АЗОТНЫЙ РЕЖИМ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ ИЗВЕСТКОВАНИЯ И УДОБРЕНИЙ Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АГРОХИМИИ

УДК: 631. 445.24.811.1

АЗОТНЫЙ РЕЖИМ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ ИЗВЕСТКОВАНИЯ И УДОБРЕНИЙ

¡i.A. Свирина, O.A. Артюхова, Институт семеноводства и агротехнологий -филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ИСА - филиал ФГБНУ ФНАЦВИМ) Россия, 390502, Рязанская область, Рязанский район, с. Подвязье, ул. Парковая, д. 1

8(4912)266231, e-mail: yodvyaze(a)bk.ru

Представлены результаты многолетних исследований по динамике содержания нитратного и аммиачного азота, а также усилению микробиологической активности почвы под влиянием химического мелиоранта - доломитовой муки на фоне с минеральными удобрениями и без них в шестипольном зернотравянопропашном севообороте на темно-серой лесной почве тяжелого гранулометрического состава.

Ключевые слова: почва, севооборот, доломитовая мука, нитратный азот, аммиачный азот, микробиологическая активность, минеральные удобрения.

Б01: 10.25680/819948603.2019.110.01

Известкование - одно из важнейших мероприятий при возделывании основных сельскохозяйственных культур в Нечерноземной зоне, способствующее повышению плодородия почвы и ее продуктивности. Это не только средство нейтрализации кислотности, но и важный прием химической мелиорации, оказывающий положительное влияние на большой комплекс физико-химических свойств почвы [11].

Однако, в последние годы у сельскохозяйственных товаропроизводителей Нечерноземной зоны ослабло внимание к такому важному и необходимому, сравнительно недорогому, но эффективному мероприятию, как известкование кислых почв. Так, например, в Рязанской области в последние годы известкуют не более 3-4 тыс. га пахотных угодий в год, при этом свыше 500 тыс. га пашни нуждается в известковании. Несмотря на разработку ряда программ по известкованию почв общероссийского и регионального уровня, объемы известкования находятся на прежнем уровне. Кислотность (рН) солевой вытяжки за этот период возросла с 5,40 до 4,98. В сущности, идет процесс трансформации почв с нейтральной реакцией среды в направлении слабой, средней и сильной степени кислотности.

В почве отсутствует механизм фиксации кальция. Между тем азот важный элемент почвенного плодородия и микробиологической активности почв. Он занимает первое место по миграции из корнеобитаемого слоя с инфильтрационными водами. Отчуждение оснований из почвы составляет от 100 до 200 кг/га пашни в год в пересчете на кальций в зависимости от типа почв и снижает величину рН в среднем за год на 0,02-0,05 ед. [3].

Для поддержания плодородия почвы, сохранения прочности почвенных агрегатов необходимо, чтобы почвенный поглощающий комплекс был достаточно насыщен кальцием и магнием (степень насыщения 8590 %). Магния потребляется растениями меньше, чем кальция, но его роль в развитии растений очень велика, поскольку он является строительным материалом молекулы хлорофилла.

Избыточная кислотность пашни - одна из главных причин ухудшения физико-химических и агрохимиче-

ских свойств почвы, снижения плодородия и продуктивности пахотных угодий Нечерноземной зоны.

Более информативным является показатель содержания нитратного азота в почве: он входит в состав аминокислот и ему принадлежит главная роль в ростовых процессах и повышении урожайности сельскохозяйственных культур [8]. Максимальное количество нитратного азота образуется при щелочной реакции среды или близкой к нейтральной [1].

Улучшение катионного состава почвенного поглощающего комплекса создает благоприятные условия для активизации деятельности почвенных микроорганизмов.

Цель наших исследований - оценить влияние доломитовой муки на фоне применения минеральных удобрений и без них на изменение нитратного и аммиачного азота и уровень микробиологической активности в 6-польном зернотравянопропашном севообороте.

Научная новизна исследований состоит в том, что впервые в данной зоне на темно-серой лесной почве тяжёлого гранулометрического состава проводятся исследования по влиянию известкования на изменение нитратного и аммиачного азота и микробиологическую активность почвы с использованием доломитовой муки.

