CC BY
15Земледелие Ц
УДК 631.811.1
ИЗМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ФОРМ АЗОТА В СЕВООБОРОТЕ С ДЛИТЕЛЬНЫМ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УДОБРЕНИЙ
Г. П. Дзюин, к. с.-х. н., А.Г. Дзюин, к. с.-х. н. — Удмуртский НИИСХ
E-mail: ugniish@yandex.ru
Систематическое использование минеральных удобрений в севообороте повысило содержание аммонийного азота в почве на 47%, нитратного азота - на 73,1%. При внесении доз свыше (NPK)10, а также на фоне навоза и извести часть аммония поглощалась почвой. Несбалансированное применение удобрений приводило к накоплению аммонийного и нитратного азота. К концу вегетации растений содержание аммония снижалось на 10,6%, нитратов - в два с лишним раза.
Ключевые слова: почва, севооборот, удобрения, аммоний, нитрат.
Азот - один из необходимых эле- республики составляют 0,2-0,5 %, ос-
ментов для жизни растений. Он играет важную роль в формировании урожая. В почве происходит полный цикл превращения азота: азотфиксация, аммонификация, нитрификация и де-нитрификация. От интенсивности отдельных звеньев круговорота азота зависят общие процессы его накопления в почвах [1, 2].
В дерново-подзолистых почвах наблюдается высокая степень минерализации органического вещества [3, 4], вследствие чего почва быстро им обедняется. Валовые запасы азота в дерново-подзолистых почвах Удмуртской
новная его часть находится в составе гумуса в недоступном для растений виде [5]. Из общего количества азота 93-95% составляют органические соединения (белки, амины, амиды, аминокислоты и др.) которые минерализуются не более 1-3% от общего азота [6, 7]. В питании растений в основном участвуют минеральные формы азота, они составляют около 1-2% общего его содержания в почве [7, 8].
Минерализация азотсодержащих органических соединений с участием микроорганизмов сопровождается высвобождением азота в виде аммиака.
1. Влияние возрастающих доз минеральных удобрений на содержание минеральных форм азота в почве под культурами севооборота (среднее за 1, 3, 4 и 5 ротации), мг/кг почвы
Вариант Озимая рожь Картофель, кукуруза Яровая пшеница Клевер 1 т.п. Клевер 2 т.п. Озимая рожь Ячмень Среднее
Аммонийный азот (N - NH4)
Без удобрений 14,2 19,4 19,6 17,3 20,2 12,0 11,9 16,4
N64P46, N64K+6 15,3 28,7 19,2 7,8 14,9 12,2 23,2 17,3
N10P10K10 29,3 28,4 39,3 49,2 32,1 11,4 17,3 29,6
N25P24K18 28,6 24,0 30,0 29,4 28,4 14,8 8,4 23,4
N4SP43K43 22,5 36,2 30,3 20,8 20,0 11,5 19,6 23,0
N73P75KS0 29,0 35,6 39,7 24,1 27,5 13,0 23,2 27,4
Среднее 23,2 28,7 29,7 24,8 23,8 12,5 17,3 22,8
НСРоз - - - - - - - 9,2
Нитратный азот (N - NO3)
Без удобрении 17,2 24,6 26,6 11,4 10,8 30,3 43,1 23,4
NS4P46, NMK« 41,8 38,7 109,2 18,2 15,8 108,6 83,8 59,4
N10P10K10 17,4 27,6 12,2 2,0 3,5 1,1 75,4 19,9
N25P24K18 16,4 34,0 20,1 16,5 9,1 0,2 118,1 30,6
N4SP43K43 33,4 38,4 72,9 13,5 8,0 62,8 59,4 41,2
N73P75KE0 51,3 69,0 74,0 29,8 9,1 55,4 72,5 51,6
Среднее 29,6 38,7 52,5 15,2 9,4 43,1 75,4 37,7
НСРоз - - - - - - - 30,9
ВлаЭимгрскт Земледелец*
Он быстро адсорбируется почвой, поглощается микробным населением и растениями, подвергается окислению, в результате чего превращается в нитратную форму азота. Для растений наиболее доступны являются минеральные формы азотных соединений - аммиак и нитраты.
