CC BY
58
22. Селянинов Г Т. Методика сельскохозяйственной характеристики климата // Мировой агроклиматический справочник. Л.; М.: Гидрометеоиздат, 1937. С. 5-27.
23. Важов B. И. Агроклиматическое районирование Крыма // Труды Никитского ботанического сада. 1977. Т 71. С. 92-120.
Altitudinal zonality of soil conditions in mountain landscapes of the SouthEastern Crimea
Yu. V. Plugatar, V. P. Koba, M. L. Novitsky, V. V. Papelbu, N. A. Pshenichnikov
Nikitskii Botanical Garden - National Scientific Center of the RASciences, Nikitskii spusk, 52, pgt. Nikita, Yalta, Respublika Krym, 298648, 298648, Russian Federation
Abstract. We studied qualitative soil characteristics in various altitudinal zones of mountain landscapes in the South-Eastern Crimea in the territories ofanthropogenically transformed plant communities and analyzed soil conditions in connection with fluctuations in weather phenomena. The work was carried out in2020. We studied the physical and water-physical properties of the soil, field moisture, wilting moisture, humus content. The studbs were carried out through three hypsometric profiles at altitudes of 100,300and600 m above sea level in the Alushta regon in the territory of oak plantations on test plots in five layers of soil sections. The composition of plant communities was determined according to the requirements of certain types of moisture. Chronological analysis of weather conditions was carried out using data from regional meteorological stations. The soils of the mountainous landscapes of the South-East Crimea are characterized by low thickness, the content of the framework in the form of rubble and grit is estimated from 50 to 90%. The granulo-metric composition of the soil varies from loam to light clay, the reaction of the medium varies from slightly acidic to slightly alkaline. The total humus content increases with height above sea level. In the lower belt, the average value of this indicator was 2.1%, in the average one - 2.2%, in the upper belt - 2.8%. The humus content changes along the profile of the soil section. At an altitude of 100 m above sea level, the correlation coefficient between the humus component and the depth of the soil layer is -0.79, at an altitude of300 and 600 m above sea level it was -0.88 and -0.84, respectively. The amount of moisture in the soil is characterized by a noticeable differentiation with a change in the height of the location and the depth of the soil layer. A decrease in moisture content and humus content in the upper soil horizons at an altitude of 300 m above sea level determines this altitudinal belt of mountain landscapes in the South-Eastern Crimea as the most critical for the formation of plant communities.
Keywords: soils; dynamics; structure; composition; moisture; mountain landscapes; temperature regime.
For citation: PlugatarYuV, Koba VP, Novitsky ML, et al. [Altitudinal zonality of soil conditions in mountain landscapes of the South-Eastern Crimea]. Zemledelie. 2020. (8):10-5. Russian. doi: 10.24411/0044-3913-2020-10802.
doi: 10.24411/0044-3913-2020-10803 УДК 633.18: 631.811.1: 631.416.1
Азот в почвах рисовых полей
А. Х. ШЕУДЖЕН12, академик РАН, доктор биологических наук, зав. кафедрой, зав. отделом (e-mail: ashad.sheudzhen@mail.ru) О. А. ГУТОРОВА1, кандидат биологических наук, доцент (e-mail: oksana.gutorova@mail.ru) Х. Д. ХУРУМ1, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
С. В. ЕСИПЕНКО1, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Т. А. ИЛЛАРИОНОВА1, аспирант П. Н. ХАЧМАМУК2, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
1Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина, ул. Калинина, 13, Краснодар, 350044, Российская Федерация
^Федеральный научный центр риса, пос. Белозерный, 3, Краснодар, 350921, Российская Федерация
Исследования проводили с целью изучения влияния удобрений на азотный режим луговой и лугово-болотной почв рисовых полей в Республике Адыгея. Схема опыта включала следующие варианты: без удобрений (контPоль), ^бК^ N120Р80К60 N150P100K75
и Nt80Pt20K90. Почвенные образцы отбирали до посева, в период вегетации и после уборки урожая риса из слоя 0...20 см, в которых определяли содержание общего, минерального и органического азота, фракционный состав его органических и минеральных соединений. В луговой и лугово-болотной почвах доля органического азота составляет 90,6...92,5 и 91,3...92,8 %, минерального -7,5...9,4 и 7,2.8,7 % от общего соответственно. В составе органического азота почв на негидролизуемые соединения приходится 69,9.74,5 и 74,1.77,0 %; трудногидроли-зуемые - 14,7...15,7и 13,2.14,0 %; легкоги-дролизуемые - 3,1.4,3 и 2,9.3,3 % от азота общего соответственно. Минеральный азот в луговой почве представлен фиксированным аммонием на 6,4.8,0 % от азота общего, в лугово-болотной - на 6,0.7,4 %; обменно-поглощенным аммонием - на 0,5.0,8 и 0,4.0,6 % соответственно, нитратами - на 0,5.0,8 и 0,4.0,5 %. Роль нитритов в азотном фонде почв рисовых полей невелика. Внесение азотных удобрений с фосфорно-калийными в повышенных нормах (N10P100K75 и Nm0P120K90) увеличивало содержание легко-гидролизуемого азота в луговой почве на 14.22 мг/кг, в лугово-болотной - на 6.10 мг/кг. Наиболее благоприятное азотное питание растений в период вегетации риса складывалось при N150P100K75 и N180P120K90. При этих нормах содержание аммонийного азота в обеих почвах возрастало на 4,5.5,4 и 6,1.6,8 мг/кг, нитратного азота - на 2,8.3,1 и 3,8.3,9 мг/кг соответственно.