Методика. Опыт заложен на темно-серой лесной почве с содержанием гумуса в пахотном горизонте -3,4-3,15%, рНсол - 5,04-4,78, Нг 4,69-5,86 мг-экв/100 г, 8

- 20,4-18,4 %, V - 81,3-75,9 %, Са - 16,9-17,5, Mg - 2,4 мг-экв/100 г, Р205 - 10,6-18,9, К20 - 9,2-13,8 мг/100 г почвы, плотность сложения - 1,38-1,40 г/см3.

В качестве мелиоранта использовали доломитовую муку, соответствующую ГОСТу 14050-93, которую внесли под зяблевую обработку в 2011 г. из расчета 1,5 нормы гидролитической кислотности [3].

Исследования проводили в 2011-2017 гг. в двухфак-торном опыте. Фактор А - минеральные удобрения -фоны (ЫРК)и и ежегодное внесение (ЫРК)Уи: фактор В -внесение СаС03.

В почвенных влажных образцах определяли: N-N03

- по Грандваль-Ляжу [ГОСТ-26951-86], N-№14 - реактивом Несслера [ГОСТ-26489-85]. Изучение микробиологической активности проводили методом аппликаций

по методике E.H. Мишустина, Г.Ф. Никитенко [7], выделение диоксида углерода из почвы - методом В.И. Штатнова [2].

Результаты и их обсуждение. Метеорологические условия первой ротации севооборота в течение вегетационных периодов существенно отличались по температурному режиму от средних многолетних данных и по количеству и равномерности выпадения осадков.

Вегетационный период 2012 г. характеризовался повышенными температурами воздуха, в мае среднесуточная температура превышала среднемноголетнюю на 7,6°С, в июне - на 2,9°С. Осадки выпадали неравномерно: за май выпало 62% от средних многолетних значений, в июне - 136%. 2013 год также характеризовался повышенными температурами воздуха мая и июня, соответственно, на 7,2 и 5,4°С при дефиците осадков в июне 52 %. В мае 2014 г. средняя суточная температура воздуха превышала на 6,2°С среднемноголетнюю при оптимальном количестве осадков, в июне температурный режим был в пределах средних значений с осадками почти в 2,0 раза больше средних многолетних. Метеоусловия в мае и июне 2015 г. отличались повышенными температурами воздуха - на 5,3 и 3,0°С соответ-

ственно при достаточном и хорошем увлажнении, особенно в июне - в 2,2 раза больше средних многолетних. Условия 2016 г. были относительно благоприятны - в мае и июне температуры зафиксированы выше на 4°С, осадки в мае составили 155% от многолетних значений, отмечено меньшее на 14,9 мм количество осадков в июне. В 2017 г. температуры мая и июня были на уровне средних многолетних показателей с небольшим дефицитом осадков в 10-13%.

Следует отметить, что выпадение большого количества осадков способствует вымыванию накапливающихся нитратов в глубокие слои почвы. Это ведет к недостатку осадков в ранние фазы вегетации возделываемых культур, когда закладывается уровень их урожайности [5].

В первый год действия доломитовой муки под первой культурой севооборота (2012 г.) отмечено небольшое увеличение количества нитратного азота в почве: в варианте без удобрений на 0,5 мг/кг, а по удобренному фону на 0,73 мг/кг (табл. 1). Нитратные формы азота не накапливаются в почве в больших количествах, так как потребляются растениями в течение всего вегетационного периода и используются микроорганизмами [10].

1. Влияние извести на содержание нитратного (N-N03) и аммиачного азота в слое почвы 0-30 см, мг/кг

Вариант опыта Ячмень + Клевер 1-го Вико-овес, Озимая пше- Кукуруза, Яровая пше- Среднее Прибавка к

