Анализ воздействия некоторых ингибиторов на изменение азотных соединений в почве
|
Введение
Глава 1 Роль азота в природе 9
1.1. Азот, основные свойства 9
1.2. Круговорот азота 10
1.3. Основные азотные удобрения 12
Глава 2. Химические препараты, используемые в качестве ингибиторов 17
2.1. Ингибиторы нитрификации 17
2.1. Зарубежный опыт использования ингибиторов нитрификации в почвах 19
2.2. Отечественные исследования ингибиторов нитрификации в почвах22
Глава 3 Объекты и методы исследования 26
3.1. Объекты 26
3.1.1. Почва 26
3.1.2. Удобрение 27
3.1.3. Ингибиторы 28
3.1.4. Зерновая культура 33
3.2. Методы 36
Глава 4. Результаты и их обсуждение 38
4.1 Фенологические наблюдения 38
4.1. Биомасса озимой пшеницы в конце эксперимента 43
4.2. Изменение концентрации азота в почве и в растениях в вариантах
эксперимента 45
4.3. Эмиссия аммонийного азота и закиси азота из почвы вариантов
эксперимента 52
Заключение 60
Рекомендации 62
Список литературы 64
... нет 3 и 4 глав
Глава 1 Роль азота в природе 9
1.1. Азот, основные свойства 9
1.2. Круговорот азота 10
1.3. Основные азотные удобрения 12
Глава 2. Химические препараты, используемые в качестве ингибиторов 17
2.1. Ингибиторы нитрификации 17
2.1. Зарубежный опыт использования ингибиторов нитрификации в почвах 19
2.2. Отечественные исследования ингибиторов нитрификации в почвах22
Глава 3 Объекты и методы исследования 26
3.1. Объекты 26
3.1.1. Почва 26
3.1.2. Удобрение 27
3.1.3. Ингибиторы 28
3.1.4. Зерновая культура 33
3.2. Методы 36
Глава 4. Результаты и их обсуждение 38
4.1 Фенологические наблюдения 38
4.1. Биомасса озимой пшеницы в конце эксперимента 43
4.2. Изменение концентрации азота в почве и в растениях в вариантах
эксперимента 45
4.3. Эмиссия аммонийного азота и закиси азота из почвы вариантов
эксперимента 52
Заключение 60
Рекомендации 62
Список литературы 64
... нет 3 и 4 глав
В настоящее время в сельском хозяйстве для восполнения растениям необходимых питательных веществ (таких как азот, фосфор, калий, сера, кальций и магний) используют удобрения, путем внесения их в почву в твердом или жидком виде. Минеральные удобрения стали важнейшим условием для поддержания здоровья, общего качества, роста и урожайности многих культурных растений, имеющих важное значение для современной цивилизации - получения пищевых продуктов, кормов в сельском хозяйстве, лекарств, промышленного и иного сырья и других целей .
Наиболее дорогостоящим и урожае ограничивающим питательным элементом в производстве сельскохозяйственных культур является азот. Основным источником азота для растений являются соли азотной кислоты (нитраты) и соли аммония. В естественных условиях питание растений азотом происходит путем потребления ими аниона NO3- (нитрат) — и катиона NH4 + (аммоний), находящихся в почвенном растворе. Поступившие в растения минеральные формы азота проходят сложный цикл превращения из нитратной формы в аммонийную.
В агроценозах азотные удобрения являются одним из основных источников жизнедеятельности культур, потому как уплотняют корневую систему, способствуют появлению новых вегетативных органов, а также быстрому росту и развитию генеративных. Компоненты азотных удобрений фитосанитарны. Но они могут как стабилизировать культуру, так и дестабилизировать ее.
Правильно подобранная схема минерального питания дает возможность увеличить рентабельность сельхозпроизводства. Например, большой популярностью пользуется карбамидо-аммиачная селитра (смесь КАС-32), поскольку на протяжении длительного времени смогла доказать свою эффективность на практике. Смесь регулирует не только азотный, но и серный баланс растений. Ее получают путем добавления аммиачной селитры в растворенную смесь водных карбамидов. В итоге получается жидкое удобрение, которое удобно вносить, транспортировать и использовать для достижения высоких результатов с пролонгированным эффектом.
