АГРОХИМИЯ, 2014, № 2, с. 20-25
Удобрения
УДК 631.416.1:631.445.41:631.559:631.84
АЗОТНЫЙ РЕЖИМ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО И ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В ПОСЛЕДЕЙСТВИИ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ
© 2014 г. Е.П. Шустикова, Н.Н. Шаповалова
Ставропольский научно-исследовательский институт сельского хозяйства РАСХН 356241 Ставропольский край, Михайловск, ул. Никонова, 49, Россия E-mail: sniish@mail.ru
Поступила в редакцию 29.08.2013 г.
Изучено последействие длительного внесения азотных удобрений на продуктивность звена севооборота: пар-озимая пшеница-озимый ячмень-соя. Выявлено, что увеличение продуктивности сельскохозяйственных культур происходило в основном за счет минерализации азота из органических соединений почвы. На основе показателей выноса азота и нитрифицирующей способности почвы установлено, что длительное применение азотных удобрений увеличивало потенциальные возможности чернозема обыкновенного в обеспечении растений минеральными формами азота в течение всей вегетации.
Ключевые слова: азотный режим, чернозем обыкновенный, продуктивность сельскохозяйственных культур, последействие удобрений.
ВВЕДЕНИЕ
Сохранение и повышение почвенного плодородия возможно при использовании соответствующих агротехнических приемов, среди которых важное значение имеют удобрения. Из них главная роль в увеличении продуктивности возделываемых сельскохозяйственных культур принадлежит азотсодержащим удобрениям.
При внесении минеральных азотных удобрений в сравнении с фосфорными и калийными значительно изменяются процессы азотного метаболизма в почве. Наиболее объективно и комплексно решать проблемы действия азота на производительную способность почвы позволяют материалы, полученные в длительных стационарных опытах.
Метаболизму азота в почве посвящено большое количество исследований, в которых отмечено, что внесенный азот не только используется растениями, но под воздействием микроорганизмов подвергается различным превращениям, в результате чего его значительное количество переходит в органические соединения. Это обусловливает уменьшение его содержания в минеральной форме, особенно под культурами, и только в парующих полях азот удобрений может длительное время находиться в виде минеральных соединений [1-5].
В начале ХХ века было показано, что почвенная среда представляет собой субстрат, где происходят не только химические или физические, но и крайне изменчивые биологические процессы. Наиболее деятельным источником легкоусвояемых азотных соединений являются не перегнойные соединения почвы (гумус), а не разложившиеся растительные остатки [6].
Неорганический азот в почвах представлен в основном аммонием, нитратами и нитритами. Однако их количество составляет небольшую часть (1-2%) от общего азота почвы, они мобильны и подвержены изменениям под действием различных факторов. Потому при характеристике азотного режима почвы следует учитывать не только актуальные запасы азота (N-N03 и К-КИ4), но и потенциальные, которые устанавливаются по способности почвы мобилизовывать минеральный азот из органического вещества.
Высокая микробиологическая активность черноземов способствует повышенной иммобилизации внесенного с удобрениями азота, в результате чего до 90-95% этого элемента включается в состав микробной массы. Однако идущие параллельно процессы минерализации обеспечивают растения на протяжении всего периода вегетации усвояемыми формами азота [5]. Следовательно, иммобилизованному азоту удобрений, особенно
при систематическом и длительном их применении, принадлежит важная роль в балансе азота в почве и азотном питании растений, поскольку процессы иммобилизации азота в органическую форму, как и процессы минерализации, происходят в почве параллельно и постоянно. Потому величина последействия азотных удобрений зависит от активности минерализации иммобилизованного в органическую форму этого элемента.
Цель работы - установить влияние последействия длительного внесения азотных удобрений на продуктивность возделываемых культур и определить степень минерализации иммобилизованного азота удобрений по величинам его выноса растениями и нитрифицирующей способности почвы.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование выполнено на базе длительного полевого опыта, заложенного в 1976 г. под руководством Л.Н. Петровой.
До 2006 г. проводили ежегодное внесение различных доз азотных удобрений (от N30 до N180 с шагом N30) на естественном и удобренном (по Р120К120 ежегодно) фонах. За время изучения действия удобрений прошло 5 ротаций зернопаропропашного севооборота. По указанной схеме внесение удобрений было проведено 21 раз. В 1990-е гг., в силу разных обстоятельств, в течение 4-х лет удобрения не применяли. В зависимости от дозы суммарное внесение азота за 5 ротаций составило N630-3780. Первые результаты по последействию были получены в 2007 г. на озимой пшенице после чистого пара. В конце 2011 г. проведены наблюдения над тремя культурами: озимой пшеницей, озимым ячменем и соей. Повторность во времени - двукратная, в пространстве - четырехкратная.
