CC BY
177
УДК 631.8
Изменение содержания минерального азота в дерново-подзолистых почвах разного гранулометрического состава под влиянием различных систем
удобрений
Володина Тамара Ибраевна, доктор сельскохозяйственный наук, профессор кафедры химии, агрохимии и агроэкологии e-mail: [email protected]
ФГБОУ ВПО «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия»
Левченкова Александра Николаевна, аспирант кафедры химии, агрохимии и агроэкологии
e-mail: alesio2@mail,ru
ФГБОУ ВПО «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия»
Некрасов Юрий Вячеславович, аспирант кафедры химии, агрохимии и агроэкологии
e-mail: [email protected]
ФГБОУ ВПО «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия»
Аннотация: статье приводятся данные по влиянию уровня плодородия почвы и влияние внешних факторов среды на динамику нитратного и аммонийного азота в дерново-слабоподзолистой легкосуглинистой и супесчаной почве. Внесение как минеральных, так и органических удобрений способствует увеличению содержания минерального азота в обоих опытах по отношению к контрольному варианту.
Ключевые слова: дерново-подзолистые почвы, удобрения, азот, аммиачный, нитратный, гранулометрический состав.
Введение
а и I и и V/
Азотный фонд почвы является важнейшей характеристикой ее плодородия и отражает, прежде всего, биоклиматические особенности природной зоны.
В условиях интенсификации земледелия Нечерноземной зоны страны большое практическое значение имеет изучение процессов трансформации азота в системе растение - удобрение - почва. Азот, наряду с углеродом, водородом и кислородом, принадлежит к группе элементов-органогенов. Он входит в состав белков, нуклеиновых кислот, хлорофилла, ферментов, фосфатидов, большинства витаминов и других органических азотсодержащих соединений. Уже в этом заложена особая роль азота для земледелия [6].
Особенно важным в почвенной диагностике остается вопрос о доступности растениям аммонийного и нитратного азота почвы [5.6]. Минеральные соединения азота (ионы аммония и нитраты) служат непосредственным источником питания растений этим элементом. Пока не всегда удается найти устойчивой зависимости урожая от их концентрации в почве, вследствие крайней изменчивости последней контроль за содержанием минерального азота имеет важное значение в диагностике азотного питания растений [4].
Цель исследований: изучить влияние различных систем удобрений на азотный режим дерново-подзолистых почв.
Задачи исследований:
- изучить динамику азота в дерново-подзолистых легкосуглинистых и супесчаных почвах в условиях Северо-Запада России;
- установить закономерности изменения содержания минерального азота в дерново-подзолистой почве под влиянием различных видов удобрений;
Методика и условия проведения исследований
Объектом исследования служили дерново-слабоподзолистая легкосуглинистая и супесчаная почва, сформированные на маренном суглинке и песке. Опыты заложены в учхозе «Удрайское» и опытном поле «Майкино» Великолукского района Псковской области. В опыте рассматривалось влияние различных систем удобрения на обменную, гидролитическую кислотность и физические свойства почвы.
Опыт № 1 заложен по следующей схеме: 1. Контроль - без удобрений; 2. NРК экв. 30 + 40 т/га навоза; 3. Навоз 30 + 40 т/га; 4. Торф экв. 30 + 40 т/га навоза; 5. ОСВ экв. 30 + 40 т/га навоза.
Общая площадь делянки 42 м2, учетная - 35 м2. Уборка проводилась механизировано, за исключением картофеля, где учет проводился вручную.
В опыте №1 использовались следующие виды удобрений: минеральные - ам-
I | V V V/ V/
миачная селитра, суперфосфат двойной и хлористый калий; органические - навоз полуперепревший, торф низинный, осадки сточных вод (ОСВ) - после термической обработки. Все удобрения вносились под основную обработку в 2002 году в паровом поле и в 2006 году под картофель. В опыте №1 высевались следующие культуры: пар чистый, озимая рожь, клевер + тимофеевка, клевер + тимофеевка, картофель, овес, ячмень.
Агрохимические показатели почвы перед закладкой опыта №1 следующие: содержание гумуса 2,0-2,1%; подвижных форм фосфора - 254 и калия - 226 мг/ кг; рНКС| - 5,7; гидролитическая кислотность - 1,4 мг.экв./ 100 г почвы, S - 6,5 мг.экв./100 г; степень насыщенности основаниями V 82-89 %.
Анализ почвы проводился по общепринятым в агрохимии методам.
