Определение нитрификационной способности почвы по Кравкову в модификации почвенного института им. В.В. Докучаева
Определение нитрификационной способности почвы. Оценка обеспеченности почвы азотом по нитрификационной способности, с использованием агрохимической картограммы. Расчет запасов нитратов в почве. Определение возможного урожая по запасам нитратного азота.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.11.2018 |
| Размер файла | 19,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Определение нитрификационной способности почвы по Кравкову в модификации почвенного института им. В.В. Докучаева
а) определить нитрификационную способность почвы;
б) дать оценку обеспеченности почвы азотом по нитрификационной
способности, пользуясь агрохимической картограммой;
в) рассчитать запасы NО3Ї в почве. Определить возможный урожай по запасам нитратного азота.
Значение анализа. Азот почвы преимущественно (99 %) представлен органическими соединениями (перегной, корни, пожнивные остатки и бактерии), недоступными для питания растений. Лишь незначительная часть (около 1 %) находится в минеральной форме (нитраты, нитриты, аммоний, амиды).
В почву поступает азот с атмосферными осадками и фиксируется микробами из воздуха, главный же путь его накопления — минерализация органических азотсодержащих соединений почвы. Под влиянием ряда грибов и бактерий органические вещества почвы минерализуются с выделением аммиака (аммонификация). Эта форма азота, взаимодействуя с водой, кислотами (Н2СО3, НNO3 и др.) трансформируется в NН4, который хорошо поглощается ППК почвы и усваивается растениями.
Но основная его часть окисляется аэробными бактериями, сначала до азотистой, а затем — азотной кислоты (нитрификация).
Схематично процесс нитрификации можно представить в виде уравнения: гумус > белки > аминокислоты > амиды > NН3 > НNО2 > НNО3.
Способность почвы к минерализации почвенного азота — объективный показатель плодородия почвы.
Под влиянием образующейся НNО3 изменяется также доступность растениям почвенных фосфатов и калия.
Применение удобрений, в особенности минеральных, изменяет условия нитрификации, что важно знать в практических целях.
Принцип метода. Для определения мобилизуемой доли азота, почву на 7-14 дней помещают в благоприятные условия: влажность 60 % от ПВ, температура 28° С и аэрация (доступ кислорода), которые поддерживаются в течении всего периода компостирования.
Образовавшиеся соли азотной кислоты (нитраты) определяют колориметрически с дисульфофеноловой кислотой, которая в присутствии NаОН образует нитросоединение, окрашивающее раствор в желтый цвет по уравнению: нитрификационный почва азот
Интенсивность окраски зависит от количества NО3 в растворе. Для учета нитрифицирующей способности почвы определяют содержание нитратов в исходной навеске (до компостирования). Разница в содержании NО3 в компостированнных и исходных образцах показывает ее нитрифицирующую способность.
Техника компостирования. Навеску почвы 20 г помещают в предварительно взвешенный стакан. До закладки опыта определяют полную гигроскопическую влажность и капиллярную влагоемкость почвы. Затем влажность почвы в стакане доводят до 60% от полной влагоемкости. Необходимое количество воды определяют следующим образом: допустим, взятая почва имеет влажность 50%, тогда 60% составляет:
50 · 60 : 100 = 30 %
Значит, к 100 г почвы следовало бы добавить 30 мл воды. Но в почве содержится, например, 5 % гигроскопической влаги. Поэтому прилить ее нужно не 30, а 25 мл. Поскольку навеска почвы берется не 100 г, а 20 г, то количество приливаемой воды составит:
25 · 20 : 100 = 5 мл
Воду приливают до контрольного веса (г), складывающегося из:
Вес тары (с этикеткой) 100
Вес почвы (с влажностью 5%) 20
Вес воды (60% от полной влагоемкости) 5
Контрольный вес 125
На этикетке указывается контрольный вес.
Вес стакана с контролируемым весом проверяется ежедневно. При уменьшении его добавляется дистиллированная вода по каплям на весах до контрольного веса. Появившиеся проростки растений удаляются пинцетом.
Для изучения интенсивности нитрификации используются почвенные образцы, отобранные со стационарного опыта с удобренных и не удобренных делянок. Динамика отбора почвенных образцов включила следующие фазы развития озимой пшеницы: кущение, выход в трубку, колошение-цветение, уборка.
Ход анализа. Подготовить водную вытяжку, для чего:
а) отмерить мерным цилиндром 100 мл дистиллированной воды и небольшими порциями добавлять в стакан с почвой (20 г), перенося ее в бутылку;
б) взбалтывать вручную 3 мин и отфильтровывать в колбу;
в) для ускорения фильтрации и избежания окрашивания вытяжки к дистиллированной воде добавляют 1-5 кристалликов алюмокалиевых квасцов.
Отмерить пипеткой 25 мл вытяжки и поместить в фарфоровую чашечку.
Отмерить пипеткой 1, 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80 мл образцового раствора (искусственно приготовленный раствор из КNО3, содержащий 0,01 мг/мл NО3) и перенести в фарфоровые чашечки.
Фарфоровые чашечки с рабочими и образцовыми растворами поставить на водяную баню и досуха выпаривать.
Снять чашечки с бани и к сухому выпаренному осадку прибавить 1 мл дисульфофеноловой кислоты (соблюдать осторожность).
Стеклянной палочкой равномерно смочить (растереть внутреннюю поверхность чашечки), дать постоять 10 минут и вновь растереть.
В чашечки добавить 10 мл дистиллированной воды.
Содержимое чашечки нейтрализовать NаОН (КОН) по лакмусовой бумажке (до перехода ее розовой окраски в синюю).
Полученные растворы декантацией перелить из чашечки в 50 мл мерные колбы, тщательно перемешать и довести водой до метки.
Через 10 минут растворы (вначале образцовые) исследуют на спектрофотометре UNICO 1200/1201. По полученным данным строят калибровочный график и по нему находят концентрацию NО3 для искомого образца.
Содержание нитратов вычисляют в мг/кг абсолютно сухой почвы по формуле:
где N — содержание NО 3, мг/кг;
а — концентрация NО 3 по графику, мг/мл;
b — количество растворителя, приливаемого к почве, мл;
Источник
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 рНсол 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 рНKCL 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: 1179 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник