растений должны полностью потерять всхожесть;
быть высококонцентрированным, что позволяет снизить затраты на его применение за счет пониженных доз внесения;
соответствовать требованиям по экологической чистоте, в том числе и по содержанию болезнетворных бактерий.
В отношении практического применения КМН существует ряд невыясненных вопросов, связанных как с его производством, так и с оказываемым влиянием на плодородие почвы, изменением ее конкретных свойств, действием на величину и качество урожая сельскохозяйственных культур, оценкой энергетической эффективности компоста.
Судя по научным публикациям, в них содержится не однозначная оценка эффективности применения КМН с точки зрения улучшения физико-химических свойств почвы и увеличения урожаев возделываемых в регионе культур.
В связи с этим целью диссертационной работы являлось:
- изучить сравнительное влияние растительных остатков многолетних трав
(клеверо-тимофеечной смеси) после 1-о и 7-о годов пользования их,
компоста многоцелевого назначения (КМН), торфонавозного компоста (ТНК)
и соломы на режим органического вещества, основные физико-химические
свойства дерново-подзолистых почв, выявить действие органических
субстратов на продуктивность зернотравяного звена севооборота полевых
культур и дать энергетическую оценку целесообразности их применения.
При этом мы отчетливо понимали, что в составе изучаемых материалов
содержится две группы углеродсодержащих продуктов. К одной из них
относятся растительные остатки многолетних трав, ко второй — собственно
органические удобрения. Но чтобы все время их не подразделять, мы решили
назвать обобщающим выражением - органическими субстратами.
В задачи исследований входило:
изучить химический состав исследуемых видов органических субстратов;
установить влияние органических субстратов на активность почвенных микроорганизмов;
исследовать их влияние на режим органического вещества супесчаной и легкосуглинистой почв;
выявить динамику питательного режима почв при внесении органических субстратов;
- определить уровень влияния исследуемых субстратов на физические
свойства почвы;
- установить их действие на урожайность возделываемых в зернотравяных
звеньях севооборота полевых культур;
- определить биоэнергетическую оценку применения органических
субстратов при возделывании полевых культур.
Актуальность. Успех сельскохозяйственного производства неразрывно связан с плодородием почвы. Постоянное снижение как эффективного, так и потенциального плодородия заставляет искать и
использовать все возможные способы его поддержания и дальнейшего воспроизводства. Общепризнанно, что примерно половина минерализуемого в почвах Нечерноземной зоны гумуса восстанавливалось за счет применения традиционных органических удобрений, прежде всего навоза. Однако накопление навоза и заготовка торфосодержащих компостов резко сократилось, что заставляет задействовать другие имеющиеся органические субстраты. Но без детального сравнительного исследования используемых субстратов сложно дать адекватную оценку их воздействия на режим органического вещества и физико-химические свойства дерново-подзолистых почв, что является крайне важной и актуальной задачей. При установлении наиболее эффективных доз и приемов применения таких субстратов в производстве, можно будет существенно снизить затраты, связанные с их применением, а выявленное удобрительное действие позволит получать высокие урожаи сельскохозяйственных культур с низкой себестоимостью продукции в зернотравяных звеньях севооборотов.
Научная новизна. Впервые в одинаковых условиях Верхнє волжского региона проведено сравнительное изучение разных доз нового органического компоста (КМН), ТНК, соломы и растительных остатков многолетних трав 1 и 7 г.п. на плодородие двух преобладающих разновидностей пахотных дерново-подзолистых почв — супесчаной и легкосуглинистой. Выявлено влияние КМН, традиционных органических удобрений и растительных остатков многолетних трав (органических субстратов) на динамику органического вещества почв, определено действие на уровень питания растений, физические и микробиологические показатели почвы, величину получаемой растениеводческой продукции и энергетическую эффективность применения.
Теоретическое значение. Изучены химические и микробиологические процессы происходящие в двух разновидностях дерново-подзолистых почв с различными органическими субстратами. Исследованы особенности их
трансформации, выявлено оказываемое влияние на основные показатели почвенного плодородия, микробиологическое состояние почвы и мобилизацию из нее питательных веществ, продуктивность зернотравяных звеньев севооборота.