Ключевые слова: рис (Oryza sativa), луговая почва, лугово-болотная почва, удо-
брения, азот общий, азот минеральный, азот органический.
Для цитирования: Азот в почвахрисовьк полей/А.Х Шеуджен, О. А. Гуторова,Х Д.Ху-руми др.//Земледелие. 2020. № 8. С. 15-19. doi: 10.24411/0044-3913-2020-10803.
Продуктивность сельскохозяйственных культур обусловлена комплексом природных и агротехнических факторов, ведущее место среди которых занимает обеспеченность растений элементами питания и, прежде всего, азотом. Потребность растений в нем удовлетворяется, главным образом, из почвенных запасов и азотсодержащих удобрений. В этой связи одна из задач современной агрохимии состоит в эффективном использования азотного фонда почв при одновременном сохранении их плодородия и рациональном применении азотных удобрений [1].
Цикл азота в почве характеризуется постоянно действующими минерализационно-иммобилизаци-онными процессами взаимоперехода минерального азота в органические азотсодержащие соединения и обратно в результате процессов синтеза и разложения. Взаимодействие этих процессов определяет направленность потоков азота в агроэкосистемах: степень закрепления в почве, размеры использования растениями и уровень газообразных потерь азотистых соединений [2].
Азот служит одним из главных элементов питания для растений, ему принадлежит важная роль в формировании величины и качества урожая сельскохозяйственных культур [3, 4, 5]. При длительном использовании пашни безпримененияудобрений содержание общего азота в почве снижается на 0,5... 5,7 мг/кг в год. Ежегодно минерализуется 4.5 % исходного органического азота почвы. При длительном применении минеральных и органических удобрений (в условиях севооборота) количество общего азота в почве повышается на 0,07.0,5 мг/кг в год [6, 7].
За 25-летний период в земледелии России вынос азота урожаями сельскохозяйственных культур превысил внесение азота со всеми видами удобрений на 63,5 млн т, или в расчете на 1 га посевов 814 кг [8]. Газообразные потери азота достигают 15.25 % от внесенных доз и более [9].
Рис требователен к уровню азотного питания. На формирование 1 т зерна риса и соответствующего количество соломы необходимо 28 кг азота [10]. Накопление азота в почве происходит
Ы (D 3 ü
(D д
(D
5
(D
00 2 О м о
о см о см со
ш ^
Ф
Ч
ш ^
2
ш м
вследствие минерализации органических соединений в условиях анаэро-биозиса, а также внесения минеральных удобрений [10, 11]. В зависимости от способа применения азотных удобрений вместе с урожаем зерна риса из почвы выносится 42,3...86,3 кг/га азота, а также 26,8.53,0 кг/га фосфора и 48,5.108,4 кг/га калия [10].
Валовое содержание азота в почвах рисовых полей варьирует от 0,13 до 0,56 %, из которого 90.99 % связано в органических соединениях и только 1.10 % представлено в минеральной форме. В зависимости от степени окуль-туренности и гранулометрического состава почв рисовых полей запасы минерального азота в них могут колебаться в пределах 15.55 кг/га. Растениям хорошо доступны все минеральные формы азота, за исключением аммония, фиксированного в глинистых минералах. Азот органических соединений также не может служить непосредственным источником питания растений. Рис, как и все культуры, может использовать как нитратный, так и аммонийный азот. Затопление рисового поля в короткий срок вызывает перераспределение подвижных форм азота: уменьшение количества нитратного и увеличение аммонийного. По мере возрастания восстановленности почв содержание нитратов уменьшается до следовых количеств и единственным источником питания риса остается аммонийный азот [10, 12, 13].
Цель работы - изучить влияние минеральных удобрений на азотный режим почв рисовых полей.
Исследования проведены на луговой и лугово-болотной почвах левобережья р. Кубань в ООО «Адыгейский научно-технический центр по рису», расположенном в Тахтамукайском районе Республики Адыгея. Геоморфологические и почвенно-географические условия района проведения исследования приведены в ранее опубликованных работах [14].
