CC BY
27
СоИ 10.24412/0044-3913-2021-5-20-26 УДК 633.18: 631.811.1: 631.416.1
Эффективность применения навозной жижи модифицированной ингибитором нитрификации на рисовых полях Кубани*
N О N 1Л
Ш
S ^
ф
ч
ш ^
A. Х. ШЕУДЖЕН, академик РАН, доктор биологических наук, зав. кафедрой1, зав. отделом2 (e-mail: ashad.sheudzhen@mail.ru)
О. А. ГУТОРОВА1, доктор сельскохозяйственных наук, доцент (e-mail: oksana.gutorova@ mail.ru)
Т. Н. БОНДАРЕВА, кандидат
сельскохозяйственных наук,
доцент1, ведущий научный
сотрудник2
Х. Д. ХУРУМ1, доктор
сельскохозяйственных наук,
профессор
B.П. ДЕГТЯРЕВА, аспирант1, младший научный сотрудник2 П. Н. ХАЧМАМУК2, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
C. В. Есипенко1, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина, ул. Калинина, 13, Краснодар, 350044, Российская Федерация 2Федеральный научный центр риса, пос. Белозерный, 3, Краснодар, 350921, Российская Федерация
Исследования проводили с целью оценки эффективности применения навозной жижи модифицированной ингибитором нитрификации на рисовых полях Кубани. Полевой опыт с осенней и весенней заделкой навозной жижи в норме 30 т/га отдельно и с добавлением ингибитора нитрификации ЕМео П DMPP был заложен на рисовой оросительной системе в Красноармейском районе Краснодарского края (2018-2020гг.). Введение ингибитора нитрификации в навозную жижу в среднем за вегетацию риса сокращает потери аммонийного азота из почвы, по сравнению с контролем, минеральным фоном и навозной жижей без ингибитора, при осеннем внесении соответственно на 45,4; 13,2 и 11,1 %, при весеннем - на 52,5; 18,7и 12,8 %. Добавление ингибитора нитрификации в навозную жижу сопровождается накоплением биогенных элементов в органах растений, особенно при осенней их заделке. В зависимости от фазы вегетации риса содержание азота в вегетативных органах растений возрастает на 0,07...0,19 %, в зерне - на 0,04 %; фосфора - на 0,02...0,08 и 0,04 %; калия - на 0,01...0,08 и 0,03 % соответственно. Прибавка урожая зерна риса
от применения минеральных и органических удобрений варьирует от 2,32 до 2,78 т/га. Наибольшая урожайность и лучшее по качеству зерно отмечены при осенней заделке навозной жижи модифицированной ингибитором нитрификации, что обусловлено удалением из пахотного слоя почвы в осенне-зимний период токсичных для растений риса органических кислот, образующихся в восстановленной среде.
Ключевые слова: рис (Oryza sativa), лугово-черноземная почва, навозная жижа, ингибитор нитрификации, минеральные удобрения, азот, урожайность.
Для цитирования: Эффективность применения навозной жижи модифицированной ингибитором нитрификации на рисовых полях Кубани/А. Х. Шеуджен, О. А. Гуторова, Т. Н. Бондарева и др. // Земледелие. 2021. №5. С. 20-26. doi: 10.24412/0044-3913-20215-20-26
Краснодарский край - основной регион выращивания риса в Российской Федерации, в котором посевы этой культуры занимают 117...120 тыс. га, а валовой сбор зерна в среднем ежегодно составляет 775 тыс. т. Уровень урожайности сортов риса определяется их генотипом, почвенно-климатическими условиями, гидромелиоративным состоянием оросительной системы и эффективностью научного агротехнического сопровождения. Благоприятные погодные условия Кубани позволяют при правильном использовании земель и применении удобрений получать стабильные высокие урожаи этой культуры. В научно-обоснованной системе удобрений одно из ведущих мест занимают органические как средство улучшения агрофизических, агрохимических и биологических свойств, а также водно-воздушного режима почв, характеризующих их плодородие [1, 2].
Навозная жижа - ценное азотно-калийное органическое удобрение. Однако в ходе различных биохимических реакций азот, вносимый в ее составе, может теряться в виде аммиака и закиси азота. Один из способов сокращения потерь, устранения загрязнений объектов окружающей среды и повышения эффективности применяемой навозной жижи - использование ингибиторов нитрификации [3, 4, 5]. Последние,
это химические препараты, способные временно и избирательно снижать активность микроорганизмов, осуществляющих первый этап нитрификации, что обеспечивает консервацию в почве азота в аммонийной форме [6].
Цель исследований - оценить эффективность применения навозной жижи модифицированной ингибитором нитрификации на рисовых полях Кубани.
Работу выполняли на рисовой оросительной системе в Красноармейском районе Краснодарского края в 20182020 гг По геоморфологическому районированию территория, на которой проводили исследования, входит в Кубанский дельтово-пойменный район и относится к Приазово-Предкавказской почвенной провинции степной зоны обыкновенных и южных черноземов, почвенного округа низовьев реки Кубань [1, 2].
Почва опытного участка - лугово-черноземная слабогумусная средне-мощная глинистая на аллювиальных глинах. Агрохимическая характеристика почвы: рНво - 6,6 ед.; содержание гумуса - 3,3 %;°Ы б - 0,220 %; С : Сф =1,86;
' ' общ. ' ' гк фк ' '
Р2О5 и К2О (по Чирикову) - 39,5 мг/кг и 240 мг/кг соответственно [1].
Объекты исследования - навозная жижа и ингибиторнитрификации Бп1ее FL DMPR Навозная жижа - быстродействующее азотно-калийное удобрение с содержанием 0,2.. .0,3 % N1, 0,4.. .0,5 % Кр и 0,01 % Р205. Основные азотистые вещества навозной жижи - мочевина, мочевая и гипуровая кислоты, которые под действием уробактерий превращаются в углекислый аммоний, легко распадающийся на углекислоту, аммиак и воду.
