АГРОХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ МОЧЕВИНЫ[3]

Мочевина является самым концентрированным азотным удобрением. Высокое содержание в мочевине азота (46%) дает этому туку значительные преимущества при транспорте удобрений, особенно в условиях дальних перевозок.

Физические свойства мочевины также достаточно удовлетворительны. Гранулированная мочевина обладает хорошей рас- севаемостью и сравнительно хорошо хранится.

С агрохимической стороны мочевина до последнего времени была менее изучена, чем сульфат аммония, натронная селитра, нитрат аммония и другие формы азотных удобрений. В ряде опытов, проведенных как в СССР, так и за границей, наряду с хорошим действием мочевины наблюдались и случаи неустойчивого ее действия.

В полевых опытах географической сети Научного института по удобрениям [1] с рядом культур на различных почвах Союза мочевина дала почти такие же результаты, как и сульфат аммония. Так, например, на почвах черноземного комплекса различные формы азота на кислом калийно-фосфатном фоне (суперфосфат и калийная соль) дали такие прибавки урожаев корней сахарной свеклы: мочевина — 33,7 ц/га; сульфат аммония— 30,2; натронная селитра — 55,2 ц/га. Как видно из этих данных, наиболее эффективной формой азота для сахарной свеклы является натронная селитра, которая действует не только своим азотом, но и содержащимся в ней натрием.

На щелочном калийно-фосфатном фоне мочевина была несколько менее эффективна, чем сульфат аммония, при этом в отдельных опытах она давала весьма низкие прибавки.

Изучение действия мочевины на урожай хлопчатника на карбонатных почвах Средней Азии и Закавказья показало, что в этих условиях мочевина часто дает несколько пониженные результаты в сравнении с другими формами азота.

На урожай льна на подзолистых почвах мочевина в среднем также действовала несколько слабее, чем сульфат аммония.

За границей полевые опыты проводились в широком масштабе во Франции [2].

В этих опытах мочевина в большинстве случаев оказывала примерно такое же действие, как и сульфат аммония, в ряде же случаев действие мочевины было выше и размер прибавок урожая от внесения мочевины приближался к величине прибавок, шолученных от кальциевой и натронной селитры.

Однако в некоторых опытах, проведенных преимущественно на известковых почвах, эффективность мочевины была очень низка. Так, например, на опытной станции в Авиньоне в опытах Bordas и Mathieu [3] были получены такие урожаи картофеля по различным формам азота (в относительных цифрах):

Без азота              CO(NH2)2              NH4C1              (NH4)2S04              NaN03

63              73              84              96              100

Наблюдавшееся в ряде опытов, преимущественно на карбонатных почвах, неустойчивое действие мочевины некоторые авторы пытались объяснить слишком медленным превращением мочевины в почве в аммиачную форму азота. Неразложив- шаяся мочевина слабее используется растениями и даже может оказать на них вредное действие.

Как известно, мочевина в почве разлагается уробактериями, а также некоторыми другими группами бактерий в карбонат аммония: СО (NH2) 2 -[- 2Н20^ (NH4)2СО3.

Bordas и Mathieu, в опытах которых мочевина действовала очень слабо, высказали предположение, что взятая для оцыта с мочевиной известковая почва была очень бедна уробактериями, гидролизирующими мочевину в карбонат аммония. Для проверки этого предположения они вводили в почву вытяжку из навоза, где уробактерии всегда присутствуют в большом количестве, или же инокулировали почву разлагающим мочевину ферментом уреазой (получаемым из бобов сои). Введение в почву вытяжки из навоза или небольшого количества уреазы ускоряло разложение мочевины в почве и повышало ее эффективность.

Нужно, однако, сказать, что случаи слабого разложения мочевины в почве, по-видимому, весьма редки и объяснение неустойчивости действия мочевины слабой разлагаемостью ее в почве может быть правдоподобным только в весьма ограниченном числе случаев.

В наших опытах, проведенных еще в 1930—1931 гг. [5] на всех участвовавших в опытах основных почвенных разностях Союза, м'очевина очень быстро превращалась в карбонат аммония.

