CC BY
38
О/
ПЛОДОРОДИЕ
УДК 631.811.1.
Использование азота горчицы белой озимои пшеницеи в зависимости от способа внесения азотных удобрений
А.А. ЗАВАЛИН1, член-корреспондент РАН, зав. лабораторией Н.Я. ШМыРЕВА1, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник О.А. СОКОЛОВ1, доктор биологических наук, главный научный сотрудник А.С. АВИЛОВ2, главный почвовед (e-mail: [email protected]) всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова, ул. Прянишникова, 31а, Москва, 127550, Российская Федерация 2Центр агрохимической службы «Белгородский», ул. Щорса, 8, Белгород, 308027, Российская Федерация
Исследования проводили в условиях микрополевого опыта (сосуды из полиэтиленовой пленки без дна площадью 0,1 м2) на черноземе типичном (гумус 5,0%, Nобщ 0,23%, подвижные формы фосфора и калия 105 и 110 мг/кг, соответственно). Фитомассу горчицы (в дозе N60) и минеральные удобрения в дозе N60P60K60 вносили перед посевом озимой пшеницы (Губернатор Дона). Мочевину заделывали двумя способами: вразброс и локально (лентой на глубину 10 см). Биомассу горчицы, меченную '5N, получали путем предварительного выращивания культуры на фоне с внесением сульфата аммония с высоким обогащением 15N (95,2 атом. %). Наибольшее количество азота горчицы (44% от применяемой дозы) озимая пшеница использовала при локальном внесении минеральных удобрений. При внесении биомассы горчицы в почву без удобрений озимая пшеница использовала 30% азота горчицы. Наибольшее количество азота горчицы (57%) закреплялось в почве без применения удобрений. При их внесении иммобилизация азота горчицы снижалась до 47-48%. Минимальное количество азота горчицы (8%) терялось в виде газообразных соединений при локальной заделке удобрений, наибольшее (16%) - при разбросном их внесении. Озимая пшеница формировала самый большой урожай зерна (406 г/м2) при локальной заделке удобрений, что на 25%
выше, чем при внесении только биомассы горчицы и на 14% больше, по сравнению с разбросным способом применения удобрений.
Ключевые слова: меченая 15N биомасса горчицы, баланс азота горчицы, сидераты, азот почвы, способ применения удобрений.
Для цитирования: Использование азота горчицы белой озимой пшеницей в зависимости от способа внесения азотных удобрений/А.А. Завалин, Н.Я. Шмырева, О.А. Соколов, А.С. Авилов//Земледелие. 2016. №5. С. 15-17.
В конце ХХ в. в связи со значительным сокращением поголовья животных в сельском хозяйстве в нашей стране резко обострилась проблема восстановления содержания органического вещества в почве. Одно из основных направлений ее решения - биологизация земледелия и особенно использование сидера-тов [1-7].
В севооборотах ЦЧР в качестве пожнивной и сидеральной культуры широко используют горчицу белую [8, 9]. Это положительно влияет не только на баланс органического вещества, но и на фитосанитарное состояние посевов, а соотношение C:N в горчице способствует повышению биологической активности почв, усиливает процессы минерализации и гумификации органического вещества и приводит к накоплению питательных веществ в почве [9]. При запашке биомассы горчицы потери гумуса за две ротации севооборота снизились с 0,16 до 0,10% [8].
В условиях ЦЧО опытов с использованием метода изотопной индикации для изучения баланса азота проведено крайне недостаточно. Так, при осеннем внесении натриевой селитры (N120) под сахарную свеклу коэффици -
ент использования азота удобрения составлял 30,7%, в почве закреплялось 22,3%, а остальное количество (47,0%) составляли газообразные потери [10].
Несмотря на достаточно широкое использование горчицы белой в земледелии страны, вопросы размеров использования ее азота последующими культурами, характер закрепления этого элемента в почве и размеры газообразных потерь остаются открытыми.