Практическое применение. Установленные в процессе исследований количественные показатели изменений содержания и состава органического вещества, физико-химических и микробиологических свойств дерново-подзолистых почв под влиянием разных видов органических субстратов и оказываемое ими влияние на продуктивность зернотравяных звеньев севооборота позволяют рекомендовать производству конкретные дозы и виды их применения с учетом разновидностей почв и энергетической эффективности, а также иметь обоснованные данные об удобрительной ценности растительных остатков многолетних трав 1-о и 7-о годов пользования. Ожидаемые объемы внедрения в Центральном районе НЗ РФ на площади около 500 тысяч га.
Апробация. Результаты исследований доложены и обсуждены на научно-практических конференциях в Тверской государственной сельскохозяйственной академии в 2002, 2003 гг., на научной конференции в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете (2004 г.). По теме диссертации опубликовано три печатных работы, одна находится в печати.
Основные положения, выносимые на защиту:
сравнительное влияние органических субстратов на режим органического вещества, микробиологическую активность и динамику подвижных форм азота, фосфора и калия в дерново-подзолистых почвах;
улучшение физических свойств дерново-подзолистых почв под влиянием органических субстратов;
повышенная окупаемость питательных веществ и единицы физической массы КМН полученной прибавкой урожая в зернотравяных звеньях севооборота;
использование дополнительного количества биологической энергии в урожае за счет применения органических субстратов.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 151 странице и состоит из введения, б глав, выводов и предложений производству, 9 приложений. Список литературы включает 220 источников, из них 20 иностранных.
Процессы трансформации органических субстратов в почве
Для более полного представления о воздействии органических субстратов на почвенное плодородие, важно понимание процессов, происходящих с поступившим в почву органическим веществом.
В результате внесения органического вещества в почву в ней происходят процессы, приводящие к морфологическим и химическим изменениям исходного материала под действием множества микроорганизмов: грибов, дрожжей и бактерий, а также червей и мелких, обитающих в почве, животных.
Органические удобрения, подобно растительным остаткам, после заделки в почву подвергаются существенной микробиологической трансформации, которая складывается из разрушения органической массы и накопления продуктов микробного синтеза, причем интенсивность разложения органических веществ и минерализация органического компонента почвы, а в связи с этим и корневое питание культурных растений, во многом зависят от ее биологической активности (3).
Бактериальное преобразование веществ затрагивает прежде всего простые углеводы, и по этому в субстрате происходит относительное увеличение содержания целлюлозы и лигнина. В дальнейшем целлюлоза разрушается под действием целлюлозоразлагающих бактерий, формирующих ряд органических коллоидов, участвующих в цементировании почвенных частиц и водоустойчивых агрегатов, а грибные организмы разлагают лигнин, становящийся доступным для них после разрушения клетчатки (146).
Изучение процессов жизнедеятельности ряда микроорганизмов (204) позволило выявить определяющее влияние на скорость разрушения органического субстрата грибов PeniciIlium purpurogenum, Fusarium solani, Aspergillus flavus, Streptomyces longisporus с последующим разложением образовавшихся гумусовых веществ под действием бактерий анаэробов рода Clostridium, особенно пуринолитических анаэробов CI. sartagoforum и CL paraputrifi-cum (133).
Как отмечалось выше, весьма значительна роль растительной фитомас-сы, ежегодно остающейся на поверхности почвы, в пополнении ее эффективного плодородия. Послеуборочные остатки ежегодно с каждой тонной сухого вещества оставляют в почве приблизительно 5 - 10 кг азота и до 30 кг микроэлементов (85). Их количество и скорость минерализации во многом определяются химическим составом, урожайностью, условиями биологической деятельности почвенной микрофлоры.
Многочисленные источники подтверждают важность влияния этого вида органических субстратов на плодородие почвы и, в частности, на ее гумусовое состояние. Из всей массы поступающих в почву пожнивно-корневых остатков злаковых культур, в первые 5-7 месяцев минерализации подвергается от 50 до 75% массы всего растительного материала, а количество образующегося гумуса составляет 400-1000 кг/га (85).