клевер, 2012 г. г.п., 2013 г. 2014 г. ница, 2015 г. 2016 г. ница, 2017 г. контролю, %

l.NoPoKo 2А 3.98 7.34 1.85 3.54 1.82 3.47 -

5,7 21,2 20,8 23,4 17,75 16,3 17,53

2. NoPoKo + СаСОз м 6,40 9,01 2,29 4,12 2,12 4,47 28,8

6,5 22,6 21,2 24,6 18,6 16,5 18,33 4,6

3. N90P90K90 2.35 4.13 8.03 1.98 4.24 2.15 3.81 М

6,3 21,2 21,8 24,1 18,53 17,4 18,2 3,8

4. N90P90K90 + 3.08 JA 11.25 2.52 4.99 2.56 5.53 59.4

СаСОз 7,07 23,2 22,4 26,0 19,46 19,7 19,6 11,8

НСРозИзв. 0.10 1.18 2.02 0.19 0.55 0.32

2,19 1,30 0,48 0,95 0,70 1,21

Примечание. В числителе содержание нитратного азота, в знаменателе - аммиачного.

Культуры по-разному относятся к реакции среды и накоплению нитратного и аммиачного азота. Клевер луговой наиболее чувствителен к повышенной кислотности и очень сильно отзывается на известкование. Другая особенность культуры клевера - сильноразвитая корневая система, уходящая в глубь почвенной толщи; она может использовать высокие природные запасы азота, фосфора, проявляет способность к азотфиксации [9].

Полученные в опыте данные показывают, что известкование приводит к увеличению содержания нитратов на клевере 1-го г. п. по фону минеральных удобрений на 3,47 мг/кг почвы, в варианте без удобрений -на 2,42 мг/кг почвы.

У третьей культуры севооборота количество нитратного азота было максимальным, в варианте с минеральными удобрениями и СаСОз прибавка составила 3,22 мг/кг почвы, без удобрений - 1,67 мг/кг.

Аналогичное влияние доломитовой муки на накопление нитратного азота по фону минеральных удобрений наблюдалось в последующие годы под озимой пшеницей, кукурузой, яровой пшеницей. Увеличение содержания нитратов составило, соответственно, 0,54; 0,6; 0,41 мг/кг почвы. Неравномерность накопления нитратов по севообороту связана с различной интенсивностью поглощения растениями азота и способностью запасать его.

В среднем за ротацию севооборота внесенная доломитовая мука увеличила содержание нитратного азота

на фоне без удобрений до 128,8%, а в варианте с систематическим применением(ЪГРК)9о оно возросло до 159,4% (5,53 мг/кг почвы.) Наибольшее увеличение нитратного азота отмечено на второй год действия доломитовой муки.

Важным показателем обеспеченности растений азотом является аммиачный азот, который в корнях восстанавливается до нитритов, а затем до аммиака.

Определение количества аммиачного азота под действием мелиоранта показало увеличение его в первый год действия, при использовании минеральных удобрений прибавка составила - 2,18 мг/кг, без удобрений -0,77 мг/кг почвы. Достоверные прибавки содержания аммиачного азота в пахотном слое почвы отмечаются в дальнейшем на всех культурах севооборота в варианте с систематическим внесением (ЫРК)90: на клевере 1-го г.п. + 2,0; вико-овсе + 0,6; озимой пшенице + 1,93; кукурузе + 0,93; яровой пшенице + 2,3 мг/кг почвы.

За ротацию севооборота мелиорант в варианте с минеральными удобрениями способствовал увеличению содержания аммиачного азота на 11,8 % по сравнению с контролем.

Накопление аммиачного и нитратного азота определяется биологической активностью почвы и зависит от гидротермических условий вегетационного периода, вида выращиваемой культуры, предшественников [8].

Под влиянием известкования наблюдается существенное улучшение биологической активности почвы,

что способствует активизации полезных микробиологических процессов [6].

Поскольку образование С02 в почве связано с биологическими и биохимическими процессами, протекающими в ней, то количество выделившегося диоксида углерода может характеризовать интенсивность газообмена и разложения органического вещества. Дефицит влаги, как и её избыток, может снизить скорость продуцирования С02 [6].

В исследованиях с внесением СаСОз, как в варианте без удобрений, так и по фону минеральных удобрений, наблюдалось увеличение биологической активности в почве в течение всей ротации. Наибольшее влияние на активность микроорганизмов доломитовая мука оказала в первый и особенно во второй год действия (табл. 2).

