CC BY
26УДК 631.81
факторы эфективного плодородия серых лесных почв владимирского ополья
В.В. Окорков, д.с.-х.н., О.А.Фенова, Л.А. Окоркова — Владимирский НИИСХ Россельхозакадемии
E-mail: [email protected]
На серых лесных почвах Ополья выявлена неравноценность аммонийной и нитратной форм азота в питании полевых культур. Их продуктивность тесно коррелирует преимущественно с запасами нитратного азота, определяемыми в ранние фазы роста и развития растений, а также с содержанием гумуса щелочной вытяжки.
Ключевые слова: серые лесные почвы, лабильное органическое вещество, нитратный азот, аммонийный азот, продуктивность севооборота.
Практически весь азот почв сосредоточен в органическом веществе. Поэтому процессы его трансформации должны играть ведущую роль в накоплении минеральных форм азота. Интенсивность и размеры процессов аммонификации и нитрификации зависят от общего количества и качества органического вещества, особенно размеров его лабильной части, а также от теплового режима. Поэтому весьма актуальны исследования взаимосвязей между уровнем применения органических и минеральных азотных удобрений, с одной стороны, и запасами подвижных форм азота и урожайностью возделываемых культур, с другой, а также между действием удобрений и содержанием лабильного органического вещества (ЛОВ) и между продуктивностью полевых культур и содержанием ЛОВ.
При наличии достоверной взаимосвязи между уровнем применения удобрений, урожайностью и содержанием ЛОВ поддержание достигнутого уровня плодородия почвы в определенной мере возможно за счет оптимизации факторов, обеспечивающих благоприятные условия роста и развития растений. Это относится к черноземным почвам, в том числе и к черноземам, типичным для Центральночерноземного региона, где за год выпадает несколько выше (600) мм осадков [1,2].
Далеко не решенным остался вопрос и о равноценности нитратной и аммонийной форм азота в питании растений. Обычно об обеспеченности легких почв таежно-лесной зоны азотом судят по содержанию суммы аммонийного и нитратного азота, считая аммонийный (поглощенный и водорастворимый) и нитратный (находящийся только в жидкой фазе) азот равноценными. Однако на почвах с высокой емкостью поглощения, с наличием монтмориллонитовых и гидрослюдистых глинистых минералов основная
часть аммонийного азота, как и калия, должна находиться в поглощенном состоянии. Поэтому использование подвижного аммонийного азота должно быть менее полным, чем нитратного. Обсуждаемые вопросы изучали на серых лесных почвах Владимирского ополья.
Почвы характеризовались емкостью поглощения 25-27 мг-экв/100 г почвы, степенью насыщенности основаниями 83-87 %, содержанием гумуса 2,9-3,5 %, рНКС1 5,1-5,5, повышенной и средней обеспеченностью подвижными формами фосфора и обменного калия. Многолетний стационарный опыт был заложен в 1991-1993 гг. В восьми-польном зернотравяно-пропашном севообороте оценивали эффективность доз и видов минеральных удобрений, навоза и их сочетаний. Системы удобрения изучали на фоне известкования, проведенного в 1-й ротации в занятом пару. В схему опыта введен вариант абсолютного контроля. Опыт заложен в 3 закладках и 3 повторениях. Агротехника возделывания полевых культур общепринятая для региона [3]. В качестве азотных удобрений применяли аммиачную селитру, фосфорных
- простой и двойной суперфосфат, калийных - хлористый калий и калийную соль.
В 1-й ротации восьмипольного севооборота (1991-2000 гг.) занятой пар
- озимая рожь (ячмень) - картофель
- овес с подсевом трав - травы 1 года пользования - травы 2 года пользования - озимая рожь - ячмень. Среднюю продуктивность (ц/га з.е.) на фоне извести определяли по действию азотных удобрений (аммиачной селитры) и навоза:
у = 31,0 + 0,313 х1 + 0,114 х2,
R = 0,97, п = 16 (1)
где х1 - среднегодовая доза внесения навоза, т/га; х2 - среднегодовая доза внесения азотных удобрений, кг/га; R - коэффициент множественной кор-
реляции; п - число вариантов опыта (на фоне извести).
И во 2-й ротации (1999-2008 гг.) на среднюю продуктивность восьмиполь-ного севооборота в основном оказывали влияние те же факторы:
у = 33,6 + 0,324 х1 + 0,090 х2,
R = 0,94, п = 16 (2).
