Потери азота от вымывания в почвах Болгарии обычно незначительны и составляют в среднем 1% от внесенного азота удобрений.
Азот теряется в основном от протекающих процессов денитрификации. По данным Смирнова, на основных типах почв СССР происходят потери азота в аммиачной форме при поверхностном внесении сульфата аммония и при высокой температуре. За один вегетационный период в зависимости от возделываемой культуры теряется 55-97 кг N на 1 га, в том числе 7—23 кг в газообразном виде. По данным исследований, проведенных Ротамстедской опытной станцией, 68% азота из внесенного с навозом теряется в результате жизнедеятельности микроорганизмов. По данным Турчина, в газообразном виде теряется 10—30% азота от количества внесенного с минеральными удобрениями.
Макаров считает, что газообразные потери азота зависят от температуры. Днем улетучивается в 3 раза больше аммиака, чем ночью. При внесении карбамида в дозе 20 кг/га в течение двух дней теряется значительное количество азота, причем 2,3% — в форме аммиака и 0,1% — NO2. В контролируемых условиях лабораторного эксперимента при дозе 84 мг N/кг почвы за 10 дней теряется в аммиачной форме 0,9% внесенного карбамида. Общие газообразные потери при внесении минеральных удобрений за 2 месяца составляют 64—74%, а при одновременном запахивании соломы — лишь 34%, т. е. снижаются в результате иммобилизации нитратов.
Размер газообразных потерь азота зависит не только от свойств почвы, но и от возделываемой культуры. На одинаковых типах почвы потери азота при возделывании пшеницы достигали 27-29% от внесенного азота удобрений, кукурузы — 16-20% и на площадях без культуры — 56—60%.
Газообразные потери азота происходят в основном в анаэробных условиях в результате жизнедеятельности факультативно анаэробных бактерий, наличие воздуха в почве существенно уменьшает эти потери. Почему при денитрификации теряется газообразный азот? Денитрифицирующие бактерии при отсутствии или недостатке кислорода используют для дыхания кислород нитратов и нитратных соединений, при этом выделяется газообразный азот и образуется окись азота. Потери газообразного азота, вызванные денитрифицирующими бактериями, наиболее высоки в тяжелых почвах с плохой аэрацией, а также в щелочных и богатых легкодоступными источниками углерода. Денитрификация интенсивно протекает в почве, содержащей нитратный или аммиачный азот, но в этом случае созданы благоприятные условия для нитрификации. Установлено, что потери газообразного азота в результате денитрификации наиболее высоки при внесении завышенных доз азотных удобрений в почву с затрудненным доступом воздуха и высоким содержанием органического вещества, бедного азотом, образующегося обычно после заделки пожнивных остатков в переувлажненные почвы.
В результате изучения денитрифицирующей способности некоторых почв в Болгарии показано, что при оптимальном увлажнении без дополнительного внесения безазотистых или с низким содержанием азота органических веществ газообразные потери нитратного азота в почве составляют 12,5—27,5% от имеющихся в почве или внесенных с удобрениями нитратов. Примерно такие же потери наблюдаются в карбонатных и выщелоченных черноземах и смолницах.
Значительные потери газообразного азота при внесении удобрений происходят на псевдоподзолистых коричневых лесных и светло-серых лесных почвах, т. е. с кислой реакцией среды. По-видимому, в этих условиях потери возникают от денитрификации, при которой в кислой среде происходит разложение нитратного азота до окиси азота.
В модельных опытах, проведенных на переувлажненных почвах (100% ППВ), отмечено значительное повышение интенсивности денитрификации (примерно в 3 раза) при внесении удобрений по сравнению с процессом в контрольных неудобренных площадях, что особенно четко выражено на черноземных почвах и смолницах.
