CC BY
8DOI:10.24412/2225-2584-2022-4-22-31 УДК 631.41:631.8
О ВЛИЯНИИ УДОБРЕНИЙ, ГУМУСА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ОПОЛЬЯ НА ПОДВИЖНЫЕ
ФОРМЫ АЗОТА
В.В. ОКОРКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail: adm@ vnish.elcom.ru),
Л.А. ОКОРКОВА, старший научный сотрудник
Верхневолжский федеральный аграрный научный центр
ул. Центральная, д. 3, п. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., 601261, Российская Федерация
Резюме. В многолетнем стационарном опыте на серых лесных почвах Владимирского ополья изучено влияние длительного применения органических и минеральных удобрений на изменение химических, физико-химических свойств и содержание подвижных форм азота в конце 4-й ротации 7-польного зернотравяного севооборота. Установлено повышающее действие минеральных удобрений на содержание гумуса преимущественно в слое почвы 0-20 см, органических -и в слое 20-40. Применение навоза КРС увеличивало рН в слое почвы 0-40 см, а одинарной и двойной доз NPK снижало его лишь в слое 0-20 см. Гидролитическая кислотность в слое 0-20 см снижалась от внесения навоза, но повышалась от NPK и 2 NPK. Содержание N-NH4 и N-NC>3 от применения NPK и 2 NPK возрастало в слоях почвы 0-20 и 2040 см. Органические удобрения повышали содержание N-NH4 преимущественно в слое 0-20 см, а N-NО3 - 0-40 см. Переход N-NH4 почвы в жидкую фазу в большей м3 ере возрастал от использования полного минерального удобрения, чем от органических. Корреляционно-регрессионным анализом установлено возрастание этого параметра с увеличением содержания N-NH4 и гумуса, прохождение его через минимум от рН Те же факторы влияли и на содержание в почве N-NО3. Переход N-NH4 почвы в жидкую фазу вел к росту нитрификационной способности и содержанию в почве N-NО3. На величину N-NО3 определяющее влияние оказывало применение органических и минеральных удобрений, хотя она через степень перехода N-NH4 почвы в жидкую фазу достоверно изменялась от химических и физико-химических свойств почвы.
Ключевые слова: серые лесные почвы Ополья, навоз КРС, минеральные удобрения, гумус, физико-химические свойства, степень перехода аммонийного азота почвы в жидкую фазу, корреляционно-регрессионный анализ.
Для цитирования: Окорков В.В., Окоркова Л.А. О влиянии удобрений, гумуса и физико- химических свойств серых лесных почв Ополья на подвижные формы азота // Владимирский земледелец. 2022. №4. С. 22-31. DOI:10.24412/2225-2584-2022-4-22-31.
В работах [1, 2] было установлено, что продуктивность культур полевых севооборотов на серых лесных почвах Владимирского ополья определяется применением азотных (в составе NPK) и органических удобрений. Органические удобрения вносились в занятом пару после уборки однолетних трав на сено, а полное минеральное -ежегодно под отдельные культуры севооборота. При этом фосфорно-калийные удобрения заделывались осенью под зяблевую вспашку; азотные удобрения (аммиачная селитра)
вносили весной в подкормку озимых и многолетних трав и под культивацию при посеве яровых зерновых и однолетних трав. Выявлено, что после 2-3-недельной трансформации внесенных азотных удобрений в подкормку и в ранний период вегетации культур (всходы яровых культур) в слое почвы 0-40 см резко возрастали запасы нитратного азота. К середине вегетации возделываемых культур (цветение клевера, колошение зерновых) в указанном слое почвы запасы нитратного азота по сравнению с 1-м сроком снижались в несколько раз, а запасы аммонийного азота в 1-й и 2-й ротациях -максимально на 20-25%, а в 3-й и 4-й - наблюдали и их увеличение. На основании этих исследований пришли к представлениям, что в ранний весенний период в условиях благоприятного увлажнения и повышенных температур наблюдается интенсивная трансформация азота органического вещества почвы, растительных остатков и внесенных органических удобрений в аммонийную форму, а затем и в нитратную, а аммонийного азота селитры - в нитратную. Накапливаемый аммонийный азот наряду с трансформацией в нитратную форму на почвах с высокой емкостью катионного обмена (ЕКО) может и сильно поглощаться ППК. Его поглощение им может снижать нитрификационную способность почвы. Поэтому с ростом ЕКО можно ожидать снижение степени перехода аммонийного азота почвы в жидкую фазу.
