Сроки внесения удобрений оказывают различное влияние на развитие культур и эффективность вносимых питательных веществ.
Один из факторов, обусловливающий эти различия, — температура, которая тесно связана с развитием микрофлоры. Поэтому исследования изменений численности и состава микрофлоры, происходящих после внесения удобрений в условиях различной температуры, весьма актуальны. Как показывают результаты исследования, проведенные болгарскими учеными, температура почвы при внесении удобрений существенно сказывается как на численности, так и активности микрофлоры.
При 16°С в черноземах численность микрофлоры высокая, динамика ее роста существенно меняется от вносимых удобрений и органических веществ и незначительно — от влажности почвы. При 4°С количество основных групп микроорганизмов (аммонификаторов, нитрификаторов, денитрификаторов, актиномицетов) в целом низкое, однако значительно возрастает под влиянием вносимых минеральных удобрений. Процессы минерализации при указанной температуре протекают слабо. По-видимому, при низкой температуре происходит некоторое снижение количества СO2, выделяемого в почвенный воздух. Наиболее высоко количество выделяемого СO2 при температуре 4°С через 30 дней после внесения удобрений.
Следовательно, низкая температура в черноземах вызывает снижение численности основных групп микроорганизмов. Меняется также и состав микрофлоры. При 4°С наблюдается тенденция к увеличению общего количества аммонифицирующих бактерий и флуоресцентных бактерий рода Pseudomonas (Ps. fluorescens). Можно предположить, что в данном случае происходят процессы аммонификации, однако, аммонифицируются легкоминерализующиеся азотсодержащие органические вещества.
В зависимости от температуры черноземов происходят значительные изменения также в составе микроорганизмов. При 16°С встречаются значительные количества аммонифицирующих бактерий и актиномицетов, причем как при влажности 40%, так и 60—80% ППВ. Этот факт свидетельствует о том, что при 16°С условия для процессов минерализации являются благоприятными при любой влажности почвы. Увеличение численности актиномицетов при 16° С — признак интенсивной минерализации трудноразлагающихся органических веществ в почве. При 4°С и различной степени влажности почвы в черноземах наблюдается тенденция к увеличению численности бактерий, использующих для своего питания органический азот, особенно при наличии в почве растительных остатков. Снижается численность аммонифицирующих бактерий. Следовательно, при низкой температуре почвы увеличивается численность микроорганизмов, участвующих в иммобилизации усвояемого азота.
Это дает основание предполагать, что при низких температурах (зимой) в почве происходит торможение интенсивности процессов минерализации и доминирует иммобилизация.
Количество аммиачного и нитратного азота в черноземах после удобрения почв при различной температуре существенно различается. Наибольшее количество аммиачного азота накапливается при низкой температуре почвы, что показывает на снижение интенсивности нитрификации. При 16° С в течение 60 дней после внесения удобрений в почве отмечается постоянное снижение содержания аммиачного азота и возрастание нитратного, т. е. при 16° С интенсивность процессов нитрификации увеличивается. При низкой (4° С) температуре в течение 60 дней снижается количество усвояемого азота. Эти данные свидетельствуют о том, что в первые дни после внесения удобрений в условиях низкой температуры почвы происходит активная биологическая иммобилизация азота вследствие увеличения в этих условиях численности микрофлоры, совершающей этот процесс.
Данные модельных опытов показывают, что в черноземах после внесения удобрений иммобилизация усвояемого азота при 4° С является более высокой, чем при 16°С. Вносимый в почву карбамид при низкой температуре подвергается минерализации, но не нитрификации, и в этом случае аммиачный азот иммобилизуется в большей степени, чем нитратный. Аналогичные результаты о влиянии температуры на биологические свойства почв получены также на типичных и выщелоченных коричневых лесных, темно-серых и серых лесных почвах (Войнова, 1977), т. е. температура оказывает влияние на микрофлору независимо от типа почвы.
Данные модельных опытов, проведенных на псевдо подзолистых коричневых лесных почвах, характеризующихся плохими биологическими свойствами, показывают, что на этих почвах удобрение и различная температура по-разному сказываются на жизнедеятельности почвенной микрофлоры. При внесении удобрений при 16°С увеличивается в основном численность аммонифицирующих бактерий и актиномицетов. Нитрифицирующая активность в этих почвах бывает относительно высокой. После внесения удобрений, особенно карбамида, при 4°С в почве содержится в основном аммиачный азот. Биологическая иммобилизация при низкой температуре высока.
В целом можно сказать, что применение удобрений в условиях низких температур (зимой) снижает интенсивность процессов минерализации и усиливает иммобилизацию, которая предохраняет усвояемый азот от вымывания и миграции по глубине почвенного профиля. Приведенные результаты позволяют объяснить низкое содержание нитратов в грунтовых водах (Динчев, 1974) и показывают, что в большинстве почв Болгарии, за исключением легких, не существует большой опасности весеннего вымывания части азотных минеральных удобрений. Это имеет важное значение для заделки азотных удобрений осенью вместе с запашкой пожнивных остатков предшествующих культур.
Усвояемый азот в большинстве почв иммобилизуется в основном бактериями, мертвая масса которых легко разлагается. Это обусловливает быструю реминерализацию иммобилизованного азота и объясняет увеличение аммонифицирующей и нитрифицирующей активности почв весной, когда повышение температуры усиливает минерализацию иммобилизованного зимой азота.
При внесении азотных удобрений осенью при низкой температуре не возникает опасности вымывания питательных веществ. В этих условиях происходит биологическая иммобилизация азота удобрений и он накапливается в почве в органической форме. При возделывании культур (бобовые, табак, хлопчатник и др.), которые не переносят разовые высокие дозы азотных удобрений, можно искусственно вызывать иммобилизацию части азота внесением (запашкой) органического материала, усиливающего иммобилизацию. В этом случае в течение вегетационного периода в почву постоянно будет поступать усвояемый азот.
Результаты исследований микробиологических процессов, происходящих в почвах Болгарии при внесении азотных удобрений, показывают, что осенью или рано весной в один прием можно вносить всю норму удобрений без опасности существенных потерь азота.