CC BY
16
РАБОТЫ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ
УДК 631.95 DOI 10.24411/0235-2516-2019-10063
ЭКОЛОГО-АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НОВЫХ ВИДОВ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ И ИХ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ЯЧМЕНЯ
П.К. Глушков, аспирант (научный руководитель - профессор И.И. Васенев, д.б.н.)
РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, e-mail: pavel.glushkov@hotmail.com
Для современных азотных удобрений характерен целый ряд недостатков: высокая растворимость в воде и подвижность в почве; подкисление почвенного раствора; значительные газообразные потери азота (до 40% от применяемой дозы) и усиление парникового эффекта; загрязнение грунтовых и поверхностных вод; ухудшение качества продукции растениеводства и животноводства. Пути повышения эффективности применения азотных удобрений, не оказывающие сильного негативного эффекта на агроэкосистемы, ведутся давно. Для решения задачи по экологической оценке применения новых форм азотных удобрений при выращивании ячменя на опытном поле РГАУ-МСХА был заложен микрополевой опыт по оценке трансформации почвенных и газообразных потоков азота.
Ключевые слова, агроэкология, современные удобрения, микрополевой опыт, трансформация азота, эмиссия закиси азота из почвы.
ECOLOGICAL-AGROCHEMICAL EVALUATION OF NEW TYPES OF NITROGEN FERTILIZERS AND IT'S TRANSFORMATION IN THE CULTIVATION OF BARLEY
Ph.D. student P.K. Glushkov (scientific supervisor - professor, Dr.Sci. I.I. Vasenev)
Russian Timiryazev State Agrarian University (RSAU-MTAA), e-mail: pavel.glushkov@hotmail.com
For the modern nitrogen fertilizers are characterized by a number of disadvantages: high water solubility and mobility in the soil; acidification of the soil solution; significant gaseous nitrogen losses (up to 40% of the applied dose) and increased greenhouse effect; pollution ofgroundwater and surface water; deterioration of the quality of crop and livestock products. Ways to improve the efficiency of nitrogen fertilizers, which do not have a strong negative effect on agroecosystems, have been conducted for a long time. To solve the problem of environmental assessment of the use of new forms of nitrogen fertilizers in the cultivation of barley was laid on the experimental field of the Russian state agrarian University named after K.A. Timiryazev micro-field experience to assess the transformation of soil and gaseous nitrogen fluxes.
Keywords. agroecology, modern fertilizers, small-scale experience, nitrogen transformation, emission of nitrous oxide from soil.
Азотное питание было и остается одним из самых важных и сложных вопросов земледелия [1-3]. Научно обоснованная, сбалансированная и экологически безопасная система внесения азотных удобрений способна не только повысить урожайность, но и обезопасить функционирование агроценоза без необратимого вреда для окружающей среды [4-9]. Однако, по сей день одной из существенных проблем остаются непродуктивные потери азота из удобрений, достигающие высоких процентов от внесенных доз, снижающие интенсивность использования азота и приводящие к негативным последствиям в экосистемах, примыкающих к агрофитоценозам [10].
Цель работы - проведение агроэкологических исследований по оценке эффективности примене-
ния новых видов комплексных азотных удобрений при возделывании ярового ячменя (Hordeum vulgare L.) в условиях городского агроценоза. Полученные данные могут найти применение при моделировании процессов, оказывающих влияние на потоки парниковых газов (в том числе и N2O) из почв в агроэкосистемах и прилегающих к ним на-тивным биогеоценозам (либо урбоэкосистемам).
Для достижения поставленной цели проведен микрополевой опыт, имевший следующие задачи: 1) оценить размеры использования растениями азота новых форм азотных удобрений, степень его иммобилизации в почве и величину потерь при выращивании ячменя; 2) качественно выявить участие азота новых форм удобрений в продукционном процессе с учетом агроклиматических факторов.
1. Эколого-агрохимические свойства пахотного горизонта дерново-подзолистой почвы
Показатель PHkci К2О, мг/кг Р2О5, мг/кг Собщ., ЗЧобщ., %*
Среднее значение 5,84±0,11 68,56±3,51 164,4±8,67 1,56±0,04 0,26±0,01
* показатели общего азота и углерода определены на Vario EL Cube.
Объекты и методы исследований. Объектом исследований была культура ярового ячменя Hordeum vulgare L. сорта Владимир с учетом применения различных форм-факторов современных азотсодержащих удобрений.