На рисовой оросительной системе был заложен полевой опыт, схема которого предусматривала следующие
1. Содержание азота общего в почвах рисовых полей, мг/кг
варианты: М0Р0К0 (контроль); Ы90, N Р К ; N Р К
120 80 60' 150 100 75
Р К ■
' 60 45' ^80Р120К90. Уд°-
Вариант | Срок определения I Луговая почва | Лугово-болотная почва
до посева 2218 2432
после уборки урожая 2203 2418
N Р К 90 60 45 после уборки урожая 2210 2425
N Р К 120 80 60 после уборки урожая 2216 2432
N Р К 150 100 75 после уборки урожая 2220 2438
N Р К 180 120 90 после уборки урожая 2229 2447
НСР05 6 7
(0.20 см) слоя. В воздушно-сухих образцах определяли содержание общего азота по Кьельдалю и фракционный состав органических соединений азота в модификации Шконде и Королевой. Содержание минеральных форм азота определяли в свежих образцах: ни-тритный - по Гриссу, нитратный - по Грандваль-Ляжу, обменный - феноловым методом, фиксированный - по Мо-гилевкиной [15]. Статистическую оценку результатов исследований выполняли методом дисперсионного анализа в соответствии с руководством «Методика агрохимических исследований и статистическая оценка их результатов» (Майкоп, 2015).
Луговая и лугово-болотная почвы характеризуются высоким содержанием общего азота (^6 ). До посева риса его содержалось 2218 и 2432 мг/ кг соответственно. Выращивание риса без внесения удобрений приводило к уменьшению общего количества азота на 15 и 14 мг/кг соответственно. Это
в луговой почве составляло 2052 мг/кг в лугово-болотной - 2257 мг/кг Как известно, в составе гумуса исследуемых почв преобладает группа фульвокислот, которая менее устойчива и более подвержена к минерализации под воздействием вносимых азотных удобрений. Это приводило к уменьшению доли содержания органического азота, что отрицательно отразилось на потенциальном плодородии, и, в то же время, положительно - на азотном питании риса, так как азот переходит в доступную растениям форму. Это отчетливо видно в вариантах с повышенными нормами
удобрений М150Р100К75 и ^^ 180Р120К90' гЦе
содержание минерального азота ^мин) увеличилось соответственно на 30.35 и 43.48 мг/кг в луговой и на 20.45 и 37.45 мг/кг в лугово-болотной почвах относительно контроля. Одновременно в этих же вариантах количество органического азота снизилось на 18.28 и 22.32 мг/кг и на 8.14 и 16.22 мг/кг соответственно (табл. 2).
2. Содержание азота минерального и органического в почвах рисовых полей, мг/кг
Вариант Срок определения Луговая почва Лугово-болотная почва
N мин. N орг. N мин. N орг.
N0^0 до посева 166 2052 175 2257
после уборки урожая 161 2042 167 2251
N Р К 90 60 45 после уборки урожая 166 2044 175 2250
N Р К 120 80 60 после уборки урожая 172 2044 180 2252
N Р К 150 100 75 после уборки урожая 196 2024 195 2243
N Р К 180 120 90 после уборки урожая 209 2020 212 2235
НСР05 7 10 8 9
Азот минеральный - N ; азот органический - N
' мин. ' о
брения вносили с заделкой в почву дисковыми боронами перед посевом риса. В качестве удобрения использовали карбамид, двойной суперфосфат и хлористый калий. Предшественник -рис по рису 2 года. Режим орошения -укороченное затопление. Площадь делянки: общая - 100 м2, учетная - 80 м2. Повторность - 4-х кратная. Размещение делянок - рендомизированное. Сорт риса - Хазар.
Почвенные образцы отбирали до посева, по фазам вегетации растений (всходы, кущение, выметывание) и после уборки урожая риса из пахотного
связано с выносом этого элемента с урожаем риса, нитрификацией, дени-трификацией, а также с его вымыванием в нижележащие слои почв. Применение минеральных удобрений снизило потери азота из пахотного слоя почв на 0,32.1,18 % и 0,29.1,20 %, по сравнению с контролем после уборки урожая соответственно. Пополнению азота в почвах способствовало накопление пожнивных и корневых остатков под воздействием вносимых удобрений, особенно в повышенных нормах ^50Р100К75
и ^^1в0Р120К90 (табл. 1).
Азот в луговой и лугово-болотной почвах представлен органическими соединениями (^ г), доля которых составляет 90,6.92,5 и 91,3.92,8 % от общего соответственно. Минеральные удобрения значительно повлияли на содержание этой формы. До посева риса содержание органического азота
Доля содержания минерального азота в обеих почвах невелика - 7,5.9,4 % в луговой и 7,2.8,7 % в лугово-болотной от ^б1Д. Его в 10.13 раз меньше, чем органического. При этом с увеличением норм вносимых удобрений количество минеральных форм азота повышалось с 166 и 175 мг/кг в контроле луговой и лугово-болотной почв до 172.209 и 180.212 мг/кг в вариантах с удобрениями соответственно.