Ингибитор нитрификации Бп1ее FL пролонгированного действия содержит ингибитор аммонийного азота DMRR (3,4-диметилпиразолфосфат), который замедляет процесс нитрификации и стабилизирует аммонийную форму азота в почве. Принцип его действия заключается в блокировании энзима почвенных бактерий Шпсвотопав - монооксигена-зы аммония. Это ингибирует первый этап процесса нитрификации - окисление аммонийного азота до нитратного. Причем негативного воздействия на жизнедеятельность бактерий Шпсвотопав не происходит. В итоге аммонийный азот из удобрений сохраняется в почве длительный период времени.
Технология возделывания риса соответствовала рекомендациям ФНЦ риса [2]. Навозную жижу вносили осенью и весной из расчета 30 т/га и в тот же день заделывали в почву тяжёлыми дисками на глубину 8.10 см. Ингибитор нитрификации Бп1ее FL добавляли в резервуар с навозной жижей и тщательно перемешивали. Схема опыта предусматривала следующие варианты:
*Исследование выполнено при финансовой поддержке Кубанского научного фонда в рамках научного проекта № МФИ - 20.1/48
1) без удобрений (контроль);
2) технология возделывания риса, принятая в хозяйстве (^20Р80К60) [2];
3) навозная жижа, 30 т/га (осень);
4) навозная жижа, 30 т/га + ингибитор нитрификации Е^ес FL (осень);
5) навозная жижа, 30 т/га (весна);
6) навозная жижа, 30 т/га + ингибитор нитрификации Е^ес FL (весна).
Посев риса проводили в первой декаде мая селекционной сеялкой рядовым способом, глубина заделки семян 1,0...1,5 см. Предшественник -рис 1 год. Общая площадь делянки -1000 м2, учётная - 736 м2, повторность четырехкратная. Режим орошения -укороченное затопление. Сорт риса Полевик. Норма высева 7 млн всхожих семян на 1 га.
В течении вегетации риса проводили отбор проб почвы и растений. Почву отбирали единовременно во всех вариантах опыта до посева, по фазам вегетации (всходы, кущение, выметывание) и после уборки урожая риса из пахотного 0...20 см слоя. В ней определяли: рНвод и ЕИ потенциометрическим методом, содержание обменно-поглощенного аммония в 2 %-ном растворе КС1 по Ку-деярову, нитратного азота в 0,05 %-ном растворе К^04 дисульфофеноловым методом, подвижного фосфора и калия (по Чирикову) - в 0,5 %-ном растворе СН3СООН (Агрохимические методы исследования почв / под ред. А. В.
Соколова. Изд. 5-е. М: Наука, 1975. 656 с.).
Растения отбирали в фазах всходы, кущение, выметывание и полная спелость зерна риса. В образцах определяли содержание общего азота, фосфора и калия по Куркаеву (Куркаев В. Т., Ше-уджен А. Х. Агрохимия. Майкоп: ГУРИПП «Адыгея», 2000. 552 с.).
Учет урожая проводили в фазе полной спелости зерна путем уборки учетной делянки с последующим обмолотом и взвешиванием. Массу зерна пересчитывали на стандартную влажность и чистоту согласно ГОСТ 3040-55. Исследования сопровождали биометрическим анализом растений и определением качества зерна (ГОСТ 10843-76, ГОСТ 10987-76, ГОСТ 10847-74, ГОСТ 1084691, ГОСТ 10845-98).
Результаты исследований подвергали статистической оценке методами дисперсионного анализа и доверительного интервала в соответствии с руководством (Шеуджен А. Х., Бондарева Т. Н. Методика агрохимических исследований и статистическая оценка их результатов. Майкоп: ОАО «Полиграф-Юг», 2015. 661 с.).
Рисовый агроценоз - сложная аг-роэкологическая многокомпонентная система. Важнейший фактор, определяющий изменения и направленность почвенных процессов в ней, -окислительно-восстановительное со-
стояние [7, 8, 9]. Затопление рисового поля привело к смене окислительных процессов восстановительными. До посева риса величина окислительно-восстановительного потенциала составляла 480 тУ (±14 тУ). В фазе всходов она уменьшилась на 59 тУ в контроле и на 68.164 тУ в вариантах с удобрениями. По мере увеличения длительности затопления окислительно-восстановительный потенциал резко снижался. Его отрицательные величины зафиксированы в фазе выметывания риса: -100...-187 тУ. После сброса оросительной воды с чека и создания в почве аэробных условий окислительно-восстановительный потенциал возрастал (рис. 1).
Наибольшее снижение величин ЕИ наблюдали при весенней заделке навозной жижи как отдельно, так и совместно с ингибитором нитрификации. В этих вариантах в фазе выметывания зафиксированы минусовые значения -109 и -100 тУ соответственно, что на 12 и 18 тУ меньше, чем при осенней заделке.