Изучение трансформации пожнивных и корневых остатков зерновых культур, проводимое Т.Н. Антоновой (5), также показало высокую скорость минерализации в течение первого года с момента заделки этого материала в почву. За этот период убыль от запаханной массы составила 80-90%. Во второй год характерно замедление разложения труднодоступных для микроорганизмов компонентов. Снижение массы за второй год было в пределах 2-15%. Автор отмечает медленное, по сравнению со стерней, разложение корневых остатков. Во многом это связано с широким соотношением углерода и азота и, соответственно, зависит от обеспеченности микроорганизмов азотом и углеродом (172,173,174).
Исследователи (67,116) указывают на значительные изменения в скорости микробиологического разложения соломистых растительных остатков и других органических субстратов. Авторы выделяют три основные фазы разложения органического вещества в почве. Для первой характерны реакции интенсивной аммонификации, вторая выделяется усиленным развитием микрофлоры, потребляющей минеральный азот, и тем самым закрепляющей его в своих телах, а третья, наступает после израсходования легкомо-билизуемого органического вещества (174).
Повышенные требования в азотном питании, особенно в бедных этим элементом почвах, часто приводят к минерализации фракций фульво- и гу-миновых кислот, которые микроорганизмы, особенно анаэробные, используют в качестве источника азота (187). Это указывает на низкую эффективность заделки в почву растительных остатков без дополнительного внесения удобрений.
Метеорологические условия в годы проведения опытов
Интенсивность разложения органических субстратов и оказываемое ими влияние на изменение биологических, химических и физических свойств почв опытных участков изучали с применением общепринятых в агрохимических исследованиях методик.
Для установления влияния компостов и растительных остатков на содержание и состав органического вещества почвы, питательный режим, биологические и физические свойства почвы, на каждом варианте агрохимическим буром отбирались почвенные образцы в 9-12 кратной повторности, что согласуется с общепринятыми рекомендациями по их отбору (13). На отдельные показатели отбор проводился один раз за период вегетации (на органическое вещество, агрегатный состав и плотность - осенью), на другие - три раза, начиная с первой пятидневки июня и далее через месяц.
При выполнении отдельных анализов использовались следующие методики: 1. Гранулометрический состав методом Н.А. Качинского (I) 2. Агрегатный состав методом Н.И. Саввинова (1) 3. Определение влажности почвы высушиванием (70) 4. Определение рН солевой вытяжки по методу ЦИНАО (129) 5. Групповой и фракционный состав углерода органического вещества по схеме И.В. Тюрина в модификации В.В. Пономаревой и Т.А.Плотниковой (1) 6. Нитратный азот с дисульфофеноловой кислотой (6) и ионометрическим (127) методом 7. Аммиачный азот с реактивом Несслера (6) 8. Подвижные формы фосфора в вытяжке Кирсанова (128,151) на электрофо-токолориметре 9. Обменный калий в вытяжке Кирсанова с окончанием на пламенном фотометре (128,151)
При определении группового и фракционного состава органические вещества, гумусовые соединения, не извлекаемые из почвы при попеременной обработке ее кислотой и щелочью, относили к негидролизуемому остатку. Определение состава органического вещества в сухих почвенных образцах проводилось через 2-3 месяца после их отбора в 2002 и 2003 гг. Для получения сопоставимых данных, определенных по методу Тюрина, все операции по извлечению гумусовых веществ проводили в идентичных условиях, наиболее важным из которых, по нашему мнению, является время взаимодействия навески почвы с растворителем.
Энергетическая оценка применения исследуемых органических субстратов проводилась с использованием методики, предложенной А.И. Пупониным и А.В. Захаренко.
Математическая и статистическая обработка опытных данных проводилась с использованием программ MS Excel 2002 и Statistica 6. Все приведенные в работе и приложениях уравнения регрессии, равно как и доверительные интервалы, рассчитаны с 5%-ным уровнем значимости.
Поля, на которых были заложены опыты, располагались в непосредственной близости от г. Твери, поэтому метеорологические условия оказывающие влияние на трансформацию удобрений, рост и развитие растений в опытах, совпадают с данными Тверской метеостанции.