Вносимые органические безазотистые вещества влияют на интенсивность процесса денитрификации при 60% ППВ, которая возрастает в серой лесной почве и выщелоченном черноземе и снижается в карбонатном черноземе или не меняется в коричневых лесных почвах. Изменение интенсивности денитрификации можно объяснить наступившей в этих условиях иммобилизацией нитратного азота, например в карбонатном черноземе. Иммобилизация приводит к снижению содержания нитратов и косвенно — к ослаблению денитрификации. При наличии органического вещества с низким содержанием азота и влажности 100% ППВ азот, внесенный с удобрениями, почти полностью исчезает из почвы. В почвах со слабой биологической иммобилизацией (серые лесные, псевдоподзолистые коричневые и др.) при влажности до 60% ППВ денитрификация протекает интенсивно после внесения нитратных видов азотных удобрений. При переувлажнении и наличии базазотистых органических веществ во всех исследованных почвах денитрифицируется большое количество азота, внесенного с удобрениями.
Данные по изучению динамики потерь газообразного азота показывают, что они бывают наибольшими почти сразу же после внесения азотных удобрений. В карбонатных черноземах потери газообразного азота при внесении аммиачной селитры были значительными в течение 8 дней после внесения удобрений, а затем начинали снижаться. В других почвах значительные потери происходили с третьего по восьмой день от внесения удобрений, а затем также снижались.
На серых лесных почвах при внесении аммиачной селитры и особенно карбамида общие газообразные потери ниже, чем на карбонатных черноземах. После внесения карбамида в результате снижения и замедления его нитрификации в этих почвах 18% внесенного азота теряется в виде аммиака и лишь 0,5% — в виде окиси азота.
При внесении аммиачной селитры или карбамида на смолницах наибольшее количество газообразного аммиака теряется с 8-го по 14-й день после внесения удобрений.
На типичных коричневых лесных почвах при внесении аммиачной селитры потери газообразного аммония также наиболее значительны между 8-м и 14-м днями после внесения удобрений. В целом за изучаемый период терялось около 15,6% азота, внесенного с карбамидом. В этих почвах высокие потери происходят в виде окиси азота, поскольку создаются благоприятные условия для нитрификации и накапливания в основном нитратного азота — субстрата для нитрификации.
При разбросном внесении карбамида потери аммония на псевдоподзолистых коричневых лесных почвах сначала невысоки, однако выделение газообразного аммиака продолжается и через 30 дней после внесения удобрений. В целом за изучаемый период (2 месяца) терялось 10% азота в виде аммиака. Отмечены также высокие потери окиси азота, которые можно объяснить выделением летучих газов, образующихся при денитрификации в кислой среде.
В заключение можно сказать, что в почвах Болгарии процесс денитрификации протекает довольно интенсивно, что снижает эффективность вносимых азотных минеральных удобрений, особенно при интенсивном их использовании и применении агротехнических приемов, ослабляющих аэрацию почв (минимальная обработка, рыхление и др.).
В странах с развитым земледелием (Япония, США, СССР и др.) используют ингибиторы нитрификации. Это химические вещества, временно блокирующие активность нитрифицирующих бактерий, которые перестают накапливать нитраты — энергетический материал для денитрифицирующих бактерий. Результаты опытов с ингибитором H-Serve, проведенных болгарскими исследователями, показали, что растения положительно отзываются на ингибирование денитрификации в течение месяца после внесения удобрений, поскольку усвояемый азот используется ими именно в этот период. Ингибирование процесса денитрификации в почвах повышает эффективность вносимых азотных удобрений в среднем на 15-20%, что имеет большое народнохозяйственное значение. В последнее время все чаще появляются сведения об ингибиторах, используемых для повышения эффективности азотных минеральных удобрений. Установлено, что снижение денитрификации позволит сельскому хозяйству сохранить в среднем 25% внесенных азотных удобрений. Борьба за снижение денитрификации — трудная задача, поскольку в этом процессе участвуют не специфические бактерии, а различные виды почвенных микроорганизмов, которые при плохой аэрации почвы могут использовать для дыхания кислород нитратов. Большое распространение этих микроорганизмов в почвах еще более затрудняет ингибирование процесса нитрификации.