Варианты заметно различались по величине рН, которая изменялась в течение вегетации риса от 6,29... 6,35 ед. в фазе всходов до 6,13...6,23 ед. в выметывание. При этом наибольшие значения наблюдали в начале онтогенеза риса. Навозная жижа совместно с ингибитором нитрификации оказывала
600
500
400
300
>
£ 200
100
-100
-200
-300
до посева
после уборки урожая
выметывание
6,3
6,4
6,2
6,1
6
5,9
5,
Ч
ф
5,7
5,6
(О Ф
з
ь
ф
д
ф ь
Ф
СЛ
О м
Рис. 1. Динамика окислительно-восстановительного потенциала (столбцы) и величины рН (кривые) в почве рисового агроценоза: — контроль (без удобрений); Н — технология хозяйства (НпР0К-01); Ж — навозная жижа, 30 т/га
(осень); > — навозная жижа, 30т/га + ингибитор нитрификации (осень); I — навозная жижа, 30 т/га (весна);
Н■ — навозная жижа, 30т/га + ингибитор нитрификации (весна). НСР5(всходы) = 0,04 ед. и 9тУ; НСР5(ущтж) = 0,04ед. и 4тУ; НСР5. . = 0,06ед. и 3тУ; НСР5. б . = 0,09ед. и 5тУ. вСХ""
' 05 (выметывание) ' ' 05 (после уборки урожая) '
0
1. Динамика содержания нитратного азота в почве рисового агроценоза, мг/кг
Вариант* До посева Фаза вегетации После уборки урожая
всходы кущение вымётывание
1 14,3±1,1 3,2±0,8 0,10±0,01 нет 5,80±0,06
2 14,3±1,1 7,3±0,6 0,70±0,02 нет 7,10±0,09
3 14,3±1,1 6,4±0,5 0,70±0,04 следы 6,60±0,07
4 14,3±1,1 4,8±0,7 0,30±0,02 нет 7,60±0,08
5 14,3±1,1 6,0±0,6 0,60±0,03 следы 6,90±0,06
6 14,3±1,1 5,1±0,5 0,20±0,03 нет 7,90±0,08
НСР„5 - 0,6 0,03 - 0,70
*варианты обозначены в схеме опыта.
на почву подкисляющее воздействие. Их использование снижало величину рН за вегетацию риса, по сравнению с контролем, в среднем на 0,07 ед., с вариантом без ингибитора - на 0,06 ед. После сброса воды реакция почвенной среды уменьшалась, что связано с окислением восстановленных соединений кислородом воздуха (см. рис. 1).
До затопления рисового поля лугово-черноземная почва характеризовалась довольно близкими величинами содержания нитратного (N0^) и аммонийного азота ^Н4+). С созданием в ней восстановительной среды количество нитратов снизилось в 2,0.4,5 раза. При этом в фазе всходов максимальное в опыте их содержание наблюдали в варианте с применением минеральных удобрений. Осенняя и весенняя заделка навозной жижи в почву сопровождалась более интенсивным восстановлением нитратов. В фазе кущения риса их наличие в почве контрольного варианта не превышало 0,1 мг/кг в удобренных - 0,2.0,7 мг/ кг к вымётыванию растений нитраты не наблюдали в связи с их восстановлением. После сброса воды с рисового чека процессы нитрификации в почве возобновились и содержание нитратов увеличилось (табл. 1).
Значительное снижение содержания N0^ отмечали при введении в навозную жижу ингибитора нитрификации, по сравнению с вариантами без его использования: при осеннем внесении -на 1,6 мг/кг (33,3 %), при весеннем - на 0,9 мг/кг (17,6 %). Следовательно, при использовании навозной жижи модифицированной ингибитором нитрификации процессы денитрификации в почве усиливаются, а роль нитратов в азотном питании растений в период вегетации риса становится незначительной.
Азот, как лимитирующий элемент питания, доступен рису большей частью в аммонийной форме. Вследствие затопления почв и создания в них условий ¿^ для восстановительных процессов, в ° период вегетации риса происходит 1Л трансформация соединений азота, а ^ доминирующей его формой становится о» обменно-поглощенный аммоний. | После затопления рисового поля содержание аммонийного азота в почве ® возросло, по сравнению с допосевным 5 периодом, на 5,5.15,4 мг/кг или в 1,5. $ 2,0 раза. Это связано со снижением
темпа иммобилизации неорганического азота микроорганизмами из-за уменьшения их численности в затопленной почве и с минерализацией органических азотсодержащих соединений [10]. В последующие фазы развития растений количество обменно-поглощенного аммония в почве постепенно уменьшалось вследствие потребления рисом. В результате к фазе кущения оно было на 1,9.4,1 мг/кг меньше, чем в фазе всходов. Сброс воды с рисового поля при полной спелости зерна повлиял на процесс аммонификации, как следствие, содержание аммонийного азота в почве снизилось (рис. 2).
Внесенные минеральные удобрения по технологии хозяйства и навозная жижа отдельно и совместно с ингибитором нитрификации не изменяли характера динамики содержания аммонийного азота, но повлияли на его содержание в почве. В фазе всходов оно увеличивалось, относительно контроля, на 4,3.9,9 мг/кг или 23,9.55,0 %. При этом если в варианте с внесением одних минеральных удобрений количество аммонийного азота в фазе всходов превышало контроль на 4,3 мг/кг (23,9 %), то при использовании навозной жижи осенью и весной - соответственно на 5,8 мг/кг (32,2 %) и 6,7 мг/кг (37,2 %), а в вариантах с ее заделкой в почву совместно с ингибитором нитрификации - на 7,1 мг/кг (39,4 %) и 9,9 мг/кг (55,0 %). Такое же превышение над контролем наблюдали в фазах кущения растений - соответственно на 5,9 мг/кг
(37,2 %); 6,9 мг/кг (42,9 %) и 7,8 мг/кг (48,4 %); 8,3 мг/кг (51,6 %) и 9,1 мг/кг (60,8 %) и выметывания - на 5,5 мг/кг (36,6 %); 5,7 мг/кг (38,5 %) и 7,1 мг/кг (48,0 %); 8,4 мг/кг (56,8 %) и 9,0 мг/кг (56,5 %).
Одновременно в варианте с внесением минеральных удобрений количество аммонийного азота в почве, во время фазы входов, было на 1,5 мг/кг (6,7 %) меньше, чем при внесении навозной жижи с осени, и на 2,4 мг/кг (10,8 %), по сравнению с ее заделкой весной. В фазе кущения растений различия между вариантами по содержанию NH4+ сократились до 4,5 и 8,6 %, а в фазе выметывания - до 1,0 и 7,9 % соответственно.
