CC BY
253
УДК 63:54+631.8
DOI: 10.24411/2587-6740-2019-14070
КОЭФФИЦИЕНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАСТЕНИЯМИ АЗОТА УДОБРЕНИЙ И ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЕ
А.А. Завалин, О.А. Соколов
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова», г. Москва, Россия
Приводятся сведения об объемах внесения в российском земледелии азотных удобрений, дается оценка изотопного и разностного методов определения коэффициента использования азота удобрений растениями (KMN). Истинное представление об KMN дает изотопный метод, применение которого возможно только в специальных опытах. Вместе с тем в ряде случаев, когда значение MN составляет средние значения (40-60%%), оба метода дают схожие результаты. На основании большого чиста опытов обосновывается предложение по использованию регрессионно-разностного метода расчета MN. При внесении азотных удобрений происходит дополнительное использование растениями минерализованного в результате деятельности микроорганизмов азота, который составляет в среднем 0,24 единицы на 1 единицу внесенного азота удобрения, что дает эффект кажущегося увеличения MN, превышающего 100%% от внесенной дозы. MN с учетом различных факторов (дозы, формы, сроки и способы внесения, технологии возделывания сельскохозяйственных культур и др.) изменяется от 3 до 90%% и составляет в среднем 40-50%%. При повышении MN растениями возрастает агрономическая эффективность вносимых удобрений и снижается экологическая напряженность в агроландшафте. MN возрастает в 1,1-1,3 раза при локальном внесении азотных удобрений, повышается в 1,3-2 раза использование минерального азота почвы, при этом в основной продукции больше накапливается внесенного азота удобрений. При инокуляции семян зерновых культур микробными препаратами на различных типах почв на 3-18%% увеличивается КИ№ Биомодификация азотных удобрений путем нанесения на гранулы микробного препарата повышает MN на 5-7%% по изотопному и на 9-12%% по разностному методу.
Ключевые слова: азотные удобрения, коэффициент использования растениями азота удобрений, «экстра»-азот, потребление азота растениями, микробные препараты, биомодификация азотных удобрений.
В Российской Федерации с 2014 по 2017 гг. поставки сельскому хозяйству минеральных удобрений возросли с 2,502 до 3,171 млн т действующего вещества [1]. Внесение азотных удобрений существенно превалирует над фосфорными и калийными и составляет около 70% от общего объема внесения или около 2 млн т азота [2, 3]. Однако этого количества азота явно недостаточно для возмещения выноса азота с урожаями сельскохозяйственных культур, и значительная часть урожая формируется за счет почвенных запасов, а также азота биологического, фиксируемого в посевах клубеньковыми и ассоциативными бактериями [2, 4]. От обеспеченности растений азотом зависят величина урожая и его качество, в первую очередь содержание в зерне белка [5]. Для производства 145-150 млн т зерна, согласно долгосрочному прогнозу социально-экономического развития страны до 2030 г., необходимо вносить 3,2 млн т азотных и по 2,1 млн т фосфорных и калийных удобрений [2].
В системе критериев, характеризующих агрономическую эффективность и экологическую рациональность применения азотных удобрений, используется величина потребления азота, которая выражается в абсолютных значениях на единицу площади или продукции, а также коэффициент использования растениями азота удобрений (КИИ). Величина последнего определяется преимущественно разностным методом и с использованием стабильного изотопа 15И [4].
Разностный коэффициент использования дает более надежное представление об интенсивности поглощения растениями азота и эффективности вносимых удобрений, но не отражает истинные величины использования азота из удобрений. Коэффициенты использования
азота удобрений при разностном способе их расчета, как правило, выше, чем при изотопном определении, однако в ряде случаев они могут быть одинаковыми или даже более низкими. В некоторых полевых и микрополевых опытах получены отрицательные значения разностных коэффициентов, а в микрополевых и вегетационных — превышающие 100%, что не имеет реального смысла, если отожествлять получаемую величину со степенью использования растениями азотного удобрения. Основная погрешность разностного метода определения коэффициента использования заключается в учете «экстра»-азота. Погрешность значительно возрастает, если КИИ удобрений в опытах с полным удобрением рассчитывается по отношению к варианту без удобрений, а не к РК-фону.
