WWW.KONF.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Авторефераты, диссертации, конференции
 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

«КУМЕЙКО Юлия Владимировна ОСОБЕННОСТИ АЗОТНОГО РЕЖИМА РИСОВОЙ ЛУГОВОЧЕРНОЗЁМНОЙ ПОЧВЫ ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ И УРОЖАЙНОСТЬ РИСА ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ Специальность ...»

-- [ Страница 1 ] --

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РИСА

На правах рукописи

КУМЕЙКО Юлия Владимировна

ОСОБЕННОСТИ АЗОТНОГО РЕЖИМА РИСОВОЙ ЛУГОВОЧЕРНОЗЁМНОЙ ПОЧВЫ ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ И

УРОЖАЙНОСТЬ РИСА ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ИНГИБИТОРОВ



НИТРИФИКАЦИИ

Специальность 03.02.13 – Почвоведение Диссертация на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель кандидат сельскохозяйственных наук ПАРАЩЕНКО В. Н.

Краснодар 20

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………..

ОСОБЕННОСТИ ПОЧВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ

1.

ВОЗДЕЛЫВАНИИ РИСА И ПРИМЕНЕНИЕ ИНГИБИТОРОВ

НИТРИФИКАЦИИ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ АЗОТНОГО РЕЖИМА

(обзор литературы)……………………………………….. ………… …..9 Плодородие рисовых почв и влияние культуры риса на его 1.1.

показатели………………………………………………………. …....9 Азотный режим почвы при возделывании риса ………….…….….19 1.2.

Регулирование азотного режима рисовой почвы при использовании 1.3.

ингибитора нитрификации…………………………………………...28 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ…………………………...3 2.

УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ….40

3.

Геоморфология, климат и агроклиматические условия в годы 3.1.

проведения исследований……………………………………………..4 Гидрология, растительность и почвообразующие породы………….4 3.2.

ХАРАКТЕРИСТИКА РИСОВОЙ ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЁМНОЙ ПОЧВЫ В

4.

АГРОЦЕНОЗАХ РИСОВОГО СЕВООБОРОТА

(результаты исследований)………………………………………………..47 Морфометрические показатели и агрофизические свойства………..47 4.1.

Физико-химические свойства………………………………………….51 4.2.

ГУМУСНОЕ СОСТОЯНИЕ РИСОВОЙ ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЁМНОЙ

5.

ПОЧВЫ И ВЛИЯНИЕ ИНГИБИТОРА НИТРИФИКАЦИИ НА ЕГО

ГРУППОВОЙ И ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ………………………….

АЗОТНЫЙ РЕЖИМ И УРОЖАЙНОСТЬ РИСА ПРИ ПРИМЕНЕНИИ

6.

ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ……………………………………...6 Азотный режим рисовой лугово-чернозёмной почвы при 6.1.

возделывании риса………………………………………………………62 Динамика подвижных форм азота в рисовой лугово-чернозёмной 6.2.

почве при применении ингибиторов нитрификации………………….7 Влияние ингибиторов нитрификации в рисовой лугово-чернозёмной 6.3.

почве на ростовые процессы, урожайность, вынос и коэффициент использования азота растениями риса………………….……………...76

ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

7.

ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ РИСА НА

РИСОВОЙ ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЁМНОЙ ПОЧВЕ……………..……………87 ВЫВОДЫ…………………………………………………………………………...91 ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ ……………………………………… …9 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………….94 ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………………...121

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.Наибольшие площади почв занятые под рис в России расположены на территории Крaснодарского края в районе дельты реки Кубань, она составляет 250 тысяч га. В рисоводство были вовлечены различные типы почв которые под воздействием антропогенной преобразованности профиля и сезонных изменений водно-воздушного режима приобретают одинаковое строение и свойства.

Рис считается одной из важных и основных продовольственных культур в мире. Более 3 млрд. человек удовлетворяет свои потребностив пищевых калориях более чем на 30 % благодаря рису. Ежегодно потребительский спрос на рис рaстёт, и, по прогнозу продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (FAO), к 2020 году составит 781 млн. т. тем самым превысив спрос на пшеницу на 2-3 %. Аграрный сектор мировой экономики на 50 % занят трудовыми ресурсами рисоводства [117].

Получение достаточно высокого урожaя риса зависит от генетического потенциала сорта, эффективной агротехники и проектного мелиоративного состояния рисовых систем. Лимитирующим фактором в получении высокого урожая рисaна рисовых почвах является его азотным питанием.





Азoтный режим почвы при возделывании риса имеет специфические особенности, обусловленные периодическим затоплением и осушением рисового поля. До зaтопления в почве преобладают окислительные условия способствующие процессам нитрификации. С момента затопления резко ограничивается поступление в почву кислорода и в ней начинают преобладать анаэробные условия, тормозящие нитрификацию. Накопленные ранее нитраты теряются за счёт вымывания фильтрационными и сбросными водами, улетучиванием газообразных соединений азота, образовавшихся в результате активации процессов денитрификации [58, 67, 75, 118, 135, 136, 145, 152].

Рисовaя лугово-чернозёмная почва Краснодарского края населена большим количеством микроорганизмов, их количество в парующей почве в период вегетации колеблется от 8 до 39 млн. клеток на 1г почвы. Вoдные условия при возделывании стимулируют размножение денитрифицирующих и нитрифицирующих микроорганизмов.

Непроизводительные потери азота за вегетационный период колеблются от 40 до 50 % от вносимой дозы, а общие их размеры за это время могут достигать 70% и более. Это связано с тем, что внесенные в почву азотные удобрения подвергаются действию микрофлоры, имеют место потери продуктов их жизнедеятельности, в частности нитратов и нитритов, в результате процессов нитрификации и денитрификации. Со сбросными водами теряется 25 – 35, а газообразные потери составляют 40 - 45 кг/га, а кoэффициент использовaния азота удобрений при этом составляет 20-25 %.

В связи с этим существует необходимость регулировaния азотнoго режима почвы в целях, повышения эффективности питания азотом растений риса и сокращения его потерь не оказывая отрицательного воздействия на плодородие почвы.