Преобладающая воздушная масса над Тверской областью является континентальным воздухом умеренных широт. На климат в этом регионе влияет вхождение влажных атлантических воздушных масс, что и обеспечивает промывной тип водного режима большинства почв области. Резкие колебания температур обусловлены влиянием на климат теплых воздушных потоков из средней Азии и холодных из Арктики (42).
По обеспеченности теплом южно-таежная подзона таежно-лесной зоны, в которой располагается Тверская область, характеризуется как умеренно-прохладная. Многолетняя среднегодовая температура воздуха составляет 3,3 С. Среднемесячная температура самого холодного месяца в году - января -10,4 С, самого жаркого — июля +17,3 С. Среднемесячная температура находится ниже нуля на протяжении пяти месяцев (ноябрь - март), что обусловливает среднюю продолжительность безморозного периода 190-220 дней. Температура выше +10 С отмечается на протяжении 140 дней. Наиболее часто сумма активных температур в течение года оценивается в пределах 1700-1950 С.
Вегетационный период большинства сельскохозяйственных растений начинается с момента перехода среднесуточной температуры через порог в +5 С, что, как правило, отмечается в третьей декаде апреля. Окончание периода вегетации прекращается в середине октября. Но наиболее благоприятный период для возделывания культурных растений начинается не ранее 5-10 мая, когда среднесуточная температура превышает+10 С и длится до середины сентября.
Пик температур летом в редких случаях может достигать 34-35 С, чаще температура не переходит порог в 32-33 С. В зимний период, особенно в январе, заморозки могут опускаться до -45 С, хотя это бывает крайне редко (164). В основном охлаждение воздушной массы зимой не переходит отметку -27...-32 С.
Температурный режим, в соответствии с приведенными данными, можно охарактеризовать как достаточно мягкий, без резких перепадов температур в течение всего года. Наибольший перепад температур отмечается в весенне-осенний период.
Область расположена на пути прохождения влажных атлантических и сухих арктических циклонов. При столкновении этих воздушных масс и происходит выпадение осадков, к которым прибавляются осадки конвективного происхождения, причем их основная масса (до 70%) приходится на вегетационный период. Количество выпадающих осадков несколько превышает их испарение (на 30%), что определяет избыточное увлажнение почвенного профиля.
Влияние органических субстратов на содержание органического вещества дерново-подзолистых почв
В научной литературе, особенно иностранных государств, часто понятия «гумус» и «органическое вещество почвы» употребляются как синонимы. Мы под органическим веществом будем понимать все органические соединения, находящиеся в пределах пахотного слоя исследуемых почв, утративших связь с живыми организмами, в том числе и непосредственно гумус.
Невысокое содержание большинства химических элементов, входящих в состав почвообразующих пород дерново-подзолистых почв, неблагоприятные для накопления в них органических веществ световой и гидротермический режимы не позволяют создать в таких почвах значительного запаса плодородия (101).
Для целинных дерново-подзолистых почв характерно относительно высокое (до 3%) содержание гумусовых веществ кислой природы, связанное с формированием перегноя в результате разложения естественной травянистой растительности, только в небольшом поверхностном слое почвы. В дальнейшем, при использовании таких почв в полевых (овощных) севооборотах, происходит значительное снижение содержания органического вещества в них из-за усиленной минерализации его, а также в процессе перемешивания пахотного слоя (Апах) с менее плодородным подзолистым (А2), что в свою очередь негативно сказывается на обеспеченности растений азотом и рядом других питательных элементов.
Такой неблагоприятный, с агрономической точки зрения, режим органического вещества в условиях интенсивного земледелия требует нахождения до 70 полнительных источников пополнения этой части почвы, особенно ее новообразованных соединений, как наиболее ценной фракции.
Несмотря на многочисленные исследования, вопросы, связанные с разработкой конкретных приемов по предотвращению снижения содержания органических веществ в пахотных дерново-подзолистых почвах, до сих пор не решены.