Следует отметить, что наибольшим содержанием общего, минерального и органического азота характеризуется лугово-болотная почва, поскольку в луговой складывается более благоприятный окислительно-восстановительный режим, способствующий ускорению минерализации органических веществ [12].
Во фракционном составе органических соединений азота исследуемых
3. Фракционный состав органических соединений азота в почвах рисовых
полей, мг/кг
Вариант Срок определения Фракция органических соединений
легкогидро-лизуемая трудногидро-лизуемая негидро-лизуемая
Луговая почва
N0^ до посева 74 326 1652
после уборки урожая 68 324 1650
N Р К 90 60 45 после уборки урожая 72 328 1644
N Р К 120 80 60 после уборки урожая 75 338 1631
N Р К 150 100 75 после уборки урожая 88 342 1594
N Р К 180 120 90 после уборки урожая 96 350 1574
НСР05 после уборки урожая 4 10 12
Лугово-болотная почва
N0^0 до посева 70 322 1865
после уборки урожая 69 320 1862
N Р К 90 60 45 после уборки урожая 70 321 1859
N Р К 120 80 60 N Р К 150 100 75 N Р К 180 120 90 после уборки урожая 72 334 1846
после уборки урожая 76 336 1831
после уборки урожая 80 342 1813
НСР05 после уборки урожая 4 8 14
почв значительную долю содержания занимают негидролизуемые фракции, не участвующие в биологическом круговороте, составляющие 69,9.74,5 % в луговой и 74,1.77,0 % в лугово-болотной почвах от Мо6щ. При этом с увеличением норм вносимых удобрений количество негидролизуемого азота заметно уменьшалось на 8.78 мг/кг в луговой и на 6.52 мг/кг в лугово-болотной почвах, по сравнению с контролем (табл. 3).
Второе место в азотном фонде органических соединений азота принадлежит трудногидролизуемым фракциям, служащих отдаленным резервом питания растениям, доля содержания которых в луговой составляет 14,7.15,7 % и лугово-болотной почве -13,2.14,0 % от Мобщ. Применение минеральных удобрений способствовало закреплению этой формы азота в почвах, особенно внесение повышенных их норм ^50Р100К75 и Ы180Р120К90. По сравнению с контролем, в этих вариантах содержание труднодоступного азота для растений риса увеличивалось на 16 и 24 мг/кг в луговой и на 14 и 20 мг/кг в лугово-болотной почвах соответственно.
Ближайшим резервом азота для растений риса после минеральных соеди-
нений, определяющих эффективное плодородие почв, выступает азот легко-гидролизуемый [10]. Доля содержания этой формы в луговой почве составляет 3,1.4,3 %, в лугово-болотной меньше -2,9.3,3 % от общего. С увеличением норм минеральных удобрений азотный режим исследуемых почв заметно улучшался. Максимальное содержание легкогидролизуемого азота отмечено
в вариантах N150Р100К75 и ^180Р120К90' чТО
больше контроля на 14...22 мг/кг в луговой и на 6.10 мг/кг в лугово-болотной почвах соответственно.
Азотное питание растений риса значительно зависит от содержания в почве минеральных форм соединений азота (табл. 4). Основная его часть в луговой и лугово-болотной почвах представлена фиксированным аммонием - 6,4.8,0 и 6,0.7,4 % от N , соответственно. Его
' ' общ
количество значительно не изменялось в условиях затопления почв рисовых полей. До посева риса фиксированного аммония в контроле содержалось 143,6 и 152,8 мг/кг а после уборки урожая риса снизилось на 3,6 и 7,0 мг/кг соответственно. На накопление этой формы азота в почвах повлияли минеральные удобрения. Повышенные нормы
^50Р100К75 и ^80Р120К90 увеличивЭЛи егО
4. Содержание минеральных форм азота в почвах рисовых полей, мг/кг
Вариант Срок определения Нитратный Нитрит-ный Аммонийный
обменно-поглощенный фиксированный
Луговая почва
N0^0 до посева 10,2 0,05 12,1 143,6
после уборки урожая 9,4 0,05 11,5 140,0
N Р К 90 60 45 после уборки урожая 9,6 0,08 12,0 144,3
N Р К 120 80 60 после уборки урожая 10,8 0,09 14,6 146,5
N Р К 150 100 75 после уборки урожая 12,5 0,16 16,0 167,3
N Р К 180 120 90 после уборки урожая 13,2 0,20 17,6 178,0
НСР05 после уборки урожая 2,2 0,15 3,0 10,2
Лугово-болотная почва
N0^0 до посева 9,6 0,05 12,6 152,8
после уборки урожая 9,2 0,05 12,0 145,8
N Р К 90 60 45 N Р К 120 80 60 N Р К 150 100 75 после уборки урожая 9,6 0,07 12,4 152,9
после уборки урожая 10,4 0,09 15,8 164,2
после уборки урожая 12,0 0,12 17,4 165,5
N Р К 180 120 90 НСР05 после уборки урожая 13,1 0,18 18,8 179,9
после уборки урожая 2,1 0,16 3,2 11,4
количество соответственно на 27,3 и 38,0 мг/кг в луговой и на19,7 и 34,1 мг/кг в лугово-болотной почвах, по сравнению с контролем, после уборки урожая. Фиксирующая способность этого иона связана не только с общей нормой вносимого в почву азота, но и применяемой его формой. Амидный азот мочевины после затопления рисового поля восстанавливается до аммиачного и фиксируется кристаллической решеткой почвенных минералов. И такое закрепление NH4+не имеет отрицательных последствий, поскольку этот процесс обратимый и фиксированный аммоний, по литературным данным, может также участвовать в питании риса [16].
