CC BY
9
СВОЙСТВА ПОЧВ И ИХ ПЛОДОРОДИЕ
8. Трофимов И.Т., Макарычев С.В., Иванов А.Н. Использование дефеката для известкования почв Западной Сибири // Плодородие, № 4 (31), 2006. - С. 25-16.
References
1. Pryanishnikov D.N. O vliyanii reaktsii pochv na rost rasteniy // Udobrenie i urozhay, 1931, Т. 1. - P. 59-61.
2. Avdonin N.S. Povyshenie plodorodiya kislykh pochv. - М.: Kolos, 1969. - 304 p.
3. Kornilov M.F., Trunina Z.V. Izvestkovanie kislykh pochv. - L., 1960. - 68 p.
4. Shilnikov I.A., Sychev V.G., Zelenov N.A., Akanova N.I., Fedotova L.S. Izvestkovanie kak factor urozhaynosti i pochvennogo plodorodiya. - М.: VNIIA, 2008. - 340 p.
5. Mineev V.G., Bolysheva T.N. Sovremennye tendentsii v izmenenii plodorodiya pochv Rossii // Russian Chemical Journal, 2005, Т. XLIX, № 3. - P. 5-10.
6. Slavyanskiy A.A., Kireycheva L.V., Puzanova L.N. Othody sakhamogo proizvodstva I ih ispolzovanie v sel'skom khozyaistve // Sugar, 2009, № 10. - P. 48-49.
7. Kireycheva L.V., Peregudov S.V., Shilova E.Yu. Ispolzovanie udobritel'no-melioriruyushchey smesi na osnove otkhodov sakharnogo proizvodstva dlya povysheniys plodorodiya pochv // Agrochemical herald, 2010, № 1. - P. 22-24.
8. Trofimov I.T., Makarychev S.V., Ivanov A.N. Ispolzovanie defekata dlya izvestkovaniya pochv Zapadnoy Sibiri // Plodorodie, № 4 (31), 2006. - P. 25-16.
УДК 631.423.6:631.461:631.84
ИЗУЧЕНИЕ ГАЗООБРАЗНЫХ ПОТЕРЬ АЗОТА И ДИНАМИКА ПОЧВЕННОГО ДЫХАНИЯ В ЧЕРНОЗЕМЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОМ
А.А. Прасолова
РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, e-mail: Prasolova.A.A13@mail.ru
В статье рассмотрена проблема сохранения азота при внесении азотных удобрений, изучен размер и состав газообразных потерь азота из разных слоев чернозема выщелоченного и удобрений, что позволит найти пути снижения потерь азота и повышения доступности растениям элементов питания.
Ключевые слова: чернозем выщелоченный, почвенный азот, азот удобрений, почвенное дыхание.
GASEOUS NITROGEN LOSSES AND SOIL BREATHE DYNAMICS AT DIFFERENT LAYERS OF LEACHED CHERNOZEM
A.A. Prasolova
Russian Timiryazev State Agrarian University, e-mail: Prasolova.A.A_13@mail.ru
Problem of nitrogen saving in soil during nitrogen fertilizers use is researched, volume and structure of gaseous nitrogen losses from leached chernozem soil and fertilizers is researched. This will find way to decrease nitrogen losses and increase the availability of plant nutrition elements.
Keywords: leached chernozem, soil nitrogen, nitrogen from fertilizer, soil «breath».
Азот - наиболее дефицитный элемент питания для растений в большинстве почв. Азотные удобрения играют важную роль в повышении урожаев сельскохозяйственных культур на разных почвах. В зависимости от условий их применения размеры потерь азота удобрений в виде газообразных продуктов могут варьироваться в широких пределах [1]. Черноземы по сравнению с другими почвами характеризуются более высоким естественным плодородием, имеют мощный гумусовый горизонт, значительно больше содержат гумуса и общего азота в пахотном горизонте с постепенным снижением их по профилю [2]. Однако, несмотря на вы-
сокое плодородие черноземов, обеспеченность их усвояемыми формами азота очень часто невысока. Следовательно, в азотных удобрениях остро нуждаются не только дерново-подзолистые почвы, но и выщелоченные черноземы [3]. Следовательно, изучение путей рационального использования азотных удобрений, уменьшение газообразных потерь азота и содержания окислов азота в их составе - актуальная проблема.
Цель исследования заключалась в изучении газообразных потерь азота и почвенного «дыхания» из разных слоев чернозема выщелоченного. Лабораторные опыты проводили на кафедре агрономи-
1. Агрохимическая характеристика
Горизонт отбора (мощность, см) рНкс1 Гумус, % V, % Нг 8 Р2О5 К2О
мг-экв/100 г мг/кг почвы
Апах (0-20) 6,40 7,9 92,0 3,2 38 290 160
А2В (20-40) 6,54 4,8 90,8 2,92 28,8 195 170
В (40-60) 5,82 3,4 77,0 5,25 17,6 145 160
ческой, биологической химии и радиологии РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.