Так, в одном лабораторном опыте мочевина вносилась в почву в количестве 33 мг N на 1 кг почвы. Через 24 часа после внесения мочевины был произведен анализ почвы на содержание в йей аммиака и мочевины (табл. 1).

Из таблицы видно, что сравнительно высокая доза мочевины полностью разлагается за 24 часа в подзолистой почве ДОП и в Харьковском черноземе и только на песчаной почве мочевина не успела за тот же срок разложиться полностью.

При внесении в почву очень больших количеств мочевины (из расчета 330 мг N на 1 кг почвы) на всех изучавшихся почвах через 48 часов после внесения значительная часть внесенной мочевины превращалась в карбонат аммония (табл. 2).

Таблица 2

Эти данные показывают, что все исследованные почвы способны разлагать за короткий срок достаточно большие количества мочевины.

В отношении карбонатных почв и в литературе встречаются указания на более слабую способность щелочных почв разлагать мочевину. Причиной замедленного разложения мочевины в карбонатных почвах, по-видимому, является некоторое инактивирующее влияние избытка кальция на фермент уреазу.

Однако вся мочевина при внесении ее на песчаных и карбонатных почвах в дозе 150 мг N на 1 кг почвы (т. е. в дозах, превышающих в 10 раз самую высокую дозу, вносимую в полевых условиях) целиком превращается в карбонат аммония.

Образующийся карбонат аммония на первых порах смещает реакцию почвы в щелочную, сторону. В дальнейшем карбонат аммония сравнительно быстро нитрифицируется, и почва вследствие образования азотной кислоты подкисляется.

Таким образом, мочевина является биологически кислым удобрением. Подкисляющее действие мочевины напочву выражено значительно слабее, чем у таких физиологически кислых азотных удобрений, как сульфат аммония или хлористый аммоний.

Отсутствие в мочевине С1 или S04 весьма благоприятно сказывается на скорости ее нитрификации в почве.

В таблице 3 приводятся результаты наших исследований по нитрификации мочевины и аммиачных удобрений в различных почвах Союза.

Эти данные показывают, что мочевина, как правило, нитрифицируется гораздо быстрее, чем сернокислый и хлористый аммоний. Уже через 20 дней после внесения удобрения в почву значительно большая часть внесенной мочевины перешла в нитратную форму. За это же время сульфат аммония нитрифицировался в среднем всего лишь на 15—20%, а хлористый аммоний нитрифицировался еще слабее, а в некоторых случаях даже угнетал нитрификацию почвенного азота.

Так как мочевина нитрифицируется в почве гораздо быстрее, чем аммиачные удобрения, то, казалось бы, .в тех условиях, где нитратный азот почему-либо имеет преимущество перед аммиачным, мочевина должна быть более эффективной формой азота, чем аммиачные удобрения.

Мы приведем здесь результаты вегетационного опыта, проведенного с ячменем на ,подзолистой супеси Люберецкого сшыт- ного поля (табл. 4). Дозы удобрений: N — 0,5 г; Р2О5 — 0,5 г; К2О — 0,65 г; Р вносился в форме Са(Н2Р04)2.

Таблица 4

Наибольшие урожаи ячменя на легкой подзолистой супеси были получены по натронной селитре. Даже без фона РК урожай по NaN03 был достаточно высоким. Самый низкий урожай в условиях опыта былпо сульфату аммония. Без калийнофосфатного фона или на фоне фосфора урожай по сульфату аммония был почти равен урожаю без удобрения.

По мочевине урожай как без РК, так и при внесении одного Р был выше, чем по сульфату аммония, но значительно ниже, чем по NaN03. Интересно, что при внесении Р урожай по NaN03 заметно повысился, урожай же как по мочевине, так и по сульфату аммония остался на том же уровне. Наоборот, «внесение, кроме Р, еще и калийного удобрения резко повысило эффективность сульфата аммония и особенно мочевины.