Особенно важно установить влияние на органическую часть почвы такого мало изученного удобрения, как КМН, а также растительных остатков многолетних трав после 1-о и 7-о лет их пользования. Общеизвестно, что наибольшее влияние на улучшение физико-химических свойств почвы и в целом на все плодородие, оказывает запашка растительных остатков многолетних трав 1 и 2 г.п. Но в действительности, на травы с таким сроком эксплуатации в настоящее время приходится лишь 10-17% от общей площади занимаемой данной культурой. Поэтому в основной массе хозяйств распахивают травы 6-8 летнего срока пользования. В то же время данных, показывающих сравнительное действие остатков многолетних трав 1-2 годов пользования и более длительного срока (6-8 летнего) эксплуатации на плодородие дерново-подзолистых почв крайне мало.
Наши данные, показывающие влияние исследуемых субстратов на содержание органического вещества в дерново-подзолистых супесчаных почвах, представлены в таблицах 6,7 и на рисунках 3 и 4 .
В пахотном слое дерново-подзолистой супесчаной почвы общее количество углерода в исходных образцах составило 1,34%. Внесение исследуемых видов органических субстратов позволило увеличить его содержание на 0,01-0,22%. Наибольшее количество углерода органических веществ было обнаружено в конце первого года действия исследуемых субстратов на вариантах с ТНК (24,5 т/га) и КМН (20 т/га)- 1,56 и 1,48% соответственно, что оказалось выше контрольных делянок на 0,22 и 0,14%. Минимальная прибавка имела место на фоне запаханных остатков трав 7-о г.п. Все варианты с КМН позволили выявить линейную зависимость в содержании углерода органических веществ, по отношению к запахиваемой массе удобрения, описываемую уравнением регрессии Y = 0.005 + 1.38 с коэффициентом корреляции 11 0,97. ШШ осень 2002 г. ЕШ осень 2003 г. Исходная почва
Рис. 3. Влияние органических субстратов на содержание С органического вещества в пахотном слое дерново-подзолистой супесчаной почвы (опыт 1), %
За период последействия субстратов, на всех вариантах произошло снижение содержания органического вещества в почве. Несмотря на высокий уровень биологической активности, использование КМН даже в максимальной дозе (20 т/га) не обеспечило такого содержания углерода органического вещества в почве, как от ТНК. На фоне первого из них оно составило 1,43%, а при внесении ТНК - 1,47%. Одинаковое количество органического вещества выявлено в почве вариантов с КМН в дозе 15 т/га и растительных остатков трав 1-о года пользования (1,44% С). Содержание углерода органического вещества в год последействия (2003 г.) субстратов может быть описано зависимостью Y = 0.9412 + 0.1343 с коэффициентом корреляции R=0,92.
Примерно такая же динамика в изменении содержания органического вещества, произошедшего под влиянием используемых субстратов наблюдалась и в легкосуглинистой почве (рис. 4).
Динамика фосфора
В супесчаной почве (рис.7, прил.2) в начале июня 2002 года на контроле содержание аммиачной формы азота по отношению к исходному уровню практически не изменилось, к июлю его количество снизилось, а к августу резко возросло. Самое высокое содержание этой формы азота сразу после внесения субстратов отмечалось в почве делянок с КМН в дозе 20 т/га (6,40 мг/кг) и растительными остатками многолетних трав 1-о г.п. (6,34 мг/кг почвы). Несколько меньшая обеспеченность почвы аммиачным азотом была в вариантах с ТНК (5,67 мг/кг почвы) и КМН в дозе 15 т/га (6,32 мг/кг почвы). На уровне контроля было значение этого показателя на делянках с растительными остатками многолетних трав 7-о г.п. и соломой (3,96 мг/кг почвы).
На протяжении всего первого и начала второго года трансформации органических субстратов, динамика содержания аммиачного азота в почве с ними в основном соответствовала колебаниям его концентрации на контроле с увеличением содержания к концу 2002 г (8,01-9,52 мг/кг почвы).
Дифференциация по действию субстратов на содержание аммиачной формы азота в почве опыта 1 появилась во второй половине 2003 г., при этом на всех вариантах этот показатель был выше контроля. В июле 2003 года наиболее заметная прибавка наблюдалась в почве с КМН в дозе 15 т/га (7,11 мг/кг почвы), а солома озимой ржи обеспечила содержание аммиачного азота, равноценное его количеству на делянках с КМН 5 т/га (6,86 мг/кг почвы).
