CC BY
5ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АГРОХИМИИ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЗОТА УДОБРЕНИЙ ЯЧМЕНЕМ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ВНЕСЕНИЯ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ЭРОЗИОННОГО ЛАНДШАФТА
Н.Я. Шмырева, к.б.н., О.А. Соколов, д.б.н., Л.Н. Цуриков к.с.-х н., Л.В. Прохин, ВНИИА,
И.В. Панкратенкова, СНИИСХ
(по результатам исследований с 15М)
Показано, что на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве склона юго-восточной экспозиции более экологичный баланс азота удобрений складывался при локальном способе внесения удобрений под ячмень.
Ячмень использовал 30% азота удобрений в приводораздель-ной части склона (2-30), 24 - в средней части склона (4-50) и 20% в нижней части склона (5-7); закреплялось в почве 36; 32 и 28% и терялось 34; 44 и 52% соответственно.
Ключевые слова: стабильный изотоп азота 15М, дерново-подзолистая эродированная почва, баланс азота.
В эрозионном ландшафте на дерново-подзолистых почвах склонов уровень продуктивности сельскохозяйственных культур определяется, главным образом, количеством усвоенного растениями азота почвы и азота внесенных удобрений. С увеличением степени смытости почвы урожайность полевых культур на этих почвах по сравнению с несмытыми снижается на 10-60% и более [1].
По данным Жилко и др., [2] урожай зерна ячменя на сред-несмытых почвах Белоруссии снижался по сравнению с не-смытой почвой с 19,9 до 16,2 ц/га без применения удобрений и с 30,0 до 27,7 ц/га при применении Ы90Р90К90. На дерново-подзолистых почвах склонов со средним содержанием в пахотном слое подвижного фосфора и калия наибольший урожай ячменя, на уровне 30 ц/га, в почвозащитном севообороте как при отвальной, так и при плоскорезной обработках, обеспечивался при внесении Ы60Р60К60 [3].
Неиспользованный азот удобрений претерпевает в почве ряд превращений: иммобилизуется почвой, улетучивается в атмосферу и вымывается в нижние горизонты почвенного профиля, а на склонах мигрирует с поверхностным и латери-альным стоками талых и ливневых вод, что приводит к увеличению потерь и загрязнению природной среды [4,2,1,5,6,7].
Цель наших исследований - с помощью меченых по 15Ы удобрений определить степень использования азота удобрения и азота почвы ячменем, выявить эффективность различных способов применения азотных удобрений в почвозащитном севообороте в условиях эрозионного ландшафта.
Методика. В Смоленском НИИСХ в 2003 г. был заложен микрополевой опыт с сульфатом аммония, обогащенным меченым азотом (20 ат%) на делянках длительного стационарного опыта на варианте (Ш1Р1К) в начале третьей ротации севооборота с чередованием культур: озимая рожь - овес -ячмень с подсевом многолетних травосмесей - травосмеси 1-го года использования - травосмеси 2-го года использования.
Почва - дерново-подзолистая среднесуглинистая на карбонатном моренном суглинке слабо- (приводораздельная часть склона 2-30) и среднесмытая (средняя часть склона 4-50 и нижняя часть склона 5-70). Содержание физической глины 32-34%. Агрохимическая характеристика пахотных слоев этих почв перед закладкой опыта в 2000 г.: рН^. 5,7; 5,9; 6,1, Нг - 1,18; 0,6; 0,8 мг-экв/100 г почвы, содержание обменных Са2+ - 5,5; 6,0; 6,0 мг-экв/100 г почвы и Мg - 2,0; 2,4; 2,2 мг-экв/100 г почвы, гумуса -2,1; 0,9; 0,8%, общего азота - 0,13; 0,10; 0,09%, подвижных форм фосфора - 13,7; 15,8; 18,7 мг/100 г почвы, калия - 13,8; 15,0; 16,7 мг/100 г почвы (по Кирсанову).