К настоящему времени накоплено достаточное количество экспериментального материала, чтобы сделать окончательный вывод о степени соответствия разностного коэффициента использования и истинного, который определяется с помощью изотопного метода. На основании данных разных авторов определена линейная зависимость между разностным и изотопным коэффициентами использования с существенными (г = 0,573 при п = 330) коэффициентами корреляции [4]. Наибольшее несоответствие между изотопным и разностным коэффициентами использования проявляется в области низких (менее 10%) и высоких (более 80%) значений, полученных разностным способом, а при средних (около 40-50%) получаются одни и те же величины.
Поскольку практическое применение изотопного способа связано с разного рода трудностями и зачастую невозможно в полевых условиях, для опытов с достаточно широким набором доз предлагается регрессионный
МЕЖДУНАРОДНЫЙ
способ уточнения разностного коэффициента использования, суть которого заключается в статистической обработке данных общего выноса азота и в определении расчетных их величин на соответствующих вариантах [6]. При высоких дозах азотных удобрений разностный и изотопный коэффициенты использования, как правило, близки к друг к другу, однако при низких дозах они значительно различаются, что связано с появлением «экстра»-азота в результате микробной иммобилизации. В случае регрессионного анализа происходит нивелирование величин выноса азота на контроле и в варианте с первой дозой. В таблице 1 приведены значения коэффициента использования азота, рассчитанные различными методами [4], которые свидетельствуют о том, что с помощью регрессионного способа невозможно добиться полной сходимости изотопного и разностного коэффициентов, однако после коррекции точность последнего возрастает, составляя вполне реальные значения, которые уже могут быть использованы для балансовых расчетов.
Статистическая обработка экспериментальных данных, полученных в микрополевых и полевых опытах по изучению видовых и сортовых различий использования растениями азота удобрений, влияния почвенно-экологи-ческих (физико-химические свойства, гидротермические режимы, степень окультуренно-сти) и агротехнических факторов (дозы, формы, сроки, способы применения удобрений, известкование, внесение соломы и ингибиторов нитрификации) показала, что коэффициент использования азота удобрений, определенный изотопным методом, не является стабильной величиной (У=36%) и может изменяться в широких пределах (от 3 до 86%) со средним значение близким к 40-50% (табл. 2).
ш
SCIENTIFIC SUPPORT AND MANAGEMENT OF AGRARIAN AND INDUSTRIAL COMPLEX
Таблица 1
Сравнительная характеристика разных способов расчета КИМ
Условия опыта и дозы удобрений Способ расчета КИН
вид опыта доза изотопный разностный регрессионно-разностный по выносу общего азота
Микрополевой с ячменем, №а 3-12 г/м2 42,2 73,1 51,2
Микрополевой с ячменем, N0 3-12 г/м2 47,4 94,1 48,2
Полевой с озимой пшеницей, N0 58-234 кг/га 80,1 116,7 85,2
Примечание: Nаа — селитра аммиачная, N0 — селитра натриевая.
Таблица 2
Статистическая характеристика изменчивости КИМ
Показатель Число наблюдений Отклонение Среднее Стандартное отклонение Коэффициент вариации
min max
Коэффициент использования % от внесенного 515 2,6 90,7 41,9 14,96 35,7
Коэффициент эффективности потребления азота, % (разностный КИ^ 515 29 221 65,9 1379,38 56,4
Широкая вариабельность КИИ, как эколого-агроэкономического критерия их эффективности, с одной стороны, свидетельствует об очевидной зависимости размеров использования растениями азота удобрений от совокупности складывающихся условий питания растений и воздействия окружающей среды, и, с другой стороны, указывает на наличие большого числа приемов, с помощью которых можно повысить его величину путем устранения или компенсации факторов, лимитирующих поглощение и усвоение растениями внесенного с удобрениями азота с целью повышения коэффициента.
При определении коэффициента использования растениями азота различных форм азотных удобрений установлено, что при внесении аммиачной селитрой, меченой в обеих группах ,5И, зерновые культуры лучше используют аммонийный азот по сравнению с нитратной формой (табл. 3), по данным другим опытов — нитратный азот. Причиной этого является способность почвы фиксировать аммонийный азот, а также характер микробиологической деятельности, который определяет размер закрепления азота удобрений в органической форме и потери его в результате денитрификации [4]. На сильно фиксирующих аммоний почвах растения лучше используют нитратный азот.