Совместное применение навозной жижи и ингибитора нитрификации способствовало накоплению обменно-поглощенного аммония в почве. Его содержание было выше, чем в варианте с минеральным фоном, в фазе всходов при заделке осенью на 12,6 %, весной -на 25,1 %; в кущение - на 10,9 и 14,5 %; в фазе выметывания - на 14,3 и 17,2 % соответственно.
Независимо от срока внесения навозной жижи при добавлении в нее ингибитора нитрификации потери аммонийного азота снижались: в фазе всходов при заделке осенью на 5,5 %, весной - на 13,0 %; в кущение - на 6,1 и 5,4 %; в фазе выметывания - на 13,2 и 8,7 % соответственно.
Перед уборкой урожая риса, когда в почве преобладали аэробные условия, в варианте с минеральными удобрениями содержание аммонийного азота было больше, чем в контроле, на 1,8 мг/кг (16,5 %), а по сравнению с вариантами с навозной жижей с осени и весной, - на 1,3 мг/кг (12,0 %) и 1,2 мг/кг (11,0 %) соответственно. При осенней и весенней заделке навозной жижи с ингибитором нитрификации содержание NH4+ в почве в фазе полной спелости зерна превышало величину этого показателя до посева на 2,1 мг/кг (16,8 %) и 2,5 мг/кг (20,0 %), контроль - на 3,7 мг/кг (33,9 %)
Рис. 2. Динамика содержания обменно-поглощенного аммония в почве рисового агроценоза: | — контроль (без удобрений); | — технология хозяйства (В12дРI — навозная жижа, 30 т/га (осень); I — навозная жижа, 30 т/га + ингибитор нитрификации (осень); ■ — навозная жижа, 30 т/га (весна); ■ — навозная жижа, 30 т/ га + ингибитор нитрификации (весна). НСРд5 (вххо)) = 1,1 мг/кг; НСРд5 ( ше) = 1,2;
НСР
05 (выметывание)
= 1,8; НСР,
05 (после уборки урожая)
= 2,0 мг/кг.
и 4,1 мг/кг (37,6 %), вариант с минеральными удобрениями - на 1,9 мг/кг (15,0 %) и 2,3 мг/кг (18,1 %), варианты, удобренные только навозной жижей, -на 2,4 мг/кг (19,7 %) и 2,9 мг/кг (24,0 %) соответственно.
Таким образом, введение ингибитора нитрификации в навозную жижу сокращает потери азота и повышает обеспеченность растений этим биогенным элементом. В среднем за вегетационный период риса потери азота в аммонийной форме в этом варианте при заделке осенью сократились, по сравнению с контролем, минеральным фоном и внесением навозной жижи без ингибитора, соответственно на 45,4; 13,2 и 11,1 %, в варианте с заделкой весной - на 52,5; 18,7 и 12,8 %. Менее выраженное влияние ингибитора нитрификации при осенней заделке связано с погодными условиями. Более низкая температура воздуха осенью и более длительный временной промежуток от внесения удобрений до посева риса способствовали удалению органических и минеральных веществ из навозной жижи, а также их вымыванию из пахотного слоя почвы.
Динамика содержания подвижного фосфора имеет свои особенности, обусловленные специфическими условиями, создающимися в затопленной почве и поглощением этого элемента растениями риса (рис. 3). Его количество в почве постепенноувеличивалось до фазы выметывания, что связано с образованием в восстановительных условиях железофосфатов, а в вариантах с удобрениями, дополнительно, с внесением минерального фосфора. Различия с контролем в фазе всходов составляли 3,1...3,5 мг/кг (5,8.6,5 %), кущения -2,4...3,5 мг/кг (4,3.6,4 %), выметывания - 2,9...3,6 мг/кг (5,1.6,3 %).
После сброса воды с чека в почве развиваются аэробные процессы, происходит окисление восстановленных элементов переменной валентности и, следовательно, снижение содержания подвижного фосфора. Его количество в почве уменьшилось, относительно фазы выметывания, на 13,4.18,4 %.
Таким образом, внесение минеральных и органических удобрений улучшает фосфатный режим лугово-черноземной почвы. Влияния навозной жижи и ее совместного использования с ингибитором нитрификации на изменение содержания в почве подвижного фосфора, по сравнению с минеральным фоном, не наблюдали.
Затопление почв рисовых полей способствует высвобождению части фиксированного калия из глинистых минералов в результате гидролиза [10]. Дополнительно этот элемент поступал с минеральным удобрением и навозной жижей. Динамика содержания подвижного калия в течении вегетации риса не
Рис. 3. Динамика содержания подвижного фосфора в почве рисового агроценоза: | — контроль (без удобрений); | — технология хозяйства (В12дРI — навозная жижа, 30 т/га (осень); ■ — навозная жижа, 30 т/га + ингибитор нитрификации (осень); ■ — навозная жижа, 30 т/га (весна); | — навозная жижа, 30 т/га + ингибитор нитрификации (весна). НСР„,. _ . = 1,8мг/кг; НСР„,. . = 1,4; НСР„,. . =
г * ' ■ ' 05 (всходы) 7 ' 7 05 (кущение) 7 7 05 (выметывание)
1,9; НСРК/ Л , = 1,0 мг/кг.
7 7 05 (после уборки урожая) 7 '
была подвержена резким колебаниям. До посева и внесения удобрений оно составляло 224,6 мг/кг После затопления почвы и создания в ней восстановительных условий в результате высвобождения калия из минералов монтморилло-нитовой группы и внесенных удобрений содержание его подвижных форм в фазе всходов в контроле увеличивалось на 23,7 мг/кг (10,6 %), в вариантах с удобрениями - на 35,3.39,1 мг/кг (15,7.17,4 %). При этом внесение одних минеральных удобрений повышало величину этого показателя, относительно контроля, на 4,7 %, а заделка навозной жижи осенью и весной - на 5,1.5,3 и 5,6.6,2 % соответственно. После фазы кущения содержание подвижного калия в почве постепенно снижалось. В этот период интенсивность его поглощения растениями риса преобладала над мобилизацией из калийсодержащих минералов, что продолжалось до фазы выметывания (рис. 4).