Микрополевой опыт (размер делянок 0,5 мх1,0 м) был размещен на склоне ЮВ экспозиции в верхней части с уклоном 2-3 , средней 4-5 и нижней 5-70. Длина склона 300 м. Повтор-ность 4-кратная, с 15К - 2-хкратная. Защитные полосы между
микроделянками 0,5 м. Обработка почвы - отвальная вспашка + рыхление подпахотного слоя на глубину 10-15 см. Перед закладкой опыта проведено известкование из расчета полной нормы гидролитической кислотности.
В микрополевых опытах с азотные удобрения под ячмень (N50) применяли весной при локальном внесении на глубину 10 см лентой и вразброс. Норма высева ячменя (сорт Носовский 9) - 5 млн всхожих зерен на 1 га.
В почве и растительном материале общий азот определяли по методу Къельдаля-Йодльбауэра. Изотопный анализ азота проводили на масс-спектрометре МИ-1102. Другие аналитические показатели почвы и растений определяли в лабораториях ВНИИА по общепринятым методикам [8].
Результатыи их обсуждение. Метеорологические условия вегетационного периода в 2003 г. были благоприятными для выращивания ячменя, ГТК составил 1,6. Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы в мае 2003 г. равнялись 140 мм в приводораздельной, 130 в средней и 100 мм в нижней частях склона, а в период уборки (август) 80; 70 и 50 мм соответственно.
Потребление азота растениями ячменя зависело от элемента рельефа и способа внесения азотных удобрений. Потребление азота удобрения ячменем снижалось от приводораздельной части склона к тальвегу. При локальном внесении азотных удобрений потребление азота растениями в приводораздельной части склона составляло 12,32 г/м2, в средней части - 11,46, в нижней части - 7,91 г/м2, при разбросном способе внесения 7,36; 6,82; 5,24, а при локальном способе внесения с соломой 9,85; 9,55; 6,68 г/м2соответственно (табл.1). При локальном внесении азотных удобрений ячмень потреблял наибольшее количество азота удобрения на всех элементах склона по сравнению с разбросным их применением. Ячмень отличается широким диапазоном использования азота удобрения: от 14 до 70% [9,10,11,5,12,13]. Степень использования азота удобрений ячменем зависит от погодных условий, плодородия почв, доз, сроков и способов применения азотных удобрений и других факторов.
Коэффициент использования азота удобрений (КИАУ) ячменем при разбросном способе внесения составлял 43,3%, при локальном - 53,1% [14].
Использование азота удобрений ячменем в приводораз-дельной части склона составляло 30; 23; 15%, в средней части склона 24; 20 и 12 и в нижней части склона 20; 18 и 10% при локальном внесении, локальном внесении + солома, 2 т/га, и при разбросном внесении азотных удобрений соответственно.
Ячмень больше потребляет азот почвы - 87-91%, а удобрений 10-13% при обоих способах внесении азотных удобрений.
Локальное внесение азотных удобрений в дозе 50 кг/га способствовало увеличению дополнительного количества азота почвы («экстра»-азота) на приводораздельной части склона 6,13 г/м2 (50%), в средней части склона 5,63 (49%) и в нижней части склона
3,58 г/м2 (45%) (табл. 1).
На всех изучаемых вариантах опыта урожайность зерна и соломы ячменя была более высокой на приводораздельной части склона. Урожай ячменя зерна на фоновых вариантах составлял 240 г/м2 на приводораздельной части склона, 230 в средней части склона и 225 г/м2 в нижней части склона, а урожай соломы снижался с 396 до 312 и 256 г/м2 соответственно по элементам рельефа. Наибольшее снижение урожая
соломы было в нижней части склона по сравнению с приво-дораздельной, достигавшее 140 г/м2 (35%). Выявлена высокая эффективность азотных удобрений на всех изучаемых вариантах опыта и элементах рельефа. Прибавка урожая зерна от азота по сравнению с фоном составляла до 217 г/м2 (35-90%), а соломы от 110 до 335 г/м2 (от 43 до 85%).
