CC BY
79
УДК 631.42/ 631.879 ТРАНСФОРМАЦИЯ АЗОТА В АГРОСЕРОЙ ПОЧВЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ РАЗНЫХ ВИДОВ И ДОЗ ВЕРМИКОМПОСТА
О.В. Сенкевич, аспирант; О.А. Ульянова, доктор биол. наук, Красноярский государственный аграрный университет
[email protected] В исследованиях использованы новые The studies виды вермикомпоста, полученные по технологии вермикомпостирования отходов деревообработки и животноводства. Дана количественная оценка трансформации азота в агросерой почве, удобренной разными видами и дозами вермикомпоста, и связанных с ней процессов аммонификации и нитрификации.
Ключевые слова: биотехнология, вермикомпост, азот, нитрификация, аммонификация
UDK 631.42/ 631.879 TRANSFORMATION OF NITROGEN IN AGROGREY SOIL UNDER INFLUENCE OF DIFERENT TYPES AND DOSES OF VERMICOMPOST
Senkevish O.V., Ulyanova O.A., Dr. Biol Sci.
Krasnoyarsk State Agrarian University
used a new types of vermicompost, obtained using vermiculture technology from wastes of wood processing and animal husbandry. It was given a quantitative estimation of nitrogen transformation in agrogrey soil fertilized by diferent types and doses of vermicompost, and connected with it ammonification аnd nitrification processes.
Keywords:biotechnology, vermicompost, nitrogen,nitrification,
ammonification
Европейская федерация биотехнологии дает термину биотехнология такое определение: применение организмов, биологических систем или биологических процессов в промышленности, сельском хозяйстве и вспомогательных отраслях.
В последние десятилетия все более широкое распространение получает перспективный биотехнологический метод переработки различных органических отходов с использованием дождевых червей -вермикомпостирование. В процессе биодеградации органический субстрат претерпевает физические и химические превращения с образованием стабильного гумифицированного конечного продукта -вермикомпоста. Этот продукт представляет ценность для сельского хозяйства и как органическое удобрение, и как средство, улучшающее структуру почвы [1].
Цель данного исследования - проанализировать изменения содержания минеральных и органических форм азота в агросерой почве под действием внесенных вермикомпостов.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Исследования проводили в вегетационно-полевом опыте на стационаре КрасГАУ в сосудах без дна (диаметр сосуда - 50 см). Объектами исследований являлись агросерая почва, разные виды вермикомпоста, полученные методом переработки птичьего помета и отходов деревообрабатывающей промышленности (коры, гидролизного лигнина, опилок) калифорнийским червем Eisenia fétida, рапс сорта Надежный 92.
Разные виды вермикомпоста (ВК) вносили в агросерую почву в двух дозах - 3 и 6 т/га согласно схеме: почва (без удобрений) - контроль; почва + вермикомпост на основе коры и птичьего помета (ВКк); почва + вермикомпост на основе гидролизного лигнина и птичьего помета (ВКгл); почва + вермикомпост на основе опилок и птичьего помета (ВКо). Повторность опыта пятикратная. Размещение вариантов опыта последовательное. Тестовая культура - рапс сорта Надежный 92. Норма высева семян рапса — 6-8 кг/га (35 растений на площадь сосуда). Влажность почвы поддерживалась атмосферными осадками.
Весной до закладки опыта и осенью после уборки рапса отбирали почвенные образцы, в которых определяли агрохимические показатели, в том числе нитратный азот дисульфофеноловым методом, аммонийный азот с реактивом Несслера, валовой азот — методом БИК-спектроскопии (аналитическая система на основе сканера N^-4250) в НИИЦ КрасГАУ, легко- и трудногидролизуемый азот — в 1н и 6н NaOH по Корнфилду.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Внесение вермикомпоста в почву не просто повышает содержание питательных элементов в почве, неся их в своем составе, а повышает биологическую активность почвы, влияет на процессы трансформации различных форм азота, стимулирует процессы минерализации и азотфиксации [2].