Основными преимуществами нитрат-содержащих удобрений является создание условий для их эффективного поглощения растениями. Нет необходимости немедленной заделки нитрат-содержащих удобрений в почву, поскольку нитраты не летучи и легко мигрируют по профилю почвы с током воды . Многочисленные исследования показали, что при внесении в почву азотных удобрении культура усваивает в лучшем случае 50% азота из удобрений. Остальное же улетучивается или вымывается, что напрямую зависят от ряда факторов: скорости процесса нитрификации, температуры и влажности почвы, рН среды и механического состава почвы. Улетучивание характерно для таких веществ, как аммиак и NOx, (где х равен 1, 2 или 3), в том числе и закиси азота (N2O) - третьего парникового газа после диоксида углерода и метана, обладающего потенциалом глобального потепления в 310 раз выше, чем у диоксида углерода. Водный сток наблюдается в связи с прекрасной растворимостью в воде нитритов и нитратов. Это приводит к существенной потере содержания азота в удобрении, влияющей на расходы АПК. Таким образом, потери азота из почвы приводят не только к загрязнению воды, усилению эвтрофикации, но и к загрязнению атмосферы .
Потери азота в почве также возникают при воздействии на азот и азотсодержащие соединения ферментов, подобных ферменту уреазы. Воздействие посредством фермента уреазы приводит к разложению мочевины до диоксида углерода и аммиака. Биологические окисления почвенными микроорганизмами, такими как бактерии рода Nitrosomonas, аммиачного азота до нитратного азота также являются причиной уменьшения содержания азота в почве с течением времени. В то время как преобразование мочевины в аммиак и окисление аммиака до нитратов в почве является преимущественным для растений, преобразования, происходящие в верхней части почвы, куда вносят удобрения, также приводят к потере азота.
...
Наиболее дорогостоящим и урожае ограничивающим питательным элементом в производстве сельскохозяйственных культур является азот. Основным источником азота для растений являются соли азотной кислоты (нитраты) и соли аммония. В естественных условиях питание растений азотом происходит путем потребления ими аниона NO3- (нитрат) — и катиона NH4 + (аммоний), находящихся в почвенном растворе. Поступившие в растения минеральные формы азота проходят сложный цикл превращения из нитратной формы в аммонийную.
В агроценозах азотные удобрения являются одним из основных источников жизнедеятельности культур, потому как уплотняют корневую систему, способствуют появлению новых вегетативных органов, а также быстрому росту и развитию генеративных. Компоненты азотных удобрений фитосанитарны. Но они могут как стабилизировать культуру, так и дестабилизировать ее.
Правильно подобранная схема минерального питания дает возможность увеличить рентабельность сельхозпроизводства. Например, большой популярностью пользуется карбамидо-аммиачная селитра (смесь КАС-32), поскольку на протяжении длительного времени смогла доказать свою эффективность на практике. Смесь регулирует не только азотный, но и серный баланс растений. Ее получают путем добавления аммиачной селитры в растворенную смесь водных карбамидов. В итоге получается жидкое удобрение, которое удобно вносить, транспортировать и использовать для достижения высоких результатов с пролонгированным эффектом.
Основными преимуществами нитрат-содержащих удобрений является создание условий для их эффективного поглощения растениями. Нет необходимости немедленной заделки нитрат-содержащих удобрений в почву, поскольку нитраты не летучи и легко мигрируют по профилю почвы с током воды . Многочисленные исследования показали, что при внесении в почву азотных удобрении культура усваивает в лучшем случае 50% азота из удобрений. Остальное же улетучивается или вымывается, что напрямую зависят от ряда факторов: скорости процесса нитрификации, температуры и влажности почвы, рН среды и механического состава почвы. Улетучивание характерно для таких веществ, как аммиак и NOx, (где х равен 1, 2 или 3), в том числе и закиси азота (N2O) - третьего парникового газа после диоксида углерода и метана, обладающего потенциалом глобального потепления в 310 раз выше, чем у диоксида углерода. Водный сток наблюдается в связи с прекрасной растворимостью в воде нитритов и нитратов. Это приводит к существенной потере содержания азота в удобрении, влияющей на расходы АПК. Таким образом, потери азота из почвы приводят не только к загрязнению воды, усилению эвтрофикации, но и к загрязнению атмосферы .
