АГРОХИМИЯ, 2007, № 6, с. 14-21
УДК 6314174:631.51:631.44542(571.1)
ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛИЗАЦИИ ПОЧВЕННОГО АЗОТА ПРИ МИНИМИЗАЦИИ ЗЯБЛЕВОЙ ОБРАБОТКИ ВЫЩЕЛОЧЕННОГО
ЧЕРНОЗЕМА В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
© 2007 г. И. Н. Шарков, А. А. Данилова, С. А. Колбин, А. С. Прозоров
Сибирский научно-исследовательский институт земледелия и химизации сельского хозяйства СО РАСХН,
630501 Новосибирская обл., пос. Краснообск Поступила в редакцию 13.10.2006 г.
Исследовано влияние 20-летнего применения вспашки, плоскорезной и "нулевой" обработок на минерализацию почвенного азота в течение вегетационного периода в старопахотном черноземе. Разные способы обработки, не различаясь существенно по влиянию на суммарную минерализацию почвенного азота в целом за вегетационный период, обусловливали неодинаковую динамику этого процесса и по-разному дифференцировали обрабатываемый слой почвы по уровню азотминерали-зующей способности. Обсуждены причины выявленных особенностей азотного режима почвы и их возможные последствия для продуктивности зерновых культур, возделываемых при разных способах основной обработки.
ВВЕДЕНИЕ
Минимизация механического воздействия на почву путем замены глубокой зяблевой вспашки мелкими и поверхностными обработками вплоть до перехода к так называемому прямому посеву (т.е. заделке семян в необработанную почву) представляет интерес, прежде всего, с точки зрения экономии техногенных ресурсов и защиты почвы от ветровой и водной эрозии. При этом особое место занимают системы обработки почвы без оборачивания пласта, в значительной степени сохраняющие на поверхности стерню, которая повышает водо- и ветроустойчивость почвы и способствует накоплению зимних осадков. Не случайно различные варианты безотвальных и плоскорезных обработок представляют один из краеугольных камней системы почвозащитного земледелия [1-3].
Переход к безотвальным обработкам, особенно мелким и поверхностным, может порождать и ряд негативных явлений, таких, как увеличение засоренности посевов, повышение на поле фона листостеблевых инфекций, уменьшение влагоза-пасов в почве вследствие чрезмерного уплотнения верхнего слоя, ухудшение азотного питания культурных растений [4-6]. Поэтому экономический эффект от минимизации обработки почвы не всегда бесспорен: результат зависит в основном от соотношения между экономией ресурсов на механическую обработку почвы и дополнительными затратами на применение гербицидов и азотных удобрений.
Особый интерес представляет вопрос о возможном ухудшении обеспеченности растений азотом при минимизации обработки почвы, по-
скольку дополнительное применение достаточно дорогостоящих азотных удобрений может существенно удорожать технологии возделывания культур. Важно также и то, что ответ на этот вопрос предполагает вполне определенное понимание механизмов, определяющих протекание процессов минерализации и гумификации органического вещества в почве и воспроизводство почвенного плодородия в целом.
Ухудшение азотного режима в почве при минимизации механической обработки может быть обусловлено повышением засоренности посевов, либо торможением процессов минерализации органического вещества вследствие создания в почве условий, менее благоприятных для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов [7-9]. Однако, вопреки широко утвердившемуся в отечественной литературе мнению, это ухудшение регистрируется далеко не всегда даже при крайней степени минимизации обработки почвы -прямом посеве. Так, из 45 лет опытов, проведенных в разных местах Англии, 31 год потребность озимой пшеницы в азотных удобрениях по вспашке и при прямом посеве была одинаковой, 10 лет она была ниже по вспашке, и 4 года растения были лучше обеспечены почвенным азотом при прямом посеве [10]. Об отсутствии существенной разницы в количестве доступного растениям почвенного азота на фонах вспашки, с одной стороны, плоскорезной и поверхностных обработок - с другой, косвенно свидетельствуют, по нашему мнению, данные Явтушенко [11]: урожайность зерновых культур без применения азотных удобрений на разных почвах на этих фонах обработки в среднем по 187 опытам была одинаковой - 24.5 ц/га. Все это
свидетельствует, по нашему мнению, о существовании многовариантной зависимости между формированием азотного режима в почве и минимизацией ее обработки.
Цель работы - попытка анализа возможных ситуаций изменения минерализации почвенного азота и обеспеченности им культурных растений при минимизации обработки на примере чернозема выщелоченного лесостепи Западной Сибири.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование провели на базе стационарного опыта Сибирского НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства, заложенного 20 лет назад на старопахотном выщелоченном черноземе в левобережной части р. Обь вблизи г. Новосибирска. В зернопаровом севообороте (пар, озимая рожь, пшеница, пшеница) изучали несколько систем зяблевой обработки почвы (фоны), в том числе: вспашка (плугом на глубину 22-25 см), плоскорезная обработка (рыхление культиватором КПГ-250 на глубину 22-25 см) и "нулевая", т.е. без осенней обработки. С поля отчуждалось только зерно, солому измельчали комбайном во время уборки и рассеивали по поверхности почвы. Было принято, что среди исследуемых вариантов вспашка оказывала наиболее интенсивное влияние на почву, плоскорезная обработка занимала промежуточное положение, а "нулевая" характеризовала крайнюю степень минимизации механического воздействия.