Очень важен процесс нитрификации — окисления аммиачных солей до нитратов. Процесс протекает в две стадии под влиянием двух групп бактерий: нитрозных и нитратных [3]. Нитраты — важнейший источник азота для растений. Нитраты очень подвижны, легко вымываются из почвы, а также могут восстанавливаться в результате денитрификации до молекулярного азота. Содержание их в почве подвержено большим колебаниям, чем объясняются средние и высокие значения коэффициента вариации в полученных результатах (табл. 1). К тому же в течение вегетационного сезона нитратный азот активно потребляется растениями. Содержание нитратного азота в агросерой почве контрольного варианта очень низкое и составляет 1,7 мг/кг. Внесение вермикомпостов в дозе 3 т/га способствовало увеличению содержания нитратной формы азота на 18-25% в зависимости от варианта опыта, а в дозе 6 т/га — лишь на 7%, что может быть связано с активным выносом элемента с высоким урожаем этих вариантов.
Таблица 1 - Статистические параметры содержания минеральных форм азота в агросерой почве. _ _
Вариант опыта N-NH4, мг/кг V, % N-N03, мг/кг V, % ^бщ, %
М ± т М ± т М ± т
Контроль (б/у) 16,42 1,21 17 1,70 0,20 19 0,11 0,01
ВКк 3 т/га 26,16 1,40 12 2,13 0,71 53 0,14 0,01
6 т/га 30,96 3,30 24 1,82 0,13 12 0,12 0,01
ВКгл 3 т/га 21,67 1,90 19 2,03 0,21 21 0,12 0,01
6 т/га 28,04 1,90 15 1,82 0,30 30 0,11 0,01
ВКо 3 т/га 23,46 1,71 17 2,01 0,30 21 0,12 0,01
6 т/га 28,81 3,12 24 1,82 0,31 26 0,11 0,01
Примечание здесь и далее: М - среднее значение, т - стандартная ошибка,
V - коэффициент вариации
Гетеротрофные микроорганизмы усваивают углерод готовых органических соединений. Они разлагают органические соединения до аммиака — происходит процесс аммонификации. Образующийся аммиак адсорбируется на гумусовых структурах почвы, нейтрализует почвенные кислоты, превращается в белки бактерий и грибов, окисляется автотрофами в нитриты и нитраты, а некоторое его количество остается в свободном состоянии и выделяется в атмосферу [4].
Результаты проведенных исследований показывают существенное увеличение содержания аммонийного азота в удобренных вариантах по сравнению с контролем (см.табл. 1). При одинарной дозе удобрения содержание аммонийного азота возросло на 32-59%. Наиболее эффективным в этой дозе оказался вермикомпост на основе коры и птичьего помета, как и при увеличении содержания нитратов. При внесении двойных доз содержание элемента возросло на 71-88%. Наибольшее накопление аммонийного азота (31 мг/кг) произошло в варианте с ВКк.
Преобладание аммонийной формы в составе минерального азота почвы подтверждает, что в серых почвах доминирует аммонификационный процесс над нитрификационным. Это предопределено как генезисом этой почвы, так и экологическими условиями её функционирования [5].
Некоторые авторы [6] связывают соотношение нитратной и аммонийной форм азота в почве со степенью зрелости компоста, со сроком его выдержки. Действительно, в исследовании приводятся данные по первому году действия вермикомпоста на агрохимические показатели почвы.
Вермикомпост, будучи органическим материалом, пополняет в почве запасы азотсодержащих органических соединений. Органический азот по степени устойчивости подразделяется на легко-, трудно- и негидролизуемую фракции. Легкогидролизуемая фракция, представленная наиболее подвижными органическими соединениями (аминокислоты, амиды), является ближайшим резервом азотного питания растений. Фракция трудногидролизуемого азота включает амины, часть необменного аммония и гуминов. Органический азот, обладая достаточной устойчивостью, поддерживает плодородие почвы, определяет степень мобилизации азота, сопровождающуюся накоплением минеральных соединений этого макроэлемента [4].