Внесение минеральных и органических удобрений способствовало поддержанию калийного питания растений риса в течение всей вегетации. Содержание подвижного калия в удобренных
вариантах было выше, чем в контроле, в фазе всходов на 11,6...15,4 мг/кг (4,7...6,2 %), в кущение - 9,4...14,9 мг/кг (4,0.6,4 %), в фазе выметывания -1,7...10,8 мг/кг (0,7.4,7 %). В конце вегетации риса различия по величине этого показателя между вариантами с внесением минеральных удобрений и навозной жижи несколько сгладились. Смена восстановительного режим почвы на окислительный, сопровождающая сброс воды с рисового чека, привела к снижению содержания в ней подвижного калия. Это связано с образованием на поверхности калий-содержащих глинистых минералов «оксидных» пленок, ограничивающих подвижность его ионов [10].
Внесение минеральных и органических удобрений улучшало обеспеченность растений риса биогенными элементами. Наибольшее содержание азота, фосфора и калия в вегетативной массе отмечали у молодых растений в фазе всходов. По мере их роста и развития относительное количество элементов питания в вегетативных органах растений снижалось. Это связано как с нарастанием органической массы, так
Рис. 4. Динамика содержания обменного калия в почве рисового агроценоза: | — контроль (без удобрений); ■ — технология хозяйства (В^0Р^К.00); I — навозная жижа, 30 т/га (осень); ■ — навозная жижа, 30 т/га + ингибитор нитрификации (осень); ■ — навозная жижа, 30 т/га (весна); | — навозная жижа, 30 т/га + ингибитор нитрификации (весна). НСР„,. _ . = 2,0 мг/кг; НСР„,. . = 3,0; НСР„,. . =
05 (всходы) 05 (кущение) 05 (выметывание)
4,0; НСРК/ Л , = 3,0мг/кг.
7 7 05 (после уборки урожая) 7 '
ы
ф
з
ь
ф
д
ф ь
Ф
СЛ 2 О м
зерно полная спелость зерна
см о см
1Л
ш ^
Ф
И
ш ^
Рис. 5. Динамика содержания азота в органах растений риса: ■ — контроль (без удобрений); ■ — технология хозяйства (ВпР0К-61); I — навозная жижа, 30 т/га (осень); ■ — навозная жижа, 30 т/га + ингибитор нитрификации (осень); ■ — навозная жижа, 30 т/га (весна); ■ — навозная жижа, 30 т/га + ингибитор нитри-
фикации (весна). НСР0 НСР„<
05 (всходы)
= 0,13 %; НСР,
п . = 0,05и 0,02 %.
05 (полная спелость зерна) ' '
и с реутилизацией формирующимися генеративными органами [10].
Наибольшее поступление азота в растения риса отмечали в удобренных вариантах опыта (рис. 5). На фоне внесения минеральных удобрений его содержание в вегетативной массе превышало контроль на протяжении всей вегетации риса. Наибольшие различия отмечены в фазе всходов -1,20 %, затем они сокращались до 0,10.0,36 %. При осенней заделке навозной жижи в почву увеличение содержания азота в надземных вегетативных органах растений, относительно контроля, составляло 1,10 % и 0,08.0,24 %, при весенней - 1,16 и 0,09.0,27 % соответственно. В зерне риса величина этого показателя при внесении минеральных удобрений, навозной жижи с осени и весной была соответственно на 0,07; 0,06 и 0,07 % больше, чем в контроле. Ингибитор нитрификации Бп1ес FL, сокращая потери азота из навозной жижи, способствовал увеличению его содержания в вегетативных органах в фазе всходов при заделке осенью и весной на 1,23 и 1,19 %, кущения - на 0,43 и 0,40 %, выметывания - на 0,30 и 0,27 %, полной спелости - на 0,15 и 0,11 %, а также в зерне риса - на 0,10 и 0,08 % соответственно.
Наибольшее накопление азота в рас-тенияхриса отмечено при добавлении ингибитора нитрификации в навозную жижу По сравнению с внесением навозной жижи без ингибитора с осени его содержание в надземныхвегетативных органах в фазе всходов увеличивалось на 0,13 %, кущения - на 0,19 %, выметывания - на 0,08 %, полной спелости - на 0,07 %, в зерне - на 0,04 %. При весенней заделке эти различия составили соответственно 0,03; 0,13; 0,01; 0,02 и 0,01 %.
Минеральные и органические удобрения положительно повлияли на накопление фосфора и калия в органах растений риса. По отношению к контролю, их содержание в вегетативной
05 (кущение)
= 0,13; НСР.
05 (выметывание)
= 0,07;
массе в удобренных вариантах увеличивалось в фазе всходов соответственно на 0,16.0,21 и 0,24.1,16 %, кущения -на 0,08.0,14 и 0,12.0,18 %, выметывания - на 0,13...0,16 и 0,14.0,16 %, полной спелости - на 0,02.0,04 и 0,08. 0,16 %, в зерне риса - на 0,03.0,08 и 0,02.0,05 %.
На накопление фосфора в органах растений в большей степени повлияла осенняя заделка в почву навозной жижи и ингибитора нитрификации. Содержание фосфора при внесении осенью увеличивалось, по сравнению с вариантом без добавления ингибитора, в вегетативной массе в фазе всходов на 0,05 %; кущения - на 0,08 %; выметывания - на 0,05 %; полной спелости - на 0,02 %, в зерне - на 0,04 %; весной - на 0,01; 0,02; 0,02;0,01 % и 0,03 % соответственно (рис. 6).