Локальное размещение азотных удобрений имеет преимущество перед разбросным на всех элементах рельефа [14]. Прибавка от локализации удобрений под зерновые культуры составляет в среднем 1,7-3,6 ц/га [15]. Наибольший урожай зерна 457 г/м2 и соломы 335 г/м2 получен в варианте с локальным внесением азотных удобрений на глубину 10 см лентой на приводораздельной части склона. В приводораз-дельной части склона прибавка зерна от локального внесения азота по сравнению с разбросным достигала 127 г/м2 (38%), а прибавка зерна на варианте с применением соломы составляла 83 г/м2 (25%).
1. Использование растениями ячменя азота почвы и удобрений в зависимости от элемента склона и способа внесения
Вариант опыта
Общий вынос, г/м2 В том числе N из «Экстра» - N
удобрений почвы г/м2 %
г/м2 1 % г/м2 1 %
Приводораздельная часть склона 2-3°
КИ-
АУ, %
Р50К50 (фон) 4,69 - - 4,69 100 - - -
Фон + 15^0: вразброс 7,36 0,73 10 6,63 90 1,94 26 15
локально 12,32 1,50 12 10,82 88 6,13 50 30
локально + солома, 2 т/га 9,85 1,16 12 8,69 88 4,00 41 23
Средняя часть склона 4-5°
Р50К50 (ф он) 4,52 - - 4,62 100 - - -
Фон + 15^0: вразброс 6,82 0,60 9 6,22 91 1,60 23 12
локально 11,46 1,21 11 10,25 89 5,63 49 24
локально + солома, 2 т/га 9,55 1,01 11 8,54 89 3,92 49 20
Нижняя часть склона 5- 7
Р50К50 (фон) 3,33 - - 3,33 100 - - -
Фон + 15^0: вразброс 5,24 0,50 10 4,74 90 1,41 27 10
локально 7,91 1,00 13 6,91 87 3,58 45 20
локально + солома, 2 т/га 6,68 0,89 13 5,79 87 2,46 37 18
дораздельной части 56%, в средней части склона - 63 и нижней части склона 72%, при локальном способе внесения азотных удобрений - 34, 44 и 52, а при локальном внесении с соломой в дозе 2 т/га - 32; 42 и 54% соответственно.
2. Продуктивность ячменя в зависимости от элемента склона
Вариант опыта
Зерно Прибавка
г/м2 %
Сырой протеин,
%
Солома
Прибавка
г/м2
Приводораздельная часть склона 2-3°
%
Р50К50 (фон) 240 - - 7,8 396 - -
Фон + 15^0: вразброс 330 90 38 8,7 552 156 39
локально 457 217 90 10,3 731 335 85
локально+солома, 2 т/га 413 173 72 8,7 605 209 53
Средняя часть склона 4-50
Р50К50 (фон) 230 - - 7,0 312 - -
Фон + 15^0: вразброс 310 80 35 8,0 435 123 39
локально 407 177 77 11,7 570 258 83
локально + солома, 2 т/га 366 136 59 10,9 512 200 64
Нижняя часть склона 5-70
Р50К50 (фон) 225 - - 6,1 256 - -
Фон + 15^0: вразброс 305 80 36 7,1 366 110 43
локально 386 161 72 8,5 540 284 111
локально + солома, 2 т/га 349 124 55 7,6 454 198 77
Р, % 2 2
НСР05,г/м2част. ср.: 10 6
рельеф 12 7
удобрения 2 1
3. Распределение азота почвы и удобрений по профилю почвы
Разбросной способ внесения азотных удобрений увеличивал содержание сырого протеина в зерне ячменя с 7,1 до 8,7% - по сравнению с фоном на 0,9-1,0%, при локальном внесении с 8,5-11,7% - на 2,4-4,7%, а применении соломы в дозе 2 т/га при локальном внесении - с 7,6 до 10,9% - на 1,5-3,9% соответственно по элементам рельефа (табл. 2).