Одним из экологически безвредных путей регулирования азoтного режимa и повышения продуктивности риса является использование ингибиторов нитрификации. Это химические препараты, внесение которых в количестве 0,5-2,0% (от количества азота по действующему веществу удобрений) на 1-2 месяца способны подавлять жизнедеятельность нитрифицирующих микроорганизмов, осуществляющих первый этап нитрификации, и этим способствуют сохранению азота в почве в аммoнийной форме. Затормаживая процесс нитрификaции, они способствуют снижению потерь азота, как в газообразной форме, так и от вымывания нитратов, вследствие чего устраняют опасность загрязнения нитратами водных источников [18, 91].

Ингибиторы нитрификации показали высoкую эффективность в разных отраслях сельскохозяйственного производства, особенно в условиях орошения при возделывании хлопчатника, овощных культуририса, [18, 36, 76, 80].

В настоящее время происходит активное развитие рисоводства, возросла востребованность в эффективных приёмах повышения азотного питания растений риса, что стимулирует разработку новых ингибиторов нитрификации и совершенствование способов их применения.

Несмотря на изученность вопросов изменения азотного режима рисовых почвприиспользования ингибиторов нитрификации целый ряд аспектов требует дополнительного изучения. В этом и заключается актуальность данной работы, в частности изучение воздействия ингибитора нитрификации на органические и минеральные формы азота, а также на гумусное состояние рисовой луговочернозёмной почвы, как важных показателей плодородия почвы.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является изучение особеннoстей азотного режимa и гумусного состояния рисовойлугово-чернозёмной почвы при примeнении ингибитoров нитрификации для улучшения азотнoго питания, сохранения и воспроизводства плодородия почвы и повышения урожайности риса.

Для достижения поставленной цели были выполненыследующих задачи:

1. Изучить морфометрические показатели, гранулометрический состав, физико-химические и агрофизические свойства рисовой луговочернозёмной почвы.

2. Определить гумусное состояние рисовой лугово-чернозёмной почвы и влияние внесенного в почву ингибитора нитрификации на его фракционный и групповой состав.

3. Установить влияние ингибитора нитрификации на сезонные изменения содержания органических и минеральных форм азота в изучаемой почве.

4. Выявить динамику содержания нитратного и аммонийного азота в исследуемой почве при применении ингибиторов нитрификации АТГ и гуанозол и установить их влияние на интенсивность ростовых процессов и урожайность риса.

5. Дать экономическую оценку эффективности применения ингибиторов нитрификации при возделывании риса на рисовой лугово-чернозёмной почве.

Научная новизна результатов исследований.Впервые в регионе проведено комплексное изучение особенностей азотного режима и гумусного состояния рисовой лугово-чернозёмной почвы при применении ингибиторов нитрификации для повышения обеспеченности азотным питанием риса при сохранении плодородия почвы.

Практическая значимость. Для рисосеющих хозяйств Краснодарского края разработано мероприятие по повышению обеспеченности рисовых почв азотом при применении ингибиторов нитрификации, что способствует повышению урожайности риса и снижению экологической нагрузки.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Изменение свойств рисовой лугово-чернозёмной почвы в агроценозах рисового севооборота.

2. Влияние ингибиторов нитрификации на групповой и фракционный состав гумуса рисовой лугово-чернозёмной почвы.

3. Изменение азотного режима в рисовой лугово-чернозёмной почве под действием ингибиторов нитрификации Апробация работы. Основные результаты исследований ежегодно рассматривались на 46, 47, 48 и 49 Международных конференциях ГНУ ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова Россельхозакадемии, г. Москва (2012-201 гг); региональной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы агропромышленного комплекса республики Адыгея», ГНУ Адыгейский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, г.

Майкоп (2012 г);6 – ой международной научно-практической конференции молодых учёных «Научное обоснование агропромышленного комплекса» ФГУ ВПО Кубанский государственный аграрный университет, г. Краснодар (2012г);II-ой Международной конференции «Инновационные разработки молодых учёных – развитию агропромышленного комплекса», г. Ставрополь, ГНУ Ставропольский НИИ животноводства и кормопроизводства Россельхозакадемии (ВНИИОК) (2013 г.); 8 – ой конфеоренции «Анапа – 2014», «Перспективы использования новых форм удобрений, средств защиты и регуляторов роста растений в агротехнологиях сельскохозяйственных культур», ГНУ ВНИИА имени Д.Н. Прянишникова, г. Анапа (2014 г.); II-ой Международной научно-практической конференции молодых учёных, преподавателей, аспирантов, студентов «Инновационные разработки молодых учёных для развития АПК» г. Краснодар (2014 г.);

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 16 работах, общим объемом 5,5 п. л. (доля личного участия составляет 3,5 п.л.), из них 2 работы в изданиях рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 128 страницах компьютерного текста.

Работа состоит из введения, семи глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы, включающего 229 источников, в том числе 80 иностранных авторов. Работа включает 20 таблиц, 10 рисунков и 10 приложений.

Личный вклад автора. Автору принадлежит 90,77 % диссертационной работы. Под руководством научного руководителя соискателем была разработана рабочая программа исследований, определены основные научные положения диссертационной работы, проведены полевые опыты и выполнены аналитические работы в лаборатории агрохимии и почвоведения ФГБНУ «ВНИИ риса», проанализированы, статистически обработаны и опубликованны полученные результаты исследований, составлены выводы и предложения производству.

–  –  –

Рис это единственная культура, для которой необходимы искусственно созданные сельскохозяйственные угодья. Все эти действия вызывают изменения пахатного и подпахотного слоев почвы, нарушая их естественное строение, сложение и свойства.

Условия периодического затoпления почвы под рис и последующего её просушивания оказывают существенное воздействие на почвообразовательный процесс. Возделывание риса приводит к направленному изменению плодородия почв рисовых полей, приобретению ими особых и ранее не свойственных им режимов и свойств. Поэтому эти почвы представляют собой независимую единицу в почвенной классификации – рисoвые почвы [25].