Так, на пойменной и дерново-карбонатной почвах овес и яровая пшеница используют азот из азотнокислого кальция на 62-65%, а из сульфата аммония — на 50-5,%.
Наряду с чисто объективными причинами, вызывающими различия в использовании растениями азота различных форм удобрений (экологические, почвенные и агротехнические факторы, биологические особенности возделываемых культур) имеют место и субъективные, связанные с техникой обобщения полученных результатов. Во-первых, при изучении использования азота различных форм азотных удобрений растениями основные исследования проведены с сульфатом аммония, меньше (примерно в 2 раза) применяли аммиачную селитру и мочевину, еще меньше натриевую и кальциевую селитры, в результате чего средние величины по формам выражают разную выборочную совокупность. Во-вторых, при обобщении данных по использованию растениями азота из разных форм удобрений не выдерживается принцип единственного различия и в выборку включаются показатели, заведомо обусловленные влиянием сопутствующих факторов (например, спецификой возделывания таких культур, как озимая пшеница, рис и хлопчатник, применением ингибиторов нитри-
Таблица 3
Использование сельскохозяйственными культурами азота различных форм удобрений, % от внесенной дозы
Форма азотного удобрения
Культура селитра аммиачная (№а) аммоний сернокислый {№) мочевина ^м) селитра натриевая (N0) селитра кальциевая (№кц) аммоний хлористый (Мх)
Гречиха 54 55 59 - 57 -
Картофель 37 70 - 47 - -
Кукуруза 42 59 29 78 71 33
Многолетние травы 39 50 47 54 48 -
Овес 58 49 52 51 - -
Пшеница озимая 48 31 35 - - 30
Пшеница яровая 42 44 44 48 - -
Рис - 37 30 - 18 -
Хлопчатник 33 22 43 - 36 -
Ячмень 39 45 52 47 48 -
фикации с аммонийными формами, локальным внесением удобрений и др.). И, в-третьих, в качестве тестовых культур использовали ячмень, овес, озимую и яровую пшеницу, реакция которых на нитратное или аммонийное питание практически идентична.
Фактам снижения КИИ из удобрений в интервале возрастающих доз придается смысл уменьшения размеров его усвоения. В действительности, несмотря на разные типы зависимостей значений коэффициента использования от применяемых доз (прямая, обратная, параболическая), фактические размеры потребления внесенного азота растениями больше при высоких дозах, чем при низких. При низком содержании гумуса в почве КИИ удобрений ячменем первоначально возрастает по мере роста доз, а затем снижается. При средней обеспеченности почвы гумусом увеличение дозы аммиачной селитры сопровождается максимальным повышением коэффициента использования, тогда как на высокогумусированной почве — резким снижением его величины. Однако во всех случаях максимальное потребление азота удобрения ячменем обеспечивали повышенные дозы внесения аммиачной селитры. Следует подчеркнуть, что отмеченные выше закономерности справедливы лишь в том случае, если применяемые дозы азотного удобрения не являются избыточными для растений. Потребление внесенного азота растениями может также ограничиваться низкой адаптированностью отдельных культур к подкислению почвы, вызываемой высокими дозами физиологически кислых солей. Причины снижения урожая при недостатке или избытке питания заключаются в замедлении процессов роста и фотосинтеза и нарушении сбалансированности метаболических систем.
Вынос азота определяется биологическими особенностями культур, куда входит поглощение ионов 1\Ю3" и ИН4+ корневыми системами, ближний и дальний транспорт, распределение азота между органами, ассимиляция и реутилизация, накопление в репродуктивных и вегетативных органах, отток из корней, вымывание из различных органов осадками и отчуждение с высыхающими и опадающими частями растения. На начальных этапах роста растений
поступление азота идет опережающими темпами по отношению к биомассе, а в период максимального развития репродуктивных органов поступление азота по отношению к темпам роста биомассы снижается, в результате чего наблюдается «эффект разбавления» [7, 8]. Эффективное использование азота удобрения возделываемыми культурами играет определяющую роль в сохранении плодородия почвы, получении экологической безопасной продукции и охране окружающей среды. Чем лучше растения используют азот удобрения и азот почвы и активнее усваивают поглощенное его количество, тем выше будет агрономическая эффективность применения удобрений и ниже экологическая напряженность в агроландшаф-те [4, 7, 9].
