Разложение растительной и микробной биомассы и трансформация азота в серой лесной почве

• Автор: Ходжаева, Анна Каримовна
• Шифр специальности: 06.01.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 173 с. : ил.

* ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. РАСТИТЕЛЬНЫЕ ОСТАТКИ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ (Обзор литературы)

1.1. Физические, химические и биологические функции растительных остатков в почве

1.2. Количество и качество растительных остатков в зависимости от

вида и способа возделывания культур

1.3. Закономерности и особенности разложения растительных остатков 26 в почве

1.4. Растительные остатки как источник азота и фактор регулирования

ого трансформации в почве

1.5. Заключение

• ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Климатические условия, морфогенетическая и агрохимическая характеристика серой лесной почвы
2.2. Получение меченой по 15N растительной и бактериальной массы
2.3. Схемы опытов и техника их выполнения
2.3.1. Лабораторные опыты
2.3.2. Вегетационный опыт
2.4. Аналитические методы
2.4.1. Измерение диоксида углерода и закиси азота в газовых пробах
2.4.2. Углерод и азот микробной биомассы в почве
2.4.3. Общий азот, его минеральные формы и изотопный состав
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Динамика разложения и минерализации растительной и
^ бактериальной массы в серой лесной почве
3.1.1. Влияние дозы
3.1.2. Влияние отношения С/N в фитомассе
3.1.3. Заключение

3.2. Ассимиляция почвенными микроорганизмами азота растительной и бактериальной биомассы и его минерализация
3.2.1. Влияние дозы
3.2.2. Влияние отношения С/N в фитомассе
3.2.3. Заключение
3.3. Иммобилизация - минерализация азота в почве при внесении свежего органического вещества
3.3.1. Влияние возрастающих доз растительной и бактериальной массы
3.3.2. Внесение фитомассы с разным отношением C/N
3.3.3. Совместное внесение азотного удобрения и растительных
остатков
3.3.4. Заключение
3.4. Газообразные потери азота
3.4.1. Потери азота при разложении фитомассы, бактериальной массы и трансформации азотного удобрения в присутствии растительных остатков
3.4.2. Влияние свойств почвы и удобрений на размеры выделения
закиси азота
3.4.2.1. Температура и влажность почвы
3.4.2.2. Внесение азотного удобрения
3.4.2.3. Поступление растительных остатков
3.4.3. Заключение
3.5. Влияние растительных остатков на потребление растениями азота удобрений и почвы
3.5.1. Заключение
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность проблемы. Предотвращение деградации почвы и уменьшение риска экологических нарушений при производстве устойчиво высокого урожая сельскохозяйственных культур, всесторонняя биологизация агротехнологий и приоритетность органических средств воспроизводства почвенного плодородия - отличительные черты современных систем земледелия. Большое значение в решении этих задач отводится рациональному использованию пожнивно-корневых остатков и побочной продукции, увеличению доли промежуточных, сидеральных и бобовых культур в структуре севооборотов. Растительные остатки служат органической матрицей для новых почвенных агрегатов, источником аминокислот, лигнина и полифенолов, из которых образуются гумусовые вещества, комфортной средой колонизации почвенных микроорганизмов, в биомассе которых накапливаются значительные запасы потенциально-минерализуемых соединений углерода и азота. Поэтому поступление в почву органического вещества растительных остатков является одним из ключевых условий оптимизации свойств и режимов почвы, снижения потерь азота минеральных удобрений, повышения продуктивности сельскохозяйственных культур (Ганжара, 1997; Кудеяров, 1999; Назарюк, 2002 и другие).
Работы Александровой (1980), Аристовской (1980), Кононовой (1963), Бернса и Мартина (Bums, Martin, 1986), Дженкинсона (Jenkinson, 1977) и других авторов внесли существенный вклад в развитие теории микробной трансформации растительных остатков. Применение меченых по 13С, 14С, l5N материалов, способов количественного измерения микробной биомассы, методов математического моделирования позволило получить новые сведения о характере разложения в почве растительной и микробной биомассы, установить их роль в формировании активных пулов углерода и азота в почве, показать участие разных трофических групп микроорганизмов в трансформации поступающего в почву органического вещества (Фокин, 1996; Семенов и др., 2001; Lundquist et al, 1999; Mueller et al, 1998; Nicolardot et al, 2001; Trinsoutrot et al, 2000a; 2000b и другие). Вместе с тем, остается актуальным определение факторов, контролирующих скорость разложения растительных остатков, количественной оценки эффективности
иммобилизация азота составляла 31, 42 и 53 мг на г углерода растительных
остатков пшеницы, кукурузы и целлюлозы или 110, 84 и 106 мг/г
минерализованного углерода (Hadas et al, 2004). По мере разложения этих материалов количество нетто-иммобилизованного азота снижалось до 26-27 мг/г С. При внесении шелухи риса иммобилизация азота происходила медленно (10 мг/г
углерода или 50 мг/г С-СО2 через 2 недели), но к 24 недели достигала 26 мг/г
внесенного углерода. В пересчете на сухую массу внесенных органических материалов (шелуха риса, остатки кукурузы, пшеницы, целлюлоза) количество нетто-иммобилизованного азота равнялось 7.9, 9.6, 11 и 8.4 г/кг. Из полученных данных следовало, что динамика минерализации-иммобилизации азота в почве зависит не столько от общего содержания углерода и азота в растительных остатках, сколько от минерализуемого их количества. В другом эксперименте. (Recous et al, 1995) максимальная нетто-иммобилизация азота достигала 39 мг/г углерода остатков кукурузы, что было эквивалентно 60 мг иммобилизованного азота на г минерализованного углерода растительных остатков. В опыте с размолотыми и крупно порезанными растительными остатками ячменя нетто-иммобилизация азота составила 27 и 41 мг/г внесенного углерода, что было меньше, чем в варианте с внесением целлюлозы совместно с глюкозой (72 мг/г С) (Ambus, Jensen, 1997). Размеры нетго-иммобилизации азота во многом зависят как от содержания азота в самих растительных остатках, так и от исходной обеспеченности почвы его минеральными формами. В опытах с внесением соломы гороха (N=2.51%) и ячменя (N=0.98%) максимальная иммобилизация азота составляла 12 и 18 мг/г внесенного углерода соответственно (Jensen, 1997). При низком содержании Nmhh в почве количество иммобилизованного азота составляло 13 мг/г углерода внесенного с соломой пшеницы, тогда как при высокой - 32 мг/г С (Mary et al, 1998). Следовательно, иммобилизация азота лимитируется не только наличием доступного углерода, но и актуальным запасом минерального азота, поэтому при низкой обеспеченности Nmhh потенциальная иммобилизационная емкость почвы может быть выше измеренной.
В агрономической литературе регулярно отмечается необходимость внесения с растительными остатками так называемых «компенсирующих доз» минеральных азотных удобрений, призванных оптимизировать азотный режим