АГРОХИМИЯ, 2015, № 8, с. 23-31
УДК 631.416.1
ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ АЗОТА ПОЧВЫ И ЕГО ЗАПАСЫ
© 2015 г. Н.И. Фрунзе
Институт микробиологии и биотехнологии АН Молдовы 2028 Кишинев, ул. Академическая, 1, Молдова E-mail: ninafrunze@mail.ru
Поступила в редакцию 14.03.2015 г.
В 2-х кормовых севооборотах изучены содержание и запасы общего азота почвы, его аммонийной, нитратной и аминокислотной (АК) форм. Установлено, что азотный пул, равный 0.2%, возрастал до 0.3%. В результате длительного применения сельскохозяйственных технологий его доля в гумусе почвы составляла 7.1-10.4%. Это значило, что на фоне увеличения абсолютного содержания валового азота в действительности происходило его убывание. Фракции азотного фонда были довольно стабильными по своей качественной структуре, но под влиянием антропогенных факторов они претерпевали значительные количественные изменения. Наименьшей долей была представлена аммонийная форма (0.2-0.5%), при наибольших ее количествах в природной почве. Удобрение почвы, особенно органическое, снижало ее содержание. Доля нитратной формы была больше (в 7.3-14.3 раза), чем аммонийной. Составляя 2.3-3.7% от общего азота, она возрастала обратно пропорционально последней. В пахотных вариантах ее содержание было больше в 13 раз, чем в почве природного фона. Значительную часть составляли фракции азота АК: 10-31% от валового азота и 0.8-2.3% от гумуса. Полученные результаты свидетельствовали о преимуществах целинных почв в аккумуляции азота аминокислот (1.61 т/га). Показано уменьшение содержания форм азота в пахотных почвах (0.46-1.15 т/га): азота аминокислот - в 2-3 раза, аммонийной формы - в 1.83 раза, нитратной формы - в 10.8 раза.
Ключевые слова: фракционный состав азота, запасы азота, почва.
ВВЕДЕНИЕ
В почвах Молдовы содержится приблизительно 1 млрд т гумуса и 50 млн т азота [1]. Доля общего азота в карбонатных и обыкновенных черноземах (0.21-0.22%), а также в типичных и выщелоченных (0.23-0.24%) больше, чем в серых и бурых [2, 3]. Его содержание намного превосходит долю элемента в почвах других стран, например, в почвах России (0.05-0.1%), уступая по этому показателю лишь некоторым торфяным почвам (0.6-1.0%) [4]. Основная часть азота (~95%) представлена органическими соединениями и лишь 3-4% - минеральными [5-7]. В результате сельскохозяйственной деятельности человека существенно изменяются почвенно-экологические условия, и в связи с этим отмечено перераспределение азотного пула почв. Его формы, составляя часть органического вещества многокомпонентного и постоянно меняющегося состава почвы, в значительной степени трансформируются [8, 9]. Поэтому отличительной чертой, характеризующей азотный фонд почвы, является долевое участие и соотношение форм азота в его суммарном содержании [4, 10]. Имеющиеся в литературе све-
дения позволяют констатировать, что в настоящее время содержание и качественный состав азотных соединений органической природы в составе азотного фонда почв, в частности его аминокислотного (АК) компонента, в значительной степени синтезируемых почвенными микроорганизмами [11-13], изучены недостаточно [3, 8, 14, 15], что затрудняет выявление лимитирующих факторов азотного баланса почв. Следует отметить, что характер биосинтеза органических веществ и его направленность довольно существенны, особенно при смене технологий землепользования [4, 8, 10, 14-16].
Цель работы - изучение запасов и фракционного состава азотного фонда чернозема типичного Республики Молдова и его изменений в результате применения различных технологий сельскохозяйственного землепользования. Для этого были определены: 1) азотный пул и его запасы; 2) содержание аммонийных и нитратных форм в составе общего азота; 3) доля азота АК в запасах валового азота и гумуса; 4) индивидуальное участие АК в образовании азотных резервов исследованного чернозема.
Таблица 1. Схема севооборотов кормовых культур и их удобрения
Год исследования Экспериментальные варианты
контроль без удобрений минеральный органический
Севооборот с участием люцерны
1995,2002 Люцерна, 1-й год По выносу (Ж5-90Р30-60К60-90) Навоз 10-12 т/га/год
1996,2003 Люцерна, 2-й год
1997, 2004 Люцерна, 3-й год
1998, 2005 Озимая пшеница
1999,2006 Кукуруза на зерно
2000, 2007 Соя (горох) /зерно
2001, 2008 Озимая пшеница
Севооборот без люцерны
1995, 2002 Свекла кормовая По выносу (Ж5-90Р30-60К60-90) Навоз 20-24 т/га/год
1996, 2003 Соя (горох)/зерно
1997, 2004 Кукуруза на силос
1998,2005 Озимая пшеница
1999,2006 Кукуруза на зерно
2000, 2007 Соя (горох)/зерно
2001, 2008 Озимая пшеница
Таблица 2. Агрохимическая характеристика почвы экспериментальных вариантов
Вариант Гумус Аминокислоты N-N0;, N-N0;, С : N
% т/га % т/га % к гумусу мг/100 г % к гумусу
Контроль без удобрений
Минеральный Органический
Контроль без удобрений
Минеральный Органический
Природный фон
Севооборот с участием люцерны
2.50 57.5 0.18 4.14 7.2 0.6 5.8 0.024 0.232
2.50 57.5 0.22 5.06 8.8 0.6 6.7 0.024 0.272
3.00 69.0 0.36 8.28 12.0 0.6 8.6 0.020 0.290
Севооборот без участия люцерны
3.11
Лесополоса, абсолютный контроль 71.5 I 0.49 I 11.3 I 15.8 I 1.1
2.50 57.5 0.14 3.22 5.60 0.5 5.4 0.020 0.220
2.60 59.8 0.23 5.29 8.85 0.6 5.6 0.023 0.220
2.90 66.7 0.22 5.06 7.59 0.6 7.0 0.021 0.240
0.8
12.5
12.5 13.0
12.5
13.0 9.67
0.035 0.028 14.1
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектами исследования являлись чернозем типичный многолетнего стационара (с 1990 г.) экспериментальной базы Академии наук Молдовы "Биотрон" и почва расположенной рядом (~100 м) лесополосы широколиственных пород деревьев. Выбранные для исследования участки в разное время были заняты растениями 2-й ротации 2-х контрастных севооборотов кормовых культур и распределены в 3-х вариантах: 1 - неудобренный
(контроль), 2 - минеральный (минеральные удобрения), 3 - органический (навоз КРС + сидера-ты + растительные остатки). Удобрения вносили в зависимости от возделываемой культуры таким образом, чтобы варианты по количественному содержанию КРК в почве были эквивалентными (табл. 1). Эталоном в сравнительной оценке количественного содержания азота и его фракций служила почва естественного биоценоза лесополосы (природный фон). Агрохимическая характеристика опытных участков представлена в табл. 2.