В 2009 году в учхозе «Майкино» заложен опыт №2 на дерново-слабопод-
золистой супесчаной почве, сформированной на маренном песке, по следующей схеме: известковый и не известковый фоны, на которых расположены варианты: 1. Контроль - без удобрений; 2. Навоз (20т/га); 3. Навоз КРС (20т/га)+ ^0Р60К60;
4. N Р К .
60 60 60
Опыт заложен в трехкратной повторности, общая площадь делянки 40 м2, учетная - 34 м2. Уборка урожая проводилась сплошным методом, с последующим взвешиванием на технических весах.
Агрохимические показатели почвы опытного участка №2 следующие: содержание гумуса 2,0-2,1 %; подвижных форм фосфора - 141 и калия - 121 мг/кг; рНКС| - 5,1; гидролитическая кислотность - 1,4 мг-экв/100 г почвы, S - 6,5-7,6 мг-экв/100 г насыщенности основаниями V 82-89 %.
В опыте № 2 использовались следующие виды удобрений: минеральные - ам-
I I и и V/ V/
миачная селитра, суперфосфат двойной и хлористый калий; органические - навоз полуперепревший. Все удобрения вносились под основную обработку почвы. В опыте высевались следующие культуры: кукуруза на силос, ячмень, картофель, ячмень, викоовсяная смесь, озимая рожь.
В отобранных образцах опыта №2 были проведены анализы по тем же методам, что и в опыте №1.
Агротехника в опытах для всех возделываемых культур, сортов и гибридов применялась общепринятая для зоны.
Метеоусловия в период вегетации на момент исследований были различными, за исключением 2010 и 2013 гг., которые отличались засушливостью.
Обсуждения результатов
Целью данного раздела было изучение изменения азотного состояния (аммонийного и нитратного азота) в дерново-подзолистой почве разного гранулометрического состава и установление зависимости его содержания в почве и вида систем удобрения.
За все годы опыта №1 сезонная динамика оставалась неизменной - максимум содержания нитратного азота в почве приходился на июнь, минимум - на август. Но абсолютные величины по годам были различными - от 1,5 до 4,8 мг/кг в контрольном варианте, а по остальным вариантам от 1,1 до 28,1 мг/кг. По вариантам опыта наибольшее содержание N-NO3 в мае и июне наблюдалось на делянке с внесением навоза (3,6 мг/кг). Такая динамика объясняется более благоприятными условиями для микробиологических процессов нитрификации в середине лета, так как оптимальные условия для нитрификации - хорошая аэрация, влажность почвы 60-70 % капиллярной влагоемкости, температура 25-32 0С и близкая к нейтральной реакция [4].
Преимущество обеспеченности N-N03 почвы в удобренных вариантах перед контрольным вариантом в среднем за годы наблюдений составляло 100 % на варианте с минеральными удобрениями, 66,7 % - с навозом, 148,9 % - с торфом, 157,8 % - с ОСВ. Таким образом, можно сказать, что на процесс нитрификации в дерново-подзолистой почве наибольшее влияние оказало внесение ОСВ (Рис. 1).
Если рассматривать средние показатели содержания нитратного азота за 20032008 гг. (рис. 1), обеспеченность этой формой минерального азота в удобренных вариантах была выше, чем в контроле.
■ май I июнь ■ август
11,2 11,6
О 1ЧРК Навоз Торф ОСВ
Рис. 1. Активность образования нитратного азота в пахотном слое легкосуглинистой почве в зависимости от периода отбора образцов и систем удобрений (среднее 2003-2008 гг.), мг/кг
В мае месяце по содержанию нитратного азота выделялся лишь вариант с внесением ОСВ (4,3 мг/кг), в остальных вариантах его содержание было практически одинаковым и составляло от 2,8 до 3 мг/кг. В июне наблюдали максимальное содержание нитратного азота за вегетацию, которое колебалось от 4,5 мг/кг в контрольном варианте до 11,6 мг/кг в варианте с ОСВ.
Что касается аммонийного азота, то в среднем за 5 лет наблюдений сезонная динамика также была стабильной, в результате максимум содержания наблюдался в мае, минимум - в августе (рис. 2). Наиболее благоприятным для аммонификации был 2005 год (второе поле многолетних трав). Это объясняется, во-первых, благоприятными метеорологическими условиями, во-вторых, биологической фиксацией азота бобовыми травами. Обеспеченность N-NН4 в удобренных вариантах по сравнению с контрольным была наибольшей на вариантах с внесением ОСВ и навоза - 166,5 % и 160,3 % соответственно. На варианте с внесением минеральных удобрений этот показатель составил 136,6 %, с торфом - 104,6 %.