Цель исследований - определить баланс азота горчицы белой, заделанной в качестве сидерата в системе почва - растение при выращивании озимой пшеницы в зависимости от способа внесения минеральных азотных удобрений.
Исследования проводили в условиях Белгородской области в микрополевом опыте на черноземе типичном, на долю которого приходится 44,8% пашни области [11].
Агрохимическая характеристика почвы экспериментального участка: рНКС| - 6,5, гидролитическая кислотность - 1,32 мг-экв/100 г почвы, содержание обменного Са2+ -26,7 мг-экв/100 г почвы, Мд2+ -2,81 мг-экв/100 г почвы, сумма поглощенных оснований - 35,6 мг-экв/100 г (по Каппену-Гильковицу), содержание гумуса (по Тюрину) - 5,0%, (по методу Кьельдаля-йодльбауэра) -0,23%, подвижных форм фосфора и калия (по Чирикову) - 110 и 105 мг/кг
Исследования проводили в сосудах из полиэтиленовой пленки без дна, размером 23x45x30 см. Удобрения в дозе ^0Р60К60 вносили перед посевом озимой пшеницы (сорт Губернатор Дона).
В качестве удобрений использовали суперфосфат двойной, хлористый калий и мочевину, последнюю заделывали двумя способами - вразброс и локально (лентой на глубину 10 см). Горчицу (табл. 1) предварительно выращивали при внесении сульфата аммония с высоким обогащением ^ (95,2 атомных %), вносили из расчета
60
Повторность в опыте 6-и кратная, с изотопом ^ - 2-х кратная.
1. Характеристика удобрений, меченных 15N, и применяемых в исследовании
Источник азота 1 Соотношение C:N I N общ,% 1 15N, атом. % I Доза N, г/м2
Горчица белая 21 3,3 15,3 6,01
Мочевина 46,0 13,3 6,03
СО (D 3 ü
(D
д
(D
5
(D
сл 2
О ^
О)
2. Потребление азота горчицы белой и азота почвы озимой пшеницей в зависимости от способа внесения азотных удобрений
Общий N горчицы N почвы
Вариант вынос N, г/м2 % от вне- г/м2 «экстра азот»
г/м2 сенного г/м2 | %
15Г* 8,42 1,80 30,0 6,62
15r*+N вразброс 9,97 2,20 36,7 7,77 4,15 17,4
15r+N локально 11,84 2,64 44,0 9,20 2,58 39,0
*'5Г - биомасса горчицы, меченная '5N (здесь и далее).
В растительных и почвенных образцах определяли общий азот (по Кьельдалю-йодельбауэру), изотопный состав азота на масс-спектрометре «Delta V».
При внесении биомассы горчицы в почву ее азот сразу же вовлекается во внутрипочвенный минерализационно-иммобилизационный цикл, ускоряет оборачиваемость этого элемента, однако часть внесенного биологического азота теряется.
стигала 57% от применяемой дозы (табл. 3). Азотные удобрения повышали использование азота горчицы и снижали его иммобилизацию в почве. Локальная заделкатуков усиливала использование азота удобрений и снижала его газообразные потери, по сравнению как с внесением одной биомассы горчицы, так и с вариантом с разбросным применении минерального азота. При локальной заделке минеральных
3. Баланс азота горчицы белой при выращивании озимой пшеницы в зависимости от способа внесения азотных удобрений
Вариант Использовано растениями Закреплено в 40 см слое почве Потери
15Г 1,80 3,42 0,78
30 57 13
15Г + N вразброс 2,20 2,82 0,98
37 47 16
15r+N локально 2,64 44 2,88 48 0,48 8
* азот горчицы: в числителе - г/м2, в знаменателе - % от применяемой дозы.