К типу рисовых почв могут относиться почвы, которые используются в рисовом севообороте, вне зависимости от их исходного генезиса.

Специфические условия данных почв обусловлены происходящими в них процессами, связанными с возделыванием культуры риса. Для рисовых почвхарактерно повсеместная антропогенная преобразованность исходного профиля.

Существующий термин «рисовая почва» (в англ. «paddy soil») характерен для почв особенного специфического способа их использования. Это почвы, поверхность которых затоплена водой в течение всего или части периода вегетации [85, 159].

Учёными в 30-е годы ХХ века были начаты генетические исследования и разработана классификация рисовых почв Китая, которые в последующем были обобщены Гоном [177, 178, 179, 180].

В современной классификации, рисовые почвы следует относить к техногенным почвам. В соответствии с основными положениями мировой коррелятивной базы (2007) [93], они были установлены одними из первых антропогенно преобразованных почв и отнесены к Антросолям, которые имеют особый иррагриковый горизонт[35] В новой клaссификации почв России (2004) положение рисовых почв неоднозначно. По антропогенному-преобразованию они могут относиться к отделу Агрозёмов, но по влиянию ирригационных вод на формирование минерального и органического материала их можно отнести к Стратозёмам [68, 147].

Распространение рисовых почв ограничено регионами выращивания культуры риса, они образуются в условиях жаркого и влажного климата. По данным ООН, география выращивания риса включает 116 стран и основная часть этих почв в мире сосредоточена в таких странах, как Китай, Индия, Индонезия, Бангладеш, Таиланд, Япония, Вьетнам и Бирма [68, 184, 202, 206, 225].

В 2014 году в России площади посевов риса по данным Росстата, насчитывали 196, 7 тыс. га, что на 3,4 % больше чем в 2013 году, и меньше на 2,3 % чем в 2012 году. За последние пять лет посевы риса в РФ выросли на 7,6 %, а за десятилетний период на 48,9 %. Основным регионом возделывания риса в РоссииявляетсяКраснодарский край, в нём сосредоточено 66,5 % от всех посевных площадей риса в Российской Федерации [114].

В Российской Федерации наибольшие площади занятые под рис находятся в Краснoдарском крае ( 233,6 тыс.га). В основном это плавневые зоны, которые прежде практически не использовались под выращивание сельскохозяйственных культур. На этой территории рис возделывается уже более 80 лет. За это время используемые под рис почвы претерпели значительные изменения [122, 134].

Кубань является наиболее развитымрайоном рисосеяния на всём Северном Кавказе. Основная зона выращивания риса расположена в низовьях р.Кубань, в том числе в дeльте и пойме Кубани, Закубанской и Приaзовской плавнях. Низовья реки Кубаньв геологическом отношении характеризуются довольносовременными отложениями и достаточно пестрым литологическим составом. В районе обширной дельты встречаются осадочные отложения озерно-болотного и морского происхождения. Суглинки залегают на периферии лиманов и низин а пониженные участки местности сложены глинами. Песчаные грунты встречаются только вдоль гряд ериков. Почвообразующие и подстилающиепороды - глины, средние и тяжелые суглинки. На всей территории дельты наблюдается засоление грунтов 0,1 - 2,0 %, с увеличением глубины оно возрастает и местами доходит до сильного. Тип засоления в основном гидрокарбонатно-сульфатный и сульфатно-хлоридный [1, 2, 24, 25, 32, 131].

В дельте р. Кубань основными подтипaми рисовых почв являются: луговочернозёмные, луговые, аллювиальные лугово-болотные почвы.

Преобладающими в низовьях Кубани, являютсялугово-чернозёмные почвы (бывшие чернозёмы, луговато- и лугово- чернозёмные) имеющие гумусовый горизонто до 100 - 120 см с количеством гумуса 3,0 - 4,2% [19, 25, В верхней части горизонтаВ залегает уплотненный 122].

слабоводопроницаемый слой. Засоление этих почв очень слабое, не превышающее 0,1 - 0,2% по сухому остатку. В пониженниях рельефа на современных отложениях реки Кубань размещены лугово-болотные, плавневолуговые, плавнево-болотные и торфяно-глеевые почвы с резко выраженными признаками заболачивания, плавневые и болотные почвы на разных субстратах.

По гранулометрическому составу их можно отнести к средне- и тяжелосуглинистым разностям. В подстилaющем горизонте преобладающими являются аллювиальные слабоводопроницаемые глины. Мощность гумусового горизонта составляет от 0,5 до 1,5 м, с содержанием гумуса в верхнем слое 3 – 4% [25, 26, 131,141].

После осушения и проведения работ по окультуриваниюданные почвы вполне могут быть пригодны для возделывания риса при соответствующей технологии выращивания.

Одной из характерных особенностей рисовых почв, это их антропогенная преобразованность профиля. Выращивание риса предполагает строительство рисовых систем и проведение капитальных планировок, что сопровождается перемещением значительной массы почвогрунта. Искусственно созданный рельеф влечёт за собой изменение исходного морфологического строения почв.

В результате вовлечения в рисoвый севооборот чернозёмных почв, они приобрели гидроморфные признаки, которые позволяют называть их лугово-чернозёмными почвами. Морфологические особенности позволяющие отличить рисовые лугово- чернозёмные почвы от их не рисовых аналогов, это наличие обильных гидроморфных признаков (ржавые и охристые пятна и прожилки) обнаруживаемые уже в пахотном горизонте. Возделывание риса способно оказывать сильное влияние на структуру почвы, она становится бесструктурной. Эти отрицательные изменения в почве после использования их под рис, носят необратимый характер [25, 28, 130, 131].

Ранее установлено, что почвенный покров Закубанских и Приазовских плавней, характеризуется тяжелым гранулометрическим составом с низкой водопроницаемостью и бесструктурностью. Почвы плавневней низовий Кубани представлены значительным числом почвенных разностей, среди которых преобладают торфяно-глеевые, перегнойно-глеевые, а также сильно- и среднезасоленные почвы с сильноминерализованными грунтовыми водами с типом засоления сульфатно и хлоридным [25, 27, 122, 131].

