Нитрификационная способность почвы методика

Нитрификационная способность почв

На протекание нитрификации в почве влияют различные факторы.

Температура.При температуре почвы от 10 до 30 °С скорость нитрификации резко увеличивается. Повышение температуры почвы выше 35 градусов резко снижает процесс нитрификации, поскольку бактерии не могут выносить высокие температуры [Агросайт…, 2018].

Изучение влияния температуры на нитрифицикацию почвы показало, что при отрицательных температурах (-10 … -5 °С) содержание нитратного азота было невысоким и не превышало 43,9 мг/кг, что объясняется пассивностью нитрифицирующих микроорганизмов [Новосёлов С.И., 2015].

С повышением температуры почвы до +15…+35 °С возрастало содержание нитратного азота. При такой температуре была наибольшей нитрифицирующая способность почвы – 31,9 мг/кг [Новосёлов С.И., 2015].

Влага.Недостаток влаги неблагоприятно сказывается на процессе нитрификации. При небольшой влажности в 20 % от полной влагоемкости (что соответствует 7,3 % от веса почвы) нитрификация практически не происходит. При влажности в 40 и 60% от влагоемкости процесс проходит интенсивно, а при избытке увлажнении (80-90 %) энергично развиваются процессы денитрификации, которые приводят к полной потери из почвы азотной кислоты [Агросайт…, 2018].

Исследования показали, что процесс нитрификации начинает происходить уже при влажности почвы 5 % (15 % ПВ). При дальнейшем повышении влажности почвы содержание N-NO₃ — возрастало, достигая максимума при влажности 20-25 % (60-75 % ПВ). При этом содержание аммонийного азота снижалось. Последующее увеличение влажности почвы привело к замедлению процесса нитрификации, тем самым отразилось на снижении содержания нитратного и повысило содержания аммонийного азота в дерново-подзолистой среднесуглинистой почве [Новосёлов С.И., 2015].

Кислотность.Наиболее благоприятная реакция среды для процесса нитрификации является оптимальная величина рН 7-9. Возможна нитрификация и при рН 6-7 [Агросайт…, 2018].

В исследованиях Макарова В.И. выявлено, что на дерново-подзолистых почвах при рН_сол 5,6-6,0 усредненная нитрификационная способность составила 14,4 мг/кг, а при рН 5,1-5,5 снизилась до 11,4 мг/кг [Макаров В.И., 2016]. При рН_KCL менее 4,0 ед. происходит сильное снижение нитрификационной способности почв при одновременной аккумуляции аммонийного азота в них [Макаров В.И., 2017].

Плотность почвы. С увеличением плотности почвы с 1,1 до 2,0 г/см 3 содержание нитратного азота в почве снижается. Максимальное содержание нитратного азота наблюдалось при плотности 1,1 г/см 3 , а наименьшее при плотности 2,0 г/см 3 . Нитрифицирующая способность почвы снижается аналогичным образом. Увеличение плотности почвы приводит к повышению содержания аммонийного азота и аммонифицирующей способности [Новосёлов С.И., 2015].

Данные, свидетельствующие о положительном влияние уплотнения на различные свойства почвы, в том числе на процессы нитрификации [Гамзиков Г.П., 1981]. По мнению В.В. Медведева, оптимальным значением плотности на черноземных почвах для возделывания зерновых культур является плотность от 1,10 до 1,12 г/см 3 . В ходе исследования Нестеровой Л.Б. (Алтайский государственный аграрный университет) были выявлены оптимальные значения плотности от 1,01 до 1,05 г/см 3 . Процессы нитрификации стимулируются при плотности 1,05 г/см 3 , при этом обеспеченность почв нитратной формы азота достигает среднего уровня. Процессы аммонификации оптимальны при плотности от 1,01 до 1,03 г/см 3 . Возможно, это обусловлено тем, что нитрификация может проходить при наиболее высокой плотности почвы, в отличие от процессов аммонификации [Нестерова Л.Б., 2009].

Гумус.Содержание гумуса в значительной степени влияет на увеличение нитратного азота. Но, к сожалению, оно закономерно растет с юга (степная зона) 3-4 % на север (лесостепная зона) 6-7%, для Нечерноземной зоны – 1-3 % [Ковриго В.П., 2004]. Так же как снижается сумма эффективных температур. Соответственно идеальные условия для накопления нитратов в почве расположены в южной лесостепной зоне с содержанием гумуса 5-6 % [Агросайт…, 2018].