2. Влияние доломитовой муки на интенсивность биологической активности почвы

бавка составила от 2,4 до 13,7 ц к.е/га без применения удобрений, и от 5,7 до 16,8 ц. к.е/га на удобренном фоне.

3. Влияние минеральных удобрений и извести на продуктивность

Примечание. В числителе выделение диоксида углерода в мг С02/(м2-ч), в знаменателе степень разложения ткани в слое 0-30 см (метод льняных полотен) в %.

В 2012 г. увеличение зафиксировано на 118,7-119,4 С02/(м2-ч), в 2013 г. на 124,9-129,2 мг С02/(м2-ч). В последующие годы интенсивность действия доломитовой муки несколько снижалась, однако в целом микробиологическая активность почвы достоверно больше в варианте с СаС03. В 2015 и 2017 г. наблюдалось одно из наибольших выделений диоксида углерода по ротации севооборота, при этом следует отметить наименьшее значение прибавки от влияния мелиоранта - 19,6-27,5 и 29,0-34,0 мг С02/(м2-ч), соответственно.

Полученные данные за ротацию севооборота показали существенную положительную разницу в количестве выделяемого диоксида углерода при внесении доломитовой муки в варианте без удобрений, по сравнению с вариантом с систематическим внесением (ЪГРК)90.

Степень разложения ткани зависит от внесения минеральных удобрений, влажности почвы, температурного режима, поступления в почву органического вещества, мелиоранта [4].

Сравнение целлюлозоразлагающей активности почвы по годам исследований показало существенное влияние СаСОз на интенсивность микробиологических процессов почвы как на фоне применения (ЪГРК)90, так и без удобрений. Более высокая целлюлозоразлагающая способность микроорганизмов под действием мелиоранта проявилась в 2016 г. под кукурузой в варианте с внесением Ыу()Ру()Ку().

Оптимизация пищевого режима почвы при применении известьсодержащих материалов оказала влияние на продуктивность культур зернотравянопропашного севооборота (табл. 3). В зависимости от культуры при-

№ вари- Яч- Кле- Вико- Озимая Ку- Яро- Сре При

анта мень + вер 1- овес пшени- куру- вая днее бав-

опыта клевер го г.п. 2014 г. ца за пше- ка к

2012 г. 2013 г. 2015 г. 2016 г. ница 2017 г. контролю, %

1 28,4 91,1 27,8 48,4 57,2 38,6 48,6

2 30,8 102,4 32,1 54,1 70,9 44,1 55,7 14,6

3 40,4 93,0 32,7 65,6 68,2 54,6 59,1 21,6

4 46,1 108,6 41,4 72,9 85,0 61,9 69,3 42,6

НСРоз-изв 0,86 3,49 1,11 2,84 4,76 0,29

№ вари- Ячмень Клевер Вико- Ози- Куку- Яро- Сред При-

анта + 1-го овес мая руза вая нее бавка

опыта клевер г.п. 2014 г. пше- 2016 г. пше- к

2012 г. 2013 г. ница 2015 г. ница 2017 г. контролю, %

1 51.4 52.9 106.5 204.5 127.6 211.0 125.6 -

7,96 11,9 19,4 10,8 18,5 10,5 13,2

2 170.1 177.8 168.5 224.1 185.0 240.0 194.2 68.6

9,9 18,8 23,9 14,5 41,5 17,1 21,0 59,1

3 60.2 59.6 168.7 212.3 250.6 241.0 165.4 39.8

7,9 15,9 21,7 16,1 23,4 13,51 16,41 24,3

4 179.6 188.8 240.6 239.8 366.6 275 248.4 83.0

11,4 25,8 26,9 20,6 53,9 23,0 26,9 103,8

НСР05изв 1,40 6,02 1,37 5,35 2J_ 22,8

1,40 1,35 1,37 1,11 1,78 3,88

Из всех культур полевого севооборота кукуруза показала самую высокую отдачу в виде прибавки урожая на мелиоративный прием - 13,7-16,8 ц к.е/га, что указывает на высокую требовательность к плодородию.