В комбинации с Р и K2SO4 мочевина дала почти такой же урожай, как и натронная селитра. На действие натронной селитры внесение в почву вместе с фосфором калия не оказало заметного влияния.

Таким образом, при использовании аммиачных удобрений калий играет весьма большую роль. В использовании нитратных форм азота калий, по-видимому, имеет меньшее значение. Для использования натронной селитры в условиях этого опыта фосфор имел преимущественное значение. Отметим, что результаты этого опыта хорошо согласуются с данными других наших исследований по выяснению значения калия и фосфора в использовании растением различных форм азота.

Более высокий урожай по мочевине, чем по сульфату аммония, в условиях этого опыта объясняется, по-видимому, меньшей кислотностью мочевины. Ячмень отрицательно реагирует на повышение кислотности почвы. В таблице 5 приведены результаты определения кислотности почвы из сосудов после уборки ячменя (анализы А. М. Лазарева).

Таблица 5

Подкисляющий эффект мочевины в условиях этого опыта был примерно в 2 раза слабее подкисляющего действия сульфата аммония.

Таким образом, в условиях кислых почв, при культуре растений, чувствительных к повышению почвенной кислотности, мочевина является более эффективной формой азота, чем такие физиологически кислые аммиачные удобрения, как сульфат аммония и хлористый аммоний.

Наряду с хорошим действием мочевины в ряде опытов наблюдались иногда случаи более слабого ее действия.

По-видимому, в этих случаях решающим моментом являются особенности превращения мочевины в почве. Карбонат аммония, как известно, в условиях местного подщелачивания среды легко диссоциирует на свободный аммиак и СО2. Образующийся аммиак при непосредственном контакте его с ростками растений может оказывать на них вредное влияние. Это отрицательное влияние аммиака должно наиболее резко сказаться на щелочных карбонатных почвах и на растениях, чувствительных к аммиаку. Как наши опыты, так и литературные

данные действительно показывают, что случаи более слабого действия мочевины обычно относятся к щелочным почвам.

При заблаговременном внесении мочевины вследствие быстрой нитрификации этот отрицательный момент должен устраняться. Также и при тщательном перемешивании мочевины с почвой действие ее должно улучшаться.

Более резкие отрицательные результаты может дать такое внесение мочевины, при котором возле семян или под семенами будут сравнительно высокие концентрации удобрения. Таким образом, эффективность мочевины в значительной степени должна зависеть от техники ее* внесения.

В вегетационных опытах Г. Ш. Асланяна [7], проведенных в НИУ в 1932 г., мочевина при внесении ее в непосредственном соприкосновении с высеянными растениями сильно поражала всходы хлопчатника на карбонатном сероземе и сахарной свеклы на черноземе. Менее заметно в этих условиях отрицательное влияние сульфата аммония. Мочевина, внесенная под семена, совершенно погубила всходы хлопчатника и на 60%’ снизила всходы сахарной свеклы. При равномерном же распределении удобрений по всей массе почвы мочевина, как и другие формы азота, не оказывала отрицательного влияния на всходы хлопчатника и сахарной свеклы.

Совсем другая картина наблюдалась в опытах Г. Ш. Асланяна с овсом на подзолистой почве. Отрицательное действие мочевины при внесении под семена оказалось меньше, чем отрицательное действие селитры и сульфата аммония.

Вредное влияние мочевины при внесении ее под хлопчатник и сахарную свеклу в контакте с семенами, по-видимому, прежде всего является результатом отравления молодых растений аммиаком, образующимся при разложении мочевины. Опыт с овсом хорошо согласуется с существующими представлениями' о чувствительности различных растений к аммиаку. По Д. Н. Прянишникову [8], наиболее чувствительны к аммиаку ростки семян, относительно богатых белками и бедных углеводами. Наоборот, ростки семян, богатых углеводами, сравнительно легко переносят избыток аммиака в питательной среде. Семена хлопчатника и сахарной свеклы относительно бедны углеводами, а семена овса, наоборот, богаты ими.