Наибольшее количество калия отмечали в растениях риса при внесении осенью навозной жижи с ингибитором нитрификации. По сравнению с вариантом без его добавления, содержание этого элемента в вегетативной массе в фазе всходов возрастало на 0,02 %; кущения - на 0,04 %; выметывания - на 0,01 %; полной спелости - на 0,08 %, в зерне - на 0,03 %. При весенней заделке удобрений
различия по содержанию калия не превышали 0,02...0,03 % (рис. 7).
Внесенные удобрения улучшали обеспеченность растений элементами минерального питания и создавали благоприятные условия для формирования урожая (рис. 8). Прибавка урожая зерна риса от внесения минеральных и органических удобрений варьировала в пределах 2,32...2,78 т/га (НСР05=1,82 т/га). В наибольшей степени на урожайность риса повлияло применение навозной жижи, которая была больше на 4,40...6,33 %, чем при внесении одних минеральных удобрений. Продуктивность рисового агроценоза заметно возрастала при включении ингибитора нитрификации в навозную жижу. При этом наибольшая прибавка урожая риса достигалась при заделки навозной жижи с осени и добавления в нее ингибитора нитрификации, которая отличалась от контроля и минеральной системы применения удобрений на 2,78 и 0,46 т/га соответственно. Меньшая эффективность навозной жижи модифицированной ингибитором нитрификации проявлялась при весеннем ее внесении, чем осеннем. Заделка весной увеличивала урожайность риса на 2,62 и 0,30 т/га по сравнению с контролем и минеральным фоном соответственно.
Урожайность риса при внесении в по-чвунавозной жижи с ингибитором нитрификации увеличивалась, по сравнению с вариантом без его использования, на 0,14...0,15 т/га, или 1,84...2,02 %. Различия по прибавке урожая риса между осенним и весенним внесением, в пользу первого, составляли при использовании ингибитора нитрификации 2,11 %, без него - 2,29 %. Несмотря на то, что потери азота при весенней заделке навозной жижи модифицированной ингибитором нитрификации проявлялись в меньшей степени. Снижение эффективности этого агроприема, вероятно, обусловлено тем, что под влиянием восстановительных процессов при распаде органических соединений в затопленной почве
всходы
кущение
выметывание
зерно полная спелость зерна
Рис. 6. Динамика содержания фосфора в органах растений риса: | — контроль (без удобрений); ■ — технология хозяйства N20Р0К0(); I — навозная жижа, 30 т/га (осень); ■ — навозная жижа, 30 т/га + ингибитор нитрификации (осень); ■ — навозная жижа, 30 т/га (весна); ■ — навозная жижа, 30 т/га + ингибитор нитри-
фикации (весна). НСР0 НСР 0
05 (всходы)
= 0,03 %; НСР,
05(полная спелость зерна)
= 0,02 и 0,03 %
05 (кущение)
= 0,02; НСР,
05(выметывание)
= 0,02;
4
3
2
0
5 4
sO
Ss 3 О
N о * 2
1
0
листья всходы
листья кущение
листья и стебли выметывание
листья и стебли зерно полная спелость зерна
Рис. 7. Динамика содержания калия в органах растений риса: | — контроль (без удобрений); | — технология хозяйства (В10Р80К6); I — навозная жижа, 30 т/га (осень); ■ — навозная жижа, 30 т/га + ингибитор нитрификации (осень); ■ — навозная жижа, 30 т/га (весна); ■ — навозная жижа, 30 т/га + ингибитор нитри-
фикации (весна). НСРт (есхоЫ) = 0,02 '
НСР
05 (полная спелость зерна)
= 0,03и 0,02 %
: НСРЖ/ , = 0,03; НСРЖ/ , = 0,01;
05 (кущение) 7 7 05 (выметывание) 7 '
накапливался ряд органических кислот, особенно уксусной и масляной, токсично воздействующих на корневую систему растений [11]. Поэтому навозную жижу как отдельно, так и с ингибитором нитрификации лучше вносить заблаговременно, что обеспечит удаление в осенне-зимний период токсичных соединений из почвы. Кроме того, образующиеся органические кислоты довольно быстро разлагаются почвенной микрофлорой и при положительной температуре токсический эффект исчезает через 1,0...1,5 месяца [11].
Различия в урожайности риса нашли отражение в изменении показателей и структуры урожая. Сбор зерна при внесении навозной жижи с ингибитором нитрификации с осени возрастал, по сравнению с контролем и другими удобренными вариантами, соответственно вследствие увеличения числа зерен в метелке на 24,5 и 3,3...6,3 шт., массы зерна с одного растения - на 1,00 и 0,04...0,09 г и массы 1000 зерен - на 2,12 и 0,06...0,38 г
Применение минеральных и органических удобрений способствовало улучшению биохимических и технологических показателей качества зерна риса
по сравнению с контролем. При этом качество зерна, выращенного на фоне внесения минеральных удобрений было несколько лучше, чем при заделке в почву навозной жижи. Добавление ингибитора нитрификации способствовало формированию зерна лучшего качества, по сравнению не только с контролем, но и использованием навозной жижи в отдельности. Наилучшим по качеству было зерно в варианте с осенним внесением навозной жижи с ингибитором нитрификации. Этот агроприем позволил повысить, по сравнению с контролем и другими удобренными вариантами опыта, такие показатели, как количество белка в зерне соответственно на 0,60 и 0,12...0,24 %, выход крупы - на 5,50 и 0,50...2,10 % и содержание целого зерна в крупе - на 4,10 и 1,10...1,30 %.