С другой стороны, с ростом содержания гумуса прочность связи ионов аммония с его функциональными группами заметно снижается, так как соли аммония органических кислот хорошо растворимы в воде, то есть происходит их диссоциация на ионы аммония и кислотный остаток. Следовательно, с повышением содержания гумуса ожидается возрастание степени перехода аммонийного азота в жидкую фазу М и нитрификационной способности почвы.
С ростом ЕКО в силу высокого связывания ионов аммония ППК основным источником питания растений азотом будет нитратная форма. Поэтому активно протекающие весной процессы трансформации органического вещества почвы, растительных остатков, органических и вносимых азотных минеральных удобрений обеспечат накопление в почве максимальных запасов нитратного азота. Процесс интенсивного роста и развития возделываемых культур будет сопровождаться активным снижением этой формы азота, так как прочное связывание N-NH4 почвы ППК не в состоянии существенно повышать нитрификационную способность и запасы N-N0^ компенсировать их убыль.
Определяющая роль N-N03 в питании полевых
культур установлена на серых лесных почвах Ополья [13] и дерново-подзолистых почвах Ярославской области, характеризующихся высокой емкостью катионного обмена [4]. В то же время на легких песчаных и супесчаных почвах Мещеры степень перехода аммонийного азота почвы в жидкую фазу резко возрастает. Существенно увеличивается и роль этой формы азота в питании культур и повышении продуктивности севооборотов [5]. Степень перехода аммонийного азота в жидкую фазу повышалась с уменьшением ЕКО и содержания физической глины.
В работе [6] установлено, что степень перехода аммонийного азота в жидкую фазу возрастает с ростом его содержания в почве, зависит от минералогического состава илистой фракции. На серых лесных почвах Владимирского ополья, характеризующихся высокой ЕКО и наличием в иле смешаннослойных слюда-смектитовых минералов, она была более низкой, чем на дерново-подзолистых почвах, имеющих более низкую ЕКО и содержащих в илистой фракции слюды и гидрослюды.
В то же время, как уже было сказано ранее, на параметр <ад», кроме содержания аммонийного азота в почве и гумуса, емкости катионного обмена, должна влиять и кислотность почвы. Повышенная кислотность может снижать микробиологическую активность почвы, особенно процессы нитрификации, повышать содержание N-NH4, но снижать N-N0^ Эти вопросы на серых лесных почвах не обсуждались.
Цель исследований - на серых лесных почвах Владимирского ополья изучить влияние удобрений на содержание подвижных форм азота, изменение химических и физико-химических свойств, их взаимосвязь с подвижностью N-NH4 в почве и накоплением нитратного азота.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на замыкающей зернотравяной севооборот 4-й ротации культуре (ячмень) на 3-м поле многолетнего стационарного опыта на серых лесных почвах Владимирского ополья [1,2]. Стационарный опыт был заложен в 1991-1993 гг. В 1-й и 2-й ротациях чередование культур следующее: 1) занятый пар (викоовсяная смесь); 2) озимая рожь; 3) картофель; 4) овес с подсевом трав; 5) травы 1-го года пользования; 6) травы 2-го года пользования: 7) озимая рожь (яровая пшеница); 8) ячмень.
В занятом пару 1-й ротации провели известкование по полной гидролитической кислотности. На его фоне изучали влияние различных доз подстилочного навоза КРС (0, 40, 60 и 80 т/га), вносимого под озимую рожь после уборки занятого пара, и минеральных удобрений, их сочетания на агрохимические и физико-химические свойства серых лесных почв. Во 2-й по 4-ю ротацию исследования вели по последействию известкования.
