CC BY
9БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ
БАЛАНС АЗОТА ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ МНОГОЛЕТНИХ БОБОВО-ЗЛАКОВЫХ ТРАВ НА СКЛОНЕ
(IIротация с
Н.Я. Шмырева, к.б.н., О.А. Соколов, д.б.н., А.А. Завалин, чл.-корр. РАН, ВНИИА, В.А. Черников, д.с.-х.н., РГАУ-МСХА
В условиях дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы юго-восточной экспозиции определены количественные параметры баланса азота удобрения (меченого 15М) при выращивании многолетних бобово-злаковых трав 1- и 2-го годов пользования. Травы 1-го г.п. и травы 2-го г.п. использовали примерно одинаковое количество азота удобрения. Однако, при выращивании трав 2-го г.п. в почве закреплялось больше азота удобрения и меньше его терялось по сравнению с травами 1-го г.п. При локальном внесении азотного удобрения травы лучше (почти в 2 раза) использовали азот удобрения, больше (в 1,1-1,2 раза) его закреплялось в почве и меньше (более чем в 2 раза) терялось в виде газообразных соединений по сравнению с разбросным способом их применения.
Ключевые слова: стабильный изотоп 15М, баланс азота удобрения, симбиотический азот, иммобилизация азота, потери азота.
Многолетние бобово-злаковые травы играют важную роль в защите почв от водной эрозии [11]. Азот многолетних трав активно используется почвенными микроорганизмами, включается в формирование органического вещества почвы и повышает устойчивость агрофитоценоза на склоне [3,7-9].
Цель исследований - определить степень использования и потребления азота удобрения, азота почвы и атмосферного азота многолетними бобово-злаковыми травами (1- и 2-го годов пользования) в условиях склона.
Методика приведена в ж. «Плодородие» №6 (2014 г.) на стр.16.
Результаты и их обсуждение. ГТК за вегетационный период произрастания многолетних травосмесей 1-го г.п. в 2009 г. составил 2,6 к среднемноголетнему 1,7. Сумма осадков равна 265 мм при норме 236 мм, а температура воздуха была ниже в 1,4 раза.
При выращивании многолетних травосмесей 2-го г.п. в 2010 г. ГТК составил 1,5 к среднемноголетнему 1,7. Температура воздуха была ниже в 1,1 раза, а количество выпавших осадков в 1Д раза меньше по сравнению со среднемноголетним значением.
Количество потребляемого азота многолетними бобово-злаковыми травами во второй ротации севооборота 15Ы зависело от элемента склона и способа внесения азотного удобрения (табл. 1). При этом травы 1-го г.п. потребляли наибольшее количество атмосферного азота: его доля в общем выносе составляла 79-88%. Потребление азота травами снижалось от приводораз-дельной части склона к нижней его части. Наибольшее количество азота удобрения, азота почвы, атмосферного азота травы потребляли при локальном внесении азотного удобрения на всех элементах склона. При этом потребление атмосферного азота на водоразделе повышалось на 18%, в средней части склона - на 5, в нижней части склона - на 21%.
Во второй ротации севооборота с травы 2-го г.п. потребляли примерно одинаковое количество азота удобрения, больше азота почвы и меньше атмосферного азота по сравнению с травами 1-го г.п. Большее потребление азота почвы происходило за счет дополнительной минерализации почвенного азота. Количество «экстра» - N потребляемого травами 2-го г.п., возросло при разбросном способе внесения азотного удобрения в 3,9-5,1 раза, при локальном - в 2,1-3,9 раза. Количество атмосферного азота снизилось при разбросном способе в 3,6-5,8 раза, при локальном - в 4,1-4,9 раза.
Азотное удобрение способствовало дополнительной минерализации почвенного азота и дополнительной азотфиксации атмосферного азота многолетними травами [4]. При локальном вне-
сении азотного удобрения травы 1-го г.п. потребляли в 1,3-1,6 раза, а травы 2-го г.п. в 1,5-2,4 раза больше дополнительного количества азота почвы по сравнению с разбросным способом их применения.