Слабое использование растениями азота удобрений при разбросном способе внесения связано, по-видимому, со значительными его газообразными потерями, а также с поверхностным смывом и вымыванием в нижние слои почвы. Об этом свидетельствует передвижение меченого азота от места его внесения у ячменя на расстоянии 9 м в приводораздель-ной части склона, 11 в средней части и 13 м в нижней части склона ЮВ экспозиции.
Перемещение азота удобрений и содержание азота в метровом слое почвы свидетельствуют о возможном накоплении его в более глубоких слоях почвы. Наибольшее его количество сосредоточено в слое почвы 0-60 см во всех вариантах опыта с внесением азотных удобрений на всех элементах склона (табл. 3). Полученные данные об использовании азота удобрений ячменем, закреплению и миграции азота удобрений в почве позволили составить баланс азота удобрений (табл.4). В статью баланса оставшийся азот удобрений в почве включено количество азота удобрений, которое можно было обнаружить в верхнем метровом слое почвы. Больше всего азота терялось при разбросном способе внесения азотных удобрений: неучтенные его потери составили на приво-
после убо рки урожая ячменя, мг/100 г почвы
Вариант опыта, глубина, см Приводораз-дельная часть склона 2-30 Средняя часть склона 4-50 Нижняя часть склона 5-70
1 2 1 2 1 2
Р50К50 (фон) 0-20 89 - 81 - 77 -
20-40 60 - 54 - 50 -
40-60 48 - 46 - 44 -
60-80 42 - 39 - 36 -
80-100 35 - 33 28 -
Фон+15^0 вразброс
0-20 98 0,12 90 0,12 80 0,09
20-40 70 0,12 64 0,11 60 0,08
40-60 51 0,10 50 0,09 48 0,07
60-80 43 0,04 41 0,04 40 0,04
80-100 38 0,04 34 0,04 35 0,03
Фон+15^0 локально
0-20 110 0,14 100 0,13 90 0,12
20-40 76 0,13 71 0,12 66 0,12
40-60 60 0,12 58 0,11 57 0,10
60-80 51 0,05 49 0,05 44 0,06
80-100 40 0,03 39 0,04 38 0,04
Фон+1%0 локально
+ солома, 2 т/га
0-20 115 0,16 103 0,14 90 0,12
0-40 100 0,14 95 0,12 70 0,11
40-60 80 0,11 75 0,10 60 0,10
60-80 50 0,06 45 0,06 42 0,05
80-100 36 0,05 35 0,05 34 0,04
Р, % 1
НСР05, мг/100г почвы:
част. ср.: 1,64
рельеф 0,37
удобрения 0,42
глубина 0,47
Примечание. В графе 1 - азот общий; 2 - в том числе N удобрений.
Таким образом на почвах склона Центрального Нечерноземья потребление азота удобрений растениями и иммобили-
зация его в почве снижались от приводораздельной части склона к тальвегу, тогда как потери азота удобрений наоборот возрастали независимо от способа применения азотных удобрений. Наименьшее количество азота как удобрения, так и почвы, ячмень потреблял в нижней части склона за счет худших условий, что приводило к снижению продуктивности растений. При локальном внесении азотных удобрений ячмень потреблял наибольшее количество азота удобрений на всех элемента склона по сравнению с разбросным их применением. При этом способе внесения закреплялось и терялось меньше азота удобрений. Применение соломы (на фоне локального внесения азотных удобрений) снижало потребление азота удобрения растениями и его закрепление в почве. Наибольший урожай зерна и соломы ячмень формировал на при-водораздельной части склона.
Коэффициент использования азота удобрений (КИАУ) ячменем при разбросном способе внесения составлял 43,3%, при локальном - 53,1% [14].
Использование азота удобрений ячменем в приводораз-дельной части склона составляло 30; 23; 15%, в средней части склона 24; 20 и 12 и в нижней части склона 20; 18 и 10% при локальном внесении, локальном внесении соломы, 2 т/га и разбросном внесении азотных удобрений соответственно (табл. 1).