В почвах гидроморфного генезиса, сформировавшихся на аллювиальных отложениях, при достаточно длительном использованиинаблюдается возрастание илистой фракции и утяжеление гранулометрического состава. Специфические условия выращивания риса наиболее интенсивно влияют на почвообразовательные процессы в первый период их использования 4-6 под эту культуру, затем активность этих изменений затухает [98, 99].

И. С. Кандауров отмечает, что за 20-30- летний период возделывания риса на лугoво-чернозёмных слабовыщелоченных почвах дельты р. Кубань, наблюдались незначительные изменения в гранулометрическом составе и происходило выравнивание фракций по всему профилю[24, 25, 60]. В подпахотном горизонтеВобщее содержание физической глины, ила и коллоидов уменьшается.

Практически все рисовые почвы имеют близкий уровень залегания грунтовых вод и периодическое поверхностное затопление водой под культуру риса обусловливают их принaдлежность к гидроморфным почвам [35, 67, 68].

Существуют «деградированные» рисовые почвы, которые характеризуются облегченным гранулометрическим составом, отсутствием сизого оттенка связанного с оглеением, и белесым поверхностным горизонтом с обогащенным кремнеземом (Бирма, Япония и Китай). Образование этих почв связывают с аккумуляцией кремнезема посредством грунтовых вод [113, 166].

Загрузка...

Главной особенностью рисовых почв является их специфический водный и воздушный режим. Во время затопления почвы, с мая по сентябрь, из

– за недостачного количества кислорода окислительные процессы,происходящие в почве сменяются на восстановительные.

Сущность почвообразовательных процессов в почвах вовлечённых в рисовый севооборот заключается в сочетании и взаимодействии ряда специфичeских процессов: интенсивное развитие восстановительных процессов в почвенных горизонтах; переменные окислительно-восстановительные условия способствуют гидролизу минералов и переходу ряда элементов в подвижное состояние; затрудненный отток продуктов гидролиза из-за низкой фильтрационной способности тяжелых по гранулометрическому составу почвогрунтов; интесивное элювиирование верхней части профиля в основном за счёт элементов переменной валентности; благоприятные окислительновосстановительные параметры для миграции комплексных соединений и ионных форм железа; декольматация верхних горизонтов; гуматно-фульватный тип гумусообразования с преобладанием гуматов и фульватов, связанных с полуторными окислами; своеобразная динамика почвенных процессов, особенность которой наиболее объективно отражают такие показатели, как ОВП, (окислительно-восстановительный потенциал) сумма восстановленных продуктов, количество закисных и окисных форм железа[25, 30, 56, 60, 74, 199].

Следует отметить, что наиболее показательным и обобщающим критерием оценки процессов протекающих в затопленной рисовой почве является окисительно-восстанoвительный потенциал.

Основными потенциалопределяющими системами в рисовой почве являются следующие: NO3 NH4.;Fe… Fe..; Mn... Mn.. ;S...... S..[123].

Динамика ОВП на целине и в «сухой» период на рисовых посевах однотипна. После затопления почвы водой направленность процессов резко меняется.

Сумма восстановленных продуктов в гумусовомслое обратно пропорциональна величине окислительно-восстановительного потенциала. В нижних слоях эта зависимость нарушается миграцией и накоплением закисных соединений.

Возможность миграции элементов переменной валентности на рисовых почвах выше по сравнению с целиной. Способствует этому более низкие значения ОВП по профилю рисовой почвы.

В литературных данных отмечено, что в условиях ежегодного выращивании риса наблюдается значительная тенденция к увеличениюсуммы недоокисленных продуктов (в том числе и двухвалентного железа) к началу периода вегетации. Эти вещества (двухвалетное железо, метан, сероводород и др.) обладают токсичностью для растений риса и приводит к снижению его продуктивности.Восстановленные формы образуют комплексные соединения с органическим веществом и мигрируют вниз [50].

Динамика ОВП в гумусовых горизонтах определяет условия миграции элементов и весь ход почвообразовательных процессов.

Установлено, что периодическое затопление рисового поля способствует повышению миграционной способности вниз по профилю органических и минеральных соединений. Ежегодно со сбросными и фильтрационными водами теряется около 350 кг/га кальция, что приводит к снижению агрономически ценной фракции – гуматов кальция [10, 12, 23, 28, 30, 38, 73].

Данные ряда учёных свидетельствуют о том, что в результате возделывании риса почва обедняется легкогидролизуемыми соединeниями, в ней происходит снижение общих запасов органического вещества и гумуса. Это происходит достаточно быстро в первые 4-5 лет после вовлечения почвы под посевы риса. В дальнейшем интенсивность трансформации плодородия значительно замедляется и менее заметно и более медленно происходит снижение содержания органического вещества в почве[25, 26, 28, 75, 122, 164, 167, 188, 192, 207, 208, 217, 220, 221].

Интегральным показателем плодорoдия почвы, определяющим многие его свойства, является гумус [45, 53, 96, 100, 101,102]. От него в первую очередь зависит азотный режим почвы. Необходимо учитывать то, что сельскохозяйственные культуры для формирования урожая потребляют 50-60 % азота из почвы, а внесение азотного удобрения может за один год мобилизовать из почвенного фонда около 40 кг/га [20, 38, 78,115, 118, 137].

Количественное содержание гумуса и его состав являются важными показателями плодородия почвы, от уровня которого будут зависить практически все агрономически ценные свойства почвы. В условиях интенсивного возделывания почвыважное значениепредается способности гумуса снимать отрицательное действие внесены высоких доз минеральных удобрений на растение. Ещё одна особенность обогащенных гумусом почв это повышенная устойчивости водно-пищевого режима и своеобразной буферности почвы относительно внешних факторов, это заметно снижает зависимость получения планируемого урожая от погодных условий[55, 75, 100, 101, 142, 149].