Удобрения.Нитрификационная способность почвы значительно повышается при внесении навоза, что особенно заметно с внесением севооборотной площади. Причем активность возрастает не только в обрабатываемом слое, но и в подпахотном: если в слое 0-30 см она в среднем увеличилась в 1,8 раза, то в подпахотном слое – в 3,4 раза [Уваров Г.И., 2014].

Совместное применение минеральных удобрений и навоза в их комбинациях приводит к еще более значительному росту нитрификационной способности почвы. При одинарных дозах минеральных удобрений на фоне внесения навоза нитрификационная способность почвы в пахотном слое возрастает в 1,9 раза, в подпахотном – в 4,3 раза. При внесении двойных доз минеральных удобрений количество нитратного азота после компостирования в слое 0-30 см в среднем возрастает в 2 раза [Уваров Г.И., 2014].

Мульчирование почв соломой с применением безотвальной обработкой и запашкой соломы на глубину 10-13 см увеличивают нитрификационную способность серых лесных почв по сравнению с вспашкой в 1,5-3,3 раза в слое 0-10 см не смытых почв, в 1,7-7,0 раз в верхнем слое среднесмытых почв. На глубине 10-20 см способность почв к нитрификации остается на уровне контроля (плоскорезная обработка) или увеличивается в 1,2-2,0 раза на остальных вариантах [Чуян Н.А., 2017].

Предшественники.Отмечено повышенное содержание нитрификационной способности почвы при интенсивном сельскохозяйственном использовании почвы. Ее наибольшая величина была определена для почвы чистого пара (45,0–46,3 мг/100 г почвы/сут). Возделывание сидеральных и особенно парозанимающих культур вызывало к уменьшению способности почвы к нитрификации по сравнению с чистым паром [Лобков Т.В., 2015]. Под озимой пшеницей повышенную нитрификационную активность имели те варианты, где поступление свежей зеленой массой сочеталось с внесением навоза. Нитрификационная способность почвы в этом варианте превышала 80 мг/100 г почвы/сут (в 4 раза).

Минимальное значение нитрификационной способности почвы выделялась вариантом озимой пшеницей. Самой низкой она была в варианте с размещением этой культуры после черного пара (20,8–21,7 мг/100 г почвы/сут). Почва залежи являлась низкой способностью к нитрификации (6,6–10.3 мг/100 г почвы/сут) [Лобков Т.В., 2015].

Обработка почвы.Оптимальной обработкой, обеспечивающей максимально высокий уровень процессов нитрификации, является плоскорезная обработка, по сравнению с отвальной вспашки и нулевой обработки. Другие изученные факторы обеспечивают средний уровень нитрификации 25 мг/кг и более (максимально возможный) [Нестерова Л.Б., 2009].

При использовании отвальной вспашки отмечается устойчивая направленность к возрастанию нитрификационной способности в сравнении с мелкой безотвальной (чизелевание, дискование) обработкой почвы, а также повышение содержания нитратного азота на 3-4 мг/кг [Цилюрик А.И., 2017].

Нитрификационная способность в среднем для слоя 0-40 см почвы в контроле (без удобрения) при вспашке была в плодосменном севообороте больше в 1,8 раза, чем в зернопропашном, и в 4,4 раза, чем в зернопаропропашном. При мелкой обработке почвы нитратный азот усваивается больше в зернопропашном и плодосменном севооборотах. В зернопаропропашном севообороте наблюдается его снижение в 1,4 раза [Уваров Г.И., 2009].

Применение пестицидов.В исследованияхв ГНУ ВНИИЦиСК Россельхозакадемии (г. Сочи), было выявлено, что нитрификационная способность почвы усиливается при обработке 10-кратной дозой фунгицидов (Делан, Хорус, Децис, Неорон, Демитан) активация данного процесса имела существенный результат. Нитрификация агроценозов активизировалась с повышением температурного фактора и доз пестицидов, тем самым проявляя кумулятивный эффект [Беседина Т.Д., 2009].

Гербициды, используемые в борьбе с сорняками при возделывании овощных культур, существенно не влияют на развитие нитрифицирующих бактерий [РГАУ-МСХА…, 2018]. Не установлено различия в численности нитрифицирующих бактерий на площадях, не обработанных и обработанных гербицидами: симазином (2 кг/га), булпуром (32 кг/га), арезином (1,5-2 кг/га), преванолом 56 (24 кг/га), А-1803 (2 кг/га), димидом (6 кг/га) и аретаном (6-8 кг/га). Следовательно, нитрифицирующие бактерии относятся к почвенным микроорганизмам, слабо реагирующим на внесение гербицидов, если их не применяют в высоких дозах [РГАУ-МСХА…, 2018].