Степень вредности аммиака в значительной степени может зависеть и от анатомических особенностей растений. Свекла и хлопчатник имеют только один стержневой корень, отмирание которого связано с гибелью всего растения. Овес же обладает мочковатой корневой системой и поэтому должен быть более стойким.

Имеются основания полагать, что наиболее токсически на растения действует свободный аммиак, который и образуется в щелочных почвах или даже при местном подщелачшваиии среды в результате распада карбоната аммония. NH4-hoh, при

сутствующий в сульфате аммония, менее токсичен, чем свободный аммиак, так как последний, с одной стороны, поступает в растения сильнее, чем NH4, из солей аммония и, с другой стороны, создает ядовитую для нежных ростков аммиачную атмосферу.

Мы предположили, что отрицательное влияние мочевины при непосредственном соприкосновении ее с ростками растений может быть в значительной степени устранено путем внесения в тесном контакте с мочевиной калийных солей. Для такого предположения имелись следующие основания: 1) калий, как показали наши исследования [9], ускоряет переработку аммиака в растении, 2) наличие подвижного аниона SO4 и в особенности CV в составе калийного удобрения должно вследствие реакции обмена между калийной и углеаммиачной солью, образующейся в почве из мочевины, препятствовать образованию токсически действующего свободного аммиака.

Для проверки этих предположений были поставлены вегетационные опыты по следующей схеме:              '

1. азотные удобрения, К2О и Р2О5 вносятся обычно, т. е. равномерно распределяются по всему сосуду;
2. Р205 и К2О вносятся равномерно по всему сосуду, а доза азота распределяется только в пунктах, прилегающих к посаженным семенам (семена отделялись от удобрения только небольшой прослойкой почвы);
3. Р2О5 распределяется по всему сосуду, а N и К2О вносятся вместе, как в предыдущем случае, под семена.

Р2О5 в опыте давалась в форме CaHP04, К2О — в форме КС1 и K2S04. Дозы: N — 0,25 г; Р205 — 0,25 г; К2О — 0,4 г на сосуд.

Опыты проводились с сахарной свеклой и с овсом на мощном черноземе из Граковской агрохимбазы. В сосуд (20 X X 20 см) высаживалось 50 семян.

Овес оказался совершенно нечувствительным ни к формам N и К2О, ни к способу их внесения, количество развивающихся ростков было везде одинаково (46—50 шт.). На дальнейшее развитие растений овса форма и способ внесения удобрений также не оказывали какого-либо влияния. Таким образом, и здесь получили подтверждение указания о нечувствительности овса к аммиаку.

Что же касается сахарной свеклы, то здесь наблюдалась совершенно иная картина. В таблице 6 приведены результаты учета взошедших и окрепших ростков сахарной свеклы.

Натронная селитра при всех способах ее внесения дала примерно одинаковые результаты: везде были получены хорошие ростки сахарной свеклы.

Такие же результаты дали мочевина и нитрат аммония при обычном их внесении. Но при внесении мочевины под семена ростки сахарной свеклы на 75% погибали. Значительно слабее,

чем в случае мочевины, но все же довольно заметно сказалось отрицательное влияние нитрата аммония при внесении его под семена.

При внесении же под семена, в тесном контакте с мочевиной или с нитратом аммония, хлористого или сернокислого калия, вредное влияние этих форм азота в условиях «гнездового» внесения на ростки сахарной свеклы полностью устранялось. При равномерном распределении калия по всему сосуду вредное влияние мочевины не устранялось.

В этом опыте не было расчленено влияние составных компонентов калийной соли. Некоторое представление по этому вопросу могут дать результаты опыта, проведенного в 1934 г. с сахарной свеклой на мощном харьковском черноземе. Для того чтобы можно было посеять больше растений, опыт был проведен в больших кристаллизаторах — размером 25 см в диаметре и 7 см высоты. В такой кристаллизатор высевалось 42 семени. Для того чтобы ослабить вредное влияние аммиака, образующегося в первые дни при внесении мочевины в почву, посев производился непроросшими семенами. Дозы удобрений: N — 0,42; Р2О5 — в форме Са(Н2Р04)2 — 0,42 г; К20 в форме КС1 — 0,63 г на сосуд (3 кг почвы). При гнездовом внесении удобрений на каждое растение приходилось 10 мг N, 10 мг Р2О5 и 15 мг К20. Удобрения вносились в растворах: в 1 см3 раствора содержалось 20 мг N, 20 мг Р2О5 и 30 мг К20.