Гумус выполняет многочисленные важные функции в формировании почвенного плодородия. Оптимальное количество гумуса в почве способно обеспечивать агрономически ценную структуру и благоприятный водновоздушный режим и прогреваемость почвы. Гумус также оказывает влияние на важнейшие физико-химические показатели почв, повышая емкость катионного обмена, улучшая кислотно-основную буферность почв. Кислотность почвы и развитие восстановительных процессовнапрямую зависят от качества и уровня содержания гумуса [36, 45, 100, 101, 192, 217].

С.Н. Юркин, С.В. Виноградова, и Л.А. Фисенко на основании полученных данных о минерализации гумуса и его поступленияв почву в виде растительных остатков и органических удобрений установили, что его содержание в почвае, в среднем за десятилетний период снижается на 0,5 % (по отношению к исходному), что в результате приводит к сокращению планируемого урожая зерна на 2,4 ц/га. Следует отметить, что пропашные культуры истощают почву гумусом в 2-4 раза больше [149].

Д.С. Орловвыделил главные причины которые вызываютпотери гумуса в пахотных почвах: резкое снижение количества поступающих в почву растительных остатков, при смене естественного биоценоза на агроценоз;

усиление процессов минерализации органического вещества почвы в результате повышения интенсивности обработки почвы и степени её аэрации в условиях недостаточного поступлении в почву количества органических удобрений и пожнивных остатков; разложение гумуса под действием физиологически кислых удобрений и активизировавшейся за счёт вносимых удобрений микрофлоры; усиление процессов минерализации в ходе осушения переувлажненных почв; усиление минерализации и увеличения выноса гумусаповы в первые годы орошения; эрозия и дефляция [100, 101, 102].

А.М. Лыков в своих исследованияхпоказал, что менее интенсивная обработка способствует более рациональному использованию гумуса. Однако величина минерализации органического вещества будет находится в зависимости не только от интенсивности проводимой обработки почв, но и от гранулометрического состава, окультуренности почвы и др. На тяжелосуглинистых почвах органическое вещество более прочно связано с минеральной частью и поэтому более устойчиво к биологическому разрушению, чем на легких [87].

Т.Н. Кулаковская определила, что средние темпы минерализации гумуса на супесчаных, подстилаемых песками и рыхлопесчаных почвах, на 20-30 % выше, чем на средне- и легкосуглинистых почвах. Поэтому расход органического вещества на накопление единицы гумуса на легких почвах на 25 % выше, чем на более тяжелых почвах [81].

Исходя из этого, важно особое внимание уделять регулированию питательного режима риса, которое достигается применением удобрений в системе рисовых севооборотов при чередовании культур во времени и пространстве. Основную культуру – рис высевают 2-3 года подряд, после чего ее заменяют на 1-2 года многолетними травами. Исследованиями установлено, что при интенсивной эксплуатации почв на фоне низких доз удобрений и многократных обработок наблюдается усиление процессов минерализации органического вещества почвы. Степень и направленность этих изменений может быть различной и определяется агротехническими факторами и свойствами почв [56, 66, 86, 97, 106, 120, 133, 139, 152, 188, 191, 200, 201, 203, 215, 218].

Проведенными ранее исследованиями во ВНИИриса установлено, что созданный искусственно болотный режим почвы оказывает сильное влияние насодержание и качественный состав гумуса, ухудшение его. Происходит снижение общего содержания гумуса, которое в зависимости от типа почв, может составляять от 1,0 -1,5, а иногда до 5,7 т/га. В луговых и лугово болотных почвах, происходит увеличение доли фульвокислот и сокращение доли гуминовых [23] А. В. Сидоренко и Н. В. Елесеевой установлено, что в результате выращиванияприродные свойства плодородия лугово-чернозёмные почвы снижаются, что выражается в количественной и качественной характеристике почвенной фауны и физико-химической характеристике изучаемых участков [119]. Это измененияприводят к снижению плодородия рисовых почв и уменьшению продуктивности возделываемых культур [23, 63, 64, 142, 154, 165, 226].

При возделывании риса важно особое внимание уделять рисовому севообороту, который предусматривает периодическую смену посевов риса (после 2-3 лет) многолетними травами и сопутствующими культурами не нуждающимися в затоплении почвы [25]. Доля этих сельскохозяйственных культур (соя, многолетние травы, озимые и яровые культуры) в рисовом севообороте может составлять около 50 %.

Практикой рисоводства подтверждено накопление гумуса под многолетними травами, однако к концу ротации севооборота его содержание уменьшается. Следовательно, освоение севооборота само по себе не способствует повышению плодородия почв, но повторяемость севооборотов во времени обеспечивает его сохранение и воспроизводство.

Общеизвестно, что по мере удаления поля севооборота от пласта многолетних трав высвобождается меньшее количество питательных элементов, а это вызывает необходимость применения возрастающих доз минеральных удобрений.

Однако данные Л.К. Шевцовой с соавторами свидетельствуют о том, что внесенные в почву минеральные удобрения не оказывают существенного влияния на накопление гумуса, но увеличивают долю подвижных фракций в его составе [137].

При выращивании риса в условиях затопления ухудшаются воднофизические, физико-химические и физико-механические свойств почв, что отражается на её плодородии [70].

–  –  –

При интенсивном сельскохозяйственном использовании земель, для целенаправленного регулирования пищевого режима почв, а также поддержания и воспроизводства её плодородия и наряду с этим увеличения урожайности сельскохозяйственной культуры необходимо внесение минеральных и органических удобрений [13, 14,78, 79, 97, 106, 222, 227].