Разложение биомассы горчицы в почве наиболее интенсивно происходит в первые 2-3 месяца после заделки. Высвобождающийся азот не накапливается в почве в минеральной форме,поскольку подвергается иммобилизации, частично используется озимой пшеницей и теряется в процессе нитрификации-денитрификации. Внесение азотных удобрений усиливало разложение фитомассы, а также потребление озимой пшеницей азота горчицы и почвы (табл. 2). Наибольшее количество азота горчицы озимая пшеница потребляла при локальном внесении минеральных удобрений. При использовании азотных удобрений усиливались процессы минерализации его почвенных форм, в результате чего возрастала относительная доля «экстра азота» в общем выносе этого элемента растениями.
При внесении в почву фитомассы горчицы иммобилизация азота до-
азотных удобрений использование азота возрастало до 44% от применяемой дозы, что соответствует величине этого показателя при внесении мочевины. Аналогичные результаты получены при совместном внесении биомассы клевера и сульфата аммония, меченных - использование азота бобового компонента ячменем возрастало до уровня минерального удобрения [12]. Добавление биомассы клевера к сульфату аммония снижало использование азота минерального удобрения.
Потребляя большее количество азота горчицы, почвы и удобрений при локальном внесении азотных удобрений, озимая пшеница формировала самый высокий урожай зерна (табл. 4). Он возрастал, по отношению к варианту с заделкой одной биомассы горчицы, на 25%, по сравнению с разбросным применением азотных удобрений,на 14%. Действие азотных удобрений на формирование массы
«о о
СЧ 1Л
Ф
S ^
ф
4
ф
^
5
Ф
СО
4. Продуктивность озимой пшеницы при внесении в почву фитомассы горчицы, меченой в зависимости от способа применения азотных
удобрений
зерно солома
Вариант г/м2 прибавка г/м2 прибавка
г/м2 % г/м2 I %
15Г 322 - - 483 - -
15Г + N вразброс 354 32 9,9 513 30 6,2
15r+N локально 406 81 25,2 569 86 17,8
Р,% 3 3
НСР05 част. ср., г/м2 34 49
соломы озимой пшеницы оставалось на более низком уровне.
Азотные удобрения, внесенные в разброс, повышали использование азота горчицы озимой пшеницей, одновременно возрастали потери ее азота и снижалось закрепление этого элемента в почве, по сравнению с заделкой одной биомассы горчицы. Наибольшее количество азота горчицы озимая пшеница использовала при локальном внесении мочевины.
Озимая пшеница формировала наибольший урожай зерна при локальном внесении азотных удобрений: на 25% выше, чем при заделке одной биомассы горчицы, и на 14%, по сравнению с вариантом с разбросным способом применения азотных удобрений.
Литература.
1. Ахметзянов М.Р., Таланов И.П. Влияние фонов питания на продуктивность овса // Вестник Казанского ГАУ. 2014. Т.9. № 1(31). С. 88-90.
2. Борисова Е.Е. Влияние предшественников на урожайность яровой пшеницы на серых лесных почвах // Вестник Казанского ГАУ. 2014. Т.9. № 2(32). С. 89-93.
3. Дзюин А.Г., Дзюин Г.П. Последействие сидератов и соломы в севообороте // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2015. №6 (49). С. 38-42.
4. Козлова Л.М., Денисова А.В. Промежуточные культуры в полевых севооборотах Кировской области // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2014. №5. (42). С. 33-37.
5. Применение биоудобрений в сельском хозяйстве / М.А. Яковченко, М.С. Дрёмова, О.Г. Позднякова, М.Г. Курбано-ва // Аграрный вестник Урала. 2013. № 8 (114). С. 4-6.
6. Роль люпина в формировании плодородия почвы / П.А. Чекмарев, А.И. Артюхов, Н.П. Юмашев, Л.Л. Яговенко // Достижения науки и техники АПК, №102011. С. 17-20.
7. Чекмарев П.А., Лукин С.В. Итоги реализации программы биологизации земледелия в Белгородской области // Земледелие. 2014. №8. С. 3-6.