Содержание легкогидролизуемого азота в контрольном варианте низкое — 93,3 мг/кг. Внесение ВКк способствовало увеличению его количества на 15-25% в зависимости от дозы внесения удобрения (табл. 2). Применение ВКгл (3 т/га) повысило на 10 %, а внесение ВКо (6 т/га) -на 23 % содержание этой фракции азота в почве. Варьирование этого показателя во всех вариантах незначительное.
Таблица 2 - Статистические параметры содержания органических форм азота в агросерой почве____
Вариант опыта Легкогидролизуемый азот, мг/кг V, % Трудногидролизуемый азот, мг/кг V, %
M ± m M ± m
Контроль (б/у) 93,3 4,7 9 79,3 9,3 20
ВКк 3 т/га 107,3 9,3 15 93,3 4,7 9
6 т/га 116,7 9,3 14 98,0 10,7 19
ВКгл 3 т/га 102,7 9,3 16 100,3 6,2 11
6 т/га 88,7 2,3 5 112,0 8,1 12
ВКо 3 т/га 84,0 4,0 8 88,7 8,4 16
6 т/га 114,3 6,2 9 115,5 10,5 13
Содержание трудногидролизуемого азота возросло во всех удобренных вариантах. Наиболее значительное влияние оказал ВКгл -произошло увеличение содержания фракции на 26-41%. Соотнося это с данными по легкогидролизуемому азоту, видим, что в составе вермикомпоста на основе гидролизного лигнина и птичьего помета преобладает трудногидролизуемая фракция.
В целом, внесение в агросерую почву ВКо и ВКк в количестве 3 т/га достоверно повысило содержание валового азота на 11-29% соответственно по сравнению с контролем, в остальных удобренных вермикомпостом вариантах наблюдали тенденцию роста показателя.
Выводы
1. Внесение вермикомпостов в агросерую почву способствовало усилению процесса аммонификации. Накопление минерального азота происходило преимущественно в аммонийной форме, а органического азота — в форме легкогидролизуемых и трудногидролизуемых соединений.
2. Наибольшему накоплению минерального и органического азота способствовало внесение в агросерую почву 6 т/га вермикомпоста на основе коры и птичьего помета.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Агроэкология. Методология, технология, экономика: учебник для студентов высш. учеб. заведений / В.А. Черников, И.Г. Грингоф, В.Т. Емцев и др. Под ред. В.А. Черникова, А.И. Чекереса. - М.: КолосС, 2004. - С. 68-97;
2. Биологические основы сельского хозяйства: учебник для студ. пед. вузов / И.М. Ващенко, В.Г. Лошаков, Б.А. Ягодин и др.; Под ред. И.М. Ващенко. - М.: Академия, 2004. - 544 с.
3. Витковская, С.Е. Агроэкологические основы использования биотермически переработанных твердых бытовых отходов для повышения плодородия кислых почв.: дисс. ... д-ра биол. наук : 06.01.03 СПб., 2006. - 249 с. РГБ ОД, 71:07-3/73.
4. Жукова, И.В. Трансформация азота в агросерой почве при внесении коробиогумуса / И.В. Жукова // Экологические альтернативы в сельском и лесном хозяйстве: сборник научных статей аспирантов и магистрантов. - Вып. 4 / КрасГАУ. - Красноярск, 2014. - С. 7-13;
5. Прусак, А.В. Гидрофизические свойства и биологическая активность копролитов дождевых червей разных эколого-трофических групп / А.В. Прусак, А.В. Смагин, Н.В. Костина, М.М. Умаров, Т.В. Богданова // Фундаментальные исследования. - 2008. - № 2. - С. 50-51;
6. Умаров, М.М. Микробиологическая трансформация азота в почве / М.М. Умаров, А.В. Кураков, А.Л. Степанов // - М.: ГЕОС, 2007. - 138 с.