Таким образом, введение ингибитора нитрификации в навозную жижу сокращает потери азота и повышает обеспеченность растений этим биогенным элементом. В среднем за вегетационный период риса потери аммонийного азота из почвы снижаются, по сравнению с контролем, минеральным фоном и навозной жижей без ингибитора при осеннем внесении соответственно на
45,4; 13,2 и 11,1 %, при весеннем - на 52,5; 18,7 и 12,8 %. При добавлении ингибитора нитрификации в навозную жижу происходит увеличение накопления биогенных элементов в органах растений, особенно при осенней заделке удобрения в почву. В зависимости от фазы вегетации риса содержание азота в вегетативных органах растений возрастает на 0,07...0,19 %, в зерне -на 0,04 %; фосфора - на 0,02...0,08 и 0,04 %; калия - на 0,01...0,08 и 0,03 % соответственно. Прибавка урожая зерна риса от применения минеральных и органических удобрений варьирует в пределах 2,32...2,78 т/га. Наибольшая урожайность и лучшее по качеству зерно формируются при осенней заделке навозной жижи, модифицированной ингибитором нитрификации.
Литература.
1. Гуторова О. А., Шеуджен А. Х. Эколого-агрохимические состояние почв рисовых агроландшафтов: монография. Майкоп: Полиграф-ЮГ, 2020. 348 с.
2. Система рисоводства Краснодарского края / под общ. ред. Е. М. Харитонова. Краснодар: ВНИИ риса, 2011. 316 с.
3. The mobility of nitrification inhibitors under simulated ruminant urine deposition and rainfall: a comparison between DCD and DMPP / K. A. Marsden, A. J. Marin-Mart nez, A. Vallejo, P. W. Hill, D. L. Jones, D. R. Chadwick // Biology and Fertility of Soils. 2016. Vol. 52. Р. 491-503.
4. Trindade Influence of Two Nitrification Inhibitors (DCD and DMPP) on Annual Ryegrass Yield and Soil Mineral N Dynamics after Incorporation with Cattle Slurry / D. Fangueiro, A. Fernandes, J. Coutinho, H. N. Moreira // Communications in Soil Science and Plant Analysis. 2009. Vol. 40 (21-22). Р 3387-3398.
5. Effects of combined application of organic and inorganic fertilizers plus nitrification inhibitor DMPP on nitrogen runoff loss in vegetable soils / Q. Yu, J. Ma, P. Zou et al. // Environ Sci Pollut Res. 2015. Vol. 22. Р. 472-481.
6. Sheudzhen A. Kh., Gutorova O. A. Humus state of the soil under liquid manure application on Kuban rice crops // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. V. 659. URL: https://iopscience.iop.org/ article/10.1088/1755-1315/659/1/012021/ pdf (дата обращения: 23.05.2021).
7. Agrogenic soil evolution of rice agrolandscapes / A. Kh. Sheudzhen, O. A. Gutorova, E. V. Shein, V. A. Romanenkov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Sci ence. 2019. V. 368. URL: https://iopscience.iop. org/article/10.1088/1755-1315/368/1/012044/ pdf (дата обращения: 23.05.2021).
8. Bahmanyar M. A. The Influence of Continuous Rice Cultivation and Different 3 Waterlogging Periods on Morphology, Clay е Mineralogy, Eh, pH and K in Paddy Soils Pakistan | // Journal of Biological Sciences. 2007. № 10. Ф P. 2844-2849. е
9. Nikolayeva S. A. Stability of delta и ecosystems under intensive irrigation for rice е cultivation // Eurasian Soil Science. 1996. Vol. 28(11). P. 320-328. сл
10. Шеуджен А. Х. Агрохимия и физиоло- 0 гия питания риса. Майкоп: ГУРИПП «Адыгея», 2 2005. 1012 с.
9
8
л
1- 7
1-
£ 6
1-
0 5
о
I is 4
я
* 3
о
Q. 2
>
1
0
НСР05 = 1,82 т/га
Рис. 8. Урожайность риса при внесении минеральных и органических удобрений: 1 — контроль (без удобрений); 2 — технология хозяйства (В20Р0К0); 3 — навозная жижа, 30 т/га (осень); 4 — навозная жижа, 30 т/га + ингибитор нитрификации (осень); 5— навозная жижа, 30 т/га (весна); 0 — навозная жижа, 30 т/га + ингибитор нитрификации (весна)
N О N 1Л
Ш
S ^
ш ч
ш ^
11. Мишустин Е. Н., Сидоренко О. Д. Влияние соломы на микробиологические процессы в затопляемых рисовых почвах // Повышение плодородия почв рисовых полей. М.: Наука, 1977. С. 31-49.
Efficiency of slurry modified with a nitrification inhibitor in rice fields in the Kuban
A. Kh. Sheudzhen12, O. A. Gutorova1, T. N. Bondareva1, H. D. Hurum1, V. P. Degtyareva12, P. N. Khachmamuk2, S. V. Esipenko1
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 studies were carried out to assess the efficiency of slurry modified with a nitrification inhibitor in the rice fields in the Kuban. A field experiment with autumn and spring incorporation of slurry at the rate of 30 t/ha, both separately and with the addition of the nitrification inhibitor Entec FL DMPP, was established at a rice irrigation system in the Krasnoarmeisky district of the Krasnodar Territory (2018-2020). The inclusion of the nitrification inhibitor in the slurry on average during the growing season of rice reduced the loss of ammonium nitrogen from the soil, in comparison with the control - the mineral background and slurry without the inhibitor, when applied in autumn, respectively, by 45.4,13.2, and 11.1 %, in spring - by 52.5, 18.7, and 12.8%. The addition of the nitrification inhibitor to the slurry was accompanied by the accumulation of nutrients in plant organs, especially when applied in autumn. Depending on the growing phase of rice, the nitrogen content increased by 0.07-0.19% in the vegetative organs of plants and by 0.04% in grain; phosphorus - by 0.02-0.08% and 0.04%; potassium - by 0.01-0.08% and0.03%, respectively. The increase in rice grain yield from the use of mineral and organic fertilizers varied from 2.32 to 2.78 t/ha. The highest yield and the best grain quality were obtained during the autumn incorporation of slurry modified with the nitrification inhibitor and was due to the removal of organic acids, toxic for rice plants in the reduced environment, from the arable soil layer in the autumn-winter period.
