37

Размещено на http://www.allbest.ru/

37

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

БИОКИНЕТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ АЗОТА В СИСТЕМЕ ПОЧВА-УДОБРЕНИЕ-РАСТЕНИЕ В УСЛОВИЯХ ЗАБАЙКАЛЬЯ

Будажапов Лубсан-Зонды Владимирович

Специальность 06.01.04. - Агрохимия

Москва 2009

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Бурятская государственная

сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова»

Научный консультант - академик Россельхозакадемии,

д.б.н., профессор Гамзиков Геннадий Павлович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор

Соколов Олег Алексеевич

доктор биологических наук, профессор

Кидин Виктор Васильевич

доктор биологических наук, профессор

Надежкина Елена Валентиновна

Ведущая организация: Институт физико-химических и

биологических проблем почвоведения РАН

Защита состоится «___» ____________ 2009 г. в ____ часов

на заседании Диссертационного совета Д.006.029.01.

Всероссийского научно - исследовательского института агрохимии

им. Д.Н. Прянишникова Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИА)

Адрес: 127550 г. Москва, ул. Прянишникова, 31а.

тел / факс: 8 - (495) - 976 - 49 - 16

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

ВНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова

Автореферат разослан «____» _____________ 2009 г.

Ученый секретарь ьдиссертационного совета Л.В. Никитина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Цикл азота включает разные по химической природе, степени подвижности и скорости оборачиваемости пулы, характер проявления которых под воздействием азотных удобрений в силу полифункционального спектра их действия приводит к изменению информационных, энергетических и обменных связей с разным позитивным и негативным проявлением при определяющей значимости биотических и абиотических факторов (Кореньков, 1976; Смирнов, 1977, 1982; Гамзиков, 1981; Кудеяров, 1989; Муравин, 1991; Соколов, Семенов, 1992; Лаврова, 1992; Кидин, 1993; Семенов, 1996; Башкин, 2004; Семенов и др., 2006, 2007; Кузнецова и др., 2007; Никитишен, 2007; Сусьян и др., 2008; Nishio еt al., 2001; Delin, Linden, 2002; De Vries et al., 2003; Petersen et al., 2005; Olk, 2006 и др.). Исследования по проблеме азота в агроценозах Забайкалья в основном проводились в направлении изучения режима минеральных его форм и эффективности азотных удобрений (Абашеева и др., 1983; Ревенский, 1985, 2005; Чимитдоржиева, 1990; Абашеева, 1992; Лапухин, 2000; Батудаев и др., 2004; Меркушева и др., 2006). Применение 15N на лугово-чернозёмной почве Бурятии позволило получить новую информацию об особенностях баланса и превращениях азота удобрений в условиях криогенеза (Пигарева, 1984, 2003; Гамзиков и др., 1991).

Использование изотопной метки азота (15N) даёт возможность раскрыть основные закономерности усвоения и внутрипочвенной трансформации азота, а привлечение математического моделирования - определить характер, скорость и направленность процессов, совокупное проявление которых и определяет в итоге состояние азотного режима почв. При этом, важно оценить не только содержание и динамику минерального и органического азота в почвах, но и скорость и время оборачиваемости этих разных по подвижности азотных пулов и фракций в различных почвенных, биологических и экологических условиях.

Соответственно для характеристики цикла азота определяющими выступают не столько количественная, сколько кинетическая составляющая превращений и оборота азотных пулов (Звягинцев и др., 2005; Семенов и др., 2006; Кузнецова и др., 2007 ; Campbell et al., 1984; Bradley, Fyles, 1995; Stenger et al., 1995; Whalen еt al., 2000; Tnnsoutyrot et al., 2000; Thuries et al., 2001; Ghoshal, 2002; Kumar et al., 2002; Pansu, Thuries, 2003; Jones et al., 2004; Cookson et al., 2005; Petersen et al., 2005; Janzen, 2006; Вранова и др., 2009). Причем наиболее значимым в этой оценке являются быстро оборачиваемые пулы азота, которые служат чувствительным индикатором изменения азотного состояния почв. Однако, непродолжительное пребывание азота в минеральной форме и высокая устойчивость медленно оборачиваемых фракций органического азота в почвах не позволяют прогнозировать изменение их содержания при помощи традиционных методов оценки.

В этой связи представляется актуальным оценка цикла азота в системе почва - удобрение - растение с приоритетным обоснованием скоростных характеристик превращений, обеспечивающих наряду с количественной оценкой, диагностику азотных пулов по биокинетическим параметрам с прогнозом направленности и характера изменения азотного состояния агроценозов в Забайкалье.

Цель работы. Теоретическое обоснование закономерностей и скорости оборачиваемости основных пулов азота в системе почва - удобрение - растение как концепция биокинетической оценки цикла превращений азота в условиях Забайкалья.

Задачи исследований.

1. Выявить количественные и кинетические параметры баланса азота удобрений (использования растениями, иммобилизация почвой и потери) и внутрипочвенных его превращений;

2. Установить величины и скорость использования азота почв и удобрений зерновыми культурами в зависимости от почвенно-климатических условий;

3. Оценить масштабы и кинетику процессов иммобилизации азота удобрений с определением вклада основных групп почвенных микроорганизмов;

4. Изучить особенности трансформации азота удобрений в состав органического вещества почв;

5. Дать оценку азотминерализующему потенциалу почв в зависимости от биотических и абиотических факторов;

6. Раскрыть и оценить с экологического позиций панораму миграционного пула минерального азота почв и удобрений в агроценозах Забайкалья.

Защищаемые положения. 1. Теоретическое обоснование количественных и кинетических параметров баланса азота в системе почва - удобрение - растение, определяющих азотный режим почв и эффективность азотных удобрений.

2. Закономерности процессов минерализации и иммобилизации азота почв и удобрений в качестве ключевых параметров биоцикла азота сезонномерзлотных и мерзлотных почв.

3. Количественные и скоростные особенности использования и внутрипочвенных превращений азота в системе почва - удобрение - растение, обусловленные уровнем проявления биотических и абиотических факторов.

4. Панорама миграционного пула азота в профиле сезонномерзлотных и мерзлотных почв, отражающая специфику его функционирования.

Научная новизна. Впервые для сезонномерзлотных и мерзлотных почв Забайкалья с применением 15N разработана концепция агрохимического обоснования основных закономерностей цикла азота с оценкой количественных и кинетических параметров азотного режима почв и экологически безопасного применения удобрений.