Учитывая отсутствие разработанных стандартных методик по выделению газообразных потерь азота из почвы, для данных экспериментов были построены методики анализа на основе работ Педишюса Р.К., Bremner J.M., Blackmer A.H. [4-6].
Опыты проводили с черноземом выщелоченным из Скопинского района Рязанской области, который был взят с трех генетических горизонтов (Апах, А2В, В). Для отбора образцов использовали бур-пробоотборник с разъемным титановым цилиндром, который практически не вызывает деформацию почвы при отборе. Диаметр цилиндра пробоотборника 3,5 см, высота - 20 см, объем - 192 см3. Почву отбирали с глубины 0-20 см, 20-40 см и 40-60 см соответственно.
Содержание подвижных форм фосфора в черноземе выщелоченном высокое (V и VI класс), содержание калия - на уровне V класса, содержание минерального азота в пределах 28,7 мг/кг почвы, содержание гумуса составляет около 8% (табл. 1).
В почву вносили азотные удобрения с целью увеличения газообразных потерь азота, так как в надпочвенном воздухе их количество настолько незначительно, что усложняет проведение эксперимента из-за отсутствия сверхвысокоточного оборудования. Для усиления микро-
2. Динамика выделения N20 из различных слоев почвенного профиля чернозема выщелоченного
Вариант Слой, см Экспозиция, дни
2 4 8 12
Без удобрений (контроль) 0-20 см 0,9 1,3 2,1 -
20-40 см 1,8 2,3 3,6 2,9
40-60 см 3,1 3,6 5,5 3,2
Фон - Р100К100 мг/кг (СаН2РО4 + КС1) 0-20 см 1,2 1,5 2,5 1,9
20-40 см 2,2 2,8 3,8 3,1
40-60 см 3,5 3,9 5,6 3,4
Фон + мг/кг (Са(Шэ)2) 0-20 см 1,4 1,5 3,3 2,4
20-40 см 2,4 3,5 4,3 3,5
40-60 см 4,1 4,1 5,8 4,2
Фон + N1,30 мг/кг (Са(ШэЪ) 0-20 см 1,4 1,6 3,6 2,8
20-40 см 2.6 3,7 4,5 3,8
40-60 см 4,2 4,3 5,9 4,3
Фон + N1^ мг/кг (Са(ШэЪ) 0-20 см 1,5 1,7 4,0 3,0
20-40 см 3,0 3,8 4,7 4,0
40-60 см 4,3 4,5 6,5 5,0
НСР05А 0,19
НСР05Б 0,15
НСР05АБ 0,34
биологической деятельности в почву вносили легкодоступный углерод (глюкоза), что приводит к накоплению в надпочвенной атмосфере более восстановленных газообразных соединений азота, быстрому восстановлению закиси азота в молекулярный азот и увеличению почвенного «дыхания».
Опыт по изучению газообразных потерь азота проводили в цилиндрических стеклянных герметичных сосудах емкостью 200 мл, оборудованных штуцерами для отбора образцов надпочвенного воздуха шприцом. В каждый сосуд помещали навеску воздушно-сухой почвы массой 100 г. В качестве удобрений использовали СаН2РО4, КО и Ca(NO3)2 из расчета 100 мг P2O5 и K2O, и 50 мг, 100 мг, 150 мг азота на 1 кг почвы. Почву увлажняли до 60-70% полной влагоемкости, тщательно перемешивали и помещали в сосуды, которые герметизировали, атмосфера в сосудах была 21% О2 и 79% N2. Повторность опыта трехкратная. Образцы надпочвенного воздуха для определения концентраций закиси азота и углекислого газа отбирали через 2, 4, 8, 12, 16, 20, 24 и 28 суток. Состав атмосферы сосудов (СО2, N2O) контролировали методом газоадсорбционной хроматографии [7].
Схема опыта включала три варианта по уровню азотного питания в трехкратной по-вторности (табл. 2). Также была взята еще одна схема опыта с внесением легкодоступного органического вещества, а именно 1% глюкозы (табл. 3).
При увеличении глубины почвенного профиля газообразные потери азота увеличиваются. В слоях почвы 20-40 см и 40-60 см складываются наиболее благоприятные условия для газообразных потерь азота. С увеличением экспозиции количество газообразных потерь азота уменьшается, видимо, это связано с восстановлением N2O до N2, то есть в первые дни происходит максимальное выделение закиси азота из почвы, а в последующие - спад (см. табл. 2).
При внесении в почву 1% глюкозы, для активизации жизнедеятельности микроорганизмов происходит резкое увеличение скорости выделения закиси азота, вследствие этого за несколько дней практически вся закись азота была редуцирована из почвы (см. табл. 3).
