Биокинетический цикл азота в системе почва - удобрение - растение в условиях Забайкалья (стр. 5 )

НСР05 (мг): лугово-черноземная - фракции ГК: ,; фракции ФК: 1а - 2.51,

1- 0.309; , ; каштановая - фракции ГК: , , ;

фракции ФК: 1а - 3.648, , ; НО - 0.262.

Что касается динамики и скорости превращений иммобилизованного азота в гуминовых кислотах, то наиболее высокое его изменение в почвах наблюдалось во фракции свободных и рыхлосвязанных форм (1), где отмечалось устойчивое увеличение, особенно в лугово-черноземной почве. Причем константа скорости его участия в их синтезе оказалась близкой, составляя в лугово-черноземной почве - k = 0.413 и каштановой почве - k = 0.467 в сутки.

Оба типа почв характеризуются высокими параметрами в цикле внутрипочвенной оборачиваемости иммобилизованного азота, обеспечивая синтез свободных и рыхлосвязанных гуминовых кислот (1) даже в незначительных количествах. Подобное в одном случае способствовало поддержанию гуматного типа, а в другом - формированию устойчивого фульватного типа гумусового состояния. Причем, константа (k) скорости увеличения трудногидролизуемых их форм в почвах (фракция 3) была также близкой, составляя k = 0.233 и k = 0.275 в сутки соответственно. Однако в отличие от почвы гуматного типа в гуминовых кислотах почвы фульватного типа наблюдалось устойчивое присутствие иммобилизованого азота, связанного с кальцием (2) с высокой скоростью его участия в их синтезе - k = 0.416 в сутки. Скорее всего, это связано с характерным для каштановых почв высоким присутствием карбонатов (Абашеева,1992;

Куликов и др.,1997;Убугунов и др.,2000;Меркушева и др.,2008).

Выявлена высокая кинетика (k) обогащения почв иммобилизованным азотом негидролизуемого остатка, которая характеризует активное его участие в синтезе негидролизуемых гумусовых соединений с более высокой константой (k) скорости включения в каштановой (k = 0.304 в сутки), чем в лугово - черноземной почве (k = 0.236 в сутки). Эти кинетические характеристики уступали лишь константам (k) скорости участия иммобилизованного азота в синтезе свободных и рыхлосвязанных гуминовых кислот (1). Как следствие, изучаемые почвы стремятся максимально повысить энергетическое состояние иммобилизованным азотом, которое обеспечивается превалированием кинетических параметров процессов синтеза над минерализацией.

Обогащение органического вещества почв иммобилизованным азотом удобрений. Одним из критериев иммобилизационно-минерализационных процессов превращений азота в почвах является отношение содержания иммобилизованного азота (15N) и почвенного азота (14N) во фракциях органического их вещества (Руделев,1992;Hart et al.,1986;Phops, Tilman,2000;Follet,2001).

Подобная характеристика позволила выявить не только обогащение азота почв иммобилизованным азотом удобрений, но и определить направленность трансформации азота в органическом веществе почв с разным гумусовым состоянием.

Установлено, что в почве гуматного типа иммобилизация азота удобрений имела ярко выраженную направленность обогащения им природного азота во всех выделенных фракциях с тенденцией увеличения доли во фракции декальцината и гумина при снижении - в свободных и рыхлосвязанных гуминовых кислотах (табл.12). Тогда как в почве фульватного типа гумуса обогащенность почвенных соединений азота иммобилизованным азотом (15N) удобрений оказалась очень слабой и устойчивой только во фракциях декальцината.

Обогащение остальных фракций практически отсутствовало и наблюдалась лишь тенденция к увеличению доли 15N во фракциях органического вещества почвы.

Таблица 12. Соотношение иммобилизованного азота (15N) удобрений и

почвенного азота (14N) по фракциям органического вещества почв

Дни	Гуминовые кислоты	Фульвокислоты	НО
1	2	3	1а	1	2	3
Лугово-черноземная почва
2	2.25	сл.	0.07	14.8	1.92	1.32	0.19	0.22
5	0.31	сл.	0.05	12.4	2.44	0.62	0.11	0.29
15	0.73	0.01	0.09	13.2	2.17	1.09	0.08	0.44
30	0.72	0.004	0.11	17.0	2.04	1.11	0.22	0.53
60	0.81	сл.	0.12	19.6	2.07	1.64	0.25	0.54
Каштановая почва
2	0.06	0.02	0.02	3.37	сл.	0.06	0.07	0.08
5	0.05	0.02	0.02	2.64	сл.	0.04	0.04	0.06
15	0.11	0.06	0.05	3.08	сл.	0.20	0.19	0.14
30	0.18	0.10	0.07	3.30	сл.	0.19	0.19	0.17
60	0.19	0.10	0.08	3.40	сл.	0.19	0.21	0.16

Активная фаза органического азота почв. Согласно оценкам целого ряда авторов иммобилизованный азот отнесен к «активной» фазе органического вещества почв (Кудеяров,1985;Руделев,1992;Семенов и др.,2007;Jansson,1956;Hamer,

Marschner,2005;Cookson et al.,2005;Kuzyakov, Bol,2006).