Впервые описаны количественные и кинетические составляющие баланса азота в системе почва - удобрение - растение, на основе которых доказано, что положительное сальдо определяется высокой константой (k) скорости усвоения и иммобилизации, величины которых в свою очередь обеспечиваются большей по модулю константой (k) скорости снижения содержания азота удобрений. Дана оценка наиболее напряженным статьям баланса азота с ранжированием индекса его доступности в почвах сезонномерзлотного и мерзлотного ряда.

Установлены количественные и скоростные закономерности усвоения азота почв и удобрений в соответствии с биологическими особенностями растений, выявлены величины коэффициентов использования азота изотопным и разностным методами и предложены модели корректировки показателей последнего.

Показано, что процесс иммобилизации азота удобрений является ключевым в биоцикле элемента, обеспечивающим компенсацию выноса растениями почвенного азота. Высокая иммобилизация азота удобрений в почвах связана с усилением кинетической активности почвенной микрофлоры. С помощью 15N установлены запасы азота в «активной» фазе органического вещества и выявлена его роль во внутрипочвенном цикле сезонномерзлотных и мерзлотных почв. Впервые представлена панорама распределения иммобилизованного азота удобрений по фракциям гумусовых веществ с кинетикой его участия в процессах синтеза, минерализации и обогащения органического вещества.

Установлены количественные и скоростные параметры азотминерализующего потенциала сезонномерзлотных и мерзлотных почв с участием микрофлоры и гидротермических показателей. Доказано, что мерзлотный характер функционирования почв значительно ограничивает минерализацию и оборачиваемость почвенного азота в цикле внутрипочвенных превращений, характеризуя их способность поддерживать гомеостаз.

Выявлено, что азотные удобрения активизируют микробную сукцессию в почвах, которая выражается в усилении активности микроорганизмов, изменении направленности и оборачиваемости внутрипочвенных превращений азота под воздействием внешних возмущающих факторов. Выявлена приуроченность развития грибов (r - стратеги) к начальным этапам сукцессии с увеличением и доминированием активности актиномицетов (К - стратеги) на поздних стадиях.

Впервые для биокинетической характеристики цикла азота разработаны интегральные критерии в виде констант (k) скорости усвоения и внутрипочвенных превращений азота удобрений, участия почвенной микрофлоры в кинетике минерализации органического азота почв, которые служат обобщающим знаменателем в оценке оборачиваемости основных азотных пулов и значимости в этом биотических и абиотических факторов. Подобная оценка дает возможность подойти к разрешению проблем общей регуляции превращений азота в системе почва - удобрение - растение с учетом особенностей протекания микробной сукцессии в почвах с различным состоянием азотного фонда и режимных процессов. Экспоненциальный характер зависимостей характеризует наличие в цикле азота очень возбудимых процессов формирования минерального, поглотительного и ассимиляционного пулов с разными кинетическими параметрами.

Получены новые данные по миграционному пулу азота в почвах, свидетельствующие о возможности экологически безопасного применения азотных удобрений на сельскохозяйственной территории бассейна озера Байкал с оценкой размеров, глубины и характера распределения нитратного азота почв и удобрений в профиле сезонномерзлотных и мерзлотных почв.

Практическая значимость и реализация результатов. Результаты служат теоретической основой в разработке критериев оценки агроэкологической и агроэкономической эффективности внесения азотных удобрений, совершенствования практики их применения и диагностики азотного режима почв. Модели по усвоению, превращению и миграции азота почв и удобрений позволяют осуществлять прогноз и мониторинг азотного режима почв. Предложен способ корректировки разностного коэффициента использования азота удобрений для основных почв региона. Разработаны критерии оценки минерализации органического азота в почвах по численности и активности почвенных микроорганизмов и гидротермическим показателям.

Результаты исследований прошли производственную проверку в хозяйствах Бурятии и Забайкальского края, представлены в учебном пособии «Теория и практика применения метода меченых атомов азота в эколого-почвенных исследованиях» (Улан-Удэ, 2007), используются в учебном процессе Бурятской, Иркутской ГСХА и их филиалах по дисциплинам «Агрохимия», «Программирование урожаев» и «Основы растениеводства».

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на всесоюзных, всероссийских, международных и региональных научно - практических конференциях: «Почвенно-агрохимические и экологические проблемы формирования высокопродуктивных агроценозов» (Пущино, 1988), «Удобрения и плодородие почв» (Москва, 1989), «Агрохимия на пороге XXI века» (Москва, 1998), «Микробиология почв и земледелие» (Санкт-Петербург, 1998), «Современные проблемы оптимизации минерального питания растений» (Н. Новгород, 1998), «Лизиметрические исследования почв» (Москва, 1998), «Совершенствование применения удобрений и других средств, обеспечивающих устойчивую продуктивность агроценозов» (Москва, 1999), «Лизиметрические исследования в агрохимии, почвоведении, мелиорации и агроэкологии» (Москва, 1999), «Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям» (Москва, 2002), «Агрохимические аспекты повышения продуктивности сельскохозяйственных культур» (Москва, 2002), «Гидроморфные почвы - генезис, мелиорация и использование» (Москва, 2002), «Сибирские Прянишниковские агрохимические чтения» (Улан-Удэ, 2002, Омск, 2005, Иркутск, 2007), «Плодородие почв, эффективность средств химизации и методы оптимизации питания растений» (Иркутск, 2005), «Аграрная наука - сельскохозяйственному производству Сибири, Монголии, Казахстана и Кыргызстана» (Барнаул, 2005), «Адаптивные технологии в современном земледелии Восточной Сибири» (Улан-Удэ, 2005), «Агрохимические приемы повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно - ландшафтных системах земледелия» (Москва, 2006), «Состояние и перспективы современных систем земледелия Сибири» (Улан -Удэ, 2007), «Агрохимическая наука - Сибирскому земледелию» (Омск,

2008), «Вавиловские чтения - 2009» (Саратов, 2009), «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России» (Москва 2009), «Разнообразие мерзлотных и сезоннопромерзающих почв и их роль в экосистемах» (Улан-Удэ, 2009).

По теме диссертации опубликовано 68 работ, в том числе 9 в изданиях, входящих в список ВАК МО РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, девяти глав с заключениями, выводов и рекомендаций производству; изложена на 318 страницах, содержит 72 таблицы, 20 рисунков и 20 приложений. Список литературы включает 586 наименований, в т.ч. 234 зарубежные публикации.

ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

азота почва удобрение забайкалье

Изучение цикла азота в системе почва - удобрение - растение проводилось в наиболее континентальной части Сибири - Забайкалье на сезонномерзлотных (каштановая, чернозем южный, серая лесная) и мерзлотной (лугово - черноземная) почвах Бурятии и Забайкальского края в течение 1985-2006 г.г. Исследования выполнены в лабораторных (2), вегетационных (4), микрополевых (16), полевых (4) и производственных (3) опытах. При проведении экспериментов использованы общепринятые методы полевых, лабораторных и аналитических исследований (Агрохимические методы.., 1975; Методика полевого опыта.., 1985; Практикум по почвоведению, 2002; Полевые и вегетационные методы…, 2003).

Опыты закладывали по единой схеме: 1.без удобрений; 2.Р40К40 - фон; 3.фон + N60 с использованием, кроме полевых и производственных опытов, меченых (15N) азотных удобрений (Na и Nc) с избытком азота 15N 10.5 - 91.5 ат.%.

В лабораторных опытах изучали динамику иммобилизованного азота (15N) по фракциям органического вещества почв при инкубации в стандартных режимах. Вегетационные опыты проводили в сосудах Вагнера, вмещающих до 3.5 кг абс.- сухой почвы в 4-х и 18-ти кратной повторности, в которых изучали динамику усвоения азота почв и удобрений и содержания минерального и органического азота в почвах с оценкой скоростных параметров изменений. В микрополевых опытах использовали сосуды без дна объемом 30х30х40 см в 8-кратной повторности, где изучали особенности превращения и баланса азота удобрений с кинетической характеристикой. Оценку миграционного пула нитратного азота по составу, величине и глубине с кинетикой распределения в почвенном профиле проводили в сосудах без дна объемом 30х30х100 см с естественным сложением почв в 6-кратной повторности. В полевых опытах (площадь делянок 21 - 72 м 2 в 4-6-кратной повторности) изучали эффективность азотных удобрений, а производственных (площадь 164-247 га) - верификацию полученных результатов. Во всех опытах высевали яровые зерновые культуры (пшеница, ячмень и овес) районированных сортов.

Статистики агрохимических показателей почв имели значительные различия: содержание гумуса и общего азота характеризовалось высокой устойчивостью и возрастало от каштановой (1.58±0.05% и 0.137±0.04%) и серой лесной (2.36 ± 0.02% и 0.168±0.02%) к чернозему южному (4.12±0.01% и 0.219±0.02%) и лугово-черноземной мерзлотной (6.71±.02% и 0.433±0.06%); аналогичные изменения характерны с высокой вариабельностью для N-NO3- (0.88±0.1 > 1.11± 0.2> 3.30±0.7> 9.53±0.4 мг/кг) и N-NH4+ обменного (3.16±1.2 > 5.44±1.2 > 8.11±1.2 > 19.7±2.1 мг/кг). Почвы отличались и состоянием режимных процессов: по водному - от непромывного (каштановая и чернозем южный) и периодически промывного (серая лесная) до мерзлотного периодически возвратно -промывного (лугово-черноземная), а по температурному - от сезоннопромерзающего до мерзлотного с избытком (чернозем южный) и дефицитом тепла (лугово-черноземная) при высокой энергетике процессов оттаивания-промерзания почв с различиями в криогенных явлениях. Специфика почв отразилась на микрофлоре: в лугово-черноземных мерзлотных доминировали бактерии на МПА, серых лесных - актиномицеты с равной долей этих микроорганизмов в каштановых при минимальной численности грибов во всех почвах.

Образцы почв и растений отбирали в динамике: в лабораторных на 2, 5, 15, 30 и 60 день, вегетационных - через каждые 10 дней, микрополевых - с интервалом 15 дней, полевых - перед посевом и после уборки. При оценке распределения нитратного азота по профилю почвенные образцы отбирали через каждые 20 см до метровой отметки с интервалом 15 дней. Определение азота в образцах проводили с учетом особенностей агрохимических исследований с 15N: общий азот по Кьельдалю - Йдольбауэру; минеральный азот - со сплавом Деварда; фракционный состав органического вещества почв - по В.В.Пономаревой и Т.Н.Плотниковой; изотопный состав азота на масс-спектрометре (МИ-1305, МИ-1201В). Содержание 15N в образцах и фракциях рассчитывали по уравнению изотопного разведения (Особенности применения изотопов азота..., 1990).

Численность почвенных микроорганизмов определяли (Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1991) методом посева на селективные питательные среды в пятикратной повторности в чашках Петри: грибов на подкисленной среде Чапека, бактерий, ассимилирующих органические формы азота на мясо- пептонном агаре (МПА), актиномицетов на крахмало-аммиачном агаре (КАА).

Биокинетическая характеристика цикла азота достигалась путем вычленения константы (k) скорости усвоения и выноса растениями азота удобрений и почв, снижения минерального азота удобрений, иммобилизации вносимого азота в почвах и минерализации органического азота почв согласно экспоненциальной функции (у = а·е kt) с оцифровкой фактора времени (t - сутки, месяц, год). Последующее их сравнение позволило выстроить кинетическое обоснование баланса азота удобрений в системе почва - растение. Аналогичный подход представлен в оценке кинетики (k) распределения почвенного азота и иммобилизованного азота по фракциям органического вещества почв и миграционного пула нитратного азота в профиле сезонномерзлотных и мерзлотной почв.

Активность почвенной микрофлоры в иммобилизации азота удобрений и минерализации органического азота почв представлена по константам (k) активности согласно экспоненциальной регрессии при высокой тесноте (r) признаков и сопоставлении с константами (k) скорости роста микроорганизмов, выведенные по основному лимитирующему их рост гидротермическому показателю.

Во всех случаях выведенные константы (k) отражали региональную величину скоростных составляющих цикла азота в системе почва - удобрение - растение.

Азотминерализующий потенциал почв (N0) рассчитан по уравнению кинетики первого порядка - dN/dt = kN (Stanford, Smith, 1972), содержание азота в «активной» фазе органического вещества почв по В.Н. Кудеярову (1989) и «индекс» доступности азота в почвах по В.М.Семенову (1996).