В среднем за 2012-2017 гг. доломитовая мука на фоне систематического применения минеральных удобрений повысила продуктивность севооборота на 10,2 ц к.е/га, т.е. на 3,05 ц к.е/га больше, чем в варианте без удобрений - 7,1 ц к.е/га Наибольший условно-чистый доход от СаСОз - 5049 руб/га получен при внесении извести на фоне минеральных удобрений, в варианте без удобрений 3924 руб/га.

Выводы. Полученные данные по первой ротации севооборота свидетельствуют, что внесение доломитовой муки в дозе 1,5 нормы г. к. создает высокий уровень обеспеченности темно-серой лесной почвы нитратным и аммиачным азотом, а также усиливает микробиологическую деятельность почвы.

Примененный кальцийсодержащий материал способствовал увеличению продуктивности культур севооборота на 14,6%, минеральные удобрения увеличивали продуктивность на 21,6 %. Совместное применение минеральных удобрений с известкованием позволило повысить продуктивность севооборота на 42,6%. Известкование 1,5 нормы г. к. эффективно в его последействии и экономически оправдано.

Литература

1. Алиев А.М., Варламов В.А., Ваулина Г.И и др. Комплексное применение агрохимических средств - основа высокой продуктивности и устойчивости земледелия // Плодородие. - 2009. - № 2. - С. 5-8.

2. Воробьев С.А. Практикум по земледелию / С.А. Воробьев, Б.А. Доспехов, С.И. Долгов. - М.: Колос, 1967. - 181 с.

3. Гладышева О.В., Пестряков A.M., Свирина В.А. Бобово-злаковые травы и минеральные удобрения в системе мер повышения плодородия почв // Вестник РАСХН. - 2016. - № 2. - С. 26-29.

4. Гладышева О.В., Свирина В.А., Сухрякова O.A. Влияние доломитовой муки на агрофизические свойства темно-серой лесной тяжелосуглинистой почвы в севообороте // Аграрная наука. - 2018. - № 7. - С. 62-65.

5. Лукин C.B. Динамика основных показателей плодородия и продуктивности пахотных почв Белгородской области // Земледелие. - 2016. - № 3. — С. 20.

6. Ломако Е.И. Известкование почв Республики Татарстан / Е.И. Ломако, Ш.А. Алиев. - Казань: Центр инновационных технологий, 2004.-271 с.

7. Мишустин E.H. Опытное дело в полеводстве / E.H. Мишустин,Г.Ф. Никитенко. - М.: Россельхозиздат, 1982. - 187 с.

8. Надежшна Е.В. Экологические аспекты влияния реакции среды на азотный режим чернозема выщелочного // Доклады Российской академии с.-х. наук. -2004. - №2. - С. 17-20.

9. Полякова Н.П., Ивенин В.В. Плодородие темно-серых лесных почв при их окультуривании // Плодородие. - 2009. - № 1. - С. 35-37.

10. Сайфулина Л.Б. Изменение содержания общего углерода и азота в южном черноземе при длительном применении // Плодородие. -2016.-№4.-С. 19-21.

11. Сычев В.Г, Аканова H.H. Состояние и эффективность химической мелиорации почвы в земледелии Российской Федерации // Плодородие.-2013,-№ 1,- С. 9-13.

DYNAMICS OF NITRATE AND AMMONIUM NITROGEN UNDER THE INFLUENCE OF DOLOMITE POWDER AND

MINERAL FERTILIZERS

I : A. Svirina, O.A Artyukhova, ISA - a branch of the FSBIFNATS IIM Parkovaya id. 1, 390502, s. Pod\yaze, Russia, E-mail: [email protected]

In this article we present the results of long-term studies on the dynamics of nitrate and ammonia nitrogen, as well as increasing of soil microbiological activity under the influence of chemical améliorant - dolomite powder with mineral fertilizers and without them in the six-field grain-grass crop rotation on dark gray forest soil of heavy mechanical composition.

Key words: soil, crop rotation, dolomite powder, nitrate nitrogen, ammonia nitrogen, microbiological activity, mineral fertilizers.