Применение известковых мелиорантов.Величина нитрификационной способности обусловливается интенсивностью биологических процессов, приводящих к образованию легкорастворимых минеральных форм азота, являющихся надежными показателями обеспеченности почвы доступными для питания растений азотом [Минее В.Г., 2004]. Нитрификационная способность луговой черноземовидной почвы на фоне всех систем удобрения ниже, чем в варианте без применения удобрения на 25-38% [Науменко А.В., 2017]. При внесении извести нитрификационная способность почвы повышается по всем системам удобрения – в 1,7-2,7 раза относительно фона без известкования, что также свидетельствует об увеличении минерализационных процессов и улучшения обеспечения растений азотом [Науменко А.В., 2017].

Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 1180 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Определение нитрифицирующей способности почвы методом Ваксмана

Метод сводится к определению нитратов в почве, поставленной в оптимальные условия температуры и влажности. Если в указанных условиях почва показывает слабую нитрификационную способность, то причиной этого может служить или отсутствие материала для образования нитратов или неблагоприятное влияние кислотности почвы. Для расчлененного выяснения этих причин проводят соответствующую серию опытов с внесением сульфата аммония (источник для образования нитратов), СаСO3 для устранения вредного влияния кислотности и органических азотсодержащих веществ (аммонификация и последующая нитрификация органического азота).
В соответствии с этим опыт проводят по следующей схеме:
1) естественная почва (навеска почвы 100 г);
2) почва (100 г)+0,15 г (NH4)2SO4;
3) почва (100 г)+0,15 г (NH4)2SO4+0,2 г СаСO3;
4) почва (100 г)+30 мг органического азота (люпиновая мука, кровяная мука, хлопковый жмых и т. п.).
Навески почвы помещают в предварительно взвешенные конические колбы. Добавленные к почве удобрения должны быть тщательно перемешаны с почвой. Влажность почвы доводят до 50-60% полной влагоемкости. Колбы с исследуемыми образцами почв неплотно затыкают ватой и помещают в термостат, в котором поддерживают температуру 28-30°.
Время от времени колбы взвешивают и добавляют воду для поддержания влажности почвы на указанном выше уровне. Для определения нитратов исследуемые образцы почвы выдерживают в указанных условиях в течение 15-30 дней. Содержание нитратов в исходной почве должно быть известно. Кроме нитратов, целесообразно определить рН и содержание аммиачного азота.
Интенсивность нитрификационного процесса в почве, определяемая указанным путем, является показателем степени обеспеченности почвы подвижным азотом.

Источник

ЛАБОРАТОРНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИТРИФИКАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ПОЧВЫ Российский патент 2018 года по МПК G01N33/24

Описание патента на изобретение RU2646509C2

Изобретение относится к области сельского хозяйства: агрохимии, почвоведению, агроэкологии. Лабораторный способ определения нитрификационной способности почв включает компостирование почвы в термостате и определение количества нитратов, накопившихся в почве в результате нитрификационных процессов, причем компостирование образцов почвы проводят в открытых сосудах в условиях высокой относительной влажности воздуха в рабочей камере термостата. Изобретение позволяет уменьшить количество технологических операций при проведении анализа и снизить погрешность лабораторного анализа. 1 табл.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и экологии, может быть использовано для оценки обеспеченности сельскохозяйственных растений почвенным минеральным азотом; оценки загрязнения и биологической активности почв.

Показатель нитрификационной способности почв относится к разряду нормируемых при оценке плодородия почв [1]. Для оценки нитрификационной способности почв рекомендована методика, приведенная в производственном издании «Методические указания по определению нитрификационной способности почв» [2].

Известные лабораторные способы определения нитрификационной способности почв 4 основаны на определении нитратов, накапливающихся в почве в результате нитрификации аммония и, частично, органического вещества почвы. При выполнении компостирования почв в процессе определения их нитрификационной способности должны соблюдаться следующие условия, благоприятные для развития нитрифицирующих бактерий: 1) увлажнение проб почвы 50-70% от капиллярной влагоемкости (КВ); 2) температура 25-28°С; 3) строгое соблюдение аэробных условий. В этих условиях величина нитрификационной способности почв зависит от продолжительности компостирования, поэтому для оценки интенсивности нитрификационной способности почв применяются различные оценочные шкалы.