Исследованиями на территории Удмуртии установлено, что в пахотном слое дерново-подзолистых почв минерального азота содержится в среднем 50 кг/га, из них растениями усваивается около 40%. Причем нитратного азота в них меньше, чем аммонийного [9]. Аммоний малодоступен растениям, так как он в основном находится в поглощенном состоянии [10]. Необ-менно-фиксированного азота в почве в 2-4 раза больше, чем обменного и водорастворимого [11]. В зоне распространения дерново-подзолистых почв природные формы не способствуют обогащению их азотом. Следовательно, использование органических и минеральных удобрений - основа повышения азотного фонда и почвенного плодородия в адаптивно-ландшафтном земледелии [12].
Высокая подвижность некоторой части азота в почве и такая же высокая потребность растений в нём требуют постоянного внимания исследователей и практиков за динамикой его содержания с целью экономного расходования азотных удобрений, повышения плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур.
В этой связи нами была поставлена цель изучить изменения минеральных форм азота под культурами длительного се-вооборота с использованием элементов систем удобрений.
Исследования проводили в 8-поль-ном севообороте стационарного опыта, заложенного в 1971-1972 гг. с двукратным повторением во времени. Схема опыта составлена путём вы-борки фонов и вариантов.
№ 3-4 (73-74) 2015
12 Земледелие
2. Динамика минеральных форм азота под культурами севооборота (данные 3, 4 и 5 ротаций), мг/кг почвы
Культура N-N44 N-N03
V VI-VII VIII Среднее + V VI- VII VIII Среднее +
Озимая рожь 27,0 26,3 12,4 21,9 - 60,2 15,4 27,1 34,2 -
Кукуруза 22,7 28,6 22,2 24,5 2,6 52,5 64,9 25,2 47,5 13,3
Яровая пшеница 23,9 32,2 22,9 26,3 4,4 103,0 44,8 32,9 60,2 26,0
Клевер 1г.п. 23,4 26,8 26,1 25,4 3,5 24,2 22,0 24,1 23,4 -10,8
Клевер 2 г.п. 29,6 25,7 27,4 27,6 5,7 9,9 14,0 0,7 8,2 -26,0
Озимая рожь 13,1 15,2 8,8 12,4 -9,5 46,0 75,6 31,4 51,0 16,8
Ячмень 13,5 31,1 18,7 21,1 -0,8 101,2 28,0 44,7 58,0 23,8
Среднее 21,9 26,6 19,8 22,8 56,7 37,8 26,6 40,4 -
Отклонение - 4,7 -2,1 НСРо5 - 6,8 - -18,9 -30,1 НСР05 - 3,2
НСРоз -фазы 4,9 - 10,4
НСР05 -частные 8,5 - 18,0
3. Влияние навоза на содержание минеральных форм азота под культурами 8-польного севооборота (данные 3, 4 и 5 ротаций), мг/кг
N-N114 N-N03
Культура без уцо-брещй навоз нзвесть+ навоз среднее + безудо-б|эеш1Й навоз известь навоз н- среднее +
Озимая рожь 22,8 25,5 17,4 21,9 26,7 30,4 45,5 34,2
Кукуруза 31,0 23,1 19,4 24,5 2,6 38,9 53,1 50,6 47,5 13,3
Яровая пшеница 33,1 29,0 21,3 27,8 5,9 56,2 62,4 50,6 56,4 22,2
Клевер 1г.п. 27,3 25,1 24,0 25,4 3,5 24,0 34,9 11,5 23,4 10,8
Клевер 2 г.п. 23,3 28,9 30,5 27,6 5,7 7,4 9,4 7,8 8,2 26,0
Озимая рожь 13,1 11,8 12,3 12,4 -9,5 45,2 52,6 55,2 51,0 16,8
Ячмень 25,6 27,4 17,9 23,6 1,7 58,9 49,1 43,5 50,5 16,3
Среднее 25,2 24,4 20,4 23,3 - 36,8 41,7 37,8 37,8 -
Отклонение -0,8 -4,8 НСРоз - 14,8 4,9 1,0 НСРоз - 3,6
НСР05 -фоны 5,6 21,6
НСРоз -частные 9,7 37,4
Фактор А - фоны: Н1 - навоз 40 т/га внесен под первую ротацию севооборота; Н5 - навоз 40 т/га под первую и по 60 т/га под вторую-пятую ротации; И2Н5 - известь по 1Нг под первую и по 2Нг - под вторую + навоз 40 и по 60 т/га под каждую ротацию. Фактор В - варианты: 1- без удобрений; 8 - 1Ч40Р40К40; 10 - N Р К . Почва - дерново-средне-подзолистая среднесуглинистая с показателями до закладки: рНкс| 5,0, Нг 2,7, S 14,8 мг-экв /100 г., Р2О5 52,0 и К2О
98 мг/кг почвы, гумус 2,5 %. Повтор-ность опыта - четырехкратная.