Обменный аммоний ^Н4+) и нитратный (N03") азот служат основным источником питания риса. Доли их содержания от общего азота выражаются числами одного порядка и составляют 0,5.0,8 % в луговой и 0,4.0,6 % в лугово-болотной почвах соответственно. Вследствие затопления почв и создания в них восстановительных процессов в период вегетации риса происходит трансформация соединений азота. В этот период доминирующей его формой выступает обменный аммоний. Нитраты, в лучшем случае, обнаруживаются в следовых количествах. Минеральные удобрения повлияли на сезонную динамику содержания обменного аммония и нитратного азота в исследуемых почвах. Весной, до посева риса, их количество составляло 12,1 и 10,2 мг/кг в луговой и 12,6 и 9,6 мг/кг в лугово-болотной почвах соответственно. Осенью, после уборки урожая риса, в контроле луговой почвы содержание ионов NH4+ и N03+ снизилось на 0,6 и 0,8 мг/кг лугово-болотной - на 0,6 и 0,4 мг/кг соответственно. Внесение азота удобрений в нормах ^50
и ^80 на фоне Р100К75 и Р120К50
увеличивало содержание аммонийного и нитратного азота на 1,4 и 3,1; 3,1 и 4,5; 3,8 и 6,1 мг/кг в луговой и на 1,2 и 3,8; 2,8 и 5,4; 3,9 и 6,8 мг/кг в лугово-болотной почвах относительно контроля после уборки урожая риса соответственно. Это обусловлено, с одной стороны, поступлением азота с удобрениями, а с другой, - мобилизацией его почвенных запасов под их влиянием [10].
Содержание нитритов в почве небольшое, по сравнению с другими формами соединений минерального азота. В азотном режиме почв рисовых полей их роль незначительна. Количе- ы ство нитритов до посева риса в кон- е троле обоих почвах не превышало 0,05 л мг/кг При применении минеральных Д удобрений они хоть и увеличивались в л 2.4 раза, но их количество несравни- | мо с содержанием в почвах нитратов, 2 обменно-поглощенного и фиксирован- 8 ного аммония. м
Как отмечено выше, луговая и лугово- 2 болотная почвы характеризовались
5. Динамика содержания нитратного азота в почвах рисовых полей (0...20 см), мг/кг
Вариант До посева Фаза вегетации риса После уборки
риса всходы 1 кущение I выметывание урожая
Луговая почва
N Р К 90 60 45 N Р К 120 80 60 N Р К 150 100 75 N Р К 180 120 90 НСР05 10,2 4,4 0,2 - 9,4
10,2 4,9 0,3 - 9,6
10,2 10,2 10,2 5,6 6,2 6,3 0,4 -0,5 -0,5 - 10,8 12,5 13,2
- 0,7 0,2 - 2,2
Лугово-болотная почва
^Р0К0 9,6 4,1 0,2 - 9,2
N Р К 90 60 45 N Р К 120 80 60 N Р К 150 100 75 N Р К 180 120 90 НСР01 9,6 4,6 0,3 - 9,6
9,6 9,6 9,6 5,0 5,6 6,0 0,3 -0,4 -0,5 - 10,4 12,0 13,1
- 0,8 0,2 - 2,1
довольно близкими значениями содержания нитратного и аммонийного азота с небольшим преимуществом последнего. С созданием в почвах восстановленной среды количество нитратов снизилось почти вдвое. При этом в фазе всходов максимум их содержания в почвах отмечался в условиях повышенных норм минерального азота удобрений, - в вариантах Ы150Р100К75и М180Р120Кд0. В фазе кущения риса наличие нитратов не превышало в обоих почвах 0,5 мг/кг, а к вымётыванию растений они не обнаруживались в связи с их восстановлением (табл. 5). Следовательно, динамика содержания нитратного азота в почве не играет важную роль в азотном питании растений в течение вегетации риса.
