Биокинетический цикл азота в системе почва - удобрение - растение в условиях Забайкалья (стр. 4 )

НСР05 (мг): лугово-черноземная - N общ; фракции ГК: , 2 -7.92, 3 -3.28; фракции ФК: 1а - 4.61, , ; ; каштановая - N общ; фракции ГК: , , ; фракции ФК: 1а - 9.04, , ; НО - 5.38.

В каштановой почве основная доля органического азота приходится на азот фульвокислот (41.2 ± 1.9%) и гуминов (38.3 ± 1.3%), а минимальная - гуминовых кислот (13.9 ± 3.5%) с незначительной вариабельностью и разным распределением по их фракциям с характерным для этих почв фульватным типом - Nгк : Nфк = 0При этом характер его распределения в гуминовых кислотах был схожим распределению в почве гуматного типа с преимущественным содержанием во фракции гуматов кальция (2) и меньшим – во фракциях, связанных с полуторными оксидами (2), свободными и рыхлосвязанными кислотами (1). Значительные различия связаны с распределением азота по фракциям фульвокислот: высокая насыщенность во фракции декальцината (27.4% от общего азота) и отсутствие во фракции 1.

Содержание природного азота в группах и фракциях изменялось во времени. В лугово-черноземной почве его содержание в составе свободных и рыхлосвязанных гуминовых кислот (1) значимо возрастало в течение 30 дней с константой скорости k = 0.399 в сутки и последующей стабилизацией, что указывает на его участие в их синтезе с формированием ближайшего резерва доступного органического азота. Последнее обеспечивалось минерализацией азота преиму - щественно связанного с кальцием (2), но с меньшей константой скорости (k = 0.074 сутки -1) и высокой подвижностью азота декальцината (1а), где его содержание значимо снижалось с большей кинетикой (k =0.258 сутки -1) при сильной и статистически доказанной (tф > tst) их тесноте (r = 0.94 ± 0.2) на фоне увеличения содержания азота во фракции 1 фульвокислот с вдвое ниже константой (k) скорости в сравнении с фракцией 1 гуминовых кислот. Увеличение содержания азота в составе свободных и рыхлосвязанных гуминовых кислотах (1) лугово-черноземной почвы обеспечивалось сильной и обратной теснотой (r) снижения его в гуматах кальция (r = - 0.94 ± 0.2) и декальцинате (r = - 0при высокой сопряженности в общей совокупности (R = 0.981). Эта панорама отражает перераспределение и оборачиваемость азота мерзлотной почвы по фракциям органического вещества в результате синтеза и минерализации, которая поддерживается и скоростными (k) характеристиками. Наибольшей устойчивостью обладает азот, входящий во фракции, связанные с полуторными оксидами (3) гумусовых кислот и негидролизуемый остаток.

Динамика и кинетика содержания азота в органическом веществе каштановой почвы имела значительные отличия. Присутствие азота в составе свободных и рыхлосвязанных гуминовых кислот (1) поступательно возрастало с 2.7 до 4.2% при очень слабой кинетической константе (k=0.109 в сутки). Эта динамика отражает слабый резерв пополнения органического азота каштановой почвы за счет синтеза этих соединений гуминовых кислот, тем более что в абсолютном выражении эта величина за 60 дней не превышала 2 мг. Содержание азота во фракции гуминовых кислот, связанных с кальцием (2) и полуторными оксидами (3), наоборот, снижалось с константой скорости (k) минерализации (по модулю) соответственно вдвое ниже (k = 0.046 сутки -1) и равной (k = 0.111 сутки -1) с константой (k) его участия в синтезе свободных и рыхлосвязанных гуминовых кислот (1). Причем теснота связей была сильной (r = - 0.74 ± 0.16) с обратным характером и высокой в общей совокупности (R = 0.801). Отсюда, кинетика пополнения доступным органическим азотом в почве с фульватным типом гумуса за счет минерализации гуминовых кислот очень слабая.

Наиболее высокие изменения в содержании природного азота наблюдались во фракции декальцината (1а). Однако кинетика минерализации оказалась очень слабой (k = 0.099 сутки -1) и сопоставимой по модульной величине с кинетикой участия в синтезе свободных и рыхлосвязанных гуминовых кислот (1). В наименее подвижных фракциях фульвокислот (2 и 3) изменение содержания азота в сравнении с аналогичными фракциями (2 и 3) гуминовых кислот менее выражено вследствие слабой его минерализации.

В целом для динамики распределения азота в органическом веществе лугово- черноземной почвы характерно увеличение его в составе свободных и рыхлосвязанных гуминовых кислот, кинетика которого превышала снижение, а в фульвокислотах - константа скорости снижения была выше увеличения, что сопровождается доминированием азота гуминовых кислот в органическом веществе этой почвы. В каштановой почве наибольшие изменения выявлены во фракции декальцината фульвокислот, где его содержание достоверно снижалось, а в гуминовых кислотах - статистически оставалось без изменений в отсутствии по этим параметрам кинетических (k) различий, обеспечивая доминирование азота фульвокислот в органическом веществе этой почвы.

Динамика и кинетика распределения иммобилизованного азота. На основании фракционирования органического вещества почв с определением изотопного состава азота удалось проследить за распределением иммобилизованного азота (15N) удобрений в фракциях и дать оценку
скоростным изменениям (табл.11).