Поступление азота в ходе вегетации растений происходит неравномерно. В начальные периоды роста при слаборазвитой корневой системе растения потребляют незначительное количество азота. В процессе роста потребление азота растениями существенно возрастает, специфика которого зависит от вида возделываемой культуры. Интенсивность поглощения азота существенно возрастает в период максимального прироста биомассы растения. После прохождения периода формирования репродуктивных органов поступление азота в растения из почвы ослабевает, а дальнейшее развитие репродуктивных органов идет в основном за счет перераспределения (реутилизации) азотистых веществ. В конце вегетации растений происходит потеря азота, связанная с отмиранием и опадением листьев и плодоэлементов, а также выделением корнями в почву азотсодержащих соединений.
Потребление азота озимой пшеницей, важнейшей зерновой культурой в России, тесно связано с особенностями ее вегетации. В осенний период вегетации для развития корневой системы пшеницы необходима хорошая обеспеченность фосфором и калием и умеренное снабжение азотом. Максимальное количество азота озимая пшеница потребляет в период кущения-формирования продуктивных стеблей [5]. Хорошая обеспеченность растений азотом в период активного роста и формирования репродуктивных органов является необходимым условием для получения зерна с высоким содержанием белка и клейковины [5, 8]. Озимая рожь отличается от пшеницы тем, что основное количество азота (свыше 70%) она потребляет до выхода в трубку, так как он ей необходим для интенсивного роста и кущения в ранневе-сенний период. Так же, как и озимая пшеница, озимая рожь свыше 90% азота потребляет до фазы цветения. В период полной спелости содержание азота в озимой пшенице может снижаться на 20% по сравнению с период начала формирования зерновки. Максимальное количество азота яровая пшеница потребляет от выхода в трубку до цветения, до фазы кущения растения потребляют не более 20% от общего его поглощения, которое соответствует фазе молочной спелости зерна. Внесение повышенных доз азотных удобрений, орошение и другие агротехнические приемы удлиняют период максимального потребления азота растениями вплоть до фазы полной спелости. Ячмень и
овес потребляют основное количество азота до фазы цветения, первый потребляет азот более интенсивными темпами. В процессе роста растений корневая система зерновых культур поглощает не только азот удобрений, но и непосредственно азот почвы, их соотношение постоянно меняется. В начале вегетации количество азота удобрений преобладает над азотом почвы и составляет 60-80%, по мере развития растения доля азота удобрений снижается, а доля почвенного азота возрастает и примерно к 40-50 суткам их соотношение приближается к единице. В дальнейшем доля азота удобрения продолжает снижаться, а доля почвенного азота возрастает и к концу вегетации может достигать 70-80% от общего выноса азота. Картофель потребляет азот на протяжении всего периода вегетации, при этом максимальное потребление наблюдается в фазы бутонизации и цветения, когда происходит интенсивный рост ботвы. В период формирования клубней используется азот, накопленный в ботве. Ко времени уборки урожая клубни содержат 70-80% азота от общего количества в растениях.
Сельскохозяйственные культуры способны использовать от 2 до 86% азота удобрения в зависимости от различных факторов (дозы, формы, сроки внесения, сорта, почвенно-климати-ческие условия) (табл. 4).
Достаточно эффективно используют азот удобрений следующие культуры: свыше 60% от внесенной дозы — кормовая свекла, кострец безостый, рапс, гречиха, тимофеевка; свыше 50% — капуста, кормовые бобы, кукуруза, многолетние злаковые травы, овсяница луговая, озимая пшеница, озимая рожь, просо и сахарная свекла. Зерновые культуры используют в среднем 30-50% азота удобрения. Низкое количество азота удобрения используют рис и морковь столовая.