Вариационно-статистический анализ проводили общепринятыми методикам (Савич, 1972; Лакин, 1983; Дмитриев, 2009), построение моделей - с использованием пакета стандартных и прикладных программ (Snedekor) и независимой их верификацией по данным многолетних и длительных опытов в Забайкалье.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Современные проблемы азота и методы оценки азотного режима почв. На основе детального анализа накопленного экспериментального материала по агрохимии азота в Забайкалье констатируется, что современные проблемы азота сконцентрированы на поиске приемов по диагностике азотного режима почв с учетом особенностей превращений азота в системе почва - растение и трансформировались из описательных оценок в эколого-функциональные, которые должны обеспечиваться надежными методами исследований, создавая предпосылки для независимой верификации. Обоснованность этих представлений связана с тем, что все современные успехи в диагностике азотного питания и азотного режима почв достигнуты с помощью классических и математико- статистических методов. Соответственно этому для стратификации широкого спектра известных методов анализа последние выстроены в пять кластеров, в каждом из которых представлены химико-аналитические и математико-статистические методы, позволяющие выявить разные параметры азотного состояния почв и растений. Особый акцент уделен математическим методам, позволяющие рассчитать нетто - минерализацию азота в почвах - величина А (Кудеяров, 1989; Fried, Dean, 1952; Herlihy, Sheehan, 1979), азотминерализующий потенциал (N0) почв (Башкин, 1987; Smith, Stanford, 1972; Bremer, Kuikman, 1997; Kumar et al., 2002; Akasaka et al., 2003) с выявлением скоростных констант (k) минерализации азота и роста микрофлоры почв (Vmax) по уравнению Михаэлиса - Ментен и различных модификаций (DAISY, CN-SIM, NIFTI, DON, CERES) (Семенов и др., 2006, 2007; Кузнецова и др., 2007; Hansen et al., 1991; Hassegawa et al., 1999; Jones et al., 2004; Petersen et al., 2005; Santruckova et al., 2005; Olk, 2006; Вранова и др., 2009). Несомненным достоинством подобного подхода является возможность диагностики цикла превращений азота по скоростным (k) параметрам, которые характеризуют кинетику постоянно оборачиваемых, легкоминерализуемых и быстростабилизируемых азотных пулов, что практически невозможно добиться традиционными аналитическими методами.

Оценка кинетических параметров биоцикла азота позволяет раскрыть оборачиваемость процессов его превращений по константам (k) скорости и времени (t) и прогнозировать их направленность и величину.

Баланс азота в системе почва - удобрение - растение. По результатам исследований рассчитан баланс азота в системе почва - удобрение - растение, дана оценка наиболее напряженным его статьям и представлено кинетическое обоснование составляющих баланса с ранжированием почв по «индексу» доступности азота.

Баланс азота удобрений. Показатели использования азота удобрений значимо снижались в ряду: серые лесные > чернозем южный > лугово-черноземные > каштановые почвы, где величина их варьирования изменялась от средней (серые лесные) до высокой (каштановые и лугово-черноземные) и очень высокой (чернозем южный) (табл.1). Подобное ранжирование характеризовало очень высокую неустойчивость показателей усвоения азота удобрений. В отличие от этого распределение почв по иммобилизационной способности в отношении закрепления азота удобрений снижалось в ряду: лугово-черноземные > серые лесные > каштановые и чернозем южный при высокой устойчивости величин.

Таблица 1. Статистические показатели составляющих баланса азота в системе почва - удобрение - растение, % внесенного

Почва	n	Использовано	Иммобилизовано	Неучтенный
		M ± m	V, %	M ± m	V, %	M ± m	V, %
Каштановые	9	19.0 ± 2.8	44.7	41.1 ± 1.4	9.92	39.9 ± 4.0	30.1
Чернозем южный	6	25.7 ± 6.6	63.0	41.1 ± 2.5	14.7	32.8 ± 7.3	63.4
Серые лесные	10	33.7 ± 3.3	31.2	47.9 ± 1.5	9.94	18.5 ± 2.0	33.9
Лугово-черноземная	9	25.3 ± 3.5	41.6	53.3 ± 1.3	7.10	21.4 ± 4.1	57.3

Наилучшее состояние баланса азота удобрений наблюдалось на серых лесных почвах при минимальных неучтенных его величинах с высоким усвоением и закреплением. Близкий к дефицитному складывался баланс азота в каштановых почвах при минимальном использовании растениями и неучтенных статьях расхода, сопоставимых с закреплением. Во всех остальных случаях баланс азота удобрений в системе почва - растение был положительным. Согласно этим определениям, наиболее напряженными статьями баланса, независимо от состояния азотного фонда почв, гидротермических их режимов и биологических особенностей растений, выступали показатели усвоения и неучтенного азота, вариабельность которых была наиболее значительной.

Выявлена высокая теснота составляющих баланса в парной и множественной комбинации, которая не всегда была значимой (табл.2). Статистически доказанная (tф > tst) и сильная связь (r) установлена между использованным и неучтенным азотом, а также последнего с иммобилизованным. При этом наблюдался обратный характер связей для всех почв, за исключением каштановых, где эти связи оказались слабыми и не доказанными. В отличие от этих зависимостей прямая по характеру и значимая теснота связи выявлена по размерам использования с иммобилизацией азота удобрений в почвах, кроме серых лесных почв, где высокая их сопряженность имела обратный характер, а в лугово-черноземных была слабой.

При всех различиях в величине, характере и направленности превращений азота удобрений в системе почва - растение теснота их связей в парной комбинации (r) и общей совокупности признаков (R) была высокой.

Кинетическая оценка баланса азота. Величины скоростных составляющих баланс азота позволили дать биокинетическую оценку цикла его превращений. Установлено, что положительный баланс азота удобрений обеспечивался высокой константой (k) скорости усвоения и иммобилизации, за исключением лугово-черноземной почвы (табл.3).

Таблица 2.Статистические связи (r ± sr) составляющих баланса азота удобрений

Почва	n	Использовано иммобилизовано	Использовано - неучтенный	Иммобилизовано -неучтенный	R
Каштановая	9	0.81 ± 0.21	- 0.33 ± 0.36	- 0.35 ± 0.35	0.812
Чернозем южный	6	0.82 ± 0.29	- 0.99 ± 0.07	- 0.89 ± 0.22	0.998
Серая лесная	10	- 0.94 ± 0.12	- 0.77 ± 0.23	0.79 ± 0.22	0.941
Лугово-черноземная	9	0.33 ± 0.36	- 0.96 ± 0.11	- 0.59 ± 0.31	0.996

Таблица 3. Кинетика превращений азота удобрений в системе почва - растение

Почва	Константа скорости (k) перехода азота
	минеральный	использованный	закрепленый	неучтенный
Каштановая	0.867 сутки -1	0.673 в сутки	0.449 в сутки	0.255 в сутки
Чернозем южный	0.665 сутки -1	0.518 в сутки	0.383 в сутки	0.236 в сутки
Серая лесная	0.759 сутки -1	0.723 в сутки	0.103 в сутки	0.067 в сутки
Лугово-черноземная	0.865 сутки -1	0.374 в сутки	0.105 в сутки	0.386 сутки -1

Доказано, что кинетической предпосылкой положительного азотного баланса в системе почва - удобрение - растение выступала высокая константа скоростей (k) использования и иммобилизации азота удобрений, величины которых в свою очередь обеспечивались высокой кинетикой (k) присутствия минерального (15N) удобрений в почвах. Значения последней, независимо от различий азотного фонда почв и гидротермических условий, по модулю превышали константы (k) скорости превращений при схожем их характере. Причем, если константа (k) снижения минерального азота не имела существенных различий по почвам, то кинетика (k) дальнейших превращений была различной: наибольшей скоростью усвоения отличались серые лесные, иммобилизации - каштановые, а минимальной по закреплению азота - лугово-черноземные почвы.