Наиболее высокое продуцирование углекислого газа было из слоя 0-20 см, а наименьшее из слоя 40-60 см. Показатели эмиссии углекислого газа почвой, взятой из слоя 20-40 см были несколько выше, чем из слоя 40-60 см, и значительно ниже, по сравнению с почвой слоя 0-20 см. Однако с увеличением экспозиции
3. Динамика выделения углекислого газа в виде С-СО2 из чернозема выщелоченного,
Вариант Слой, см Экспозиция, дни
4 8 12 16 20
Без удобрений (контроль) 0-20 см 80,0 85,0 100,0 104,0 110,0
20-40 см 55,0 62,0 62,0 62,0 82,0
40-60 см 52,0 54,0 54,4 58,0 63,0
Фон - Р100К100 мг/кг + глюкоза, 1% 0-20 см 88,0 89,0 91,0 105,0 111,0
20-40 см 58,0 58,0 59,0 69,0 79,0
40-60 см 49,0 56,0 58,0 65,0 73,0
Фон + мг/кг + глюкоза, 1% 0-20 см 100,0 104,0 108,0 112,0 115,2
20-40 см 62,0 68,0 71,0 82,0 86,0
40-60 см 53,0 59,0 62,0 68,0 75,0
Фон + М100 мг/кг + глюкоза, 1% 0-20 см 108,0 114,0 117,0 120,0 124,0
20-40 см 65,0 72,0 80,0 86,0 90,0
40-60 см 53,0 62,0 67,0 68,0 68,0
Фон + N^0 мг/кг + глюкоза, 1% 0-20 см 117,0 120,0 125,0 130,0 135,0
20-40 см 70,0 77,0 83,0 95,0 99,0
40-60 см 55,0 70,0 72,0 79,0 81,0
нср05а 2,19
нср05б 2,82
нср05аб 5,01
концентрация углекислого газа, наоборот, увеличивается. Внесение в почву глюкозы в качестве энергетического материала активизировало протекающие в ней микробиологические процессы, в этом случае наблюдалось резкое увеличение количества выделяющейся в атмосферу сосудов СО2.
Таким образом, данные опытов позволят найти пути решения снижения непроизводительных потерь азота и смещения соотношения N2O/N2 в сторону терминального продукта денитрифика-ции - молекулярного азота и повышения доступности растениям элементов питания и помогут установить газовый состав газообразных потерь азота из разных слоев почвы при внесении удобрений.
Литература
1. Завалин А.А., Благовещенская Г.Г., Чернова Л.С., Шмырева Н.Я. Управление азотным питанием // Агрохимический вестник, 2012, № 4. - С. 38-40.
2. Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия. - М.: Мир, 2003. - 583 с.
3. Кураков А.В., Прохоров И.С., Костина Н.В., Махова Е.Г., Садыкова В.С. Стимуляция грибами азотфиксации в дерново-подзолистых почвах // Почвоведение, 2006, № 9. - С. 1075-1081.
4. Педишюс Р.К. Потери азота удобрений из почвы и состав выделяющихся газообразных продуктов при различных условиях. Автореферат дисс. к.б.н. - М., 1973. - 17 с.
5. Bremner J.M., Blackmer A.H. Nitrous oxide: Emission from soils during nitrification of fertilizer nitrogen // Science, 1978, v. 199, № 4326. - P. 295-296.
6. Ананьева Н.Д., Стольникова Е.В., Иващенко К.В., Васенев В.И. Микробный почвенный компонент, его структура и продуцирование парниковых газов почвами // Агроэкология, 2014, № 1. - С. 19-27.
7. Bailey L.D., Beauchamp E.G. Gas chromatography of gases emanating from a saturated soil system. Canada // J. Soil Sci., 1973, v. 53, № 1. - P. 122-125.
References
1. Zavalin A.A., Blagoveshchenskaya G.G., Chernova L.S., Shmyreva N.Ya. Upravlenie azotnym pitaniem // Agrochemical herald, 2012, № 4. - P. 38-40.
2. Yagodin B.A., Zhukov Yu.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry. - М.: Mir, 2003. - 583 p.
3. Kurakov A.V., Makhova E.G., Sadykova V.S., Prokhorov I.S., Kostina N.V. Stimulation of nitrogen fixation in soddy-podzolic soils with fungi // Eurasian Soil Science, 2006, Vol. 39, № 9. - P. 968-974.
4. Pedishus R.K. Poteri azota udobreniy iz pochvy i sostav vydelyayushchikhsya gazoobraznykh produktov pri razlichnykh usloviyakh. Autoreferat of candidate of biological science thesis. - М., 1973. - 17 p.
5. Bremner J.M., Blackmer A.H. Nitrous oxide: Emission from soils during nitrification of fertilizer nitrogen // Science, 1978, v. 199, № 4326. - P. 295-296.
6. Ananyeva N.D., Stolnikova E.V., Ivashchenko K.V., Vasenev V.I. Soil microbial component, it's structure and the greenhouse gases production by soil // Agroecology, 2014, № 1. - P. 19-27.
7. Bailey L.D., Beauchamp E.G. Gas chromatography of gases emanating from a saturated soil system. Canada // J. Soil Sci., 1973, v. 53, № 1. - P. 122-125.