8. Воспроизводство плодородия черноземов в севообороте / А.В. Дедов, Н.И. Придворев, В.В. Верзилин, Л.П. Кузнецова // Земледелие. 2003. №4. С. 5-7.
9. Малышева Ю.А., Полякова Н.В., Пла-тонычева Н.В. Содержание органического вещества в почве в звеньях севооборота с сидеральными культурами // Земледелие. 2008. №2. С.16-17.
10. Акулов П.Г., Лукин С.В. Потребление сахарной свеклой нитратного азота, мигрировавшего на разные глубины почвенного профиля // Почвоведение. 1996. №11. С. 1385-1388.
11. Лукин С.В. Агроэкологическое состояние и продуктивность почв Белго-
родской области. Белгород: КОНСТАНТА, 2011. 302 с.
Using of Nitrogen of White Mustard by Winter Wheat Depending on the Method of Making Nitrogen Fertilizers
A.A. Zavalin1, N.Ya. Shmyreva1, O.A. Sokolov1, A.S. Avilov2
1All-Russian Research Institute of Agricultural Chemistry, ul. Pryanishnikova, 31a, Moskva, 127550, Russian Federation 2Center of Agrochemical Service «Belgorodsky», ul. Shchorsa, 8, Belgorod, 308027, Russian Federation
Summary. The researches were carried out on a typical chernozem (humus was 5.0%, Ntot was 0.23%; mobile forms of phosphorus and potassium were 105 and 110 mg/kg, respectively) under conditions of microfield tests (the vessels were made of polyethylene film without a bottom; area was 0.1 m2). Phytomass of mustard (dose was N60) and mineral fertilizers (dose was N60P60K60) were made before sowing of winter wheat (Gubernator Dona). Urea was sealed by two ways: broad cast and locally (with a tape at a depth of 10 cm). Biomass of mustard, labeled with 15N, was obtained by preliminary cultivation of crop, making ammonium sulfate with high enrichment of 15N (95.2 atom %). Winter wheat used the greatest amount of nitrogen of mustard (44% of the applied dose) at the local application of mineral fertilizers. In making biomass of mustard into the soil without fertilizer winter wheat used 30% of nitrogen of mustard. The greatest amount of nitrogen of mustard (57%) was fixed in the soil without using of fertilizers. When it made, immobilization of nitrogen of mustard dropped down to 47-48%. The least amount of nitrogen of mustard (8%) was lost at the local sealing of fertilizers as the form of gaseous compounds; the most amount of nitrogen (16%) was lost at the broadcast making. Winter wheat formed the greatest grain yield (406 g/m2) at the local sealing of fertilizer; it was at 25% higher than it was at making only biomass of mustard; and it was at 14% higher compared it was at the using of fertilizers by the broadcast method.
Keywords: biomass of mustard labeled with 15N, balance of nitrogen of mustard, siderites, soil nitrogen, method of making of fertilizers.
Author Details: A.A. Zavalin, corresponding member of the RAS, head of laboratory; N.Ya. Shmyreva, Cand. Sc. (Biol.), senior research fellow; O.A. Sokolov, D. Sc. (Biol.), chief research fellow; A.S. Avilov, chief soil scientist ([email protected]).