Азот, занимает важную роль в прирoде и в жизни растений. Он входит в состав всех аминокислот и, следовательно, в состав всех без исключения белков, являющихся важнейшей частью протоплазмы и компонентом любой мембраны. Азот служит строительным материалом органелл клетки. Он входит в состав нуклеиновых кислот, являющихся носителем наследственной информации. Этот элемент является обязательным компонентом хлорофилла, без которого не может осуществляться процесс фотосинтеза. Азот способен положительно влиять на размеры и ультраструктуру хлоропластов способствуя усилению их гранальности; повышать содержание белков- переносчиков электротранспортной цепи фотосинтеза, а также увеличивать интенсивность фотосинтеза и коэффициент полезного действия фотосинтетически активной радиации. Азот является составной частью ферментов катализаторов, ростовых веществ, алкалоидов и витаминов [78, 79, 103, 139, 140, 145, 190, 205, 209, 213, 228].

Согласно многолетним исследованиям В.Н. Кудеярова, Н.Н.Смирновой и других авторов, 30-70% азота теряется в период от внесения удобрений до создания постоянного слоя воды [77, 78, 123].

Для обеспечения рационального азотного питания растений риса на весь период вегетации, азотное удобрение применяют дробно: либо как сочетание основного внесения (перед посевом) с подкормками в периоды наибольшей потребности в нём, либо только в виде подкормок. Оба способа вызывают увеличение числа технологических приёмов и рост производственных затрат.

При этом коэффициент использования азота растениями в среднем составляет 20-25 % [13, 14, 103].

Азот является источником для синтеза белков. Наиболее интенсивно он поглощается растениями в период максимального роста и образования генеративных органов. Уровень азотного питания определяет продуктивную кустистость, количество зерен и в итоге урожайность.

Тем не менее, согласно другим исследованиям, высокое содержание азота в почве может привести к снижению урожайности и ухудшению качества семян риса. Избыточное азотное питание может спровоцировать увеличение количества непродуктивных побегов и повысить пустозёрность до 50 % [13, 14, 103].

Установлено, что азот доступен растениям риса, как в нитратной,так и в аммонийной формах. Более доступной для растений является аммонийная форма, особенно в молодом возрасте. По мере старения корневой системы они приобретают способность потреблять нитратную форму. Однако нитратный азот не поглощается коллоидами почвы, так как он имеет одинаковый с ней отрицательный заряд. В результате чего он легко вымывается из почвы при затоплении. К тому же нитраты при создании слоя воды на рисовом поле быстро восстанавливаются с переходом в молекулярное газообразное состояние и теряются в атмосферу [13, 14,15, 79, 80, 103, 194, 195, 196, 197, 211, 212, 213, 214, 216].

Аммoнийный азот, имеющий положительный заряд, обладает способностью удерживаться поглощающим комплексом почвы иследовательно менее подвержен потерям при затоплении. В условиях,где преобладают восстановительные процессы он в меньшей степени, чем нитраты теряется из почвы и является доступным азотным питанием для риса [15, 65, 79, 80, 103, 194, 195, 196, 197, 211, 212, 213].

Почвенные процессы затопленного рисового поля являются мощным регулятором поступления питательных элементов в корни риса, а внутреннее состояние самого растения в отдельные фазы вегетационного периода приспосабливается к ним. Начиная с первых дней вегетации и до образования 3—5 листьев (т. е. до фазы полных всходов), когда рис в своем развитии проходит вегетативный этап, внутреннее состояние его определяется окислительными процессами. Доминирование в это время в почве восстановительных процессов обычно приводит к образованию сульфидов и других закисных соединений, которые при наличии слоя воды при прорастании семянспособны вызвать гибель проростков и всходов риса, что в ряде случаев может обусловить не только сильное изреживание посева, но и их гибель [13, 14, 79, 103, 145].

На втором генеративном этапе, который начинается с фазы кущения и заканчивается опылением, растения под влиянием редуктазы и других ферментов высокой активности (пиридиновые дегидрогеназы, нитрит- и нитратредуктазы) способны создать в корневой зоне окисленную ризосферу, которая обусловливает нормальное усвоение рисом питательных веществ [15, 52, 65, 145].

Известно, что основными источниками азота для растений являются:

биологическийазот почвы и технический азот.

В почвенной среде происходит полный цикл превращения азота в ходе азотфиксации, минерализации (аммонификации и нитрификации) и денитрификaции. Интесивность данных процессов и определяет накопление азота в почве. Известно, что чем богаче почва азотом, тем большим плодородием она обладает.

Количественный и качественный состав азотистых соединений почв зависит от климатических условий и степени окультуренности почв. Более интенсивно процессы минерализации протекают в почвах с хорошей аэрацией в условиях теплого климата.

Литературные источники указывают на то, что основная часть органического азота находится в верхнем горизонте почвы и составляет 90 % от общего его содержания. Распределение органического азота по профилю снижается с глубиной [1, 13, 15, 103, 145].

Количество неорганического азота составляет малую часть от общего азота почвы и представлен в основном аммонием, нитратами и нитритами [13, 14].

По данным С.А. Николаевой и Г. М. Майнашевой, в условиях затопления почвы за довольно короткий период происходит перераспределение подвижных форм азот в сторону уменьшения количества нитратов. Через 10-15 дней после затопления поля водой азот в пахотном горизонте представлен преимущественно аммонийной формой. С этого момента нитраты в почве до конца вегетационногопериода находятся в следовых количествах либо совсем не обнаруживаются. Содержание нитратного азота в промывных водах может составлять около 99 %.

Содержание нитратного и аммонийного азота в почве находится в прямой зависимости от окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) почвы, коэффициент корреляции составляет 0,928 и -0,878 соответственно [88, 98].

В результате снижения ОВП наблюдается трансформация нитратов до аммонийного азота. В ходе этой трансформации происходят существенные потери азота в виде газообразной формы.

Ф. Е. Броадбента с соавторами установили, что в затопленной почве только 6 % нитратов превращается в аммонийный азот, а остальная часть теряется из почвы в виде молекулярного азота [157].

Потери азота из почвы от вымывания в результате поверхностного и внутрипочвенного стока, а также в виде молекулярного азота приводят к снижению плодородия рисовой почвы и как следствие урожайности риса.