1. Потребление азота удобрения, азота почвы и атмосферного азота многолетними бобово-злаковыми травами на различных элементах склона в зависимости от способа внесения азотного
Вынос азота, г/м2 N удобрения N почвы
Вариант опыта г/м2 КИА У, % г/м2 «экстра» - азот, г/м2 N симбиотиче-ский, г/м2
Многолетние бобово-злаковые травы 1-го года пользования
Р30К30 (фон) 10,68 - - 1,31 - 9,37
Фон + 15Ызо вразброс 14,99 0,72 24 1,71 0,40 12,56
Фон + 15Ызо локально 18,21 1,41 47 1,90 0,59 14,90
Средняя часть склона, 3-5'
Р30К30 (фон) 9,24 - - 1,16 - 8,08
Фон + 15Ыз0 вразброс 13,92 0,63 21 1,40 0,24 11,89
Фон + 15Ыз0 локально 15,59 1,29 43 1,78 0,62 12,52
Нижняя часть склона, 5-У
Р30К30 (фон) 8,22 - - 1,14 - 7,08
Фон + 15Ыз0 вразброс 10,05 0,48 16 1,39 0,25 8,18
Фон + 15Ыз0 локально 12,55 0,90 30 1,74 0,60 9,91
Многолетние бобово-злаковые травы 2-го года пользования
Приводораздельная часть склона, 2-3'
Р30К30 (фон) 3,10 - - 1,77 - 1,33
Фон + 15Ы30 вразброс 6,85 0,77 26 3,33 1,56 2,75
Фон + "N30 локально 9,36 1,42 47 4,10 2,33 5,61
Средняя часть склона, 3-5'
Р30К30 (фон) 2,81 - - 1,28 - 1,53
Фон + "N30 вразброс 5,54 0,63 21 2,51 1,23 2,40
Фон + "N30 локально 7,10 1,32 44 3,23 1,95 2,55
Нижняя часть склона, 5-7
Р30К30 (фон) 2,46 - - 1,08 - 1,38
Фон + "N30 вразброс 4,09 0,54 18 2,06 0,98 1,49
Фон + "N30 локально 5,39 0,90 30 2,33 1,25 2,16
При локальном способе применения азотного удобрения повышалась азотфиксация у трав 1-го г.п. в 1,1-1,2 раза, у трав 2-го г.п. в 1,1-1,5 раза по сравнению с разбросным способом их внесения.
Использование азота удобрения травами, иммобилизация его в почве снижались от верхней части склона к нижней части, а газообразные потери, наоборот, возрастали. Травы 1 - и 2-го г.п. использовали примерно одинаковое количество азота удобрения (табл. 2). Однако, при выращивании трав 2-го г.п. в почве закреплялось больше азота удобрения и меньше терялось по сравнению с травами 1 -го г.п. При локальном внесении азотного удобрения травы лучше (почти в 2 раза) исполь-
зовали азот удобрений, больше (в 1,1-1,2 раза) его закреплялось в почве и меньше (больше чем в 2 раза) терялось в виде газообразных соединений азота по сравнению с разбросным способом. По поводу использования азота удобрения многолетними травами в условиях склона в литературе имеются противоречивые данные.
2. Баланс и потоки азота удобрения при выращивании многолетних бобово-злаковых трав на различных элементах склона в _зависимости от способа внесения азотного удобрения_
Вариант опыта Использовано растениями Закреплено в почве Потери
1 1 2 | 3 1 1 2 | 3 1 1 2 | 3
Многолетние травы 1-го г. п.
Р30К30+ 15N30 вразброс 0,72 24 0.63 21 0.48 16 1.15 38 1.09 36 0.94 31 1.13 38 1.28 43 1.58 53
Р30К30+ N30 локально 1.41 47 1.29 43 0.90 30 1.33 44 1.30 43 1.06 35 0.26 9 0.41 14 1.04 35
Многолетние травы 2-го г. п.
P30K30+15N30 вразброс 0.77 26 0.63 21 0.54 18 1.25 42 1.20 40 1.02 34 0.98 33 1.17 39 1.45 48
Р30К30+ N30 локально 1.42 47 1.32 44 0.90 30 1.33 44 1.28 43 1.14 38 0.25 9 0.40 13 0.96 32
Примечания. 1) 1 - приводораздельная часть склона, 2-3°; 2 - средняя часть склона, 3-5°; 3 - нижняя часть склона, 5-7°. 2) Числитель - азот удобрения, г/м2, знаменатель - часть применяемой дозы, %.
Так, многолетние бобово-злаковые травы использовали одинаковое количество азота удобрения на водоразделе и склоне [1, 11]. Они лучше использовали азот удобрения на склоне при отвальной вспашке и хуже при плоскорезной обработке по сравнению с водоразделом [1°].
По данным полевых опытов, отвальная вспашка имеет преимущество перед безотвальной обработкой [6].
