АГРОХИМИЯ, 2011, № 9, с. 43-50
УДК 631.416.1:631.445.24
ДОСТУПНОСТЬ РАСТЕНИЯМ И ОСОБЕННОСТИ ПРЕВРАЩЕНИЯ АММОНИЙНОГО И НИТРАТНОГО АЗОТА РАЗНЫХ ГОРИЗОНТОВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ
© 2011 г. В.В. Кидин, А.Б. Ахметова
Российский государственный аграрный университет-Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева 127550 Москва, Тимирязевская ул., 49, Россия
Поступила в редакцию 24.01.2011 г.
Применение стабильного изотопа 15К на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве позволило установить особенности потребления аммонийного и нитратного азота разными сортами редьки, размер его иммобилизации в почве и потерь в зависимости от пространственного расположения в почвенном профиле.
Ключевые слова: стабильный изотоп 15М, аммонийный и нитратный азот, доступность растениям азота, горизонты почвы, дерново-подзолистая почва.
ВВЕДЕНИЕ
Одним из основных факторов, лимитирующих урожайность овощных культур в Нечерноземной зоне, является уровень азотного питания. Внесение необоснованно высоких доз азотных удобрений может оказаться не только неэффективным приемом повышения продуктивности сельскохозяйственных растений, но и послужить причиной накопления нитратов в урожае в опасных для человека количествах.
В этой связи первостепенной задачей агрохимии является оптимизация азотного питания сельскохозяйственных растений. При этом наибольшее внимание следует уделить совершенствованию методов определения доз азотных удобрений с учетом запасов минерального азота в почве в начале вегетации растений и его доступности культурам в течение периода вегетации. Исследования, проведенные с зерновыми и кормовыми культурами показали [1-3], что использование аммонийного и нитратного азота из пахотного и подпахотных горизонтов почвенного профиля в значительной степени зависит от морфологических особенностей строения корневой системы сельскохозяйственных культур.
Определение содержания минерального азота в разных слоях почвы и количественная оценка доступности его сельскохозяйственным растениям позволяет более точно установить оптимальные дозы азотных удобрений и скорректировать
сроки их внесения с учетом плодородия почвы, планируемой урожайности и погодных условий [1, 3].
Почвенная диагностика азотного питания растений является надежным методом определения потребности сельскохозяйственных культур в азотном удобрении. Однако большая трудоемкость отбора образцов почвы для анализа, особенно в подпахотных горизонтах, и недостаточная изученность размера использования растениями минерального азота из нижних слоев почвы ограничивает применение этого метода [3].
В свое время Д.Н. Прянишников писал, что равноценные в физиологическом отношении аммонийная и нитратная формы азота могут использоваться сельскохозяйственными растениями в полевых условиях с неодинаковой эффективностью в зависимости от кислотности, гранулометрического состава почвы и других факторов [4]. С овощными культурами подобные исследования не проводили. В почвенной диагностике азотного питания овощных культур до сих пор остаются неизученными вопросы использования растениями аммонийной и нитратной форм азота с различной глубины почвенного профиля.
Несмотря на широкие исследования, проведенные в более поздний период [5-9], вопрос об использовании растениями разных форм минерального азота почвы до настоящего времени остается открытым.
Дискуссионными остаются также вопросы о сроках и глубине отбора образцов при осуществлении почвенной диагностики содержания минерального азота под посевами зерновых и кормовых культур. По данным [3, 6-8], наиболее тесная корреляционная зависимость между содержанием минерального азота в почве и урожайностью сельскохозяйственных культур достигается при взятии образцов почвы на глубину до 0.8-1 м. В то же время в силу большой трудоемкости отбора проб с 1-метрового слоя почвы многими исследователями [3, 5, 9] показана возможность ограничиваться при почвенной диагностике азотного питания взятием проб на глубину 40 см. Не менее противоречивые результаты получены также при определении сроков проведения почвенной диагностики азотного питания и прогнозировании размера использования различными сельскохозяйственными культурами минерального азота почвы, поскольку доступность его растениям из разных горизонтов почвы в значительной мере зависит от ее гранулометрического состава, морфологических особенностей корневой системы и погодных условий [8-11]. Особенно остро эти вопросы стоят при возделывании овощных культур.
По мнению авторов, причина противоречивости результатов заключается в том, что лабильное соотношение аммонийной и нитратной форм азота в почве, вызванное протекающими в ней процессами аммонификации, нитрификации и денитри-фикации, а также их разная доступность растениям из различных горизонтов почвы затрудняют в методическом аспекте определение реальных коэффициентов использования разных форм азота почвы без применения меченого азота.
Цель работы - изучение с помощью стабильного изотопа 15К путей трансформации аммонийного и нитратного азота в отдельных горизонтах дерново-подзолистой почвы и размера его потребления разными сортами столовой редьки в зависимости от глубины расположения ее корневой системы в почвенном профиле.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование проводили в мелкоделяноч-ных полевых опытах на дерново-подзолистой среднесуглинистой хорошо окультуренной почве овощной опытной станции РГАУ-МСХА им. В.И. Эдельштейна. Объектом исследования были 3 сорта редьки разных подвидов: европейского - Зимняя круглая черная и японского (дай-кон) - ТСХА-166 и ТСХА-Р, различавшихся морфологическим строением корневой системы и
интенсивностью роста. Редька зимняя круглая обладает мощной, глубоко проникающей (до 1.4-1.8 м и более) корневой системой. У редьки-дайкона ТСХА-Р корневая система менее развита, нежели у редьки зимней черной. Ее корни способны проникать на глубину до 0.8-1.1 м. Наименьшей массой корней среди испытуемых корнеплодов обладал сорт ТСХА-166.