Потери азота в почве также возникают при воздействии на азот и азотсодержащие соединения ферментов, подобных ферменту уреазы. Воздействие посредством фермента уреазы приводит к разложению мочевины до диоксида углерода и аммиака. Биологические окисления почвенными микроорганизмами, такими как бактерии рода Nitrosomonas, аммиачного азота до нитратного азота также являются причиной уменьшения содержания азота в почве с течением времени. В то время как преобразование мочевины в аммиак и окисление аммиака до нитратов в почве является преимущественным для растений, преобразования, происходящие в верхней части почвы, куда вносят удобрения, также приводят к потере азота.
...
1. Проведен анализ мирового опыта использования ингибиторов в практике сельского хозяйства на примере Испании, Китая и Российской Федерации. Показано, что при внесении в почву азотных удобрений совместно с ингибиторами позволяет зерновым культурам усваивать в азот из удобрений, увеличивать урожайность и снижать эмиссии парниковых газов. Однако, внесение ингибиторов экономически затратно, т. к. 1кг подобных химических веществ соизмерим со стоимостью минеральных удобрений.
2. Внесение минерального удобрения (КАС-32) позволило существенно увеличить биомассу озимой пшеницы по сравнению с контролем. Внесение КАС-32 поверхностно привело к существенному увеличению биомассы озимой пшеницы, в 1,7 раза по сравнению с контролем, а внутрипочвенно - в 1,9 раз.
3. Совместное поверхностное внесение КАС с ATS и DMPP в дерново-подзолистую супесчаную почву не привело к достоверным различиям в биомассе растений по сравнению с биомассой растений в вариантах с КАСпов, в то время как внутрипочвенное внесение - достоверно увеличило урожай на 20-30 %. Наилучшие данные были установлены при использовании NBPT
4. Внесение в почву КАС способствовало значительному увеличению концентрации в ней доступных для растений форм минеральных соединений азота. В вариантах с совместным поверхностным и внутрипочвенным внесением КАС и NBPT содержание аммонийного и нитратного азота было больше, по сравнению с другими изучаемыми ингибиторами.
5. Сами по себе ингибиторы не влияли на накопление данной формы азота в почве, по сравнению с контролем, так и по сравнению с вариантами с КА, внесенным, как поверхностно, так и внутрипочвенно.
6. Внесение минерального удобрения (КАС-32) поверхностно существенно (в 15 раз) увеличило эмиссию аммиака из почвы по сравнению с контролем. Тогда как внесение DMPP поверхностно - позволило снизить данный показатель в 7 раз, а NBPT и ATS - в среднем в 16 раз по сравнению с вариантом КАС. Внесение КАС-32 внутрипочвенно достоверно увеличило эмиссию аммиака из почвы в 3 раза по сравнению с контролем, но внесение удобрения с ингибиторами снизило данный показатель в 2 раза.
7. Внесение КАС-32 поверхностно существенно (в 1,7 раза) увеличило эмиссию закиси из почвы по сравнению с контролем. Тогда как внесение DMPP поверхностно - позволило снизить данный показатель в 1,6 раз, а NBPT и ATS - в среднем в 1,5 раз по сравнению с вариантом КАС.
8. Внесение КАС-32 внутрипочвенно достоверно увеличило эмиссию аммиака из почвы в 1,5 раза по сравнению с контролем, но внесение удобрения с ингибиторами снизило данный показатель в 1,4 раза
9. Показана целесообразность совместного применения ингибиторов нитрификации с КАС при выращивании озимой пшеницы на дерново-подзолистых супесчаных почвах Ленинградской области. За счет введения в КАС ингибиторов нитрификации - DMPP, ATS и NBPT, в количестве 10% от N удобрения (10 кг/га при дозе 100 кг N/ra) увеличивался урожай озимой ржи на 10-20 ц/га.
10. Кроме того, все ингибиторы существенно сокращали эмиссию аммонийного азота и закиси азота в атмосферу.
11. Сравнивая эффективность изученных ингибиторов нитрификации на исследуемые показатели их можно расположить в следующий убывающий ряд: NBPT> DMPP ^TS.