Известен способ определения нитрификационной способности почв Ваксмана [3], основанный на определении нитратов, накапливающихся в почве при компостировании почвы в лабораторных условиях с соблюдением аэрации, заданных условий температуры и влажности: навеску сухой почвы 100 г в конической колбе увлажняют водой из расчета 50-60% полной влагоемкости и выдерживают в течение 15-30 дней в термостате при 28-30°C, затем определяют нитратный азот. Недостатком данного метода является значительное испарение влаги из образца почвы в процессе компостирования, из-за чего может снизиться влажность почвы ниже допустимого уровня. Рекомендуемое дополнительное добавление воды в образец приводит к неравномерности увлажнения и возникновению очагов с анаэробными условиями.

Довольно часто используется метод Кравкова [4]. Отличительной особенностью технологии компостирования является: компостирование навески сухой почвы 100 г в стакане со стеклянной трубкой для улучшения аэрации; увлажнение почвы 60% КВ; температура 26-28°C; продолжительность компостирования 12 дней. Недостатки метода аналогичны приведенным выше для метода Ваксмана: сложность определения заданной влажности почвы и поддержания этой величины в течение компостирования, необходимость добавок воды при периодическом контроле.

Тот же принцип компостирования модификации метода Кравкова в лабораторных условиях изложен в учебном пособии Александровой и Найденовой [5]. Он отличается от предыдущего метода двухнедельным компостированием, уменьшением массы рекомендуемой навески почвы (50 г), увлажнением 60% от полной влагоемкости, температурой 25-28°C. Недостатки метода аналогичны приведенным в предыдущих абзацах: сложность увлажнения до заданной влажности почвы и поддержания этой величины в течение компостирования, необходимость добавок воды при периодическом контроле.

Известен способ оценки нитрификационной способности почв в лабораторных условиях, отличительной особенностью которого является то, что режим увлажнения регулируется путем проведения ежедневных поливов для поддержания увлажнения на уровне предельной полевой влагоемкости (ППВ) (патент RU 2368901 CD [6]. Способ предусматривает компостирование почвы в цилиндрах, в нижней части закрытых крышкой с отверстиями для свободного оттока гравитационной воды. Однако такая технология регулирования влажности проб приведет к формированию анаэробных условий, так как результат избыточной увлажненности почвы выше допустимого уровня. Кроме того, будут наблюдаться потери нитратов с дренажными водами, что приведет к снижению величины результата.

Известен метод Кравкова в модификации Болотиной и Абрамовой [2]. Отличительной особенностью технологии компостирования является: компостирование навески сухой почвы 20 г в колбе закрытой резиновой пробкой; увлажнение почвы 60% КВ; температура 26-28°С; продолжительность компостирования 7 дней. По технологии предусмотрена возможность добавления воды с учетом типа почв без предварительного определения капиллярной влагоемкости и периодическое проветривание (аэрация) образцов почв в колбах. Недостатком способа является несовершенство режима аэрации проб при компостировании — возможное ухудшение условий для нитрификации (недостатка кислорода) из-за ограниченного объема воздуха в изолированной колбе.

Известен лабораторный способ определения нитрификационной способности почвы, отличительной особенностью которого является то, что компостирование образцов почвы проводят в условиях активной аэрации внутреннего объема закрытого сосуда с образцом почвы нагнетанием воздуха (патент RU 2368901 С2) [7]. Однако такая технология компостирования образцов почв предусматривает использования специального лабораторного оборудования: специального термостата с системой подачи воздуха под давлением, специальных закрытых сосудов для подачи в них чистого воздуха и удаления дренажного воздуха. Кроме того, при одновременном компостировании большой партии образцов с почвами сложно контролировать одинаковое количество подаваемого воздуха в специальные сосуды для компостирования.

Предлагаемый способ направлен на уменьшение количества технологических операций и затрат времени на проведение компостирования почвенных образцов при выполнении анализа нитрификационной способности почв по сравнению с ранее используемыми способами [2, 7]. Способ отличается тем, что компостирование почвы проводится в условиях высокой относительной влажности воздуха в рабочей камере термостата. В ранее разработанных лабораторных способах определения нитрификационной способности почв при компостировании почвенных образцов использовали дополнительное увлажнение (через 2 суток) [3, 4, 5], или периодическую аэрацию (через 2-3 суток) [2], или активную аэрацию внутри специального индивидуального сосуда для компостирования [7].