УДК 631.582:631.45:631.82:631.41

ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ И ОКУПАЕМОСТЬ ПРИБАВКОЙ УРОЖАЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

A.A. Коваленко, к.с.-х.н., Т.М. Забугина, к.с.-х.н., Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова РАН

127550, Москва, ул. Прянишникова, 31а, Россия, kovalhud(a>mail.ru, tanzab58@mail,ru. 89152083860

Работа выполнена по госзаданию 0572-2019-0011

Изложены результаты исследования влияния минеральных удобрений на урожайность и окупаемость удобрений урожаем зерновых культур при органоминеральной и минеральной системах удобрения в севооборотах на дерново-подзолистой почве Подмосковья разной степени окулыпуренности. Установлены наиболее эффективные с точки зрения урожайности зерновых культур и оплаты удобрений урожаем системы удобрения в зависимости от уровня окулыпуренност и почвы.

Ключевые слова: севооборот, окультуренность почвы, система удобрения, окупаемость удобрений урожаем, зерновые культуры, прибавка урожая.

DOI: 10.25680/S19948603.2019.110.02

В настоящей статье приведены фрагменты результатов трех стационарных полевых опытов, проводившихся на дерново-подзолистой средне - и тяжелосуглинистой почве разной степени окультуренности бывшей Центральной опытной станции ВИУА (ныне отдел длительных опытов ВНИИ агрохимии). Московская область, Домодедовский район. Опыты СШ-1 (стационар Шебанцево-1) проводили на исходно кислой, бедной питательными веществами почве, СШ-8 - на почве среднего уровня окультуренности, СД-1 (стационар Данилово-1) - на почве высокой степени окультуренности. В них изучали влияние известкования, органической, органоминеральной и минеральной систем удобрения на урожайность культур и показатели плодородия почвы.

Опыт СШ-1 проводили в севообороте со следующим чередованием культур: 1 - вико-овсяный пар; 2 - озимая пшеница; 3 - клевер 1-го г.п.; 4 - озимая пшеница;

5 - картофель; 6 - ячмень; 7 - овес. Опыт СШ-8: 1 -картофель; 2- ячмень; 3, 4 - многолетние травы 1-го и 2-го г.п.; 5 - озимая пшеница; 6 - картофель ранний; 7 -озимая пшеница. Опыт СД-1: 1 - вико-овсяный пар; 2 -озимая пшеница; 3 - картофель; 4 - ячмень.

В данном сообщении приведены сведения за IV ротацию севооборота опыта СШ-1, III ротацию - опыта СШ-8 и II ротацию - опыта СД-1. В опытах выращивали озимую пшеницу Мироновская 808 (оп. СШ-1), По-

лесская безостая (оп. СШ-8) и Мироновская 808 улучшенная (оп. СД-1), ячмень Московский 121(оп. СШ-1), Зазерский 85 (оп. СШ-8) и Носовский 9 (оп. СД-1), овес Гамбо (оп. СШ-1). Технология возделывания культур -типичная для зоны. Число опытных полей - 3 (оп. СШ-1) и 4 (оп. СШ-8, СД-1), повторность вариантов опытов четырехкратная. Площадь опытной делянки (м2): опыт СШ-1- общая 174, учетная - 100, СШ-8 - 120 и 64, СД-1 - 85 и 52. Число вариантов опытов: СШ-1 - 20, СШ-8 -22, СД-1 - 8x5 фонов окультуренности.

В опытах применяли известняковую муку, навоз полуперепревший КРС, минеральные удобрения - аммиачную селитру, суперфосфат гранулированный двойной и хлористый калий.

В опыте СШ-1 в IV ротации севооборота известь вносили общим фоном по всем вариантам в дозе 4 т/га, навоз в дозах 40 и 80 т/га - под викоовес и картофель, средняя доза за 1 год ротации составила, соответственно, 11,4 и 22,9 т/га. Среднее за год количество минеральных удобрений по основной системе удобрения составило N - 77 кг/га, Р - 69, К - 77 кг/га.

В опыте СШ-8 известь вносили под первую культуру севооборота - картофель, в III ротации в дозе 12,5 т/га. Навоз применяли дважды за ротацию: под среднепозд-ний и ранний картофель. В вариантах органоминеральной системы дозы навоза 20 и 35 т/га, или 5,7 и 10 т/га в среднем за 1 год ротации. Базовая доза минеральных