Почва опытного участка - чернозем обыкновенный мощный малогумусный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном слое перед закладкой опыта (1975-77 гг.) было равно 4.3-4.5%, количество подвижного фосфора -10.4-15.7, обменного калия 174-190 мг/кг почвы. Реакция почвенного раствора слабощелочная (рНН2о 7.2-7.3). Отбор почвенных проб для агрохимического анализа в период последействия удобрений проводили в посевах озимых культур в период возобновления весенней вегетации, сои - перед посевом. В пробах определяли содержание подвижных форм элементов питания: нитратного азота - по Грандваль-Ляжу, подвижного фосфора - по Мачигину и обменного
калия - из той же вытяжки методом пламенной фотометрии.
По данным [4], зависимость между количеством азота в активной форме и дозами предшествующего внесения азотного удобрения может сохраняться достаточно длительное время после их внесения, что свидетельствует о сильном воздействии азота на состояние органического вещества почвы. Размеры накопления минерального азота в почве в результате реакций иммобилизации и минерализации в отсутствие изотопной метки можно установить с помощью биологических тестов: путем выращивания растений и инкубирования почвы в определенных условиях. Потенциальные возможности почвы в обеспечении растений минеральным азотом в данном исследовании установлены по величинам выноса этого элемента основной и побочной продукцией и нитрифицирующей способности почвы. Анализ растительных образцов на вынос азота проведен после мокрого озоления по Куркаеву, нитрифицирующей способности почвы - по [6].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Последействие азотных удобрений зависит от дозы внесенного азота, степени использования его предшествующей культурой, гранулометрического состава почвы и количества выпавших осадков [8]. Как было отмечено выше, последействие азотных удобрений обусловлено не остаточным азотом удобрений, а дополнительно минерализованным азотом почвы под действием азотного удобрения [1, 4].
На формирование продуктивности культур и эффективность внесенных ранее удобрений влияли погодные условия. В данном исследовании за период с 2007 по 2011 г., как в температурном режиме, так и во влагообеспеченности аномалий не отмечено. Среднесуточная температура воздуха за сельскохозяйственный год, хотя и имела некоторые отклонения от климатической нормы, но эти изменения не превышали 1-2° С. Годовая сумма осадков варьировала от 534 до 580 при норме 560 мм, т. е. была близкой к среднемного-летней. Исключение составил 2006/2007 сельскохозяйственный год, в котором уровень увлажнения был меньше нормы на 13%. Озимую пшеницу в данном случае возделывали по благоприятному предшественнику - чистому пару, и недостаток осадков не оказал негативного влияния на урожайность возделываемой культуры.
Анализ агрохимического состояния почвы после систематического применения азотных
Таблица 1. Содержание и запасы в почве подвижных форм основных элементов питания после систематического внесения азотных удобрений (2007, 2009 гг.)
Вариант ежегодного вне- Содержание в слое 0-20 см, мг/кг Запасы в слое 0-100 см, кг/га
сения удобрений в период
их действия Р2О5 К2О Р2О5 К2О
0 1.4 18.0 237 60.7 142 2410
N30 2.3 25.5 219 63.3 170 2390
N60 2.0 22.9 218 61.1 176 22901
N90 1.4 23.4 219 60.6 172 2310
N120 1.5 25.7 217 77.7 173 2280
N150 1.5 23.9 215 82.5 182 2400
N180 1.8 25.2 212 93.5 184 2320
Р120 К120 (фон) 1.0 70.4 224 24.3 407 2440
Фон + N30 1.3 72.8 226 27.1 399 2370
Фон + N60 1.1 73.5 225 26.6 381 2420
Фон + N90 2.0 73.5 219 27.4 400 2410
Фон + N120 1.7 75.8 213 30.3 381 2350
Фон + N150 1.4 73.5 218 32.1 385 2350
Фон + N180 1.7 70.2 216 37.3 392 2340
удобрений показал, что содержание подвижных форм основных элементов питания в вариантах было неоднозначным. Например, количество легкоусвояемого растениями азота в слое 0-20 см не превышало 1.1-2.4 мг/кг почвы и не зависело ни от дозы ранее внесенных азотных удобрений, ни от фона. При этом в 1-метровом профиле отмечено заметное превышение запасов минерального азота относительно варианта без удобрений. При высоких дозах длительного использования аммиачной селитры разница достигла 35-62% (табл. 1).
Внесение азотных удобрений привело к увеличению в почве подвижных соединений фосфора и снижению количества обменного калия. Эти изменения в слое 0-100 см составили 24 и 10% соответственно. Следовательно, азотные удобрения оказали определенное влияние не только на азотный режим, но и на содержание в почве фосфатов и калия. Изменение их запасов под влиянием азота было разнонаправленным.
Самый существенный сдвиг в положительную сторону отмечен в накоплении Р2О5 под влиянием систематического внесения фосфора в виде фона. Прирост подвижных форм элемента относительно контроля в слое 0-20 см в среднем составил 54 мг/кг, запасы в 1-метровом профиле увеличились на 250 кг/га. Следовательно, в противоположность азоту остаточные фосфаты длительное время сохраняются в почве в виде минеральных соединений, чем и
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.