Скорость процессов аммонификации и нитрификации зависят не только от температуры, влажности, реакции, но и в значительной мере и гранулометрического состава почвы.
■ млн нюнь ■август
О КРК Нивоз Торф ОСВ
Рис. 2. Активность образования аммиачного азота в пахотном слое в зависимости от периода отбора образцов внесения различных систем удобрений (среднее за 2003-2008 гг.), мг/кг
Полученные результаты на дерново-подзолистой супесчаной почве по динамике аммиачного и нитратного азота показали, что наибольшее содержание нитратного азота в супесчаной почве приходится на июль, что связано с оптимальными условиями для процессов нитрификации в данный период. Именно в 2010-2011 гг. среднесуточная температура в июле месяце составила 21,1-22,9 0С. Наибольшие показатели по нитратному азоту были отмечены в вариантах с навозом, где
содержание нитратного азота в почве составило 6,6 мг/кг, и навоза с минеральными удобрениями - 5,9 мг/кг соответственно (рис. 3).
таи июнь июль
I Контроль-Без удобрений I Навоз, 20 т/га + М60Р60К60
Рис. 3. Динамика накопления нитратного азота в период вегетации в пахотном слое почвы (2010-2011 гг.),
мг/кг
Наибольшие показатели по нитратному азоту были отмечены в вариантах с навозом, где содержание нитратного азота в почве составило 6,6 мг/кг, и навоза с минеральными удобрениями - 5,9 мг/кг соответственно.
Органоминеральная система по содержанию нитратного азота несколько уступает органической системе удобрений, что определяется увеличением продуктивности сельскохозяйственных культур. В 2011 году наблюдается повышение значения содержания нитратного азота, по сравнению с 2010 годом, выше, что связано с повышение действия удобрений и усилением процессов нитрификации в почве под пропашной культурой.
Статистическая обработка результатов полевого опыта показала тесную взаимосвязь содержания нитратного азота с температурными показателями и количеством выпавших осадков, что подтверждается высоким коэффициентом корреляции, равным 0,92 и 0,76, соответственно.
Однако основным источником формирования урожая в нашей зоне все-таки является аммонийная форма азота.
IНавоз,20т/га 4 МбОРбОКбО ИМбОРбОКбО Рис. 4. Динамика накопления аммонийного азота в пахотном слое почвы в период вегетации (2010-2011 гг.),
мг/кг
Наблюдение за динамикой аммонийной формы азота в дерново-подзолистой супесчаной почве показало, что благоприятные условия для протекания процессов
аммонификации в этот период способствовали максимальному его накоплению в вариантах с навозом и навоз + NPK и составили 21,8 и 24,2 мг/кг, соответственно. В контрольном варианте содержание аммонийного азота в мае 2011 года ниже по сравнению с 2010 годом. Мы предполагаем, что содержание аммонийного азота напрямую зависит от количества выпавших осадков и температуры воздуха. Так, 2011 год по метеоусловиям был более засушливым, чем 2010 год (рис. 4).
Химический состав почвы в отношении минерального азота и других элементов представляет практический интерес тогда, когда методами математического анализа выявлены закономерности действия удобрений на динамические изменения, происходящие в почве указанных элементов и их взаимосвязи между различными формами азота в почве [1, 2, 3].
Проведенные исследования на супесчаной почве показали, что содержание минерального азота в целом отражает поведение его подвижных форм (N-N03 и N-NН4). На основании результатов анализов на дерново-подзолистой супесчаной почве, в отличие от легкосуглинистой, с той лишь разницей, что максимум их приходится на июль. Найденная взаимосвязь между содержанием минерального азота в почве и ее удобренностью оказалась невысокой, но стабильной (г = 0.45, уравнение регрессии у = - 8,9 + 4,36*х, где у - доза вносимых удобрений, кг/га, х -содержание минерального азота, мг/кг (рис. 5)).
200 180
я 160
-1= !г
3 140
« 120
ю
0
и 100 р
8 80
1 60 о)
а>
15 40
18 о
а 20 0 -20
1 1 1 1 1 1 ________
! ! ! ! ! !
! ! ! ! ! !
. О ........................