В лугово-черноземной почве основная доля иммобилизованного азота приходится на фульвокислоты (68.4 ± 4.9%) при содержании 15N в гумине 12.9 ± 2.0% от внесенного с незначительным включением (3.7 ± 0.9%) в состав гуминовых кислот при небольшой величине варьирования. Схожесть процессов наблюдалась и в каштановой почве при значительно больших величинах в фульвокислотах (76.7 ± 4.4%), меньших - в гумине (4.8 ± 0.9%) и незначительных (1.0 ± 0.3%) - в гуминовых кислотах при небольшой их вариабельности.

Динамика иммобилизованного азота удобрений во фракциях органического вещества почв складывалась неодинаково. Наибольшая минерализация азота (15N) наблюдалась в легкогидролизуемой части фульвокислот - декальцинате с различиями не только в размерах, но и в кинетике этого процесса по почвам.

В лугово-черноземной почве константа (k) скорости этого явления значительно выше (k = 0.169 сутки -1), чем в каштановой (k = 0.069 сутки -1). Как следствие, при схожей направленности и характере минерализации иммобилизованного азота в виде кривой экспоненты кинетическая составляющая в первой обеспечивала большую его подвижность. Причем величина этих констант (k) оказалась значительно ниже аналогичных, рассчитанных нами для черноземов Западной Сибири - k = 0.484 сутки -1 (Гамзиков,1978,2004) и европейской части России - k = 0.872 сутки -1 (Руделев,1992;Лаврова,1992;Кидин,1993).

Одновременно во фракции 1 фульвокислот лугово-черноземной почвы отмечается увеличение иммобилизованного азота с константой скорости k = 0.122 в сутки по модулю, что ниже минерализации при близкой к функциональной (r → 1) тесноте с обратным характером минерализационно-иммобилизационных процессов в этой почве. Выявленная скоростная панорама характеризует оборачиваемость иммобилизованного азота (15N) фульвокислот с превалированием минерализационных процессов с более высоким накоплением доступного органического азота. В каштановой почве также наблюдался рост содержания иммобилизованного азота в фракциях 2 и 3 фульвокислот с константой (k) скорости соответственно k = 0.311 и k = 0.457 в сутки, которые значительно превышали кинетику его минерализации во фракции декальцината, обеспечивая высокую устойчивость и превалирование азота фульвокислот в каштановой почве. В результате в группе фульвокислот одновременно идут два разнонаправленных процесса с участием иммобилизованного азота: реминерализация свободных и связанных и синтез более устойчивых форм при сильной сопряженности, которые поддерживаются скоростными параметрами, отражая внутрипочвенную оборачиваемость иммобилизационно - минерализационных превращений.

Таблица 11. Содержание и динамика распределения иммобилизованного

азота (15N) удобрений по фракциям органического вещества почв

Дни	Гуминовые кислоты	Фульвокислоты	НО	Выход 15N, %
1	2	3	Σ	1а	1	2	3	Σ
Лугово-черноземная почва
2	0.28 1.4	сл.	0.10 0.5	0.38 1.9	14.2 71.0	2.0 10.0	0.50 2.5	0.26 1.3	16.96 84.8	1.42 7.1	93.8
5	0.16 0.8	сл.	0.07 0.36	0.23 1.16	11.4 57.0	2.64 13.2	0.26 1.3	0.12 0.6	14.42 72.1	1.84 9.2	82.5
15	0.70 3.5	0.06 0.3	0.14 0.7	0.90 4.5	10.0 50.2	2.82 14.1	0.50 2.5	0.10 0.5	13.46 67.3	2.90 14.5	86.3
30	0.88 4.4	0.02 0.1	0.18 0.91	1.08 5.41	8.52 42.6	3.14 15.7	0.42 2.1	0.30 1.5	12.38 61.9	3.36 16.8	84.1
60	0.94 4.7	сл.	0.19 0.95	1.13 5.65	7.04 35.2	3.38 16.9	0.46 2.3	0.34 1.7	11.22 56.1	3.42 17.1	78.9
Каштановая почва
2	0.03 0.15	0.03 0.15	0.02 0.10	0.08 0.40	18.5 92.5	сл.	0.18 0.9	0.07 0.35	18.75 93.95	0.51 2.6	96.7
5	0.04 0.20	0.03 0.15	0.02 0.10	0.09 0.45	14.5 72.5	сл.	0.09 0.45	0.04 0.20	14.63 73.15	0.47 2.4	75.9
15	0.08 0.40	0.06 0.30	0.04 0.20	0.18 0.90	14.0 70.0	сл.	0.57 2.80	0.19 0.95	14.76 73.75	1.08 5.4	80.1
30	0.15 0.75	0.12 0.60	0.05 0.25	0.32 1.60	13.9 68.0	сл.	0.39 1.95	0.26 1.30	14.25 72.25	1.36 6.8	79.7
60	0.16 0.80	0.12 0.60	0.05 0.25	0.33 1.65	13.4 67.0	сл.	0.41 2.05	0.27 1.35	14.08 70.4	1.37 6.85	78.1

Примечание: числитель - мг / 100 г, знаменатель - % от внесенного 15N;