На основе результатов исследований с 15N предпринята попытка определения эквивалентного количества азота в «активной» фазе почв сезонномерзлотного и мерзлотного ряда по изменению содержания иммобилизованного азота в год последействия (табл.13).

Таблица 13. Количество азота в «активной» фазе органического вещества почв

Почва	Иммобилизо-ванный азот (15N) в почве	N в растениях	N общий почв	N «активной» фазы почв
14N	15N
мг / 100 г	%
Каштановая	2.27 ± 0.31	1.52 ± 0.2	0.65	137.0	5.31 ± 1.8	3.88
Чернозем южный	2.45 ± 0.27	2.04 ± 0.5	0.57	219.7	8.77 ± 1.9	3.99
Серая лесная	3.30 ± 0.18	2.21 ± 0.7	0.78	168.4	9.35 ± 1.4	5.55
Лугово- черноземная	3.55 ± 0.22	0.68 ± 0.1	0.30	433.2	8.07 ± 1.2	1.86

Примечание: Содержание 15N в почвах весной первого года последействия принято

в качестве стандарта (Кудеяров,1985,1989).

Содержание азота в «активной» фазе органического вещества почв оказалось незначительным и не превышало 3.82 ± 0.8 % от общего азота при небольшой вариабельности. По этому показателю изучаемые почвы значительно уступали почвам европейской части (Кудеяров,1985), приближаясь к 12 году реминерализации ранее иммобилизованного азота (Будажапов,1989;Лаврова,1992). Низкая минерализационная способность сезонномерзлотных и мерзлотных почв связана с очень слабым притоком энергетических источников для почвенных микроорганизмов, активно ассимилирующих органические формы азота (бактерии на МПА) при слабой (r < 0.63) и статистически не выявленной (tф < tst) тесноте связей с минерализацией иммобилизованного азота в почвах.

В результате высокая интенсивность процесса иммобилизации азота удобрений в почвах не сопровождается адекватно высокой его минерализацией, а запасы азота в «активной» их фазе не могут служить ощутимым резервом доступного азота и характеризуют слабую оборачиваемость в цикле внутрипочвенных иммобилизационно - минерализационных превращений. Эпизодичное появление «экстра» - азота почв с очень высокой вариабельностью вызвано очень слабой и неустойчивой минерализацией азота «активной» фазы почв.

Азотминерализующий потенциал почв и его диагностика

Величина азотминерализующего потенциала почв (N0) и константа скорости (k) процесса позволяют дать количественную и кинетическую оценку размерам

минерализации органического азота (Stanford, Smith, 1972; Кудеяров, Башкин,

1981;Башкин,1987;Hasegawa et al.,1999;Tnnsoutyrot et al.,2000;Dinesh et al.,2001;

Delin, Linden,2002;Rao, Li,2003;Akasaka et al.,2003;Kara-Mitcho,2004).

Установлено, что выраженный мерзлотный характер функционирования почв во времени и пространстве значительно ограничивает развитие минерализации органического азота почв, потенциал которой при внесении азотных удобрений не превышал 1% от общего содержания азота в почвах и оказался наименьшим в лугово-черноземной почве - 0.08%, а в более прогреваемых (каштановая) и увлажненных (серая лесная) на варианте без удобрений достигал 2% (табл.14). Величина N0, независимо от вариантов, в каштановой и серой лесной почвах, черноземе южном была выше, чем в лугово-черноземной почве при значительном снижении в случае внесения удобрений.

Более устойчивые различия в минерализации органических соединений азота почв выявлены по скоростным параметрам, которые вкупе с количественными величинами формируют более развернутую панораму азотминерализующего эффекта (Stanford, Epstein,1974;Башкин,1987;Zhang et al.,2002;Hadas et al.,2004).

Константа (k) скорости минерализации азота в почвах сезонномерзлотного ряда по каждому варианту была близкой с более чем вдвое меньших величинах при внесении азотных удобрений (табл.14). Наиболее значительные различия в константах (k) по вариантам наблюдались в лугово-черноземной почве, где при внесении азотных удобрений их величина была очень слабой - k = 0.053 год -1.В результате в почве с мерзлотным характером скоростные составляющие минерализации органического азота минимальные. Показано, что кинетика (k) этого процесса в сезонномерзлотных и мерзлотных почвах региона значительно ниже почв европейской части (Башкин,1987). Последнее вызвано не только слабой активностью микробного ценоза почв, но и низким энергетическим их состоянием. Как следствие, почвы в силу жестких режимов функционирования стремятся увеличить энергетику за счет высокой иммобилизации вносимого азота при минимальных издержках на минерализацию почвенного азота в виде величины N0, поддерживаясь в этом и слабыми скоростными (k) параметрами.