Изучение взаимосвязи агрохимических показателей (запасы аммонийного и нитратного азота в слое почвы 040 см, содержание подвижного фосфора и калия в пахотном слое) с продуктивностью культур севооборота показало ее достоверную зависимость лишь от запасов нитратного азота в самые ранние фазы роста и развития культур[3]. За исключением трав 1 года пользования коэффициенты корреляции варьировали от 0,728 для викоов-сяной смеси до 0,954 для овса.
Для учета и влияния аммонийного азота на продуктивность культур севооборота была проанализирована многолетняя динамика запасов нитратного и аммонийного азота в разные фазы роста и развития полевых культур. Было установлено (1992-2008 гг.), что в период всходов или возобновления вегетации в вариантах без удобрений средние запасы нитратного азота в слое почвы 0-40 см (45-47 кг/га) в 4 раза более низкие, чем запасы аммонийного азота (174-182 кг/га). При этом размеры снижения запасов нитратного (2325 кг/га) и аммонийного (14-20 кг/га) азота от всходов до колошения оказываются близкими. Процент снижения (использования) запасов нитратного азота по сравнению с запасами аммонийного оказывается в 4-5 раз более высоким. Влияние навоза на эти запасы было мало заметным. Это частично объясняется и протеканием процессов трансформации навоза с осени и перемещением образовавшихся нитратов талыми водами весной в более глубокие слои почвы.
При внесении азота одинарной и
№ 2 (60) 2012
Владимгрскт ЗемдеШецТ)
двойной доз полного минерального удобрения весной запасы нитратного азота увеличиваются с 45-47 кг/га до 100 и 150 кг/га, аммонийного - на 10-15 кг/га. Размеры же поглощения (снижения) аммонийного азота за период всходы-колошение по сравнению с вариантами без азотных удобрений возрастают всего на 20 % (с 19-20 до 24-25 кг/га), а нитратного азота - в 3 раза и более (с 23 до 63-83 кг/га). Следовательно, при применении азотных минеральных удобрений в почве резко возрастают запасы нитратного азота, коэффициент их использования от всходов до колошения достигает уровня 55-63 %. Это увеличение запасов нитратного азота обеспечивает основную прибавку урожаев возделываемых культур севооборота. Величина коэффициента использования запасов нитратного азота будет расти по мере дальнейшей вегетации растений. Наблюдается близкое действие сочетания навоза с полным минеральным удобрением и одного последнего (минерального).
После уборки из-за отсутствия потребления азота пополнение нитратного азота за счет жизнедеятельности почвенной биоты снова возрастает: на неудобренных азотом делянках на 50 %, на удобренных одинарной дозой - на 35 %, а двойной - практически не меняется.
В изменении запасов аммонийного азота в течение вегетационного периода культур отмечены следующие особенности. Уменьшение этих запасов во второй срок по сравнению с первым варьировало от 14 до 29 кг/га, а в процентах - от 8 до 16 %. Причем, в вариантах с применением полного минерального удобрения оно было более высоким (24-25 кг/га), чем без них (14-20 кг/га). Наиболее значимым оно было и в вариантах использования лишь навоза, внесенного в дозах 6080 т/га в занятом пару, а также внесения полного минерального удобрения и его сочетания с навозом (21-29 кг/га).
В вариантах без азотных удобрений это снижение в основном происходит из-за поглощения растениями с транспира-ционным током влаги, в которой были ионы аммония, находящиеся в динамическом равновесии с поглощенными ионами аммония. Коэффициент использования запасов аммонийного азота в слое почвы 0-40 см в вариантах без азотных удобрений должен быть не ниже 8 % и может достигать 16 % и выше. Близкие коэффициенты использования запасов обменного калия в слое почвы 0-40 см получены в работе [3]. Ионы калия и аммония имеют близкие размеры, и они подчиняются одним и тем же закономерностям ионного обмена. После уборки культур происходит пополнение израсходованных запасов аммонийного азота.
Сумму запасов N-NO3 и N-NН4 в жидкой фазе почвы в период всходов или возобновления вегетации культур можно назвать мобильным фондом (МФ) азота. Размеры его возрастают с уровнем внесения азотных удобрений, дополнительное применение навоза по сравнению с одними азотными удобрениями слабо изменяет этот параметр. Внесение одного навоза по сравнению с фоном известкования также слабо повышает его размеры. С увеличением размеров МФ азота растет и доля в нем нитратного азота.