4. Баланс азота удобрений ячменя в зависимости
Внесенный 15n N
Способ внесения 15М50 использованный растениями оставшийся в почвенном слое (0-100 см) Потери N
1 2 3 1 2 3 1 2 3
Вразброс 5 0,73 0,60 1,46 1,25 0,90 2,82 3,15 3,60
100 15 12 0,50 10 29 25 18 56 63 72
Локально 5 1,50 1,21 1,00 1,80 1,60 1,40 1,70 2,19 2,60
100 30 24 20 36 32 28 34 44 52
Локально 5 1,16 1,01 0,89 2,25 1,90 1,41 1,59 2,09 2,70
+ солома, 2 т/га 100 23 20 18 45 38 28 32 42 54
Примечания. 1. В графе 1 - приводораздельная часть склона 2-3 ;2 -средняя часть склона 4-50;3 - нижняя часть склона 5-7°. 2. Над чертой - г/м2, под чертой - % от внесенного азота
Ячмень больше потребляет азот почвы - 87-91%, а удобрений 10-13% при обоих способах внесении азотных удобрений (табл. 1).
Локальное внесение азотных удобрений в дозе 50 кг/га способствовало увеличению дополнительного количества азота почвы («экстра»-азота) на приводораздельной части склона 6,13 г/м2 (50%), в средней части склона 5,63 (49%) и в нижней части склона 3,58 г/м2 (45%) (табл. 1).
Выводы. 1. На дерново-подзолистой среднесуглинистой почве склона юго-восточной экспозиции наибольшее количество азота удобрения (30%) ячмень использовал в приводо-раздельной части склона при локальном внесении азотных удобрений в дозе 50 кг/га.
2. Локальное внесение азотных удобрений (N50) способствовало дополнительному усвоению азота почвы («экстра» -азота). Под влиянием азотных удобрений в приводораздельной части склона с крутизной 2-30 усиливалась минерализация органических соединений азота почвы. Дополнительная мобилизация почвенного азота в приводораздельной части
USE OF FERTILIZER NITROGEN BY BARLEY PLANTS AT DIFFERENT METHODS OF N FERTILIZATION
IN AN EROSIVE LANDSCAPE N.Ya. Shmyreva1, O.A. Sokolov1, L.N. Tsurikov1, L.V. Prokhin1, I.V. Pankratenkova2 'Pryanishnikov All-Russian Research Institute ofAgricultural Chemistry, Russian Academy of Agricultural Sciences,
ul. Pryanishnikova 3'a, Moscow,'27550 Russia 2Smolensk Research Institute of Agriculture, ul Nakhimova 2', Smolensk, 214025 Russia It was shows that in the loamy soddy-podzolic soil on a slope of southeastern exposure, a more ecological budget of fertilizer nitrogen was developed at the local application of fertilizers to barley. Barley used 30% of fertilizer nitrogen in the near-watershed part of the slope (2—30), 24% in the middle part of the slope (4—50), and 20% at the bottom of the slope (5—70); 36, 32 and 28% of fertilizer nitrogen was immobilized in the soil, and 34, 44, and 52% of it, respectively, was lost.
Keywords: 15N stable isotope, eroded soddy-podzolic soil, nitrogen budget.
склона составляла 6,13 г/м2, что больше в 1,1 раза по сравнению со средней и в 1,7 раза - с нижней частью склона.
3. Наибольшая урожайность зерна ячменя (457 г/м2) и соломы (731 г/м2) получена на приводораздельной части склона с наименьшей крутизной. Наибольшая прибавка зерна ячменя (38%) отмечена при локальном внесении азотных удобрений в приводораздельной части склона.
4. Азотные удобрения при локальном внесении увеличивали содержание сырого протеина в зерне ячменя на 2,4-4,7% по сравнению с фоновым вариантом.
