В связи с тем, что азот в почве в наибольшей степени подвержен микробиологической трансформации и потери его достигают существенных величин, были проведены многочисленные исследования для выявления возможности регулирования микробиологических процессов, связанных именно с этим элементом.
Количество азота в почве в большой степени зависит от интенсивности биологических процессов. Во многих странах проводится научно-исследовательская работа, направленная на повышение эффективности минеральных удобрений. В сельскохозяйственной практике применяют различные ингибиторы нитрификации, подавляющие активность нитрифицирующих бактерий. В результате этого в почве не происходит накопления нитратов и не протекает процесс денитрификации. В некоторых странах налажено производство ингибиторов, которые при внесении совместно с минеральными удобрениями снижают газообразные потери азота из почвы и повышают эффективность внесенных азотных удобрений. Применение ингибиторов нитрификации и денитрификации — прием, позволяющий сохранить азот в почвах с сильно выраженной нитрифицирующей активностью и искусственно регулировать биологическую иммобилизацию его путем внесения органических веществ. В качестве ингибиторов или стимуляторов нитрификации используют также гербициды.
Особое внимание уделяется вопросам, связанным с продолжительностью и интенсивностью иммобилизации питательных веществ, особенно азота, в почве, поскольку этот процесс желателен при борьбе с потерями усвояемого азота и вреден, когда он вызывает снижение содержания доступных питательных веществ в течение вегетации растений, предъявляющих высокие требования к питательному режиму. Данные по изучению интенсивности и продолжительности иммобилизации азота после внесения азотных удобрений (аммиачной селитры и карбамида) раздельно или на фоне фосфора показывают, что этот процесс в почвах Болгарии протекает довольно интенсивно. Поэтому необходимо принимать меры для сокращения срока иммобилизации. Для этого нужно ускорять процессы
минерализации путем увеличения численности аммонифицирующих бактерий. В этом случае происходит минерализация иммобилизованного азота, который в усвояемом виде находится в почве и улучшает азотное питание растений.
Для изучения способов регулирования процесса иммобилизации путем снижения его продолжительности на некоторых почвах были проведены вегетационные опыты. В качестве образца были взяты почвы с сильно выраженной (черноземные) и слабо выраженной иммобилизацией (светло-серая лесная, оподзоленная коричневая). Цель опытов — установление значения иммобилизации в формировании урожаев и проверка некоторых приемов, регулирующих этот процесс. Опыты проводились на пшенице, кукурузе и клевере луговом. В некоторых вариантах вместе с минеральными удобрениями вносили солому для создания условий, способствующих прохождению биологической иммобилизации усвояемого азота. Полученные результаты показали, что на карбонатном черноземе, характеризующемся высокой биологической иммобилизацией азота, при одновременном внесении с минеральными удобрениями соломы урожайность фуражной кукурузы была на 45% ниже, чем в варианте без соломы. При таких же условиях на серой лесной почве урожай снизился на 22% и на псевдо подзол истой коричневой — на 15%. Следовательно, биологическая иммобилизация азота резко снижала урожай, особенно на почвах, где этот процесс ярко выражен.
На карбонатном черноземе, на котором путем внесения соломы вызывали иммобилизацию азота, урожайность клевера лугового (первый укос) снизилась при внесении аммиачной селитры на 21%, а карбамида — на 43%. На псевдо подзолистой коричневой и серой лесной почвах, на которых иммобилизация азота протекает слабо и в короткий срок, урожайность не снижалась. На карбонатном черноземе в вариантах с добавлением соломы урожайность была низкой в первом и втором укосах. При третьем и четвертом укосах не было различий между урожаем в вариантах с минеральными удобрениями, внесенными раздельно и в сочетании с соломой. Этот факт свидетельствует о продолжительности данного процесса на карбонатных черноземах.
Фуражная кукуруза — культура со сравнительно коротким вегетационным периодом, по-видимому, за период вегетации не усваивает весь иммобилизованный азот. При внесении минеральных удобрений вместе с соломой урожайность ее крайне низкая. Разница в количестве полученного урожая фуражной кукурузы и клевера лугового вызвана не только различной длиной вегетационного периода этих двух культур, но также и тем, что корневые остатки бобовой культуры, содержащей много азота, активируют процессы минерализации, при этом сильно возрастает численность аммонифицирующей микрофлоры и освобождаются иммобилизованные питательные вещества. Это положение подтверждается данными, полученными в вариантах с добавлением к минеральным удобрениям пожнивных остатков люцерны. В этом случае не происходило снижения урожайности ни кукурузы, ни клевера лугового. Следовательно, имеется возможность регулировать иммобилизацию усвояемого азота путем усиления процессов минерализации в почве.
Регулирование биологической иммобилизации — очень важный прием, связанный с повышением эффективности внесенных минеральных удобрений. Одним из путей решения этого вопроса является повышение активности микрофлоры, связанной с минерализацией иммобилизованных питательных веществ в почве.
Вегетационными опытами со стимуляторами роста, повышающими биологическую активность почвы, — гетероауксином, гиббереллином и азотобактерином — было установлено, что урожайность кукурузы возрастает при использовании гетероауксина и гиббереллина.
Для снижения продолжительности биологической иммобилизации питательных веществ путем ускорения процессов минерализации были использованы также сточные воды заводов по производству кормовых дрожжей и антибиотиков. В вегетационных опытах в варианте «сточные воды + солома», где отмечено ускорение иммобилизации, был получен специфический эффект: урожайность кукурузы возросла на 58%, пшеницы — на 17%. Под действием сточных вод увеличивалась численность микроорганизмов в почве.
Урожайность кукурузы и пшеницы также возрастала при использовании сточных вод заводов по производству антибиотиков. В вариантах опытов по добавлению соломы, в которых в результате иммобилизации азота урожай кукурузы снизился на 45%, при добавлении сточных вод он увеличился на 16%. Сильное снижение урожая получено в вариантах с внесением соломы, особенно на почвах с высокой иммобилизационной способностью.
Приведенные примеры показывают на некоторую возможность регулирования биологической иммобилизации. В настоящее время разработаны более совершенные приемы, способствующие активации жизнедеятельности микроорганизмов. В почвах с высокой и продолжительной иммобилизацией регуляция этого процесса может быть достигнута использованием навоза, растительных остатков с высоким содержанием азота (высокая концентрация бобовых в севооборотах), биологических стимуляторов, отходов промышленности, содержащих азот или ростовые вещества, бактериального удобрения азотогена и т. д. Регуляция продолжительности иммобилизации азота повысит эффективность азотных минеральных удобрений.
В осенний период, когда на почве отсутствует растительный покров и потребность культурных растений в усвояемых питательных веществах низкая, активизация микрофлоры, совершающей иммобилизацию, — необходимый прием, предохраняющий усвояемые питательные вещества от вымывания. Внесение соломы или запашка растительных остатков, бедных азотом, позволяет сохранить усвояемый азот от вымывания и газообразных потерь.