Многочисленными исследованиями установлено, что в рисовых почвах азотный режим имеет ярко выраженную сезонную динамику. Содержание обменного аммония в почве имеет два максимума и один минимум. Первый максимум наблюдается вскоре после затопления почвы, он обусловлен редукцией окислительных соединений почвы и минерализацией органического азота почвы до восстановленных минеральных соединений. Затем количество обменного аммония к периоду кущения-трубкования, время наиболее интенсивного его поглощения корнями растений, постепенно снижается достигая минимума. Второй максимум содержания азота в почве наступает, когда потребность в этом элементе резко снижается и корневая система теряет окислительную способность, что способствует аккомуляции аммонийных соединений, это связано с поздними этапами органогенеза растений риса. Эти данные нашли свое подтверждение и в работах других учёных [77, 78, 92, 173, 175].

В научных работах П.М. Смирнова и А. Н. Илялетдинова показано, что распад азотистых веществ почвы осуществляют группы анаэробных и аэробных микроорганизмов, способных выделять протолетические ферменты, под действием которых происходит гидролиз белковых веществ до аминокислот. В дальнейшем под действием выделяемых микробными клетками ферментов дезаминаз и дезамидаз, аминокислоты подвергаются процессам дезаменирования и дезамидирования в результате которых отщепляется аммиак и образуется органическая кислота. Выделившийся аммиак образует с минеральными и органическими кислотами соли аммония, которые в условиях затопления рисовых полей поглощаются почвенными коллоидами, а в период осушения а аэробных условиях окисляются до нитратов [59, 123].

Данные полученные И. П. Бабьевой и Г.М. Зеновой показали, что в анаэробных условиях процесс аммонификации ведут бактерии рода Clostridium [17, 57].

Также к значительным потерям азота из почвы в ходе процесса денитрификации может привести и смена восстановительных условий на окислительне.

В результате минерализации азотсодержащих органических соединений в почве образуется аммонийный азот, который в дальнейшем служит источником утилизации для растений и микроорганизмов. Нитрифицирующие организмы способны переводить аммонийный азот в окисленные формы (NO2-, NO3-). Нитратная форма азота так же является источником азотного питания растений риса [77, 78, 103].

Азотный режим рисовых почв имеет специфические особенности, обусловленные периодическим затоплением и осушением рисовых полей.

Азотные удобрения внесенные до затопления почвы подвергаются процессу нитрификации в условиях преобладающих окислительных процессов. В условиях затопленного поля поступление кислорода в почву ограничивается, что обеспечивает образование анаэробных условий, тормозящих нитрификацию.

При внесении азотных удобрений в почву в среднем теряется около 20 % азота. Даже при ежегодном внесении азотных удобрений и с учётом потерь ранее закрепившегося в почве азота потери этого элемента из почвы за ротацию севооборота могут достигать 30 % от внесенного количества. В парующей почве при заблаговременном основном внесении под пропашные культуры, а так же в условиях избыточного увлажнения и затопления почвы потери азота удобрений увеличиваются до 40 % и более [65, 71, 77, 78, 79].

Нитраты и нитриты, образующиеся при нитрификации аммонийного азота удобрений и почвы, подвергаются дессимиляторному восстановлению до и N2O денитрифицирующими микроорганизмами (активность которых N2 усиливается в анаэробных условиях). В результате хемоденитрификации нитриты разлагаются и образуют молекулярный азот и его окислы. В благоприятных условиях аэрации и температуре нитрификация аммония удобрений, протекает в течение 1-2 недель после внесения в окультуренные почвы. Вследствие последующей денитрификации потери азота удобрений в газообразной форме нитратов особенно интенсивны в первые 10 – 20 суток после внесения и в условиях, ограничивающих биологическое поглощение азота в почве, причём с увеличение доз азотных удобрений потери, как правило, возрастают [61, 65, 71, 72, 77, 78, 79].

Как известно, азотный режим в почвах при культивировании риса имеет специфические особенности, обусловленные периодическим затоплением и осушением рисовых полей. До затопления в почве преобладают окислительные процессы. Внесенные азотные удобрения в этот период подвергаются нитрификации. С момента затопления резко ограничивается поступление в почву кислорода и в ней начинают преобладать анаэробные условия, тормозящие нитрификацию. Накопленные ранее нитраты теряются за счет вымывания фильтрационными водами, улетучивания газообразных соединений азота, образовавшихся вследствие активации процессов денитрификации[13, 14, 15, 63, 64, 78,145, 168].

Ранее единственным источником азота в сельскохозяйственном производстве был азот почвы. Повторные посевы риса обусловливают снижение плодородия почвы за счет обеднения почвы легкогидролизируемыми соединениями органического вещества. Это отрицательно сказывается на урожаях риса и тем заметнее, чем меньше показатели не только гидролизуемого азота, но и общего.

Многолетними исследованиями Кубанской (ранее Всесоюзной) рисовой опытной станции установлено, что при бессменном посеве риса за 15 лет содержание гумуса снизилось в слое 0—10 см с 4,32% до 3,20%, а в слое 10— 20 с 4,27% до 3,20%, а в последующие 15 лет, т. е. на 30-й год непрерывного возделывания риса в слое 0—10 см — до 2,84%, а в слое 10—20см — до 3,05%.

Также в практике рисоводства установлено, что в севооборотах с многолетними травами происходит накопление гумуса, но к концу ротации севооборота его содержание уменьшается. Таким образом, освоение севооборота само по себе не способствует повышению плодородия почв, но повторяемость севооборотов во времени обеспечивает его сохранение и воспроизводство. Тем не менее, более 98% рисовых полей Северного Кавказа нуждаются во внесении азотного удобрения, так как здесь почвенные запасы азота находится в недостаточно количествечтобы получить высокий и устойчивый урожай. Лимитирующим фактором получения таких урожаев риса является обеспеченность растений азoтным питанием [25, 91, 98, 126, 144, 145]. В связи с чем, требуется применение азотных удобрений. Зарубежный и отечественный опыт полностью подтвердил необходимость применения этих удобрений.