Навеска пробы почвы переносится в сосуд. Почва увлажняется дистиллированной водой до заданной влажности. После этого сосуд с почвой в незакрытом состоянии устанавливается в рабочую камеру термостата, оборудованного устройством для формирования высокой относительной влажности воздуха (более 85%) внутри камеры. Термостат устанавливается на заданную температуру и выдерживают в этих условиях заданное время. По истечении срока определяют нитраты стандартными методами в прокомпостированной почве и исходной почве, использованной для компостирования. О нитрификационной способности судят по разности между конечным и исходным содержанием нитратов в почвенном образце.

Проведена пригодность применения предлагаемого способа лабораторного определения нитрификационной способности почвы в сравнении с другими способами. Испытуемый почвенный образец взят с пахотного слоя агродерново-подзолистой среднесуглинистой почвы со следующими агрохимическими характеристиками: pH_KCl 5,62, содержание гумуса 1,76 — %, подвижного фосфора — 151 мг/кг и обменного калия — 117 мг/кг. Капиллярная влагоемкость, определенная в лабораторных условиях в подготовленных для компостирования образцах, составила 37,6%.

Результаты исследования изменения влажности почвы в процессе компостирования, результат нитрификационной способности почвы, погрешность результатов анализа приводятся в таблице.

Компостирование в термостате почвенных образцов в сосудах, закрытых резиновыми пробками, является рекомендуемым для производственных анализов [1, 2]. Компостирование почвенных образцов в обоих типах термостатов (стандартном и специальном) дает одинаковые результаты (в пределах допустимой ошибки эксперимента) по влажности почвы после компостирования и нитрификационной способности почв.

При компостировании увлажненной почвы в открытых сосудах и сосудах, закрытых ватным тампоном, в обычном (стандартном) термостате при низкой относительной влажности воздуха (26%) происходит интенсивное испарение воды. Через 7 суток от начала эксперимента влажность почвы снижается до недопустимого уровня (менее 50% от КВ). При этом достоверно снижается результат нитрификационной способности почвы.

В то же время при компостировании почвы в открытых сосудах и сосудах, закрытых ватным тампоном, в специальном термостате при высокой относительной влажности воздуха (89%) не происходит больших потерь воды из образца. Через 7 суток от начала эксперимента влажность почвы несколько снизилась, но она соответствовала допустимому уровню (50-60% от КВ). При этом не установлено достоверного отличия результата нитрификационной способности почвы от стандартного метода, рекомендуемого для производственных целей.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет уменьшить количество технологических операций и время на проведение компостирования при проведении анализа за счет упрощения технологических операций и исключения технологического контроля за процессом компостирования образцов.

1. ОСТ 10 296-2002. Земли сельскохозяйственного назначения лесотундрово-северотаежной, среднетаежной и южнотаежно-лесной зон Российской Федерации. Показатели состояния плодородия почв.

2. Методические указания по определению нитрификационной способности почв. — М.: ВПНО «Сельхозхимия», 1984. — 16 с.

3. Турчин Ф.В. Методы определения соединений азота в почве // Агрохимические методы исследования почв. — М.: Изд-во АН СССР, 1960. — С. 57-73.

4. Петербургский А.В. Практикум по агрономической химии. — М.: Колос, 1968. — 496 с.

5. Александрова Л.Н., Найденова О.А. Лабораторно-практические занятия по почвоведению. — Л.: Агропромиздат, 1986. — 296 с.

6. RU 2368901 С2. Лабораторный способ оценки нитрификационной способности почв.

7. RU 2537240 С1 Лабораторный способ определения нитрификационной способности почвы

Похожие патенты RU2646509C2

Реферат патента 2018 года ЛАБОРАТОРНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИТРИФИКАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ПОЧВЫ

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в агроэкологии при определении нитрификационной способности почв. Для этого проводят компостирование почвы в термостате и определяют количество нитратов, накопившихся в почве в результате нитрификационных процессов. Компостирование образцов почвы проводят в открытых сосудах в условиях высокой относительной влажности воздуха в рабочей камере термостата. Изобретение позволяет оценивать снабжение сельскохозяйственных растений почвенным минеральным азотом, оценивать загрязнения и биологическую активность почв. 1 табл., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 646 509 C2

Лабораторный способ определения нитрификационной способности почв, включающий компостирование почвы и определение количества нитратов, накопившихся в почве в результате нитрификационных процессов, отличающийся тем, что компостирование образцов почвы проводят в открытых сосудах в условиях высокой, более 85%, относительной влажности воздуха в рабочей камере термостата.

Источник