Азотные удобрения выступают в роли регулятора процессов минерализации-иммобилизации, а с другой стороны, они способствуют дополнительному потреблению растениями азота почвы [4, 7, 8]. Применение азотных удобрений приводит к использованию растениями почвенного азота и, возможно, отчасти к ис-
пользованию ими атмосферного азота. Величина дополнительно использованного азота почвы растениями может достигать значительных размеров и в некоторых случаях может превышать применяемую дозу азотного удобрения. Значимость образования «экстра»-азота состоит в том, что он участвует во всех процессах трансформации азотсодержащих веществ, используется растениями и микроорганизмами, мигрирует по профилю почвы. Величина дополнительного использования азота почвы растениями зависит от целого ряда факторов, в том числе и от типа почв и степени их окуль-туренности (плодородия), и она составляет в среднем 0,24 единицы на 1 единицу внесенного азота удобрения. Среди возделываемых культур наиболее высокой способностью к накоплению азота почвы (в расчете на единицу внесенного азота удобрения) обладают картофель (0,42-0,59), овес (0,13-0,59) и озимая рожь (0,120,59); несколько меньшей — ячмень (0,08-0,24) и кукуруза (0,06-0,22); минимальной — озимая пшеница (0,03-0,16) и яровая пшеница (0,020,24). Основное количество дополнительного азота почвы поступает в растения преимущественно во второй половине их вегетации. Потребление и использование азота удобрений растениями зависит от типа почвы. Например, гречиха использует максимальное количество азота на черноземе выщелоченном, но значительно меньше на дерново-подзолистой и серой лесной почвах.
На всех изучаемых почвах локальное внесение азотных удобрений увеличивает коэффициент использования азота удобрений растениями, при этом снижаются газообразные потери (табл. 5).
Обобщение данных полевых опытов показало, что внесение азотных удобрений локальным способом служит мощным фактором роста потребления растениями азота удобрений в 1,2-1,6 раза, увеличения коэффициента использования азота с 9-24% до 60-64% при выращивании кормовой свеклы, гречихи, кукурузы и 40-47% у озимой пшеницы и ячменя. При локальном внесении удобрений повышается доля азота удобрений в основной продукции.
Таблица 4
Коэффициент использования сельскохозяйственными культурами азота удобрений (по данным исследований с применением 151Ч)
Культура КИМ, % Культура КИМ, %
Гречиха 50-63 Овес 38-49
Капуста белокочанная 52-58 Овсяница луговая 28-81
Картофель 34-48 Озимая пшеница 31-50
Клевер 42-46 Озимая рожь 29-52
Кормовые бобы 53-57 Просо 52-53
Кормовая свекла 25-71 Райграс 27-35
Кострец безостый 53-72 Рапс 45-72
Кукуруза(зеленая масса) 33-50 Рис 16-29
Лен 26-36 Свекла сахарная 31-51
Люпин 43-49 Свекла столовая 33-47
Лук 25-46 Тимофеевка 36-66
Многолетние травы (злаковые) 38-57 Яровая пшеница 31-42
Многолетние травы (бобово-злаковые) 21-35 Ячмень 34-45
Морковь столовая 18-26
SCIENTIFIC SUPPORT AND MANAGEMENT OF AGRARIAN AND INDUSTRIAL COMPLEX
Этот способ внесения является одним из приемов регулирования условий азотного питания овощных культур, обеспечивая увеличение размеров использования азота удобрений в 1,3-1,7 раза и в 1,3-2,0 раза азота почвенных запасов.
По степени отзывчивости на локализацию удобрений выделены 3 группы культур. К первой группе относятся растения, у которых коэффициент повышался более чем на 20% (картофель, озимая пшеница, рис и салат). Ко второй группе относятся культуры, у которых коэффициент возрастал на ,0-20% (гречиха, кукуруза, овес, редис, хлопчатник, шпинат). В третью группу входят культуры, у которых коэффициент увеличивается не более чем на ,0% (кострец безостый, сорго и ячмень). Довольно высоким коэффициентом использования азота (выше 50%) при локальном применении азотных удобрений характеризуются картофель, хлопчатник, салат, гречиха, озимая пшеница и сорго.