5. При разбросном способе внесения азотных удобрений весной в приводораздельной части склона 29% азота удобрений закреплялось в почвенном профиле (0-100 см), 25 - в средней части склона и 18% - в нижней части склона, при локальном внесении _ 36, 32 и 28% и большее количество азота закреплялось при локальном внесении азотных удобрений и соломы в дозе 2 т/га - 45, 38 и 28% соответственно.
6. В результате водной эрозии азот мигрировал по склону от места его внесения на расстояние 9 м в приводораздельной части склона, 11 м в средней части склона и 13 м в нижней части склона ЮВ экспозиции.
7. В эрозионном ландшафте на дерново-подзолистой почве наиболее экологически безопасный баланс азота удобрений складывался при локальном внесении азотных удобрений. Потери азота удобрений составляли на приводораздельной части склона 34%, средней части склона - 44 и в нижней части склона 52%, при локальном применении соломы в дозе 2 т/га - 32; 42 и 54% и значительно больше при разбросном внесении - 56; 63 и 72% соответственно.
Литература
1. Каштанов А.Н., Явтушенко В.Е. Агроэкология почв склонов- М.: Колос, 1997. - С.5-20. 2. Жилко В.В., Жуков И.И., Черныш А.Ф. и др. Потери гумуса и макроэлементов с процессами водной эрозии на дерново-подзолистых почвах Белоруссии// Агрохимия.- 1999.- №10.-С. 48-53. 3. Явтушенко В.Е., Цуриков Л.Н., Шмырева Н.Я. Использование азота удобрений ячменем на дерново-подзолистой почве в эрозионном рельефе// Агрохимия. 1998. -№2. - С.53-59. 4. Гамзиков Г.П., Костик Г.И., Емельянова В.Н. Баланс и превращение азота удобрений. - Новосибирск: Наука, 1985. - С. 6-88. 5. Кореньков ДА. Агро-экологические аспекты применения азотных удобрений.- М.: Колос, 1999. - 296 с. 6. Руделев Е.В. Минерализация - иммобилизация азота в основных типах почв России и эффективность азотных удобрений//Автореф. дис. д-ра биол. н. - М., 1992. - 34 с. 7. Шмырева Н.Я. Использование растениями азота удобрений и его миграция в дерново-подзолистых почвах склонов Центрального Нечерноземья// Автореф. дис. канд. биол. н.- М., 1996. _ 21 с. 8. Минеев В.Г. Практикум по агрохимии.- М.: МГУ. 2001.- С.65-191. 9. Руделев Е.В. Трансформация азота почвы и азота удобрений // Агрохимия.- 1989.- №4.- С. 113123. 10. Явтушенко В.Е., Шмырева Н.Я., Цуриков Л.Н. Баланс, трансформация и миграция азота удобрений в эрозионном ландшафте Центрального Нечерноземья // Агрохимия.- 2000. -№12.- С. 5-14. 11. Вьюкова О.Б. Влияние локального внесения азотных удобрений совместно с ингибитором нитрификации на их эффективность: Авто-реф. дис. канд. биол. н. -М., 1983. -22 с. 12. Нестерова Е.И. Дозы азотных удобрений для различных культур//Азот в земледелии Нечерноземной полосы.- М.: Колос, 1973. С.239-258. 13. Тимофеев О.В. Влияние комплексного применения средств химизации на фитосани-тарное состояние посевов и продуктивность ячменя в условиях Центрального района Нечерноземной зоны России//Автореф. дис. канд. с.-х. н. - М., 2001.- 16 с. 14. Соколов О.А., Семенов В.М. Теория и практика рационального применения азотных удобрений.- М.: Наука, 1992.- 207 с. 15. Сендряков И.Ф., Овчинникова Н.Г., Вахрамеев Ю.И., Медведев С.С. Рекомендации «Локальное внесение минеральных удобрений в различных почвенно-климатических зонах СССР при интенсивных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур». - М.: АгроНИИТЭПП, 1988. - С. 5-26.
2