Ряд авторов указывает, что повышенное содержание более устойчивой формы аммиачного азота может наблюдаться весной (56). Они связывают это с продолжительным осенне-весенним периодом разложения органического вещества почвы, без использования полученных соединений растениями и устойчивостью аммиачной формы азота к вымыванию в нижележащие слои. Этому утверждению в полной мере соответствовали данные только по некоторым субстратам.
Так, на третий год (2004 г.) трансформации растительных остатков многолетних трав 1-о г.п. наибольшее количество аммиачного азота (10, мг/кг почвы) выявлено в первый период определения (июнь), в последующем оно снизилось. Схожие результаты отмечались и в почве с растительными остатками трав 7-о г.п.
Тем не менее, за период нахождения почвы в осенне-весеннем периоде, не все органические субстраты привели к повышению содержания этой формы азота. В начале июня варианты с КМН (за исключением КМН в дозе 10 т/га) показали содержание аммиачного азота ниже (5,77-4,39 мг/кг почвы), чем к концу вегетационного периода. По-видимому, это могло быть следствием более быстрой трансформации КМН в предшествующие годы. Как видно на третий год разложения органических субстратов, в большей степени проявили себя те из них, в которых было повышенное содержание целлюлозы и более стойких азотсодержащих соединений.
В легкосуглинистой почве на фоне всех удобренных вариантов во все периоды определения содержание аммиачного азота превышало его количество на контроле. Наибольшее влияние на его накопление оказали КМН в дозах 15 и 20 т/га (до 5,49-12,81 мг/кг), солома (4,96-9,01 мг/кг) и ТНК (4,17-9,04 мг/кг почвы).
За осенне-весенний период 2003-2004 гг. вдвое большее накопление иона аммония, по сравнению с контролем (12,15 мг/кг почвы), обеспечили КМН в дозах 20-15 т/га и ТНК, а к июлю 2004 г. действие исследуемых субстратов приостановилось.
Динамика содержания нитратной формы на вариантах опытов представлена на рисунках 9 и 10 и в приложениях 4 и 5.
В целом она соответствовала ходу изменения аммиачной формы азота. Можно предположить, что когда в почве создавались хорошие условия для разложения органических азотистых соединений с образованием аммиака, то одновременно происходило и его окисление до нитратов. Количество нитратного азота в опыте 1 на контроле в июне составляло 6,55 мг/кг почвы.
Как и предполагалось, его наибольшее содержание в самом начале трансформации удобрений к началу вегетации культур обеспечили минеральные удобрения (18,29 мг/кг почвы). Ближе всего к ним был КМН в дозах 20-10 т/га (13,34-10,37 мг/кг почвы), а традиционные органические удобрения, равно как и растительные остатки, показали содержание этого элемента на уровне близком к контролю. Причиной этому могла служить активная иммобилизация минерального азота микроорганизмами при невысоких размерах минерализации органического вещества почвы и растительных остатков в связи с погодными условиями (163,170,160). Высокий эффект от внесения минеральных удобрений сохранялся на протяжении первого года их действия, хотя уже к августу на фоне этих удобрений количество нитратного азота уменьшилось до 5,45 мг/кг почвы.
На протяжении всего периода проведения исследований в 2003 и 2004 гг., количество нитратов в пахотном слое опытного участка лишь ненамного превышало контрольного варианта, что связано с высокой подвижностью этой формы азота и обилием осадков в вегетационные периоды последних двух лет (прил. 1).
Это в полной мере относится и к опытному участку с легкосуглинистой почвой (рис.10). Засушливый период в июне-июле 2002 года привел к затормаживанию процессов нитрификации, протекающих при недостатке влаги, поэтому через два месяца после закладки опыта было отмечено резкое снижение содержания N03" во всех вариантах с органическими субстратами (1,44-2,16 мг/кг). Подобная динамика наблюдалась и в августе, когда самое большое количество нитратного азота (3,89 мг/кг почвы на варианте с ТНК) лишь на 1,44 мг/кг почвы превышало контрольный вариант.