В 8-польном севообороте (1-я и 2-я ротации) под зерновые культуры, однолетние и многолетние травы вносили Р40К40 и N40P40K40 (одинарная доза NPK), под картофель - Р60К80 и N60P60K80 (одинарная доза), двойные дозы NPK. Под травы 1-го года пользования во
всех ротациях в качестве двойной дозы NPK применяли N40P80K80.
В 7-польном севообороте 3-й и 4-й ротаций исключили пропашную культуру, под зерновые культуры и травы 2-го года пользования вносили Р40К40 и N40P40K40 (одинарная доза), N80P80K80 (двойная доза).
Почвенные анализы выполняли по общепринятым методикам [7]. Содержание же аммонийного азота в водной вытяжке (1:1) определяли с помощью ионоселективного электрода на ионы NH4+ [2, 5].
Статистическую обработку результатов исследований проводили методом корреляционно-регрессионного анализа с использованием компьютерных программ Microsoft Excel, STAT VIUA.
Результаты и обсуждение. Содержание гумуса и физико-химические свойства серых лесных почв в зависимости от применяемых удобрений по слоям почвы 0-20 и 20-40 см приведены в таблице 1.
В слое почвы 0-20 см содержание гумуса изменялось от 2,75 до 3,44%, в слое 20-40 см - от 1,94 до 2,97%.
За 29-летний период использования серой лесной почвы в 8-польном и 7-польном севооборотах в среднем по 4-м уровням применения органических удобрений в занятом пару (0, 40, 60 и 80 т/га) наблюдалась тенденция повышения содержания гумуса от 3,02 (без применения минеральных удобрений) до 3,09 и 3,06% от внесения фосфорно-калийных и одинарной дозы полного минерального удобрений, соответственно, до 3,25% - от использования двойной дозы NPK (табл. 2). Двойная доза NPK достоверно увеличивала содержание гумуса, что согласуется с результатами исследований в работе [8].
В среднем по 4-м уровням применения минеральных удобрений (0, РК, NPK, 2 NPK) в слое 0-20 см внесение органических удобрений закономерно повышало содержание гумуса.
В слое почвы 20-40 см применение минеральных удобрений слабо влияло на содержание гумуса, а доза навоза 60-80 т/га повышало его на 0,16-0,24% (табл. 2).
Из данных таблицы 3 следует, что применение органических удобрений повышало рНКС| как в слое внесения, так и глубже его. При двойной дозе NPK в слое почвы 0-20 см наблюдали заметное снижение рНКС|. В слое 20-40 см выявлено некоторое повышение рНКС| (на 0,15-0,18) от внесения фосфорно-калийных удобрений и одинарной дозы NPK.
Обменная кислотность в слоях почвы 0-20 и 2040 см колебалась от 0,05 до 0,12 мг-экв/100 г почвы и обусловлена ионами водорода (табл. 1), которые не влияли отрицательно на возделываемые полевые культуры.
В среднем по 4-м уровням применения органических удобрений (0, 40, 60 и 80 т/га) в занятом пару применение фосфорно-калийных удобрений не повышало гидролитическую кислотность (НГ) в пахотном слое (табл. 4). Она заметно возрастала при применении одинарной и двойной доз полного минерального удобрения. При использовании полного минерального
1. Влияние удобрений на содержание гумуса и физико-химические свойства серых лесных почв под ячменем на 3-й закладке опыта, 2022 г.