В зависимости от природных (тип почвы, температура, влажность) и антропогенных (дозы, формы, сроки и способы внесения азотных удобрений, способы обработки почвы, вид выращиваемой культуры) факторов
минеральные соединения азота могут находиться в почве в нитратной или аммонийной формах в различных количествах и на различных глубинах почвенного профиля. Неравномерное распределение минерального (доступного) азота по профилю почвы обуславливает различное его использование растениями, а количественное определение его запасов может служить одним из критериев расчета оптимальной дозы удобрения, необходимой для улучшения продукционного процесса в конкретных агроэкологических условиях [4, 8, ,0]. Различные виды возделываемых культур неодинаково используют азот из различных слоев почвенного профиля. Зерновые культуры преимущественно усваивают азот верхних слоев почвенного профиля, тогда как кукуруза, гречиха и сахарная свекла способны усваивать его и из более глубоких слоев. Причем потребление азота почвы и азота удобрений различных слоев почвы, зачастую, имеет различную направленность. Одни растения (ячмень, картофель) лучше потребляют нитраты из всего почвенного профиля, тогда как клевер лучше использует аммонийный азот. Для почвенной диагностики азотного питания растений недостаточно определение количества минерального азота в
Таблица 5
Использование азота сульфата аммония гречихой в зависимости от типа почвы и способа внесения азотных удобрений
Почва, регион Способ внесения азотных удобрений Использование азота удобрения, % от внесенного
Дерново-подзолистая, Московская область Вразброс 44,3
Локально 63,3
Серая лесная, Московская область Вразброс 41,0
Локально 62,5
Чернозем выщелоченный, Орловская область Вразброс 62,5
Локально 88,3
Таблица 6
Изменение коэффициента использования азота и окупаемости азота удобрений прибавкой урожая зерна при использовании биопрепаратов на яровой пшенице
Почва MN, % Окупаемость N удобрения, кг/кг
без инокуляции инокуляция без инокуляции инокуляция
Дерново-подзолистые песчаные, супесчаные 36 39 11,7 24,3
Дерново-подзолистые легкосуглинистые 50 60 25,0 40,7
Дерново-подзолистые среднесуглинистые 43 46 13,0 19,7
Серые лесные 29 31 8,3 17,7
Черноземы 28 46 9,0 20,7
Таблица 7
Использование яровой пшеницей азота из биомодифицированной аммиачной селитры на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве [13]
Микрополевой опыт Полевой опыт
Вариант MN, % Вариант MN (разностный), %
разностный изотопный
N 4,5 89 44 N 45 46,2
N 9,0 58 23 N 90 47,9
N 4,5 + биопрепарат 128 51 N 45 + биопрепарат 68,4
N 9,0 + биопрепарат 74 28 N 90 + биопрепарат 56,3
пахотном слое почвы, поэтому с учетом целого комплекса природных и антропогенных факторов необходимо определение его запасов в почве до глубины 60-100 см [10].
Одним из эффективных путей повышения использования растениями азота почвы и азота удобрения является применение сортов с определенными генетическими параметрами [5, 11]. Например, на дерново-подзолистой почве в Московской области потребление азота различными сортами озимой пшеницы изменяется в значительных диапазонах (100-200 кг/га), что несомненно отражается на значении КИИ. В частности, озимая пшеница сорта Московская 39 потребляет максимальное количество азота (свыше 200 кг/га), что обеспечивает формирование урожая зерна 7,24 т/га и рост значения КИИ.
При недостаточном применении в земледелии России азотных удобрений в последнее время дополнительным источником азота для снабжения растений этим элементом служат биопрепараты, созданные на основе ассоциативных азотфиксаторов [12]. На черноземных почвах, характеризующихся высоким уровнем естественного плодородия, прибавка урожайности зерна от применения биопрепаратов достигает 23%. На серых лесных почвах положительное действие препаратов проявляется в росте урожайности зерна на 14%. Инокуляция семян яровой пшеницы биопрепаратами Ризоагрином и Флавобактерином на дерново-подзолистых почвах, имеющих по сравнению с черноземами и серыми лесными почвами более низкое содержание гумуса и обладающих невысокой микробиологической активностью, увеличивает урожайность зерна на 13-18%. От инокуляция семян биопрепаратами возрастает КИИ, повышается окупаемость азота минерального удобрения прибавкой урожая зерна на черноземах в 2,3 раза, на дерново-подзолистых почвах — в 1,5-2,1 раза и на серых лесных — в 2,1 раза (табл. 6).
При внесении под яровую пшеницу биомо-дифицированной аммиачной селитры за счет нанесения на гранулы биопрепарата Бисолби-Фит на основе штамма Bacillus subtilis Ч-13 в микрополевом опыте увеличивается масса зерна и соломы, возрастает вынос с урожаем азота и коэффициент использования растениями азота удобрений. В полевом опыте внесение биомо-дифицированной аммиачной селитры улучшает азотное питание яровой пшеницы, связанное с более высокой концентрацией азота в растениях в период вегетации, что положительно отражается на росте урожайности зерна, при этом биопрепарат БисолбиФит эффективнее при внесении аммиачной селитры в дозе 45 кг/га. Внесение под яровую пшеницу аммиачной селитры, обработанной биопрепаратом, увеличивает коэффициент использования растениями азота удобрения, определяемого изотопным (на 5-7%) и разностным (9-12%) методами (табл. 7).