Опыты проводили в четырехкратной повтор-ности с соблюдением общепринятой для Московской обл. технологии возделывания редьки. Агрохимический анализ почвы выполняли в соответствии с общепринятыми в агрохимической службе методами: гумус - по методу Тюрина, подвижные фосфаты и обменный калий - по методу Кирсанова (табл. 1). Содержание минерального азота в почве (аммонийного и нитратного) определяли ежегодно перед закладкой опытов послойно через каждые 20 см до глубины 100 см (табл. 2).
Для установления характера внутрипочвенной трансформации и размера использования редькой минерального азота почвы, содержащегося в различных почвенных горизонтах (слоях), перед посевом растений его метили небольшим количеством стабильного изотопа 15К путем локального внесения на глубину 10, 30, 50, 70 и 90 см (в середину каждого из 5 слоев почвы: 0-20 см, 20-40, 40-60, 60-80 и 80-100 см) раствора сульфата аммония -(15КН4)2804 или натриевой селитры - №15К03 с высоким обогащением 15К (94-98 атом.%) из расчета 8 кг 15К-КН4 или 15К-К03/га, что составляло в среднем 5-7% от содержания минерального азота в 1-метровом корнеобитаемом слое почвы. Минеральный азот почвы метили следующим образом: на каждой опытной делянке с редькой площадью 2 м2 с помощью металлического стержня диаметром 7 мм делали в шахматном порядке отверстия на расстоянии 14 см для равномерного распределения метки (49 отверстий на 1 м2), на дно каждого отверстия с помощью шприца-дозатора и пластиковой удлинительной трубки вносили по 5 см3 раствора (15КН4)2Б04 или (№15К03) необходимой концентрации, после чего отверстия засыпали почвой соответствующего слоя и уплотняли. В качестве общего фона применяли азотные, фосфорные и калийные удобрения в дозе К60Р60К60. Фосфорные и калийные удобрения (Рдв и Кх ) вносили в качестве основного удобрения при вспашке почвы, азотные (Км) - в период входов растений во время первой междурядной обработки редьки. В соответствие с биологическими особенностями редьку высевали в 1-й декаде июля, уборку и учет урожая корнеплодов и листьев (ботвы) проводили во 2-й декаде сентября с делянки площадью 2 м2.
Таблица 1. Агрохимическая характеристика профиля дерново-подзолистой почвы
Глубина слоя почвы, см рНКС1 Гумус (по Тюрину), % N^, мг/100 г Нг 5 Р2О5 К2О
мг -экв/100 г мг/кг
0-20 6.2 2.92 141 1.1 14.3 285 250
20-40 5.8 1.84 95 1.4 12.5 242 180
40-60 5.5 0.96 52 1.6 8.2 175 105
60-80 5.3 0.42 25 2.3 7.5 78 92
80-100 5.4 0.26 16 2.1 6.8 65 68
Таблица 2. Содержание минерального азота в разных слоях дерново-подзолистой почвы перед посевом редьки (в среднем за 3 года)
Глубина слоя почвы, см N мин Плотность почвы, г/см3
мг/кг г/делянку всегО n-nh4 N-NO3
кг/га
0-20 26 12.8 65 11 54 1.25
20 -40 16 9.0 45 13 32 1.40
40-60 7 4.2 21 10 11 1.50
60-80 5 3.0 15 8 7 1.52
80-100 5 2.8 14 10 4 1.54
0-100 31.8 160 52 108
Для анализа изотопного состава азота почвенные и растительные образцы отбирали из среднего рядка (ширина 0.4 м, длина 1.7 м), а два крайних служили в качестве защитных полос. Минеральный азот почвы (N-NH4 и N-NO3) экстрагировали раствором 0.1 н. KCl с последующим определением аммонийного азота по методу Кьельдаля, нитратный - восстанавливали в щелочной среде со сплавом Деварда до аммиака, который затем определяли по Кьельдалю. Для определения размера иммобилизации внесенного меченого азота после уборки растений ежегодно проводили отбор почвенных образцов из горизонтов (слоев) 0-20, 20-40, 40-60, 60-80 и 80-100 см. Содержание общего азота в почве и растениях определяли методом мокрого озоления по Кьельдалю-Иодельбауэру. Анализ изотопного состава азота выполняли на масс-спектрометре МИ-1201В в лаборатории азотных удобрений ВНИИА. Избыток содержания 15N в азоте почвы или растений находили по разности между обогащением 15N образца и естественным природным содержанием I5N (0.367 атом.%). Коэффициент использования минерального азота редькой и размер закрепления его в почве рассчитывали, исходя из общего содержания азота и избытка атомного % I5N в растениях и почве.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖ
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.