С.И. Игнатенко утверждает, что азот играет основную роль в формировании урожая риса. Азотные удобрения отличаются максимальной эффективностью при их внесении под данную культуру. В зависимости от возделываемой почвы и способа их внесения на их долю приходится около 80,9

-96,0 % прибавки урожая [58].

Многочисленными исследованиямиустановлено, что плодородие отдельных полей в рисовом севообороте определяется содержанием доступных форм азота и в меньшей степени остальными элементами питания [13, 14, 15, 64, 68, 79, 119, 145].

Азотные удобрения совместно с фосфорными и калийными, а так же микроэлементами в оптимальных дозах при надлежащем уровне агротехники и активной борьбе с сорной растительностью гербицидами дают возможность получать высокие урожаи риса при его сравнительно длительном возделывании.

Глубокая (8—10 см) и тщательная заделка азотных туков, вносимых в основнойприём под рис, снижает потери азота от вымывания и процессов денитрификации и создает благоприятные условия для азотного питания риса, что в конечном итоге значительно повышает его урожай. Многолетние исследования в Японии, Индии, США, Австралии и в других странах по использованию азотных удобрений под рис с разными режимами его орошения подтверждает эти данные [68, 150, 153, 155, 156, 158, 160, 161, 162, 163, 169, 170, 172, 173, 176, 181, 182, 183, 186, 187, 191, 193, 204, 224]. Нитраты в таких условиях восстанавливаются полностью и к началу кущения (40 дней) в пахотном слое от них не остается и следов. Азотные удобрения в аммонийной форме сохраняются в почве на более длительное время без больших потерь.

Если внесенные аммонийные удобрения долго остаются незаделанными в почву (на 7—10 дней), значительная их часть теряется в процессе нитрификации, и потери азота за этот промежуток времени могут составлять до 60—70 %. Особенно большие потеринаблюдаются после увлажнительных поливов риса в период прорастания и появления всходов, когда оставшиеся на поверхности и мелко заделанные удобрения при иссушении почвы могут полностью перейти в нитратную форму. Тогда не поглощенные рисом остатки нитратного азота после затопления навсегда теряются для риса. Эти потери могут составит 0—85% внесенного азота. От этого рис к началу кущения не редко испытывает явное азотное голодание, которое только частично устраняется внесением азотной подкормки. Однако подкормка не в состоянии обеспечить надлежащий уровень питания риса до конца его вегетации.

Чтобы обеспечить питание растений азотом в критические периоды его потребления, удобрения вносят дробно– 30-50 % перед посевом и остальную часть - в виде одной или двух подкормок в фазы всходов и кущения риса [13, 14, 15, 58, 65, 72, 122, 140, 141, 145].

Однако,азотвнесенный в аммонийной и амидной формах виде подкормки на поверхность избыточно увлажненной почвы в, в результате окислительных процессов легко и быстро переводится нитратную форму. Поэтому подкормка не может служить длительным источником питания азотом риса, поскольку значительная часть ее выносится за пределы рисового поля фильтрационными водами, а проникая в более глубокие слои пахотного слоя в зону восстановительных процессов, нитратный азот подвергается денитрификации, которая обусловливает неизбежные потери азота уже в молекулярной форме [97].

Только регулированием биологических процессов, связанных с трансформацией соединений азота для образования доступных его форм в почве, можно гарантировать обеспечение растений достаточным азотным питанием на весь период вегетации риса.

–  –  –

Регулярноеиспользование азотных удобрений для получения планируемых урожаев может привести к повышению экологической опасности, что обусловлено возможным накоплением в растениях избыточного количества нитратов (и нитритов), а также загрязнением ими водоемов и источников питьевой воды, при вертикальной миграции в почве и подпочвенного стока с удобренных полей [28, 73, 90, 91, 130] В связи с этим актуальным направлением является поиск путей и разработок практических способов снижения потерь и повышение эффективности применения азотных удобрений. Решение этих проблем состоит из нескольких взаимодополняющих путей: совершенствование агротехнических приёмов; создание медленнодействующих удобрений с контролируемой скоростью высвобождения азота, непосредственное воздействие на процессы трансформации азота в почве.

Работа над решением проблемы больших потерь азота при возделывании риса началась ещё в Японии в 50-х годах ХХ века. Были созданы и испытаны вещества способные тормозить процессы нитрификации. Их эффективность была изучена на разных почвах под различными культурами и показала положительный результат. Особенно действие ингибитора нитрификации было эффективным на посевах риса, так как специфика выращивания этой культуры предполагает длительное затопление почвы и как результат значительные потери азота в ходе процессов денитрификации [95, 198, 222].

Для снижения потерь азота из удобрений и попадания его в избыточных количествах в нитратной форме в окружающую среду в СССР в 1980- 90 х годах были начаты исследования по применению ингибиторов нитрификации в рисоводстве [18, 34, 37, 83, 95, 145].



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
Похожие работы:

«Деревянко Ксения Николаевна ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ КАДРОВОГО АУДИТА В КОММЕРЧЕСКИХ ОРГАНИЗАЦИЯХ Специальность 08.00.12 – Бухгалтерский учет, статистика Диссертация на соискание ученой степени кандидата экономических наук Научный руководитель: доктор...»

«ОНИЩЕНКО Людмила Михайловна Агрохимические основы воспроизводства плодородия чернозема выщелоченного Западного Предкавказья и повышение продуктивности сельскохозяйственных культур Специальность 03.02.13– почвоведение Диссертация на соискание ученой степени доктора...»

«ЛОЩИНИНА ЕВГЕНИЯ ВИКТОРОВНА ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕПАРАТА «ГЕПАСЕЙФ» ПРИ ГЕПАТИТАХ ЖИВОТНЫХ 06.02.01 – Диагностика болезней и терапия животных, патология, онкология и морфология животных ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой...»

«Васильева Татьяна Владимировна Формирование профессиональных ценностных ориентаций студентов сельскохозяйственного вуза на современном этапе развития общества Специальность 13.00.08 – Теория и методика профессионального образования Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических...»









 
2016 www.konf.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, диссертации, конференции»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.