Экспоненциальный характер превращений азота удобрений свидетельствует о высокой чувствительности системы почва - растение на поступление извне дополнительных источников энергии, для которой характерно наличие очень возбудимых процессов формирования минерального, поглотительного и ассимиляционного азотного пула с различиями в скоростных характеристиках.

Основные характеристики баланса азота удобрений в почвах Забайкалья подтвердилась при сопоставлении с аналогичными данными для европейской части России и Западной Сибири. Выявлено, что с усилением экстремальности режимных процессов снижается усвоение и возрастает иммобилизация азота с высоким разбросом величин неучтенного азота. В этом сравнении использование азота удобрений зерновыми культурами снижалось с продвижением от европейской части (41.5%) к Западной Сибири (32.4%) и Забайкалью (24.9%), а иммобилизация, наоборот, возрастала: европейская часть (31.1%) > Западная Сибирь (46.9%) и Забайкалье (45.9%).

Индекс доступности азота удобрений. Обобщающим критерием в оценке превращений азота удобрений является «индекс» доступности азота. При этом, чем ближе его величина к единице или превышает таковую, тем в меньшей мере потребление азота лимитируется иммобилизацией в почвах или его потерями, а значит более вероятно достижение высокой эффективности применения азотных удобрений (Семенов, 1996, 1999). Согласно полученным данным, «индекс» доступности азота снижался в ряду: серые лесные > чернозем южный > лугово-черноземные > каштановые, отражая низкую доступность растениям, вызванную высокой иммобилизацией азота в почвах (табл.4).

Таблица 4. Индекс доступности азота удобрений в системе почва - растение

Регион	Каштановая	Чернозем южный	Серая лесная	Лугово-черноземная	Дерново-подзолистая
Забайкалье	0.23	0.35	0.51	0.34*	-
Западная Сибирь	-	038**	0.59	0.95	0.20
Европейская часть	0.35 - 0.48	0.78 - 0.89	0.64 - 0.72	0.87 - 1.12	0.80 - 1.20

Примечание: *лугово-черноземная мерзлотная; **чернозем выщелоченный

Анализ литературного массива данных позволил выявить, что этот «индекс» в почвах других регионов выше и достижение высокой эффективности азотных удобрений в Западной Сибири (n =43) лимитировалось иммобилизацией, а в европейской части (n =127) - долей неучтенного азота или величиной его потерь.

Использование растениями азота удобрений. Размеры использования азота удобрений является ключевым в обосновании эффективного и экологически безопасного применения азотных удобрений (Смирнов, 1977; Кудеяров, 1989; амзиков, 1981; Лаврова, 1992; Соколов, Семенов, 1992; Семенов, 1996, 1999; Никитишен, 2003, 2007).

Истинные коэффициенты усвоения азота удобрений в вегетационных опытах значительно выше микрополевых, а их различия определялись биологическими особенностями растений (табл.5). Максимальные коэффициенты наблюдались на серой лесной почве и минимальные на каштановой с наибольшим усвоением азота удобрений овсом (48.5 ± 1.3%) и наименьшим - ячменем (26.1 ± 2.5%).

Выявленные зависимости подтвердились и в условиях микрополевых опытов. Наибольшие коэффициенты использования наблюдались на серой лесной почве у овса (38.8 ± 5.8%), а у пшеницы (13.9 ± 2.1%) на каштановой почве и ячменя (13.4 ± 0.5%) на черноземе южном оказались минимальными. Установлено, что с улучшением увлажнения и азотного фонда почв отмечалось более высокое усвоение азота удобрений растениями. Причем, чем лучше обеспеченность азотом и менее напряжены гидротермические условия, тем выше коэффициенты использования азота.

Таблица 5. Коэффициенты использования азота удобрений, % от внесенного

Почвы	N общий, %	К увлаж.	Пшеница	Ячмень	Овес
Вегетационные опыты, n = 4
Каштановая	0.137 ± 0.04	60 - 70% ПВ	28.1 ± 2.4	26.1 ± 2.5	36.1 ± 2.8
Чернозем южный	0.220 ± 0.02		33.5 ± 1.5	31.5 ± 1.7	45.3 ± 2.1
Серая лесная	0.168 ± 0.08		42.1 ± 1.8	38.2 ± 1.4	48.5 ± 1.3
Лугово-черноземная	0.433 ± 0.06		37.6 ± 2.2	32.5 ± 2.1	44.0 ± 3.1
Микрополевые опыты, n = 6 - 12 *
Каштановая	0.102 - 0.137	0.42 - 0.47	13.9 10.0 - 17.2	17.6 12.6 - 25.0	25.5 13.5 - 35.8
Чернозем южный	0.220 - 0.235	0.61 - 0.85	21.4 7.7 - 35.1	13.4 12.6 - 14.2	42.3 37.5 - 47.1
Серая лесная	0.168 - 0.252	1.14 - 1.23	31.7 19.0 - 46.1	31.2 25.4 - 38.1	38.8 28.1 - 48.0
Луговочерноземная	0.433 - 0.522	0.97 - 1.08	19.4 12.9 - 27.2	20.5 14.0 - 28.9	36.0 26.7 - 43.1

*Примечание: числитель - средние величины, знаменатель - пределы величин.

Выявленные коэффициенты использования азота удобрений оказались значительно ниже аналогичных величин полученных в Западной Сибири (Гамзиков и др., 1985) и европейской части страны (Кореньков, 1976; Смирнов, 1982; Кудеяров

, 1989; Муравин, 1991; Лаврова, 1992; Кидин, 1993; Семенов, 1996, 1999). Различия в динамике усвоения азота удобрений, обусловленные биологическими особенностями культур, наиболее четко проявлялись в условиях вегетационных опытов. Овес отличался запаздыванием усвоения азота удобрений в сравнении с ячменем и пшеницей в связи с замедленным развитием на начальных этапах онтогенеза. Однако позднее поглощение азота овсом поступательно возрастало, а у пшеницы и ячменя - стабилизировалось. В результате кинетика (k, в сутки) усвоения азота удобрения овсом была выше (k = 0.633 - 0.735), чем пшеницей (k = 0.429 - 0.679) и ячменем (k = 0.374 - 0.723). Как следствие, высокая скорость (k) усвоения азота удобрений сопровождалась и повышенными коэффициентами использования.