Азот, как лимитирующий элемент питания, доступен рису большей частью в аммонийной форме и связи с этим изучение его динамики по фазам вегетации растений представляется особенно важным. После затопления рисовых полей количество обменного аммония возросло в 1,5.2,0 раза, по сравнению с допосевным периодом, что связано, с одной стороны, с редукцией окисленных соединений почвы, а с другой, - с минерализацией органического азота
в ней до восстановленных минеральных соединений, осуществляемой аммонифицирующими микроорганизмами, разлагающими органическое вещество с образованием аммонийного азота, который хорошо удерживается в почве и служит эффективной формой для питания растений риса. Наибольшее увеличение в фазе всходов отмечено в вариантах с нормами Ы150 и Ы180 на фоне Р100К75 и Р120К90, где превышение над контролем составило 8,1.8,7 мг/кг и других вариантов опыта 3,5.7,7 мг/кг в луговой и 8,8.9,6 и 5,1.8,5 мг/кг в лугово-болотной почвах соответственно (см. рисунок).
С фазы кущения количество аммонийного азота постепенно снижается, что обусловлено интенсивным его потреблением растениями риса. В этот период содержание ЫН4+ варьировало от 15,1 мг/кг в луговой и 15,3 мг/кг в лугово-болотной почвах контрольных вариантов до 16,1.23,8 и 16,4.24,9 мг/кг в зависимости от внесенной нормы азотного удобрения совместно с фосфорно-калийными соответственно. Такая же закономерность отмечена в фазе выметывания риса. В контролях луговой и лугово-болотной почв аммонийного азота содержалось 12,2 и 12,9 мг/кг
о см о см со
ш ^
Ф
и
ф
^
2
ш м
Рисунок. Динамика содержания обменного аммония в луговой (а) и лугово-болотной (б) почвах,:
* — ^ 0Р0К0' И — ^¡0Р60К45> — ^120Р80К60' — ^150^100^75' Ж — ^180Р12К90
в вариантах с разными нормами удобрений - 13,2.18,2 и 14,0.20,5 мг/кг соответственно (см. рисунок). Наилучшее азотное питание посевов риса в эти фенологические фазы формировалось при внесении норм азота Ы150 и Ы180 на
фоне Р100К75 и Р120К90.
Улучшение водно-воздушного режима почв способствует ослаблению аммонификации и возобновлению процессов нитрификации. После сброса воды с чеков и уборки урожая риса в почвах вновь отмечено появление нитратов и даже в количествах, превышающих исходные значения, а также снижение содержания аммонийного азота (см. табл. 5, рисунок). Отсюда следует, что динамика содержания нитратов и обменного аммония в почвах рисовых полей определяется трансформацией азотных соединений в связи со сменой окислительно-восстановительного режима и потреблением элемента растениями риса.
Наиболее благоприятный азотный режим исследуемых почв в течение вегетации риса складывался при внесении удобрений в повышенных нормах
азота М150 и М180 на фоне Р100К75 и Р120К90
соответственно. В этих вариантах содержания ЫН4+ в среднем за весь период наблюдений превышало контроль на 4,4 и 5,1 мг/кг в луговой и на 5,6 и 6,4 мг/кг в лугово-болотной почвах. По сравнению с более низкими нормами, - Ы90Р60К45 и М120Р80К60, - количество обменного аммония увеличилось в среднем за весь срок наблюдений на 1,7.3,7 и 3,6.5,7 мг/кг соответственно. Отсюда следует, с увеличением количества внесенного азота в луговую и лугово-болотную почвы содержание аммонийной его формы повышалось, а, следовательно, улучшалось азотное питание растений в течение вегетации риса.
Таким образом, азотный режим почв рисовых полей изменяется под воздействием вносимых минеральных удобрений. Их применение, особенно в повышенных нормах ^50Р100К75 и М180Р120К90, увеличивает содержание в луговой и лугово-болотной почвах рисовых полей общего азота, минеральных и органических форм его соединений, повышает эффективное плодородие почв и обеспечивает оптимальное минеральное питание растениям риса. Минеральные удобрения снижают потери азота из пахотного слоя почв на 0,32.1,18 и 0,29.1,20 %, по сравнению с контролем. Внесение азота удобрений в количествах Ы150 и Ы180 на фоне Р100К75 и Р120К90увеличивает содержание легкоги-дролизуемого азота на14 и 22 мг/кг в луговой и на 6.10 мг/кг в лугово-болотной почвах соответственно. С увеличением норм вносимых удобрений, Ы120Р80К60,
М150Р100К75 и N180^20^ повышается
количество аммонийного и нитратного азота в обеих почвах на 1,4 и 3,1; 3,1 и
4,5; 3,8 и 6,1 мг/кг и на 1,2 и 3,8; 2,8 и 5,4; 3,9 и 6,8 мг/кг соответственно. Наиболее благоприятный азотный режим почв в период вегетации риса складывается при внесении повышенных норм азота N150 и N180 на фоне фосфорно-калийных удобрений.