1 1 1 1 1 1 ..... "ТТТ"Г р^Т .................. т ......................... тт~
[Л! ....[......]________
1Л 1 1 1 1 1 -------оо-----оо-----со--;--о-о---р- о о с 1 1 1 1 ~Т "
6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Содержание минерального азота, мг/кг
4
Рис. 5. Взаимосвязь содержания минерального азота в пахотном слое почвы со степенью удобренности почвы
Таким образом, полученные результаты позволяют сделать вывод, что наиболее стабильная и длительная обеспеченность по содержанию минерального азота в почве создается при внесении навоза и ОСВ.
Закономерность динамики минерального азота в легкосуглинистой и супесчаной почве в период вегетации были аналогичными, с той лишь разницей, что абсолютные значения нитратного и аммиачного азота были значительно выше на почве с более тяжелым гранулометрическим составом. Объясняется это большей емкостью и поглотительной способностью легкосуглинистой почвы.
Выводы
Внесение как минеральных, так и органических удобрений способствовало увеличению содержания минерального азота в обоих опытах по отношению к контрольному варианту. Для поддержания азотного режима почв в удовлетворительном состоянии необходимо использовать различные виды удобрений: минераль-
ные, органические и их сочетание.
Максимум содержания N-NO3 на легкосуглинистой почве приходится на июнь месяц в вариантах торф, ОСВ, NPK и составило 11,2; 11.6; 9,0 мг/кг соответственно.
На супесчаной почве максимум по нитратному азоту было отмечено в вариантах с органической и органоминеральной системы удобрений и составило 6,6 мг/ кг, и 5,9 мг/кг соответственно.
Динамика аммонийного азота не зависела от гранулометрического состава, максимум его содержания приходился на май, а минимум - на август. Усредненные показатели на дерново-подзолистой суглинистой почве на удобренных вариантах колебались от 39,7 до 51,7 мг/кг, а на супесчаной почве от 21,8 до 24,2 мг/кг соответственно.
Список литературных источников:
1. Володина, Т. И. Влияние органических систем удобрения на азотный режим дерново-подзолистой почвы и продуктивность севооборота в условиях Северо-Запада / Т. И. Володина, А. И. Корякина // Агрохимия. - 2010. - №8. - С. 24-30.
2. Володина, Т. И. Изменение интенсивности почвообразовательных процессов в связи с окультуриванием дерново-подзолистых почв на различных почвообразу-ющих породах / Т. И. Володина, А. И. Корякина // Актуальные вопросы аграрной науки и образования : сб. трудов. - Т.1. - 2008. - С. 19-21.
3. Володина, Т. И. Динамика минерального азота в дерново-подзолистой почве в зависимости от органических систем удобрений в условиях Северо-Запада России / Т. И. Володина, О. В. Назарова, А. И. Корякина // Через инновации в науке и образовании к экономическому росту АПК : Материалы Международной научно-практической конференции. 5-8 февраля 2008 г. - Донской ГАУ, 2008. - С.21-24.
4. Исидоров, В. А. Экологическая химия / В. А. Исидоров. - СПб. : Химиздат, 2001. - 302 с.
5. Кидин, В. В. Использование растениями и особенности трансформации аммонийного и нитратного азота разных горизонтов дерново-подзолистой почвы / В. В. Кидин, Е. Н. Ильюк // Агрохимия. - 2006. - №11. - С. 3-9.
6. Прянишников, Д. Н. Азот в жизни растений и земледелии / Д. Н. Прянишников. - Л. : Изд-во АН СССР, 1945. - 196 с.
Change in the mineral nitrogen content in sod-podsolic soils of different granulometrical structure under the influence of various fertilizer systems
Volodina Tamara Ibraevna - the Doctor of Sciences (Agriculture), the professor of the Chair of Chemistry, Agrochemistry and Agroecology e-mail: [email protected] FSBEI HPE «Velikoluksky State Agricultural Academy»
Levchenkova Alexander Nikolaevna - the post-graduate student of the Chair of Chemistry, Agrochemistry and Agroecology e-mail: alesio2@mail,ru
FSBEI HPE « Velikoluksky State Agricultural Academy »
Nekrasov Yury Vjacheslavovich - the post-graduate student of the Chair of Chemistry, Agrochemistry and Agroecology e-mail: [email protected]
FSBEI HPE « Velikoluksky State Agricultural Academy »
Abstract. The article gives the data on the soil fertility level and external factors of environment influence on the dynamics of nitrate and ammoniac nitrogen in sod-lightpodzolic loamy and sandy soil. Application of both mineral and organic fertilizers promoted an increase in the mineral nitrogen content in both experiments in relation to the control.
Keywords: sod-podsolic soils, fertilizers, nitrogen, ammoniac, nitrate, granulometrical structure.