Вариант Слой почвы, см Гумус, % РНКС| Н ОБМ Нг S ЕКО Т, %
мг-экв/100 г почвы
1.Контроль 0-20 2,82 5,81 0,10 2,62 23,4 26,0 90,0
20-40 2,02 5,62 0,08 2,27 23,6 25,9 91,0
2. Известь - фон (Ф) 0-20 2,90 5,86 0,08 2,45 26,6 29,0 91,7
20-40 2,06 5,63 0,07 2,27 25,2 27,5 91,6
3. ф + РК 0-20 3,03 5,85 0,08 2,45 27,0 29,4 91,8
20-40 2,32 5,79 0,08 2,10 24,6 26,7 92,1
4. Ф + NPK 0-20 3,09 6,01 0,10 2,80 25,4 28,2 90,0
20-40 2,62 6,06 0,09 1,92 22,8 24,7 92,3
5. Ф + 2 NPK 0-20 3,08 5,59 0,08 3,50 24,6 28,1 87,5
20-40 2,29 5,82 0,10 1,75 25,4 27,2 90,2
6. Н40 0-20 2,75 5,93 0,07 2,62 24,0 26,6 90,2
20-40 1,94 5,79 0,06 2,80 21,2 24,0 88,3
7.Н60 0-20 3,25 6,08 0,07 2,10 26,8 28,9 92,7
20-40 2,97 5,99 0,10 1,92 26,4 28,3 93,2
8.Н80 0-20 3,20 6,20 0,08 1,92 25,6 27,5 93,0
20-40 2,75 6,11 0,07 1,75 26,0 27,8 93,5
9. Н40 + РК 0-20 3,32 6,13 0,04 2,27 25,6 27,9 91,7
20-40 2,79 6,05 0,05 1,92 24,0 25,9 92,6
10. Н40 + NPK 0-20 2,94 5,85 0,10 2,80 25,4 28,2 90,0
20-40 2,44 6,05 0,10 2,80 25,8 28,6 90,2
11. Н40 + 2 NPK 0-20 3,44 5,79 0,12 2,97 25,4 28,4 89,4
20-40 2,37 5,83 0,08 2,27 25,2 27,5 91,6
12. Н60 + РК 0-20 2,99 6,21 0,10 2,10 23,0 25,1 91,6
20-40 2,20 6,16 0,10 1,75 23,0 24,8 92,7
13. Н60 + NPK 0-20 3,12 5,95 0,10 2,53 26,0 28,5 91,2
20-40 2,21 5,92 0,08 1,75 26,8 28,6 93,7
14. Н60 + 2 NPK 0-20 3,19 5,78 0,12 3,32 24,8 28,1 88,2
20-40 2,54 5,77 0,12 3,32 24,6 27,9 88,1
15. Н80 + РК 0-20 3,03 6,06 0,10 2,27 26,4 28,7 91,9
20-40 2,60 6,11 0,08 2,10 25,8 27,9 92,4
16. Н80 + NPK 0-20 3,08 6,13 0,08 2,80 26,8 29,6 90,5
20-40 2,61 6,22 0,08 1,57 26,0 27,5 94,5
17. Н80 + 2 NPK 0-20 3,28 5,95 0,10 2,62 24,6 27,2 90,4
20-40 2,29 6,12 0,10 1,92 23,2 25,1 91,6
Примечание. НГ - гидролитическая кислотность; S - сумма поглощенных оснований; ЕКО - емкость катионного обмена; Т- степень насыщенности ППК основаниями.
удобрения резко возрастали урожайность полевых культур и вынос ими ионов калия и других катионов в обмен на ионы водорода, что и вело к увеличению гидролитической кислотности. При двойной дозе NPK возможно вхождение ионов водорода аммония в межпакетное пространство смектитовых минералов. Последующая нейтрализация ионами водорода аммония ^Н4+ О NH3 + Н+) отрицательно заряженных октаэдрических слоев смектитов может
приводить к их разрушению и дальнейшему повышению кислотности почвы [9].
С повышением доз навоза КРС наблюдали закономерное уменьшение гидролитической кислотности почвы. Одна из причин этого - аммонификация азота органических удобрений с образованием аммиака, что вело к повышению рНКС| и снижению гидролитической кислотности. По общепринятым представлениям
2. Влияние удобрений на содержание гумуса в слоях почвы 0-20 и 20-40 см на поле 3 под ячменем (по последействию известкования), %
Последействие доз навоза, т/га Минеральные удобрения Среднее по навозу Изменение, %
0 РК NPK 2NPK
Слой почвы 0-20 см
0 2,90 3,03 3,09 3,08 3,02 -
40 2,75 3,32 2,94 3,44 3,11 0,09
60 3,25 2,99 3,12 3,19 3,14 0,12
80 3,20 3,03 3,08 3,28 3,15 0,13
Среднее по минеральным удобрениям 3,02 3,09 3,06 3,25 - -
Изменение, % - 0,07 0,04 0,23 - -
Слой почвы 20-40 см
0 2,06 2,32 2,62 2,29 2,32 -
40 1,94 2,79 2,44 2,37 2,38 0,06
60 2,97 2,20 2,21 2,54 2,48 0,16
80 2,75 2,60 2,61 2,29 2,56 0,24
Среднее по минеральным удобрениям 2,43 2,48 2,47 2,37 - -
Изменение, % - 0,05 0,04 -0,06 - -
Примечание. Содержание гумуса в контроле в слое почвы 0-20 см 2,82%, в слое 20-40 см - 2,02%.