Взаимосвязь между продуктивностью севооборота и МФ азота (19922004 гг.) практически такая же тесная (г = 0,90), как и между первым показателем и среднегодовым применением удобрений (г = 0,97).
Наши исследования показали слабое влияние систем удобрения на относительное содержание лабильного гумуса (% общего содержания гумуса), извлекаемого 0,1 М раствором пиро-фосфата натрия (рН 7,0). В вариантах применения разных доз навоза (0, 5,0, 7,5 и 10,0 т/га севооборотной площади) в 2010 г. (поле 2) содержание лабильного гумуса составило 24,4 %, по фону фосфорно-калийных удобрений их
применение снизило величинулабильного гумуса до 20,1%, а по фону одинарной дозы NPK снова увеличило до 22 %, по фону двойной дозы NPK - до 23,6 %. Применение навоза в среднем по вариантам внесения разных доз минеральных удобрений (0, фосфорно-ка-лийные, одинарная доза NPK, двойная доза NPK) слабо повлияло на процент извлечения лабильного гумуса (21,823,4 %). Этот параметр, характеризующий изменение качества гумуса, практически не влиял на урожай зерна овса (г = 0.06). Однако системы удобрения влияют на содержание гумуса в почве.
В наших опытах установлено, что содержание гумуса в серых лесных почвах увеличивается с ростом доз внесения как навоза, так и полного минерального удобрения. В согласии с этими данными изменялось и содержание углерода ЛОВ (% массы почвы, табл. 1).
В 2007 г. на ячмене, замыкающем севооборот, абсолютное количество углерода ЛОВ (пирофосфатная вытяжка) возрастало без внесения минеральных удобрений с 0,427 (среднее по дозам навоза) до 0,440 % при применении фосфорно-калийных удобрений, до 0,461 - одинарной дозы NPK, до 0,485 % - двойной дозы NPK. По вариантам разных доз минеральных удобрений с ростом доз навоза увеличивалось и абсолютное содержание углерода ЛОВ (с 0,432 до 0,494 %). Процент же извлечения этой фракции углерода гумуса от общего углерода почвы колебался в довольно узких пределах (24-28 %).
Процент извлечения углерода гумуса щелочной вытяжкой (0,1 н №ОН) возрастал в основном от применения полного минерального удобрения (с 22 до 24,5 %). Абсолютное количество углерода этой фракции увеличивалось с ростом доз полного минерального удобрения (в среднем по 4-м вариантам применения навоза от 0,340 до 0,441 %) и доз навоза (в среднем по 4 вариантам внесения минеральных удобрений от 0,366 до 0,410 %).
Более слабо влияли удобрения на размеры извлечения углерода гумуса горячей водой. В среднем по 4 вариантам применения навоза минеральные удобрения повышали содержание углерода этой фракции с 0,0315 до 0,0338 %, т.е. на 7,3 %. Роль органических удобрений в повышении этой фракции гумуса возросла до 10,4 %.
Наиболее тесно урожайность ячменя в 2007 г. коррелировала с запасами нитратного азота в слое почвы 0-40 см в период всходов культуры и содержанием углерода гумуса (% массы почвы),
№ 2 (60) 2012
1. Влияние удобрений на содержание углерода ЛоВ на поле № 2 под овсом (2010 г.), % массы почвы_
Навоз, т/га севооборотной площади Минеральные удобрения Среднее по дозам навоза
0 РК NPK 2NPK
0 0,35 0,32 0,42 0,47 0,39
5,0 0,37 0,37 0,37 0,43 0,38
7,5 0,46 0,33 0,37 0,46 0,41
10,0 0,47 0,40 0,43 0,39 0,42
Среднее по минеральным удобрениям 0,41 0,35 0,40 0,44
Примечание. В варианте абсолютного контроля этот параметр равен 0,38 %.
Владишрскш Земледелец*
извлекаемого 0,1 н №ОН. Коэффициенты корреляции линейной регрессии равнялись соответственно 0,868 и 0,818, а для степенной взаимосвязи -0,895 и 0,819. Коэффициенты корреляции для линейной взаимосвязи урожая ячменя с углеродом гумуса, извлекаемым пирофосфатной вытяжкой и горячей водой, составили соответственно 0,590 и 0,514%, а для степенной взаимосвязи - 0,600 и 0,517% массы почвы.
Таким образом, учитывая простоту определения содержания нитратов с помощью ион-селективного нитратного электрода, рекомендуется оценивать эффективное плодородие серых лесных почв Ополья по запасам нитратного азота в слое почвы
УДК 631.445.53:631.432.2
0-40 см в период всходов возделываемых культур. В этом случае определяется и необходимость проведения азотных подкормок.