Схема опыта была построена в основном по принципу схемы предыдущего опыта. Особенностями этой схемы являются:

1. введение в опыт звена с гнездовым внесением под семена растений смеси азотных, фосфорных и калийных удобрений;
2. внесение под семена азота вместе с кали-фосфатом, последний приготовлялся смешением растворов К2НРО4 и КН2Р04, взятых в таких количествах, чтобы содержание Р2О5 и К20 в готовой смеси было равно 0,42 г Р205 и 0,65 г К20 на сосуд; при внесении в гнезда под семена кали-фосфата вместе с азотом влияние подвижного аниона CY или SO4 должно быть устранено; Р04-ион в почвенных условиях вследствие связывания его в труднорастворимые фосфаты малоподвижен; с) внесение в гнезда под семена вместе с азотом хлористого натрия; Р2О5 и К20 и в этом случае распределялись по всему сосуду.

Урожай надземной массы сахарной свеклы был учтен через 30 дней после появления всходов (табл. 7).

Таблица 7

Без азота * NaN03 (NH4)2S04 CO(NH2)2

nh4no3

Сухое вещество, г/сосуд

* Урожай без удобрения: сырой вес 23,0 г, сухое вещество 2,22 г на сосуд.

Из таблицы 7 видно, что лучшей формой азота для сахарной свеклы во всех случаях была натронная селитра, что, по- видимому, объясняется как наличием в этом туке всего азота в нитратной форме, так и некоторым дополнительным эффектом от натрия.

Сульфат аммония, мочевина и нитрат аммония при равномерном распределении их в почве дали примерно одинаковые результаты. В том же случае, когда азотные удобрения вносились в гнезда под семена, а калийно-фосфатные удобрения распределялись равномерно по всему сосуду, мочевина в сравнении со всеми другими удобрениями дала резкое снижение урожая. Это угнетающее действие мочевины было особенно резко в первое время после появления всходов.

При внесении в гнезда вместе с азотным удобрением хлористого калия1 действие мочевины резко повышалось. В этом случае по мочевине был такой же урожай, как по нитрату аммония и по сульфату аммония. В общем урожай свеклы при гнездовом внесении азотных удобрений совместно с калийными был примерно таким же, как и в случае равномерного распределения удобрения по всей почве.

Внесение в гнезда вместе с мочевиной кали-фосфата также выравнило действие мочевины. Правда, в этой комбинации урожай по всем формам азота был несколько снижен.

Внесение в гнезда с азотными удобрениями хлористого натрия сказалось весьма благоприятно на действии всех форм азота. По-видимому, сам натрий играет какую-то роль в питании сахарной свеклы. Какой-либо депрессии от гнездового внесения мочевины в этом случае не было заметно. Остается предположить, что либо роль калия в устранении депрессии от гнездового внесения мочевины играл в этом случае далеко не безразличный для сахарной свеклы натрий, либо, что более вероятно, при взаимодействии хлористого натрия с образующимся из мочевины карбонатом аммония возможность образования свободного аммиака была ограничена.

Интересные данные получены в этом случае, когда все удобрения вносились в гнезда под семена; здесь были получены самые высокие урожаи свеклы. По всем формам азота урожай сухого вещества свеклы был примерно на 20—25%' выше, чем при равномерном распределении удобрений в почве. Таким образом, несмотря на то, что в условиях данного опыта концентрация питательных веществ была много выше, чем в полевых условиях, все же локализация в прикорневой зоне уравновешенного по своему составу удобрения давала заметное преимущество перед обычным внесением удобрений.