Аналогичного соответствия скоростных параметров усвоения азота удобрений растениями на разных почвах с величинами использования не наблюдалось. Если на серой лесной почве высокая константа (k) скорости поглощения (k = 0.679-0.723 в сутки) сопровождалась наибольшим использованием (табл.5), то на каштановой высокая кинетика усвоения (k = 0.673 - 0.735 в сутки) - значительно меньшими коэффициентами, тогда как на лугово - черноземной почве (k = 0.374-0.633) и черноземе южном (k = 0.518 - 0.612 в сутки) сравнительно меньшая кинетика поглощения сопровождалась высоким использованием элемента. Соответственно, определяющим критерием в усвоении растениями азота удобрений на изучаемых почвах выступали не скоростные характеристики, а различия азотного их режима и, в основном, по доступному минеральному азоту, на фоне которых и проявились биологические различия культур в величине и скорости усвоения.

Подобное наблюдалось при оценке кинетики поглощения почвенного азота: константа (k, в сутки) скорости у овса была выше (k = 0.609 - 0.719), чем у пшеницы (k = 0.542 - 0.643) и ячменя (k = 0.462 - 0.665). Это указывает на сопоставимость скоростных параметров усвоения азота удобрений и почв в зависимости от биологических особенностей культур, а экспоненциальный характер указывает на высокую чувствительность процесса при внесении азотных удобрений с близкой к функциональной (r>1) зависимостью. По этим признакам выявлена сильная и статистическая значимая теснота связи параметров усвоения и выноса азота, которая возрастала соответственно росту надземной массы при значительно большей доле участия азота почв в общем выносе.

Доказано, что наибольшее использование азота удобрений наблюдались при благоприятном увлажнении агроценозов: независимо от типа почв теснота (r) связей с осадками повсеместно была высокой и значимой (tф > tst), с запасами продуктивной влаги в почвах - доказанной (tф > tst) только на серых лесных почвах, не выявленной (tф = tst) на каштановых и не доказанной (tф < tst) на черноземах; с температурами воздуха и почв повсеместно слабой и статистически не доказанной. Как следствие, высокая продуктивность зерновых культур при внесении азотных удобрений обеспечивалась сильной теснотой связи (r) с использованием азота удобрений и осадками при высокой сопряженности в общей совокупности этих признаков (R = 0.945 - 0.982).

Установлено, что внесение азотных удобрений способствовало увеличению подвижности азота почв («экстра» - азот), усвоение которого возрастало в ряду: каштановая (25 мг) > чернозем южный (40 мг) = лугово-черноземная (40 мг) > серая лесная (67 мг) при очень высокой вариабельности. Направленность процесса менялась в обратном ранжировании при регистрации по времени: серая лесная (на 20 день) > лугово-черноземная (30 день) > чернозем южный (40 день) > каштановая (60 день). При этом доля «экстра» - азота в общим выносе, независимо от биологических особенностей растений, в среднем снижалась в ряду: серая лесная (22.8%) > чернозем южный (18.4%) > каштановая (12.1%) > лугово-черноземная мерзлотная (11.6%). Отсюда, чем ниже обеспеченность почв нативным азотом и ярче криоаридность режимов, тем слабее его подвижность и ниже доступность при внесении азотных удобрений и наоборот.

Учитывая выявленную роль основных источников азотного питания в формировании товарной продукции культур при внесении азотных удобрений, можно составить следующий возрастающий ряд: «экстра»-азот > азот удобрений > почвенный азот при снижении устойчивости величин в обратном ранжировании. Доля участия азота удобрений и азота почв в общем выносе элемента определялась биологическими особенностями культур и состоянием увлажнения: у пшеницы и ячменя была близкой к 1/2 : 1/2 при смещении в сторону почвенного при благоприятном увлажнении, а по овсу в их соотношении близким к 1/3 : 2/3 с доминированием почвенного, независимо от характера увлажнения.

С применением 15N выявлены различия изотопного и разностного коэффициентов использования азота удобрений, параметры последнего были выше в условиях хорошего увлажнения и высокой продуктивности культур. Тогда как при дефиците увлажнения и низкой продуктивности они оставались статистически не значимыми. Биологические особенности культур могут оказывать влияние на определение коэффициентов использования азота удобрений.

На основе сопряжённости данных по использованию азота удобрений, определяемых изотопным (у) и разностным (х) методами, предложены модели корректировки последнего для зерновых культур в виде прямой линейной регрессии по основным типам почв: для каштановой - у = 5.57 + 0.456х (1), чернозема южного - у = 6.84 + 0.480х (2), серой лесной - у = 17.76 + 0.314х (3) и лугово-чернозёмной - у =12.2 + 0.293х (4).

Иммобилизация азота удобрений в почвах. Современные представления о природе и составе иммобилизованного азота удобрений в почвах базируются на фундаментальных исследованиях с 15N, согласно которым характер и направленность внутрипочвенных превращений определяют его оборачиваемость (Смирнов, 1977; Гамзиков, 1981; Кудеяров, 1985; Лаврова, 1992; Семенов и др., 2006, 2007; Кузнецова и др., 2007; Jansson, 1958; Paul, Jumma, 1981; Broadbent, 1986; Jensen, 1997; Dejoux et al., 2000; Janzen et al., 2003; Steinbach et al., 2004; Peterson et al., 2005). Иммобилизованный азот в почвах является ключевым параметром цикла превращений азота и находится в высокой тесноте связи с процессами (ре) минерализации, результирующая которых формирует нетто - минерализационный и иммобилизационный азотные пулы.

Размеры иммобилизации азота. Результаты исследований позволяют констатировать высокую иммобилизацию азота удобрений в сезонномерзлотных и мерзлотной почвах, параметры которой снижались в ряду: лугово - черноземная (53.3 ± 1.3%) > серая лесная (47.9 ± 1.5%) > чернозем южный (41.1 ± 2.5%) = каштановая (41.1 ± 1.4%) при слабом их разбросе вокруг математического ожидания (табл.6).