Литература.
1. Гамзиков Г. П. Агрохимия азота в агроценозах. Новосибирск: НовосибГАУ, 2013. 790 с.
2. Сычев В. Г., Соколов В. А., Шмырева Н. Я. Роль азота в интенсификации продукционного процесса сельскохозяйственных культур // Агрохимические аспекты роли азота в продукционном процессе. М.: ВНИИА, 2009. Т. 1. 424 с.
3. Влияние предшественника и минеральных удобрений на структуру урожая и продуктивность ячменя в лесостепи При-ангарья / Р. Ф. Байбеков, В. Ю. Гребенщиков, В. В. Верхотуров и др. // Плодородие. 2019. № 3 (108). С. 32-36.
4. Афанасьев Р. А., Иванчик В. А. Урожайность и качество зерна яровой пшеницы в условиях Нечерноземья при внесении минеральных удобрений // Плодородие. 2019. № 6 (111). С. 11-14.
5. Effects of long-term full straw return on yield and potassium response in wheat-maize rotation / Y-L. Bai, L. Wang, Y-L. Lu, et al. // Journal of Integrative Agriculture. 2015. Vol. 14. No. 12. P. 2467-2476.
6. Завалин А. А., Соколов О. А. Потоки азота в агроэкосистеме: от идей Д. Н. Прянишникова до наших дней. М.: ВНИИА, 2016. 519 с.
7. Nitrogen in chernozems under traditional and direct seeding cropping systems: a review / A. A. Zavalin, V. P. Belobrov, S. A. Yudin, et al. // Eurasian Soil Science. 2018. Т. 51. No. 12. P. 1497-1506.
8. Kudeyarov V. N. Soil-biogeochemical aspects of arable farming in the Russian federation // Eurasian Soil Science. 2019. Т. 52. No. 1. P. 94-104.
9. Optimizing Nitrogen Fertilizer Application for Rice Production in the Taihu Lake Region, China / M. H. Deng, X. J. Shi,Y H. Tian, et al. // Pedosphere. 2012. Vol. 22. No. 1. P. 48-57.
10. Шеуджен А. Х. Агрохимия и физиология питания риса. Майкоп: ГУРИПП «Адыгея», 2005. 1012 с.
11. Changes in the Nitrogen Budget and Soil Nitrogen in a Field with Paddy-Upland Rotation with Different Histories of Manure Application / F. Takakai, T. Kikuchi, T. Sato, et al. // Agriculture. 2017. Т 7. No. 5. P. 1-20.
12. Гуторова О. А., Шеуджен А. Х. Эколого-агрохимические состояние почв рисовых агроландшафтов: монография. Майкоп: Полиграф-ЮГ, 2020. 348 с.
13. Agrogenic soil evolution of rice agrolandscapes / A. Kh. Sheudzhen, O. A. Gutorova, E. V. Shein, et al. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 368. 012044.
14. Мобилизация почвенных фосфатов при возделывании риса / А. Х. Шеуджен, О. А. Гуторова, Х. Д. Хурум, и др. // Земледелие. 2019. № 6. С. 12-15.
15. Агрохимические методы исследования почв / под ред. А. В. Соколова. Изд. 5-е. М: Наука, 1975. 656 с.
16. Алешин Е. П., Сметанин А. П., Тур Н. С. Удобрение риса. Краснодар: Краснодарское книжное издательство, 1973. 160 с.