Во второй ротации севооборота с потребляя большее количество азота атмосферы, почвы и удобрения, при локальном внесении азотного удобрения травы 1-го г.п. формировали наибольший урожай фитомассы на приводораздельной части склона (табл.3). Прибавка урожая сена от локализации азотного удобрения составила: в верхней части склона 36%, в средней части - 45 и в нижней части склона 44% по сравнению с контролем (фоном). По отношению к разбросному способу применения азотного удобрения за счет их локализации продуктивность трав повышалась на 11% (верхняя часть склона) и 19% (нижняя часть склона). Продуктивность многолетних трав 1 - и 2-го г.п. снижалась от верхней части склона к тальвегу (табл. 3).
Многолетние бобово-злаковые травы 2-го г.п. формировали меньшую фитомассу на всех элементах склона при обоих способах внесения азотного удобрения по сравнению с травами 1-го г.п. (см. табл. 3). Однако эффективность азотного удобрения при этом оказалась выше. Наибольшей продуктивностью травы 2-го г.п. также характеризовались при локальном способе внесения азотного удобрения на всех элементах склона. Эффект от локализации азотного удобрения и трав 1-го г.п. повышался от верхней к нижней части склона, у трав 2-го г.п. - наоборот, снижался.
Содержание белка в биомассе многолетних трав зависит от состава травостоя и технологии выращивания [2, 5]. Травы 1-го г.п. формировали фитомассу с большим содержанием сырого белка, чем травы 2-го г.п. на всех элементах склона. При локальном внесении азотного удобрения содержание сырого белка в фитомассе трав 1-го г.п. повышалось на 6,3-8,0%, у трав 2-го г.п.- на 4,8-5,9% по сравнению с разбросным их применением.
Выводы. В условиях 5-польного севооборота (вторая ротация с 15Ы") на дерново-подзолистой почве (Смоленская обл.) за счет лучшего использования атмосферного азота, а также азота почвы и азота удобрения многолетние бобово-злаковые травы формировали наибольший урожай фитомассы на при-водораздельной части склона при локальном внесении азотного удобрения в дозе 30 кг/га. В нижней части склона потребление азота травами существенно снижалось, что приво-
дило к падению их продуктивности. При выращивании бобо-во-злаковых трав во второй ротации севооборота с в почве закрепляется больше азота удобрения по сравнению с первой ротацией. Под травами 2-го г.п. в почве закрепляется больше азота удобрения, чем под травами 1-го г.п. Локальное внесение азотного удобрения усиливало иммобилизацию азота удобрения в почве под травами как первого, так и второго годов пользования.
При выращивании многолетних бобово-злаковых трав 2-го г.п. снижались газообразные потери азота по сравнению с травами 1-го г.п. Газообразные потери азота возрастали от приводораздела к тальвегу у трав обоих годов пользования. При локальном способе внесения азотного удобрения газообразные потери азота снижались на всех элементах склона (в 1,5-4 раза) по сравнению с разбросным способом.
3. Продуктивность и качество урожая многолетних бобово-злаковых трав на различных элементах склона в зависимости от _способа внесения азотного удобрения_
Вариант опыта Урожай, г/м2 Прибавка Прибавка от локализации Сырой белок,
г/м2 1 % г/м2 1 % %
Многолетние бобово-злаковые травы 1-го г.п.
Приводораздельная часть склона, 2-3°
Р30К30 (фон) 540 - - - - 18.1
Фон + 15N30 вразброс 660 120 22 - - 22.6
Фон + 15N30 локально 733 193 36 73 11 30.6
Средняя часть склона, 3-5°
Р30К30 (фон) 460 - - - - 19.2
Фон + 15N30 вразброс 572 112 24 - - 21.1
Фон + 15N30 локально 669 209 45 97 17 27.4
Нижняя часть склона, 5-70
Р30К30 (фон) 440 - - - - 16.2
Фон + 15N30 вразброс 532 50 11 - - 20.5
Фон + 15N30 локально 635 195 44 103 19 26.8
Р,% - 2
НСР0.5: част.ср., г/м2 - 8; рельеф - 5; удобрения - 5._
Многолетние бобово-злаковые травы 2-го г.п.