For citation: Zavalin A.A., Shmyreva N.Ya., Sokolov O.A., Avilov A.S. Using of Nitrogen of White Mustard by Winter Wheat Depending on the Method of Making Nitrogen Fertilizers. Zemledelie. 2016. No.5. Pp. 15-17 (In Russ)
УДК 635.656:635.655:576.8
Сравнительное изучение симбиотической азотфиксации у гороха и сои
Г.П. ГУРЬЕВ1, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник ([email protected])
A.Г. ВАСИЛЬЧИКОВ1, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник
B.В. НАУМКИН2, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
всероссийский научно-исследовательский институт зернобобовых и крупяных культур, ул. Молодежная, 10, к. 1, пос. Стрелецкий, Орловский р-н, Орловская обл., 302502, Российская Федерация
2Орловский государственный аграрный университет, ул. Генерала Родина, 69, Орел, 302019, Российская Федерация
Целью работы было изучение симбиотической азотфиксации гороха и сои и оценка влияния климатических условий на ее эффективность. Полевые опыты с соей проводили в 2013-2015 гг., а с горохом - в 2014-2015 гг. на опытном поле ВНИИЗБКв Орловском районе Орловской области на темно серой лесной среднесуглинистой почве. В статье приводятся результаты сравнительного изучения симбиотиче-ской азотфиксации сортов гороха Опти-мус, Амиор, Темп и сои Зуша, Мезенка, Ланцетная. Показано, что период сим-биотической азотфиксации и динамика этого процесса у гороха и сои значительно различаются. Благоприятные по теплу и количеству влаги условия мая-июня позволили растениям гороха и сои сформировать хороший симбиотический аппарат. У гороха максимальная масса клубеньков была сформирована к фазе ветвления. Период азотфиксации у гороха был непродолжителен и характеризовался высокой активностью симбиотического аппарата; отмечена четкая тенденция повышения урожайности гороха от применения бактериальных препаратов у сорта Амиор от 4 до 35%, у сорта Темп - от 7 до 11%. У сои основной период симбиотической азотфиксации (июль-август) во все годы проходил в условиях дефицита влаги, что снижало его продолжительность до 50 дн., а, следовательно, и количество фиксированного азота. Прибавки урожайности от инокуляции испытанными штаммами в среднем за три года варьировали от 1,6% до 5,1%, что значительно уступает прибавкам, полученным на горохе.
Ключевые слова: зернобобовые культуры, горох, соя, симбиоз, азотфиксация, штамм, ризобии, клубеньки, продуктивность, урожайность.
Для цитирования: Гурьев Г.П., Василь-чиков А.Г., Наумкин В.В. Сравнительное изучение симбиотической азотфиксации у гороха и сои // Земледелие. 2016. № 5. С. 17-19.
Горох и соя - это важнейшие зернобобовые культуры, возделываемые на территории Российской Федерации. В 2015 г посевные площади сои в России составили 1900 тыс. га, а валовой сбор семян достиг 2,8 млн тонн [1]. Посевная площадь гороха составила 960 тыс. га. В Орловской области площадь посева гороха и сои в 2015 г была, соответственно, 30 и 57 тыс. га [2]. По своим биологическим характеристикам культуры существенно различаются. Горох - холодостойкое, сравнительно малотребовательное к теплу растение длинного дня. Соя -растение теплолюбивое, короткод-невное, возделывание которого на широте Орла стало возможным после создания скороспелых сортов [3]. Наиболее важная общая особенность для них, как и для всех бобовых культур - это способность в симбиозе с клубеньковыми бактериями фиксировать атмосферный азот для удовлетворения собственных потребностей в азоте. Период симбиотической азотфиксации и динамика этого процесса у гороха и сои значительно различаются. Продолжительность фиксации у гороха при благоприятных условиях не превышает 40 дн. Наличие неблагоприятных факторов (высокая температура воздуха, недостаток влаги) сокращают его до 2-3 недель. У сортов сои, возделываемых в Орловской области, период симбиотической азотфиксации при благоприятных условиях достигает 70 дн. [4].
Конечный результат взаимодействия растений с ризобиями определяется величиной симбиотического аппарата, его азотфиксирующей активностью и продолжительностью активного симбиоза [5]. В зависимости е от срока сева, обусловленного био- Л логическими особенностями культур, д период максимальной азотфиксации е может значительно варьировать по и срокам. Следовательно, даже в один и № тот же год ризобии различных культур 5 могут работать в совершенно разных м условиях увлажнения и температу- 1 ры, что также вносит существенные 6