Nitrogen in the soils of rice fields
A. Kh. Sheudzhen12, O. A. Gutorova1, H. D. Hurum1, S. V. Esipenko1, T. A. Illarionova1, P. N. Khachmamuk2
1I. T. Trubilin Kuban State Agrarian University, ul. Kalinina, 13, Krasnodar, 350044, Russian Federation 2Federal scientific rice centre, pos. Belozernyi, 3, Krasnodar, 350921, Russian Federation
Abstract. The paper considers the effect of mineral fertilizers on the nitrogen regime of meadow and meadow-boggy soils of rice fields in the Republic of Adygea. The experiment design included the following treatments: without fertilizers (the control), N90P60K45, N120P80K60, N150P100K75, and N180P120K90. The soil was sampled before sowing, during vegetation and after rice harvesting from the arable layer(0-20 cm). We determined the content oftotal, mineral and organic nitrogen, the fractional composition of organic and mineral nitrogen compounds. In meadow and meadow-boggy soils, the fraction of organic nitrogen is 90.6-92.5% and 91.3-92.8%, the fraction of mineral nitrogen is 7.5-9.4% and 7.2-8.7% oftotal nitrogen, respectively. In organic nitrogen of soils, the proportion of the content of non-hydrolyzable compounds is 69.9-74.5% and 74.1-77.0 %; resistant to hydrolyze -14.7-15.7% and 13.2-14.0 %; easily hydrolysable - 3.1-4.3% and 2.9-3.3 % of total nitrogen, respectively. In meadow and meadow-boggy soils, mineral nitrogen is represented by fixed ammonium by 6.4-8.0% and 6.0-7.4%, respectively; exchange-absorbed ammonium -by 0.5-0.8 and 0.4-0.6%, nitrates - by 0.5-0.8 and 0.4-0.5%. The role of nitrites in the nitrogen pool of soils in rice fields is small. The application ofnitrogen fertilizers with phosphorus-potassium fertilizers at increased rates (N150P100K75 and N180P120K90) increased the content of easily hydrolyzable nitrogen by 14 and 22 mg/kg in meadow soils and by 6-10 mg/kg in meadow-boggy soils, respectively. The most favourable nitrogen nutrition of plants during the growing season of rice was formed at N150P100K75 and N180P120K90. At these rates, the content of ammonium nitrogen in both soils increased by 4.5-5.4 and6.1-6.8 mg/kg, nitrate nitrogen - by 2.8-3.1 and3.8-3.9 mg/kg respectively.
Keywords: rice (Oryza sativa); meadow soil; meadow-boggy soil; fertilizers; total nitrogen; mineral nitrogen; organic nitrogen.
AuthorDetailis: A. Kh. Sheudzhen, member of the RAS, D. Sc. (Biol.), head of department, head of division (e-mail: ashad.sheudzhen@mail.ru); O. A. Gutorova, Cand. Sc. (Biol.), assoc. prof., leading research fellow (e-mail: oksana.guto-rova@mail.ru); H. D. Hurum, D. Sc. (Agr.), prof.; S. V. Esipenko, Cand. Sc. (Agr.), assoc. prof.; T. A. Illarionova, postgraduate student; P. N. Khachmamuk, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow.
For citation: SheudzhenAKh, Gutorova OA, Hurum HD, et al. [Nitrogen in the soils of rice fields]. Zemledelie. 2020. (8):15-9. Russian. doi: 10.24411/0044-3913-2020-10803.
doi: 10.24411/0044-3913-2020-10804 УДК 631.481 (452)
Почвенно-биологические основы оценки и повышения плодородия технозёмов и эмбриозёмов на сульфидных отвалах
Ю. В. ПЛУГАТАРЬ, член-корреспондент РАН, доктор сельскохозяйственных наук, директор
В. В. КОРЖЕНЕВСКИЙ, доктор биологических наук, главный научный сотрудник М. Л. НОВИЦКИЙ, научный сотрудник (е-таМ: тах1т.поуюк1у@ bk.ru)
Никитский ботанический сад -Национальный научный центр РАН, Никитский спуск, 52, пгт. Никита, Ялта, Республика Крым, 298648, Российская Федерация
Исследования проводили с целью выявления особенностей формирования эмбриозёмов и технозёмов при использовании физико-химического и рельефоформирую-щего способов рекультивации на сульфидных шахтньх отвалах. Основная задача этих способов заключается в нейтрализации либо значительном снижении неблагоприятных эдафическихусловий в породе. Работу проводили в2005-2019гг. на отвалах шахт «Першо-травнева» и «Самарская» Днепропетровской области. При рекультивации беззатратным рельефоформирующим способом был создан бугристо-западинный рельеф, благодаря чему со склонов бугров в понижения попадала дополнительная влага от атмосферных осадков и происходил снос мелкодисперсных частиц шахтной породы. Вследствие этого за 20.22 года после завершения рекультивации в понижениях сформировалась молодая почва с рН = 5,3.6,9 ед., концентрация токсичного для растений алюминия уменьшиласьдо 4,3 смоль/кг, содержание экстрагируемого углерода увеличилось до 0,5 %. Количество скелетных частиц (фракции > 1 мм) 0 значительно снизилось в среднем до 28 %. ш Малозатратный физико-химический способ 2 рекультивации путём внесения необходимого ш количества карбонатного суглинка и тщатель- Ш ного перемешивания с породой на глубину 20 и см позволил нейтрализоватьдействие серной ф кислоты в сульфидной породе. Благодаря этому уже через 6.8 лет после завершения ю рекультивации реакция почвенной среды м становится щелочной (рН=8,4), содержание 2 экстрагируемого углерода увеличивается, по