Таблица 6. Содержание иммобилизованного азота в почвах, % от внесенного

Почвы	Осадки, мм	M ± m	lim	у	M ± t0.95m	V, %
Каштановая	223.1 ± 18.7	41.1 ± 1.4	36.2 - 48.1	4.1	37.9 - 44.3	9.98
Чернозем южный	270.9 ± 52.6	41.1 ± 2.5	33.7 - 45.2	6.0	34.6 - 44.6	14.6
Серая лесная	318.9 ± 23.5	47.9 ± 1.5	39.7 - 55.2	4.8	44.4 - 51.4	10.0
Луговочерноземная	279.9 ± 18.6	53.3 ± 1.3	48.1 - 61.2	3.8	50.3 - 56.3	7.13

В этой оценке размеры иммобилизации азота в сезонно-мерзлотных и мерзлотных почвах значительно выше, чем в почвах европейской части страны (Кореньков, 1976; Смирнов, 1977; Кудеяров, 1989; Руделев, 1992; Лаврова, 1992; Кидин, 1993) и сопоставимы с почвами Западной Сибири (Гамзиков, 1981; Гамзиков и др., 1985) и Прибайкалья (Помазкина, 1985, 1989; Мальцев, 2001).

Высокая иммобилизационная способность сезонно-мерзлотных и мерзлотных почв вполне согласуется с фундаментальным принципом Ле - Шателье: при поступлении извне дополнительных источников энергии (азот удобрения) почвенная система стремится максимально увеличить низкое энергетическое состояние (Куликов и др., 1997, 2005) за счет высокой иммобилизации, ослабляя тем самым целый ряд негативных параметров функционирования почв.

Активность почвенной микрофлоры. Поступление азотных удобрений способствует микробной сукцессии в почвах и усилению активности микрофлоры, которая выражается константами (k) и если их величина превышает константу (k) скорости роста, то наблюдается усиление ассимиляции вносимого азота (Звягинцев и др., 2005; Jensen et al., 1997).

Полученные данные свидетельствуют, что рост кинетической активности микрофлоры обеспечивает высокую иммобилизацию азота удобрений в почвах (табл.7). Наибольшей активностью отличались актиномицеты, константа (k) которых, независимо от состава и численности почвенных микроорганизмов, режимных процессов и азотного фонда почв, была значительно выше грибной микрофлоры. Сильная и значимая (tф > tst) теснота связи (r) размеров иммобилизации азота в почвах выявлена с численностью актиномицетов при слабой и статистически не значимой (tф < tst) сопряженности с грибами.

Доказано, что в почвах с более высоким плодородием усиление активности (k) почвенной микрофлоры при внесении азота удобрений значительно выше, чем менее обеспеченных энергетическими источниками. Константа активности (k) актиномицетов снижалась по модульной величине в почвах от лугово-черноземной (k = 0.434 в год) к серой лесной (k = 0.165 год -1) и каштановой (k = 0.129 в год). Константа (k) активности грибов в этой оценке была достоверно ниже и не имела существенных различий по типам почв. Причем, значительный рост активности актиномицетов в почвах под влиянием азотных удобрений наблюдался при близких кинетических константах (k) роста почвенных микроорганизмов.

Таблица 7. Сопряженность констант (k) активности почвенной микрофлоры с иммобилизацией азота удобрений в почвах за вегетационный сезон

Параметры оценки	Каштановая почва, n = 9	Серая лесная почва, n = 10	Лугово-черноземная почва, n = 6
Грибы
Численность, тыс / г	20.7 ± 1.9	9.17 ± 0.78	85.9 ± 4.82
Корреляция - r ± sr	0.40 ± 0.35	0.32 ± 0.35	0.21 ± 0.49
k	скорости роста *	0.0004 в год	0.003 в год	0.0004 в год
	активности	0.011 в год	0.001 год -1	0.001 в год
Актиномицеты
Численность, млн / г	1.84 ± 0.49	2.11 ± 0.26	7.37 ± 0.31
Корреляция - r ± sr	0.84 ± 0.21	0.62 ± 0.29	0.92 ± 0.12
k	скорости роста *	0.0014 в год	0.002 год -1	0.0004 в год
	активности	0.129 в год	0.165 год -1	0.434 в год

*Примечание: рассчитано в каштановой почве по осадкам, серой лесной - по запасам продуктивной влаги и в лугово-черноземной почве по температурам 0 - 20 см слоя.

Подобное отражает разную отзывчивость микроорганизмов на дополнительное поступление энергетических источников в виде удобрений: для одних групп (актиномицеты) это сопровождалось ослаблением негативного влияния жестких эколого-почвенных условий для проявления высокой активности, подчиняясь принципу Ле-Шателье и практически не оказывало влияния на усиление активности других групп (грибов) в отношении иммобилизации азота. Как следствие, можно констатировать выраженную селективность почвенных микроорганизмов в оценке иммобилизации азота.

Кинетика процесса иммобилизации азота. По мнению целого ряда авторов более развернутая панорама процесса иммобилизации азота достигается путем оценки скоростных параметров, поскольку высокие темпы закрепления азота в почвах являются характерным признаком (Смирнов, 1977; Гамзиков и др., 1985; Кудеяров, 1989; Руделев, 1992; Кидин, 1993; Кузнецова и др., 1998, 2006; Семенов и др., 2007; Blackmer, Green, 1995; Pansu, Thuries, 2003; Peterson et al., 2005).

Установлено, что кинетической предпосылкой высокой иммобилизации азота удобрений в почвах, независимо от состояния азотного фонда, повсеместно выступала высокая константа (k) скорости уменьшения содержания азота (15N) удобрений, которая не имела существенных различий по типам почв и находилась в пределах одного порядка (k = 0.665 - 0.867 сутки -1), обеспечивая высокое закрепление вносимого азота. Снижение азота удобрений в почвах за счет активной иммобилизации микрофлорой имела схожий характер кривых в виде экспоненты при разной направленности процессов. Это характеризует очень высокую ответную реакцию почв на поступление азотных удобрений - с одной стороны, и стремление почвенной системы максимально быстро повысить энергетическое состояние на неопределенно долгое время - с другой, при общем высоком характере возбуждения процессов. В этом смысле кинетические характеристики отражают фундаментальный закон превращения (сохранения) энергии (азота) в частном проявлении, характеризуя различную оборачиваемость процессов внутрипочвенной трансформации азота.

Установлено, что азот удобрений после внесения активно включается в цикл различных превращений и через десять дней наблюдается его значимое снижение с интенсивным закреплением в органическую форму, максимум которого в каштановой почве и черноземе южном наблюдался на 30-й день, а лугово-черноземной и серой лесной почвах - на 20-й день. Позднее темпы процесса в почвах стабилизировались. Соответственно, реакция почв на закрепление азота отличалась высокой чувствительностью с различиями по времени наибольшего закрепления азота. При этом, константы (k, в сутки) скорости процесса характеризовались значительными различиями: близкие величины выявлены в каштановой почве (k = 0.449) и черноземе южном (k = 0.383), более чем втрое ниже в лугово-черноземной (k = 0.105) и серой лесной (k = 0.103). Выявленные различия в кинетике процесса обусловлены неодинаковым содержанием минерального азота почв (14N) и удобрений (15N), различной активностью микробного комплекса и наличием энергетических источников, необходимых для связывания минерального азота 15N удобрений в органическую форму.