Наблюдения за минерализацией почвенного азота проводили в вариантах стационарного опыта, где не применяли азотные удобрения, но осуществляли уничтожение двудольных сорняков путем обработки посевов в фазе кущения гербицидами группы 2,4-ДА. Различия в засоренности посевов между фонами обработки обусловлены в основном злаковыми сорняками, устойчивыми к данным гербицидам. Почвенные образцы отбирали в паровом поле на вышеуказанных фонах обработки из слоев 0-10, 10-20 и 20-30 см один раз в 2 нед. В образцах определяли обменный аммоний с реактивом Несслера (вытяжка 0.5 н. KCl) и нитратный азот модифицированным дисульфо-феноловым методом [12].
Чтобы выяснить, различались ли почвенные образцы с разных вариантов обработки по содержанию лабильного органического вещества, был проведен лабораторный опыт, в котором почву на протяжении 2 мес. инкубировали при оптимальных температуре (23-25°С) и влажности (60% от полной влагоемкости), и учитывали накопление нитратного азота. Предполагали, что в одинаковых гидротермических условиях почвенные образцы с большим содержанием лабильного органического вещества будут обеспечивать и большее накопление минерального азота.
Наблюдения за динамикой в почве нитратного азота проводили в вегетационные периоды 2003 и 2004 гг. Весь летний период 2003 г. характеризовался как крайне засушливый: сумма осадков за май составила 24 мм (66% нормы), за июнь выпало 28 мм (48% нормы), за июль - 57 мм (79% нормы), за август - 5 мм (7% нормы). Эти показатели для 2004 г. соответственно составляли (мм): 26, 31, 104, 57, т.е. вегетационный период 2004 г. в мае и июне был примерно таким же засушливым, как и в 2003 г., переувлажненным - в июле и близким к среднемноголетним условиям - в августе. Таким образом, оба года характеризовались засушливым весенне-летним периодом, что характерно для континентального климата Западной Сибири. Разница между годами заключалась в том, что вторая половина вегетационного периода 2004 г. была значительно более увлажненной, чем 2003 г.
Почва - чернозем выщелоченный среднесу-глинистый - до закладки опыта длительное время (десятки лет) использовалась в полевых севооборотах преимущественно для выращивания зерновых культур. Основные ее характеристики: гумус -5.7%, общий азот - 0.29%, рНн 0 - 5.7-6.0.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Паровое поле, в отличие от занятого сельскохозяйственной культурой, представляется наиболее подходящим местом в севообороте для сравнительного изучения процессов минерализации почвенного азота по вариантам опыта. Во-первых, это первое поле после заключительной культуры севооборота, и поэтому в нем в наиболее концентрированном виде проявляются результаты предшествующих воздействий на почву. Во-вторых, с методической точки зрения в паровом поле значительно проще и точнее можно учесть высвобождение минерального азота из органического вещества почвы, чем в поле с растениями. Дело в том, что растения потребляют азот из всей почвенной толщи, и трудно определить, какая доля элемента усвоена ими из азотсодержащих соединений, минерализовавшихся в текущем вегетационном периоде.
На рис. 1 представлена динамика накопления нитратного азота в слое почвы 0-30 см в течение вегетационного периода в зависимости от варианта зяблевой обработки. Выявленные в оба года исследования закономерности динамики нитратного азота в почве оказались сходными. Это сходство заключалось в том, что различия в запасах N-N03 в почве между вариантами обработки, достаточно четко выраженные в первую половину вегетационного периода, к 20-30 июля практически полностью нивелировались.
В результате в целом за вегетационный период накопление нитратного азота в слое почвы 0-
N-N03, кг/га 100
80 60 40 20
2003 г.
ЯСР05
12°Э5.03 26.05.03 09.06.03 23.06.03 07.07.03 21.07.03 04.08.03 18.08.03 01.09.03 100
2004 г
80
60
40
20
0
12.05.04 26.05.04 09.06.04 23.06.04 07.07.04 21.07.04 04.08.04 18.08.04 01.09.04
— 2
---3
Рис. 1. Динамика запасов нитратного азота в слое почвы 0-30 см парового поля в зависимости от способа зяблевой обработки: 1 - вспашка, 2 - плоскорезная обработка, 3 - "нулевая" обработка (то же на рис. 2-4).
_|_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_
30 см практически не зависело от способа зяблевой обработки: в 2003 г. в среднем оно составило 30, в 2004 г. - 55 кг/га. Большая величина этого показателя в 2004 г. обусловлена, по-видимому, более благоприятными условиями увлажнения почвы во вторую половину вегетационного периода в сравнении с аналогичным периодом 2003 г.
Анализ данных рис. 1 показывает, что нивелирование различий в запасах нитратного азота между разными способами обработки почвы происходило за счет более быст
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.