Микрополевые опыты заложены на территории полевой опытной станции и экологического стационара Лаборатории агроэкологического мониторинга, моделирования и прогнозирования экосистем РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, с площадью делянки равной 0,5 м2, что вызвано необходимостью определения путей миграции и потерь внесенного с азотным удобрением (мочевиной) 15N.
Перед закладкой опыта были отобраны почвенные пробы с глубины 0-20 см (табл. 1).
Содержание гумуса в анализируемой почве в среднем составляет 2,4-2,5%. Дозы удобрений, вносимых непосредственно перед посевом: N60P45K60, калий в виде хлористого калия с содержанием элемента питания в пересчете на K2O 61%, фосфор в виде двойного суперфосфата с содержанием элемента питания в пересчете на P2O5 45%. Азот вносился в виде смеси удобрений 2/3 NS 30:7 + 1/3 мочевины с 15N, 2/3 Ca-NS (Уралхим) 27:4 + 1/3 мочевины с 15N, 2/3 Ca-NS (гипс) 27:4 + 1/3 мочевины с 15N в первой и второй повторностях на 3 варианта, а также NS 30:7, Ca-NS (Уралхим) 27:4 на повтор-ности 3 и 4 во всех вариантах с применением данных удобрений.
В опыте испытывали три вида азотных удобрений: NS 30:7 (30:0:0:7); Can + S 27:4 (27:0:0:4, Уралхим); Can + S 27:4 (27:0:0:4, на основе гипса). Новые формы азотных удобрений вносили на фоне Р45К60, доза азота в азотных удобрениях 60 кг/га.
Площадь делянки 0,5 х 1 м, повторность вариантов четырехкратная.
Для определения размеров использования азота удобрений, степени закрепления в почве и величины газообразных потерь новые удобрения метили мочевиной, обогащенной 15N (степень обогащения 95,5 ат.%). Удобрения вносили в почву перед посевом ячменя. В растительных и почвенных образцах определяли общий азот и изотопный состав на масс-спектрометре «Delta V». Отдельно на делянках без растений вносили новые формы азотных удобрений и устанавливали напочвенные экспозиционные камеры для отбора и дальнейшего определения эмиссии газообразных азотсодержащих продуктов, в частности N2O [11].
Результаты и обсуждение. При внесении азотных удобрений (на фоне Р45К60) повышалось содержание азота в зерне и в соломе по сравнению с фоном (табл. 2).
Наибольшее количество азота в зерне и соломе содержалось при внесении формы CanSr, наименьшее - при внесении NS. В связи с этим, растения потребляли наибольшее количество азота при внесении CanSr (6,04 г/м2).
Наибольшее количество азота удобрения ячмень использовал при внесении в почву удобрения марки CanSr, наименьшее количество - при внесении удобрения марки NS. Известно, что ячмень использует 34-45% азота удобрения от применяемой дозы [10]. Наибольшее количество азота закреплялось в почве при внесении CanSy, а наименьшее - при внесении удобрения марки NS.
Ячмень в процессе вегетации потребляет большее количество азота почвы (63-66% от общего
2. Потребление общего азота ячменем в зависимости от формы азотных удобрений.
Вариант Зерно Солома Общий вынос N, г/м2
масса, г/м2 N, % вынос N, г/м2 масса, г/м2 N, % вынос N, г/м2
Без удобрений 137 1,28 1,75 225 0,41 0,92 2,67
Р45К60 - фон 144 1,35 1,94 257 0,46 1,18 3,12
Фон + N60 - Ж 154 2,24 3,45 299 0,61 1,82 5,27
Фон + N60 - CanSУ 159 2,25 3,58 293 0,72 2,10 5,68
Фон + N60 - CanSГ 164 2,35 3,85 271 0,81 2,19 6,04
3. Потребление азота удобрения и азота почвы в зависимости от формы азотных удобрений
Вариант Общий вынос N, г/м2 Одобрения Nпочвы
г/м2 % от внесенного г/м2 «экст ра-N»
г/м2 %
Без удобрений 2,67 - - 2,67 - -
Р45К60 - фон 3,12 - - 3,12 - -
Фон + N60 - Ж 5,27 1,79 29,8 3,48 0,36 12
Фон + N60 - CanSУ 5,68 2,09 34,8 3,59 0,47 15
Фон + N60 - CanSГ 6,04 2,20 36,7 3,84 0,72 23
4. Баланс азота удобрения в агрофитоценозе ячменя
Вариант Использовано растениями Иммобилизовано в слое почвы 0-40 см Потери
1 2 1 2 1 2
Фон + N60 - NS 1,79 30 1,73 29 2,48 41
Фон + N60 - CanSy 2,09 35 2,02 34 1,89 31
Фон + N60 - CanSr 2,20 37 1,92 32 1,88 31
Примечание. 1 - азот удобрения, г/м2; 2 - азот удобрения, % от применяемой дозы.