Литература 1. Карабутов А.П. Изменение свойств чернозема типичного при длительном применении способов обработки и удобрений в ЦЧР. Автореф. ... кандидата с.-х. наук. Курск, 2012. - 19 с.
2. Кузнецов А.В. Влияние степени агрогенного воздействия на агроэколо-гическое состояние чернозема типичного ЦЧР. Автореф. дисс. ... кандидата с.-х. наук. Курск, 2012. - 24 с.
3. Окорков В.В. Удобрения, плодородие и урожай на серых лесных почвах Владимирского ополья. Суздаль: Владимирский НИИСХ, 2001. - 337 с.
V. V. Okorkov, O.A.Fenova, L.A .Okorkova. FACTORS OF EFFECTIVE FERTILITIES OF GREY FOREST SOILS OF THE VLADIMIR OPOLYE
It was revealed the disparity ammonium and nitrate forms of nitrogen in the nutrition of field crops on grey forest soils. Their productivity is closely correlated with stocks mostly nitrate nitrogen determined in the early phases of plant growth and development, and the humus content of the alkaline extract.
Keywords: grey forest soils, labile organic matter, nitrate nitrogen, ammonium nitrogen, the average productivity of crop rotation.
пути оптимизации влагообеспеченности растений на дерново-подзолистых почвах в условиях центра нечерноземья рф
Г.А. Сурова, к. с. х. н. — Ивановская ГСХА им. академика Д.К. Беляева
E-mail: [email protected] Исходя из разнообразия природно-климатических условий областей Центра Нечерноземья, предлагаются различные мероприятия по оптимизации влагообеспеченности. Показаны причины невысокой экономической эффективности мелиораций в Нечерноземье, главная из них - слабое окультуривание мелиорированных земель. В засушливые сезоны даже при максимальном накоплении влаги от снеготаяния здесь необходима влагосберегающая агротехника.
Ключевые слова: влагообеспеченность растений, мелиорация, плодородие почв, водно-воздушный режим, экономическая эффективность, интенсивные культуры, горизонты почвы, коэффициент фильтрации, дренажный сток, глубокое безотвальное рыхление, дефицит влаги, почвенно-грунтовые воды, влагосберегающая агротехника.
В Центральный экономический район входят 12 областей: Брянская, Владимирская, Ивановская, Тверская, Калужская, Костромская, Московская, Орловская, Рязанская, Смоленская, Тульская, Ярославская. Согласно при-родно-мелиоративному районированию Нечерноземной зоны РФ [1], Центр Нечерноземья расположен в
южно-таёжной подзоне, частично в подзоне широколиственно-хвойных лесов, а юго-восточные области: Орловская, Тульская и Рязанская - входят в лесостепную зону. Из этого следует, что природно-климатические условия региона довольно разнообразны, значит, и комплекс мероприятий по оптимизации влагообеспеченности растений по областям региона также должен различаться. Это: гидротехнические (орошение, осушение, осуши-тельно-увлажнительные мелиорации), агромелиоративные, агротехнические, лесомелиоративные, а также мероприятия холодного периода, или снежные мелиорации (различные способы снегозадержания и снегонакопления, регулирование снеготаяния и размер-зания почвы и др.).
Существующая недостаточность увлажнения почвы в период вегетации даже в наиболее влажных северо-западных областях Нечерноземья говорит о необходимости орошения автоморфных почв на всей террито-
рии южно-таёжного Нечерноземья [2]. Больше того, практика и научные исследования [3,4] показали, что орошение целесообразно и эффективно в засушливые сезоны и на переувлажненных землях. Значит, в этих условиях должны действовать совмещенные осушительно-увлажнительные системы. Если на переувлажненных минеральных землях они целесообразны для обеспечения благоприятного водно-воздушного режима растениям, то на торфяниках дополнительное увлажнение (субирригация) необходимо и для сохранения самих почв от переосушки, которая может привести к быстрой сработке торфа, ветровой эрозии и пожарам. Изложенные научные обоснования пока относятся к области теории и далеки от реализации, т.к. кроме целесообразности применения мелиоративных мероприятий необходимо обеспечить их экономическую эффективность.
В условиях Нечерноземья РФ, в том числе и Центральном экономическом
№ 2 (60) 2012
Владимгрскт Земледелец!)