Таблица 3. Валовое содержание азота и его форм
Вариант ^бщ N-N0;, Азот АК
% т/га % к гумусу % % % к гумусу
Севооборот с участием люцерны
Контроль без удобрений 0.20 4.60 8.00 0.0006 0.0058 0.03 1.2
Минеральный 0.20 4.60 8.00 0.0006 0.0067 0.03 1.2
Органический 0.23 5.29 7.67 0.0006 0.0086 0.05 1.7
Севооборот без люцерны
Контроль без удобрений 0.20 4.60 8.00 0.0005 0.0054 0.02 0.8
Минеральный 0.20 4.60 7.69 0.0006 0.0056 0.03 1.2
Органический 0.30 6.90 10.35 0.0006 0.0070 0.03 1.0
Лесополоса, абсолютный контроль Природный фон I 0.22 I 5.06 I 7.07 I 0.0011 I 0.0008 I 0.07 I 2.3
Исследование проводили в 2006-2008 гг. Размер опытных делянок составлял 20-30 м2. Образцы почвы отбирали весной, летом и осенью из слоя 0-20 см, не менее чем из 5 точек. Для анализа использовали только репрезентативные смешанные образцы. Определение общего, аммонийного и нитратного азота, а также расчет его запасов осуществляли общепринятыми методами [17]. Аминокислоты (АК) извлекали из почвы солянокислым гидролизом и в трехкратной повторности определяли суммарное содержание связанных и свободных АК [18] с помощью ионообменной хроматографии на автоматическом анализаторе ААА-339. Статистический (дисперсионный) анализ результатов выполнен в программе Statistica 6.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Валовое содержание азота в почве экспериментальных вариантов составляло 0.2-0.3%, демонстрируя существенные отличия в пахотной и целинной почвах (табл. 3). Наибольшие величины этого показателя отмечены в органическом варианте и в почве природного фона. В минеральных и неудобренных вариантах обоих севооборотов содержание общего азота было одинаковым. Целинная почва лесополосы количественно аккумулировала меньше азота, чем органические варианты, однако больше, чем в остальных вариантах. Из изученных фракций азотного фонда почвы наибольшим валовым количественным показателем характеризовалась фракция азота АК, затем следовали нитратная и аммонийная формы. Азот АК варьировал от 0.03-0.05% в севообороте с люцерной до 0.02-0.03% в севообороте без люцерны,
увеличиваясь в почве природного фона до 0.07%. Валовое содержание аммонийного азота экспериментальных вариантов было почти одинаковым (0.0005-0.0006%). В почве природного фона содержание аммонийного азота было больше в 1.83 раза.
Содержание нитратного азота было сравнительно более изменчивым и составляло 0.00540.0086% в удобренных вариантах, особенно в севообороте с люцерной. Содержание К-К03 было в 7.3-14.3 раза больше по сравнению с фракцией К-КН4 при их наименьшем содержании в неудобренных вариантах обоих севооборотов и в минеральном варианте севооборота без участия люцерны. Максимальное содержание этих фракций отмечено в почве органических вариантов. Валовое содержание нитратного азота в почве природного фона было на порядок меньше, чем в пахотной почве (0.0008%). Между содержанием форм азота установлена сильная корреляционная связь. Пары аммонийный и нитратный азот (г = - 0.83), а также нитратный и азот АК (г = - 0.80) характеризовались обратной связью, тогда как пара аммонийный азот и азот АК (г = 0.90) - прямой. При ?теор = 2.57, ?факт = 3.32, 2.96 и 4.74, соответственно, что позволило считать выявленные степени сопряженности существенными.
Запасы общего азота и его форм изменялись аналогично его содержанию: при одинаковых запасах в минеральных и контрольных вариантах обоих севооборотов (4.60 т/га) отмечено их увеличение в органических вариантах (5.29 т/га -севооборот с люцерной и 6.90 т/га - севооборот без люцерны). В почве природного фона они составляли 5.06 т/га. Запасы азота АК были равны 0.453-1.15 т/га в пахотных вариантах и
(а)
1.8 1.6 Я 1.4
g 0.8 <| 0.6 0.4 0.2 0
ш
ж
ш
Контроль Минераль-
Органический
Природный фон
Варианты
■ Аммонийный азо
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.