Метеорологические условия в годы исследований различались как по температурному режиму воздуха, так и по осадкам. В период вегетации растений май практически во все годы (кроме 2005 г.) отличался достаточным количеством осадков. Особенно много их выпало в 2001-2004 гг. - 3,6-1,8 раза выше нормы. В июне также осадков выпадало больше нормы, кроме 2006 и
№ 3-4 (73-74) 2015
2008 гг. Переувлажнение приводило к полеганию озимой ржи. В июле повышенная температура воздуха и недостаток осадков в 2001-2003 гг. несколько задерживали рост и развитие растений. Лето 2009 г. было засушливым.
В соответствии с чередованием культур в севообороте с элементами биологизации на двух полях выращивался и клевер. В трех последних ротациях дважды за ротацию севооборота запахивали солому озимой ржи.
На процессы аммонификации и нитрификации оказывали влияние осадки, температура, остаточное количество питательных веществ в почве, фоновые удобрения - известь и навоз. Внесение минеральных удобрений (особенно азотных в виде аммиачной селитры) в различных дозах и сочетаниях, их длительность действия и последействия, обработка почвы оказывали прямое действие на изучаемые процессы. Определяющим фактором их проявления стали внешние гидротермические условия.
Средневзвешенные показатели свидетельствуют об изменениях минеральных форм азота в почве за период длительных исследований. В целом, минеральные удобрения повысили содержание аммонийного азота в почве на 47%, с 16,4 мг/кг почвы в варианте без удобрений до 24,1 мг/кг в среднем в вариантах с минеральными удобрениями (табл. 1).
С увеличением доз внесения удобрений (в том числе азота) содержание аммония в почве существенным изменениям не подвергалось. Наибольшее его количество отмечено при низких дозах внесения (МРК)10. Совершенно очевидно, что с увеличением доз удобрений аммоний закреплялся в почве.
Увеличилось содержание и нитратной формы азота, в среднем на 73,1% (40,5 против 23,4 мг/кг в контроле). Однако в варианте (МРК)10 в отличие от аммония нитратов накопилось меньше, чем в других вариантах. Они быстро потреблялись растениями. При низких дозах азота нитрификация в почве замедлялась, а потребность растений в азоте повышалась, и расход нитратов возрастал. С увеличением доз минеральных удобрений содержание нит-ратов в почве закономерно возрастало, но только в пределах ошибки опыта, что связано с усвоением их растениями. Поэтому они в почве не накапливались.
К накоплению минерального азота в почве приводило несбалансированное применение удобрений по питательным веществам. Так, содержание
Владимгрскш Земледелец,!)
Земледелие 13
аммония в парных вариантах NP и NK в первой ротации севооборота возросло в среднем на 16,1% по сравнению с вариантом NPK. В период интенсивной вегетации растений наблюдался еще больший рост. Под картофелем в фазе полных всходов, клевером 1 г.п. в фазе стеблевания аммонийного азота было больше на 38 и 55%. В фазе цветения клевера 2 г.п. и озимой ржи (после клевера 2 г. п.) его содержание возросло соответственно на 45% и 83%. Под ячменем в фазе выхода в трубку - на 38%, в фазе восковой спелости - на 129%.
Несбалансированное внесение минеральных удобрений снижало доступность нитратов растениям. В результате этого их содержание в почве также увеличивалось. В первой ротации в парных вариантах NP и NK содержание нитратов под культурами было больше на 13,2 мг/кг, или 22,8% по сравнению с вариантом NPK. В среднем за четыре ротации в варианте с близкими дозами удобрений ^ Р К ) превышение составило 44,2%. Накопление их наблюдалось и при внесении больших доз фосфора в запас (Р200 ) под картофелем, яровой пшеницей, клевером 1 г.п. и ячменем. Тогда, как в период интенсивного роста и развития культур нитраты активно потреблялись растениями, и их содержание снижалось до следов. В условиях сильной засухи потребление азота из почвы резко падало.