12. Практическая значимость результатов исследования заключается в расширении базы данных по применению ингибиторов в сельскохозяйственных почвах, как в России, так и во всем мире. Полученные экспериментальные данные можно будет использовать для создания моделей по снижении эмиссии парниковых газов из почв при помощи ингибиторов.
Показана целесообразность совместного применения ингибиторов нитрификации с КАС при выращивании озимой пшеницы в дерновоподзолистой супесчаной почве. За счет введения в КАС ингибиторов нитрификации - DMPP, ATS и NBPT, в количестве 10% от N удобрения (10 кг/га при дозе 100 кг N/ra) увеличивалась биомасса на 10-20 ц/га.
2. Внесение минерального удобрения (КАС-32) позволило существенно увеличить биомассу озимой пшеницы по сравнению с контролем. Внесение КАС-32 поверхностно привело к существенному увеличению биомассы озимой пшеницы, в 1,7 раза по сравнению с контролем, а внутрипочвенно - в 1,9 раз.
3. Совместное поверхностное внесение КАС с ATS и DMPP в дерново-подзолистую супесчаную почву не привело к достоверным различиям в биомассе растений по сравнению с биомассой растений в вариантах с КАСпов, в то время как внутрипочвенное внесение - достоверно увеличило урожай на 20-30 %. Наилучшие данные были установлены при использовании NBPT
4. Внесение в почву КАС способствовало значительному увеличению концентрации в ней доступных для растений форм минеральных соединений азота. В вариантах с совместным поверхностным и внутрипочвенным внесением КАС и NBPT содержание аммонийного и нитратного азота было больше, по сравнению с другими изучаемыми ингибиторами.
5. Сами по себе ингибиторы не влияли на накопление данной формы азота в почве, по сравнению с контролем, так и по сравнению с вариантами с КА, внесенным, как поверхностно, так и внутрипочвенно.
6. Внесение минерального удобрения (КАС-32) поверхностно существенно (в 15 раз) увеличило эмиссию аммиака из почвы по сравнению с контролем. Тогда как внесение DMPP поверхностно - позволило снизить данный показатель в 7 раз, а NBPT и ATS - в среднем в 16 раз по сравнению с вариантом КАС. Внесение КАС-32 внутрипочвенно достоверно увеличило эмиссию аммиака из почвы в 3 раза по сравнению с контролем, но внесение удобрения с ингибиторами снизило данный показатель в 2 раза.
7. Внесение КАС-32 поверхностно существенно (в 1,7 раза) увеличило эмиссию закиси из почвы по сравнению с контролем. Тогда как внесение DMPP поверхностно - позволило снизить данный показатель в 1,6 раз, а NBPT и ATS - в среднем в 1,5 раз по сравнению с вариантом КАС.
8. Внесение КАС-32 внутрипочвенно достоверно увеличило эмиссию аммиака из почвы в 1,5 раза по сравнению с контролем, но внесение удобрения с ингибиторами снизило данный показатель в 1,4 раза
9. Показана целесообразность совместного применения ингибиторов нитрификации с КАС при выращивании озимой пшеницы на дерново-подзолистых супесчаных почвах Ленинградской области. За счет введения в КАС ингибиторов нитрификации - DMPP, ATS и NBPT, в количестве 10% от N удобрения (10 кг/га при дозе 100 кг N/ra) увеличивался урожай озимой ржи на 10-20 ц/га.
10. Кроме того, все ингибиторы существенно сокращали эмиссию аммонийного азота и закиси азота в атмосферу.
11. Сравнивая эффективность изученных ингибиторов нитрификации на исследуемые показатели их можно расположить в следующий убывающий ряд: NBPT> DMPP ^TS.
12. Практическая значимость результатов исследования заключается в расширении базы данных по применению ингибиторов в сельскохозяйственных почвах, как в России, так и во всем мире. Полученные экспериментальные данные можно будет использовать для создания моделей по снижении эмиссии парниковых газов из почв при помощи ингибиторов.
Показана целесообразность совместного применения ингибиторов нитрификации с КАС при выращивании озимой пшеницы в дерновоподзолистой супесчаной почве. За счет введения в КАС ингибиторов нитрификации - DMPP, ATS и NBPT, в количестве 10% от N удобрения (10 кг/га при дозе 100 кг N/ra) увеличивалась биомасса на 10-20 ц/га.