5. Продуктивность ячменя в зависимости от форм применяемого азотного удобрения
Вариант Зерно Солома
масса, г/м2 прибавка масса, г/м2 прибавка
г/м2 % г/м2 %
Без удобрений 137 - - 225 - -
Р45К60 - фон 144 - - 257 - -
Фон + N60 - N8 154 10 7 299 42 16
Фон + N60 - Сап8У 159 15 10 293 36 14
Фон + N60 - Сап8Г 164 20 14 271 14 5
выноса), тогда как доля азота удобрений не превышала 37% (табл. 3).
При внесении азотных удобрений растения потребляли дополнительное количество почвенного азота. Наибольшее количество «экстра-№> ячмень потреблял при внесении удобрения CanSГ, что связано с дополнительной минерализацией почвенного азота в присутствии в составе удобрения гипса. Использование азота удобрения ячменем зависело от марки применяемого удобрения (табл. 4).
При внесении этой формы удобрения терялось наибольшее количество азота (41% от применяемой дозы). Известно, что средние потери азота удобрений при выращивании ячменя колеблются в пределах 25-35% от применяемой дозы [4-6]. Сложившиеся условия азотного питания определяли размеры формирования урожая зерна ячменя (табл. 5).
Наибольший урожай зерна растения формировали при внесении удобрения Са^Г (эффективность по отношению к фону 14%). Продуктивность ячменя
повысилась на 7% при внесении удобрения марки №. При внесении удобрения марки Са^У урожай зерна ячменя повышался на 10%. Таким образом, путем дифференциации по соотношению минерального азота удалось выявить процентное распределение и потери азота как из почвы, так и из удобрений.
Выводы
1. Новые формы азотных удобрений оказывали влияние на характер трансформации азота в почве, на баланс азота в агрофитоценозе и на продуктивность ячменя.
2. Наибольшее количество азота удобрения ячмень использовал при внесении удобрения марки СаиЗГ. Наибольшей иммобилизации подвергался азот удобрения марки СаиЗУ. Наименьшее количество азота удобрения терялось при внесении удобрений марок СаиЗУ и СаиЗГ.
3. Наибольший урожай зерна ячмень формировал при внесении удобрения марки СаиЗГ, наименьший при внесении удобрения марки N8.
Литература
1. Смирнов П.М. Вопросы агрохимии азота. - М.: МСХА, 1977. - 75 с.
2. Кореньков Д.А. Вопросы агрохимии азота и агроэкология // Агрохимия, 1990, № 12. - С. 28-37.
3. Завалин А.А., Алферов А.А. Влияние азотных удобрений и Ризоагрина на урожайность яровой пшеницы на дерново-подзолистых почвах // Агрохимический вестник, 2016, № 1. - С. 39-42.
4. Смирнов П.М. Превращение азотных удобрений в почве и их использование растениями: автореф. дисс. д.с. -х.н. - М.: МСХА, 1970. - 43 с.
5. Кореньков Д.А. Агроэкологические аспекты применения азотных удобрений. - М.: Агроконсалт, 1999. - 296 с.
6. Соколов О.А. Экологические аспекты применения азотных удобрений // Агрохимия, 1990, № 1. - С. 3-14.
7. Завалин А.А., Шафран С.А., Чернова Л.С. Оценка эффективности применения новой формы азотного удобрения // Агрохимия, 2009, № 12. - С. 11-17.
8. Завалин А.А., Ефремов Е.Н., Алферов А.А. Преимущества и проблемы применения жидких азотных удобрений в земледелии // Агрохимия, 2014, № 5. - С. 20-26.
9. Черников В.А., Алексахин Р.М., Голубев А.В. и др. Агроэкология. - М.: Колос, 2000. - 536 с.
10. Соколов О.А., Шмырева Н.Я. Показатели циклов азота и устойчивость агроэкосистем в условиях склона // Плодородие, 2009, № 3. - С. 4-6.
11. Джанчаров Т.М., Глушков П.К., Александров Н.А. Опыт создания базы данных для модели автоматизированной системы агроэкологической оценки почв и земель, адаптированной к городским условиям // Агрохимический вестник, 2019, № 2. - С. 26-32.