Keywords: rice (Oryza sativa); meadow chernozem soil; slurry; nitrification inhibitor; mineral fertilizers; nitrogen; yield.
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, D. Sc. (Agr.), assoc. prof. (e-mail: oksana.gutorova@mail.ru); T. N. Bondareva, Cand. Sc. (Agr.), assoc. prof., leading research fellow; H. D. Hurum, D. Sc. (Agr.), prof.; V. P. Degtyareva, post graduate student, junior researcher; P. N. Khachmamuk, Cand. Sc. (Agr.), Senior Researcher; S. V. Esipenko, Cand. Sc. (Agr.), assoc. prof.
For citation: Sheudzhen A Kh, Gutorova OA, Bondareva T N, et al. [Efficiency of slurry modified with a nitrification inhibitor in rice fields in the Kuban]. Zemledelie. 2021;(5):20-6. Russian. doi: 10.24412/0044-3913-2021-5-20-26
Сог 10.24412/0044-3913-2021-5-26-31 УДК 631.442.4:632.931
Воздействие пестицидов и гуминового препарата на ферментативную активность чернозема
О. И. НАИМИ, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник (e-mail: o.naimi@mail.ru)
0. С. БЕЗУГЛОВА, доктор биологических наук, главный научный сотрудник
В. А. ЛЫХМАН, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник М. Н. ДУБИНИНА, младший научный сотрудник Е. А. ПОЛИЕНКО, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Федеральный Ростовский аграрный научный центр, ул. Институтская,
1, пос. Рассвет, Аксайский р-н, Ростовская обл., 346735, Российская Федерация
Исследования проводили с целью оценки влияния обработок пестицидами и гуминовым препаратом ВЮ-Дон на ферментативную активность чернозема обыкновенного карбонатного. Работу выполняли в 2019-2020 гг. в условиях Ростовской области. Изучали активность ферментов гидролитической группы (ин-вертаза, уреаза и фосфатаза) и группы оксидоредуктаз (каталаза). Возделывали сорт нута Донплаза. Схема опыта предусматривала следующие варианты: пестициды и стимуляторы роста (фактор А) - без обработки, гуминовый препарат, два уровня химической и биологическая системы защиты растений, а также их сочетания с гуминовым препаратом; минеральные удобрения (фактор В) - без удобрений, №40Р40К40. Согласно шкале Д. Г. Звягинцева, исследованный чернозем по каталазе относится ксреднеобогащенным и богатым, по инвертазе и фосфатазе - к среднеобогащенным, по уреазе - к бедным. Активность каталазы в слое 0...20 см составляла 9,0. ..14,6 мл О2 в 1 г почвы за 1 мин, инвертазы - 30,4.37,2 мгглюкозы на 1 г за 24 ч, фосфатазы - 2,08.4,26 мг Р2О5 на 10 г за 1 ч, уреазы - 4,5...8,3 мг Ы-ЫИ3 на 10 г почвы за 24 ч. Обработка почвы и растений средствами химической защиты ингибировала активность уреазы в почве (снижение на 15,2.29,6 %) каталазы (на 9,6.20,7 %), инвертазы (на 3,8.15,6 %), но стимулировала активность фосфатазы (увеличение на 30,0...60,0 %). Обработка гуматами повышала активность инвертазы и в меньшей степени каталазы и уреазы, но ингибировала активность фосфатазы. При обработке средствами биологической защиты растений происходила стимуляция
активности каталазы и ингибирование активности инвертазы и уреазы, активность фосфатазы сохранялась в пределах 2,8.3,5 мг Р205/10 г/1 ч как с применением гуматов, так и без них.
Ключевые слова: чернозем, ферменты, каталаза, уреаза, фосфатаза, инвер-таза, гуминовый препарат, обработка, пестициды, гербициды.
Для цитирования: Воздействие пестицидов и гуминового препарата на ферментативную активность чернозема / О. И. Наими, О. С. Безуглова, В. А. Лыхман, и др.// Земледелие. 2021. № 5. С. 26-31. doi: 10.24412/0044-3913-2021-5-26-31.
Современные технологии выращивания сельскохозяйственных растений обязательно предусматривают использование средств для их защиты, в связи с чем неизбежна пестицидная нагрузка на почву, которая может привести к изменению экологической стабильности почвы и последующей ее деградации. Пестициды, попадая в почву, могут накапливаться в ней, взаимодействовать с почвенными микроорганизмами, а также поступать в сопредельные среды - грунтовые воды, реки и др. Безопасность использования пестицидов можно оценить как на основании эколого-токсикологических показателей, по реакции живых организмов, так и по результатам изучения биологической активности почвы, в частности, по активности почвенных ферментов [1, 2].
Ферментативная активность характеризует потенциальную способность почвы к осуществлению различных биохимических реакций. Почвенные ферменты представляют собой высокомолекулярные белковые вещества, иммобилизованные в твердой фазе, либо стабилизированные в почвенном растворе, источниками которых служат почвенные микроорганизмы и корневые выделения растений. Это природные биокатализаторы специфических процессов превращения органических остатков и гумуса, включенных в биохимические циклы углерода, азота, фосфора и других элементов [3, 4].
Ферменты участвуют в важнейших процессах, составляющих основу почвенного метаболизма, - в трансформации поступающих в почву угле-