Таким образом, реальное значение КИИ можно получить при использовании изотопного метода. При среднем значении КИИ (40-50%) изотопный и разностный методы дают близкие результаты. При внесении азотных удобрений происходит дополнительное использование
растениями минерального азота почвы, составляющего в среднем 0,24 единицы на 1 единицу внесенного азота удобрения, что дает эффект кажущегося увеличения КИИ. Значение КИИ с учетом различных факторов изменяется в широких пределах и составляет в среднем 40-50%. При локальном внесении азотных удобрений КИИ возрастает в 1,1-1,3 раза, повышается в 1,32 раза использование растениями минерального азота почвы. За счет инокуляции семян зерновых культур микробными препаратами на различных типах почв КИИ увеличивается на 3-18%, при внесении биомодифицированных азотных он возрастает на 5-12%.
Литература
1. Агропромышленный комплекс России в 2017 году. М.: Минсельхоз России, 2018. 568 с.
2. Сычев В.Г., Шафран С.А. О балансе питательных веществ в земледелии России // Плодородие. 2017. № 1. С.1-4.
3. Чекмарев П.А. Воспроизводство плодородия — залог стабильного развития агропромышленного комплекса России // Плодородие. 2018. № 1. С. 4-7.
4. Завалин А.А., Соколов О.А. Потоки азота в агроэко-системе: от идей Д.Н. Прянишникова до наших дней. М.: ВНИИА, 2016. 596 с.
5. Научные основы производства высококачественного зерна пшеницы. Научное издание. М.: Росинформа-гротех, 2018. 396 с.
6. Сычев В.Г., Соколов О.А., Шмырева Н.Я. Роль азота в интенсификации продукционного процесса сельскохозяйственных культур. Агрофизические аспекты роли азота в продукционном процессе. М.: ВНИИА, 2009. Т. 1. 424 с.
7. Гамзиков Г.П. Агрохимия азота в агроценозах. Новосибирск: Изд-во ИИЦ ГНУ СибНСХБ Россельхозакаде-мии, 2013. 790 с.
8. Кореньков Д.А. Агроэкологические аспекты применения азотных удобрений. М.: Агроконсалт, 1999. 296 с.
9. Никитишен В.И., Личко В.И. Баланс азота в агроэко-системах на серых лесных почвах при длительном внесении удобрений // Почвоведение. 2008. № 4. С. 481-493.
10. Гамзиков Г.П. Практические рекомендации по почвенной диагностике азотного питания полевых культур и применения азотных удобрений в сибирском земледелии. М.: Росинформагротех, 2018. 48 с.
11. Гамзикова О.И. Генетика агрохимических признаков пшеницы. Новосибирск, 1994. 220 с.
12. Алферов А.А., Чернова Л.С., Кожемяков П.П. Эффективность применения биопрепарата на яровой пшенице в Европейской части России на разных фонах минерального питания // Российская сельскохозяйственная наука. 2017. № 6. С. 17-21.
13. Чеботарь В.К., Завалин А.А., Ариткин А.Г. Применение биомодифицированных минеральных удобрений. М.: ВНИИА; Ульяновск: УлГУ, 2014. 142 с.