Приводораздельная часть склона, 2-3°
Р30К30 (фон) 222 - - - - 19.8
Фон + 15N30 вразброс 457 235 106 - - 20.3
Фон + 15N30 локально 510 288 130 53 12 26.2
Средняя часть склона, 3-5°
Р30К30 (фон) 208 - - - - 16.6
Фон + 15N30 вразброс 420 212 102 - - 17.2
Фон + 15N30 локально 442 234 113 22 5 22.5
Нижняя часть склона, 5-70
Р30К30 (фон) 198 - - - - 15.7
Фон + 15N30 вразброс 409 211 106 - - 16.4
Фон + 15N30 локально 429 231 116 20 5 21.2
Р,% - 2
НСР0.5: част.ср., г/м2 - 15; рельеф - 9; удобрения - 9.
Литература
1. Быстров А.В., Шмырева Н.Я. Влияние азотных удобрений на продуктивность травосмеси в условиях эрозионного ландшафта // Агрохимия. -2002.- №6.- С.82-90. 2. ПлешковБ.П. Биохимия сельскохозяйственных растений.-М.: Агропромиздат, 1987. - 486 с. З.Соколов О.А., Шмырева Н.Я. Показатели циклов азота и устойчивость агроэкоси-стем в условиях склона // Плодородие.- 2009.-№°3. -С.4-6. 4. Соколов О.А., Шмырева Н.Я., Цуриков Л.Н. Изменение параметров потоков симбиотического азота при выращивании многолетних трав на склонах // Плодородие.- 2010. - №°4.- С.4-6. 5. Черников В.А., Соколов О.А. Экологически безопасная продукция.-М.: Колос, 2009. - 438 с. 6. Шмырева Н.Я., Цуриков Л.Н., Панкратова И.В., Макаров Н.Б. Влияние удобрений и способов обработки эродированной дерново-подзолистой почвы на продуктивность и состав многолетних трав в зернотравяном севообороте // Агрохимия. -2010.- №»11.- С.36-44. 7. Шмырева Н.Я., Соколов О.А., Цуриков Л.Н., Прохин Л.В. Баланс азота удобрений при выращивании бобово-злаковых трав на склоне // Плодородие.- 2011.- №°3.- С.13-15. 8. Шмырева Н.Я., Соколов О.А., Цуриков Л.Н. Участие азота многолетних трав в формировании органического вещества дерново-подзолистой почвы // Плодородие. - 2012.-
№6.- С. 25-27. 9. Шмырева Н.Я., Соколов О.А., Завалин А.А. Особенности ассимиляции микроорганизмами азота фитомассы многолетних трав в почве разной степени эродированности.// Докл. РАСХН.-2014.- №3.- С.35-38. 10. Явтушенко В.Е., ШмыреваН.Я. Цуриков Л.Н. Использование многолетней бобово-злаковой травосмесью азота
удобрений в зависимости от срока их внесения, рельефа и способов обработки почвы // Агрохимия.- 2005.- №1.- С.30-37. 11. Явтушенко В.Е., Цуриков Л.Н, Шмырева Н.Я. Использование азота многолетним бобово-злаковым травостоем из профиля дерново-подзолистой почвы в эрозионном рельефе // Агрохимии.- 2006.- №1. - С.55-61.
NITROGEN BALANCE AT THE GROWING OF PERENNIAL LEGUME GRASSES ON A SLOPE (II ROTATION
CYCLE WITH 15N) N. Ya. Shmyreva", O.A Sokolov", A.A. Zavalin", V.A. Chernikov? a Pryanishnikov Ail-Russian Scientific Research Institute of Agrochemistry, Russian Academy of Agricultural Sciences,
ul Pryanishnikova 31a, Moscow, 127550 Russia b Russian State Agricultural University - Moscow Agricultural Academy, Russian Academy of Sciences,
ul Timiryazeva 49, Moscow, 127550 Russia Quantitative parameters of 15N-labeled fertilizer nitrogen balance were determined at the growing of perennial legume grasses of the first and second years of use on medium loamy soddy-podzolic soil on a slope of southeastern exposure. Grasses of the first and second years of use used similar amounts offertilizer nitrogen. However, at the growing of grasses of the second year of use, larger amounts of fertilizer nitrogen were fixed in the soil, and its smaller amounts were lost at the growing of the grasses of the second year of use. At the local application of nitrogen fertilizers, grasses better (by almost 2 times) used fertilizer nitrogen; its larger amounts (by 1.1-1.2 times) were fixed in the soil, and smaller amounts (by more than 2 times) were lost in the form of gaseous compounds than at the broadcast application.
Keywords: 15N stable isotope, fertilizer nitrogen balance, symbiotic nitrogen, nitrogen immobilization, nitrogen loss.