За период вегетации культур в севообороте содержание аммония по данным средних показателей мало изменялось, наблюдалась только тенденция повышения в период интенсивного роста и развития растений в июне-июле. Устойчивое динамическое состояние его - главный показатель обеспеченности азотным питанием растений. Аммоний, превращаясь в нитраты в процессе нитрификации, усваивается растениями, поэтому его запасы в почве определяют уровень азотного питания. Сказанное достоверно подтверждается снижением содержания нитратов с момента начала вегетации растений в мае (56,7 мг/кг) к периоду интенсивного их роста в июне-июле (37,8 мг/кг) и до конца вегетации в августе (26,6 мг/кг) при НСР05 - 10,4 мг/кг (табл. 2).
В устойчивом состоянии аммонийный азот в почве находился не только при внесении минеральных удобрений, но и фонового удобрения - навоза, содержание которого составило 24,4 против 25,2 мг/кг на фоне без на-
воза (табл. 3). На фоне извести в сочетании с наво-зом видна тенденция снижения содержания аммония в почве, вследствие его закрепления почвой. Тогда как содержание нитратов на этом фоне не изменилось.
Таким образом, систематическое длительное использование минеральных удобрений в севообороте повысило содержание аммонийного азота в почве на 47% (с 16,4 до 24,1 мг/кг), нитратного азота - на 73,1% (с 23,4 до 40,5 мг/кг почвы). С увеличением доз минеральных удобрений свыше (NPK)10 часть аммония поглощалась почвой. В процессе нитрификации не прочно связанный обменный аммоний превращался в нитраты и легко усваивался растениями.
Несбалансированное применение удобрений по видам питательных веществ (NP и NK) и по дозам (высокая доза фосфора - Р200) ослабляло процесс нитрификации и доступность нитратов растениям, в результате чего происходило накопление аммония и нитратов в почве.
Выявлено небольшое снижение содержания аммонийного азота (на 10,6%) и значительное (более чем в 2 раза) нитратного азота в период от начала до конца вегетации растений в севообороте.
Обнаружилось устойчивое содержание аммония на фоне навоза, что объясняется обменными процессами катионов в почве: его поглощение в присутствии повышенного содержания калия, внесенного с навозом , а также на фоне с применением извести вследствие поглощения аммония, вызванного внесением кальция при известковании.
G. P. Dzyuin, A. G. Dzyuin.
CHANGES OF MINERAL FORMS OF NITROGEN IN CROP ROTATION WITH PROLONGED USE OF FERTILIZERS
The systematic use of mineral fertilizers in crop rotation increased with the content of ammonium nitrogen in soil by 47% nitrate nitrogen - 73.1 %. Having applied doses over (NPK)10 alongside with manure application and lime some part of the ammonium is absorbed by soil. Unbalanced fertilizers use led to the accumulation of ammonium and nitrate nitrogen. The ammonium content decreased by 10.6 %, nitrates - two times as large by the end of the growing season.
Keywords: soil, crop rotation, fertilizers, ammonium, nitrate.
Литература
1. Андреева Е.А., Щеглова Г.М. Использование растениями азота почвы и азота удобрений //Агрохимия.- 1966.-№ 10. - С. 6-19.
2. Кудеяров В.Н. Формы азота и его превращения в почвах/ Цикл азота в почве и эффективность удобрений.-М., 1989.- С. 9.
3. Ковриго В.П., Хромченко А.В. О характеристике плодородия основных типов почв Удмуртской АССР / Вопросы почвоведения и применения удобрений в Удмуртской АССР: Сборник научных трудов/ ИжСХИ.- Ижевск, 1974.-Вып. 23.- С. 12-32.
4. Пискунов А.С. Азот почвы и эффективность азотных удобрений на зерновых куль-турах в Предуралье/ -Пермь, 1994.- 166 с.
5. Ковриго В.П. Почвы Удмуртской Республики: монография - Ижевск, 2004.- 490 с.
6. Азот в земледелии Нечерноземной полосы / под ред. А. Сапожнико-ва.- Л.,1973.- 332 с.
7. Кулаковская Т.Н. Оптимизация агрохимической системы почвенного питания растений. - М., 1990.- 219 с.
8. Дерюгин И.П. Агрохимические основы применения минеральных удобрений в Удмуртской АССР - Ижевск, 1978.- 164 с.
9. Ковриго В.П., Кауричев И.С., Бур-лакова Л.М.- Почвоведение с основами геологии - М., 2000.- 416 с.
10. Возбуцкая А.Е. Химия почв. - М., 1968.- 427 с.
11. Емцев В.Г., Мишустин Е.Н. - Микробиология - М., 1993.- 383 с.
¡¡/¡aôimpcHm ЗемлеШецТ)
№ 3-4 (73-74) 2015