Об авторах:
Завалин Алексей Анатольевич, академик РАН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий лабораторией агрохимии минерального и биологического азота, zavalin.52@mail.ru
Соколов Олег Алексеевич, доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории агрохимии минерального и биологического азота, zavalin.52@mail.ru
UTILIZATION BY PLANTS OF NITROGEN FERTILIZER AND ITS REGULATION
A.A. Zavalin, O.A. Sokolov
All-Russian research institute of agrochemistry named after D.N. Pryanishnikov, Moscow, Russia
Production volumes of introduction in the Russian agriculture of nitrogen fertilizers are given, the assessment of isotopic and difference methods of determination of coefficient of use of nitrogen of fertilizers by plants (KIN) is given. The true idea of KIN gives an isotopic method, the use of which is possible only in special experiments. However, in some cases, when the value of KIN is average (40-60%), both methods give similar results. On the basis of large pure experiments the proposal on the use of regression-difference method of calculation of KIN is justified. When nitrogen fertilizers are applied, plants make additional use of mineralized nitrogen as a result of the activity of microorganisms, which averages 0.24 units per unit of nitrogen fertilizer, which gives the effect of an apparent increase in KIN, exceeding 100% of the dose. KIN, taking into account various factors (doses, forms, timing and methods of application, technology of cultivation of crops, etc.) varies from 3 to 90% and averages 40-50%. With increasing KIN plants increases agronomic efficiency of fertilizers and reduces environmental stress in the agricultural landscape. KIN increases by 1.1-1.3 times with the local application of nitrogen fertilizers, increases by 1.3-2 times the use of mineral nitrogen of the soil, while the main products accumulate more nitrogen fertilizers. When inoculation of grain seeds with microbial preparations on different types of soil increases by 3-18% KIN. Biomodification nitrogen fertilizers by coating the granules of microbial drug increases KklN 5-7% by isotope and by 9-12% in the differential method.
Keywords: nitrogen fertilizers, coefficient of nitrogen fertilizer use by plants, "extra"-nitrogen, nitrogen consumption by plants, microbial preparations, biomodification of nitrogen fertilizers.
References
1. Agro-industrial complex of Russia in 2017. Moscow: Ministry of agriculture of Russia, 2018. 568 p.
2. Sychev V.G, Shafran 5A On the balance of nutrients in agriculture in Russia. Plodorodie = Fertility. 2017. No. 1. Pp. 1-4.
3. ChekmarevP.A. Reproduction of fertility — the key to the stable development of the agro-industrial complex of Russia. Plodorodie = Fertility. 2018. No. 1. Pp. 4-7.
4. Zavalin A.A., Sokolov OA. Nitrogen flows in the agro-ecosystem: from the ideas of D.N. Pryanishnikova to the present day. Moscow: VNIIA, 2016. 596 p.
5. Scientific basis for the production of high-quality wheat. Scientific publication. Moscow: Rosinformagrotech, 2018. 396 p.
6. Sychev V.G., Sokolov O.A., Shmyreva NYa. The role of nitrogen in the intensification of the production process of crops. Agrophysical aspects of the role of nitrogen in the production process. Moscow: VNIIA, 2009. Vol. 1. 424 p.
7. Gamzikov G.P. The chemistry of nitrogen in agroceno-ses. Novosibirsk: Publishing House of the IIC GNU SabNZHB RAAS, 2013. 790 p.
8. Korenkov D.A. Agroecological aspects of nitrogen fertilizers application. Moscow: Agroconsalt, 1999. 296 p.
9. Nikitishyn V.I., Lichko V.I. Balance of nitrogen in agro-ecosystems on gray forest soils under prolonged fertilizer. Pochvovedenie = Soil science. 2008. No. 4. Pp. 481-493.
10. Gamzikov G.P. Practical recommendations for soil diagnostics of nitrogen nutrition of field crops and application
of nitrogen fertilizers in the Siberian agriculture. Moscow: Rosinformagrotech, 2018. 48 p.
11. Gamzikova O.I. Genetics of agrochemical characteristics of wheat. Novosibirsk, 1994. 220 p.
12. Alferov A.A., Chernova L.S., Kozhemyakov P.P. Effectiveness of the biological product on spring wheat in the European part of Russia on different backgrounds of mineral nutrition. Rossijskaya selskokhozyajstvennaya nauka = Russian agricultural science. 2017. No. 6. Pp. 17-21.
13. Chebotar V.K., Zavalin A.A., Aritkin A.G. Application biomodification mineral fertilizers. Moscow: VNIIA; Ulyanovsk: UlGU, 2014. 142 p.
About the authors:
Alexey A. Zavalin, academician of the Russian academy of sciences, doctor of agricultural sciences, professor, head of the laboratory of agrochemistry of mineral and biological nitrogen, zavalin.52@mail.ru
Oleg A. Sokolov, doctor of biological sciences, professor, chief researcher of the laboratory of agrochemistry of mineral and biological nitrogen, zavalin.52@mail.ru
zavalin.52@mail.ru