Учитывая высокую иммобилизацию азота удобрений в почвах за счет усиления кинетической активности микрофлоры, следует заключить, что в конкурентной борьбе за азот удобрений растения значительно уступают последней.

Статистические связи иммобилизованного азота. При определяющей роли почвенных микроорганизмов, процесс иммобилизации азота удобрений в почвах контролировался и абиотическими признаками.

В каштановых почвах сильная и статистически значимая (tф > tst) теснота связей выявлена с осадками (r = 0.89 ± 0.2), серых лесных - запасами продуктивной влаги в 0-20 см слое (r = 0.92 ± 0.1), черноземах южных (r = 0.91± 0.1) и лугово-черноземных почвах (r = - 0.87 ± 0.16) - с температурами слоя 0 - 20 см при высокой и значимой тесноте в общей совокупности (R ? 0.801).

Установлено, что сопряженность продуктивности зерновых культур с иммо-билизацией азота в каштановых и серых лесных почвах была сильной (r > 0.70), в серых лесных - статистически значимой (tф > tst) с обратным характером зависимостей, в черноземах южных - не доказана (tф < tst), а в лугово-черноземных - отсутствовала. Схожая панорама (r) наблюдалась с показателями выноса азота. Выявленные статистические связи (r) значительно отличались от европейской части, где теснота (r) их связей была слабой (Кудеяров, 1985; Лаврова, 1992).

По всем почвам иммобилизация азота находилась в высокой сопряженности c присутствием азота удобрений, ранжирование которой возрастало от высокой в лугово-черноземных (r = -0.86 ± 0.3) до очень высокой в каштановых (r = -0.92 ± 0.2) и близкой к функциональной в серых лесных почвах (r =-0.99 ± 0.1). Следовательно, высокая иммобилизация азота удобрений в почвах обеспечивалась сильной теснотой (r) с минеральным 15N азотом и слабой - с его усвоением.

В результате высокая кинетика иммобилизации и низкое использование азота удобрений в равных условиях оценки имела общую направленность: чем лучше состояние азотного фонда почв, тем выше размеры иммобилизации и усвоения при сильной (r > 0.88 ± 0.3) и статистически доказанной тесноте их связи.

Компенсация выноса азота почв иммобилизованным азотом. При высокой иммобилизующей активности сезонномерзлотных и мерзлотных почв несомненную актуальность представляет компенсация выноса почвенного азота иммобилизованным азотом удобрений, что является позитивным моментом в характеристике временного отчуждения вносимого азота за счет ассимиляции почвенной микрофлорой.

Результаты исследований позволяют заключить, что высокая иммобилизация азота не всегда компенсирует расход почвенного азота (табл.8).

Таблица 8. Степень компенсации выноса почвенного азота (14N) иммобилизованным азотом (15N) удобрений

Почва	Вынос 14N почв растениями, мг / сосуд	Иммобилизация 15N удобрений, мг / сосуд	Компенсация выноса 14N почв иммобилизованным азотом 15N удобрений, %
Каштановая	611.6 ± 109.9	1076.5 ± 35.6	176.0
Чернозем южный	835.8 ± 305.8	1062.4 ± 55.3	127.0
Серая лесная	1956.5± 404.0	1241.6 ± 42.0	63.5
Лугово-черноземная	901.9 ± 185.7	1396.2 ± 33.0	154.8

Наиболее высокое возмещение затрат на вынос наблюдалось в каштановых почвах (176.0%), а минимальное - на серых лесных (64%). Это связано с разной продуктивностью зерновых культур и затратами почвенного азота на создание продукции, размеры выноса которого находились соответственно росту их продуктивности. Отсюда, чем выше вынос почвенного азота, тем ниже компенсация иммобилизованным азотом удобрений, несмотря на высокий ассимиляционный азотный пул почв, доверительный интервал величин и их устойчивость (см. табл.6).

Учитывая агрохимическую значимость иммобилизованного азота удобрений, несомненный интерес вызывает оценка кинетической компенсации этих затрат, которая позволяет сравнить скоростные параметры закрепления азота в органическую форму микрофлорой почв с кинетикой (k) выноса этого элемента растениями в равных условиях их оценки (табл.9).

В результате проведенных оценок установлено, что кинетика (k) закрепления минерального азота 15N удобрений в органическую форму в почвах полностью компенсирует скоростные затраты выноса азота почв на создание продукции.

Таблица 9. Кинетические константы выноса почвенного азота ячменем и иммобилизации азота удобрений

Почва	Константа (k) скорости выноса 14N почв	Константа (k) скорости иммобилизации 15N удобрений	Компенсация скоростных (k) параметров
Каштановая	0.336 в сутки	0.449 в сутки	+ 0.113 в сутки
Чернозем южный	0.209 в сутки	0.383 в сутки	+ 0.174 в сутки
Серая лесная	0.009 сутки -1	0.103 в сутки	+ 0.094 в сутки
Луговочерноземная	0.011 в сутки	0.105 в сутки	+ 0.094 в сутки

Примечание: для серой лесной почвы оценка представлена по модульной величине

В этом отношении наибольшая скоростная (k) компенсация отмечена при низких размерах выноса азота в каштановой почве (+0.113 в сутки) и южном черноземе (+0.174 в сутки), несмотря на высокую константу (k) скорости выноса азота почв. При высоких размерах выноса азота с продукцией (серая лесная и лугово-черноземная) кинетическая компенсация оказалась наименьшей (+0.094 в сутки). Эти оценки подтвердили высокую агрохимическую значимость иммобилизации азота в сезонномерзлотных и мерзлотных почвах и ключевую его роль в поддержании азотного их фонда по скоростным параметрам.

Трансформация азота удобрений в органическое вещество почв. По современным представлениям включение иммобилизованного азота удобрений в органическое вещество почв определяется качественным составом гумуса и органических соединений азота (Гамзиков, 1978, 2004; Кудеяров, 1989; Руделев, 1992; Лаврова, 1992; Кузнецова и др., 2003, 2006; Семенов и др., 2007; Paul, Jumma, 1981; Broadbent еt al., 1986; Jensen et al., 1997; Tnnsoutrot et al., 2000; Molina et al., 2001; Pansu, Thuries, 2003; Peterson et al., 2005).