3. Влияние удобрений на рН в слое почвы 0-40 см на поле 3 под ячменем (по последействию известкования)
Последействие доз навоза, т/га Минеральные удобрения Среднее по навозу Изменение, %
0 РК NPK 2NPK
Слой почвы 0-20 см
0 5,86 5,85 6,01 5,59 5,83 -
40 5,93 6,13 5,85 5,79 5,92 0,09
60 6,08 6,21 5,95 5,78 6,00 0,17
80 6,20 6,06 6,13 5,95 6,08 0,25
Среднее по минеральным удобрениям 6,02 6,06 5,98 5,78 - -
Изменение, % - 0,04 -0,04 -0,24 - -
Слой почвы 20-40 см
0 5,63 5,79 6,06 5,82 5,82 -
40 5,79 6,05 6,05 5,83 5,93 0,11
60 5,99 6,16 5,92 5,77 5,96 0,14
80 6,11 6,11 6,22 6,12 6,14 0,32
Среднее по минеральным удобрениям 5,88 6,03 6,06 5,88 - -
Изменение, % - 0,15 0,18 -0,02 - -
Примечание. Величина рНКп в контроле в слое 0-20 см 5,81, в слое 20-40 см - 5,62.
понижающее кислотность почвы действие органических удобрений связывают с наличием в нем кальциевых солей.
В среднем по 4-м уровням применения минеральных удобрений в слое почвы 20-40 см максимальное увеличение НГ наблюдали от внесения в занятом пару 40 т/га навоза КРС (0,44 мг-экв/100 г почвы). Рост дозы навоза до 60 т/га
уменьшал ее возрастание, а до 80 т/га снижал величину этого параметра.
В среднем по 4-м дозам внесения органических удобрений в вариантах использования фосфорно-калийных и одинарной дозы азотно-фосфорно-калийных удобрений в сравнении с вариантами без внесения минеральных
4. Влияние удобрений на гидролитическую кислотность в слое почвы 0-40 см на поле 3 под ячменем (по последействию известкования), мг-экв/100 г почвы
Последействие доз навоза, т/га Минеральные удобрения Среднее по навозу Изменение, %
0 РК NPK 2NPK
Слой почвы 0-20 см
0 2,45 2,45 2,80 3,50 2,80 -
40 2,62 2,27 2,80 2,97 2,66 -0,14
60 2,10 2,10 2,53 3,32 2,51 -0,29
80 1,92 2,27 2,80 2,62 2,40 -0,40
Среднее по минеральным удобрениям 2,27 2,27 2,73 3,10 - -
Изменение - 0,00 0,46 0,83 - -
Слой почвы 20-40 см
0 2,27 2,10 1,92 1,75 2,01 -
40 2,80 1,92 2,80 2,27 2,45 0,44
60 1,92 1,75 1,75 3,32 2,18 0,17
80 1,75 2,10 1,57 1,92 1,84 -0,17
Среднее по минеральным удобрениям 2,18 1,97 2,01 2,32 - -
Изменение - -0,21 -0,17 0,14 - -
Примечание. Гидролитическая кислотность в контроле в слое 0-20 см 2,62, в слое 20-40 см - 2,27мг-экв/100 г почвы.
удобрений наблюдали снижение НГ на 0,17-0,21 мг-экв/100 г почвы, а при использовании двойной дозы NPK - увеличение на 0,14 мг-экв/100 г.
Считаем, что полученные изменения гидролитической кислотности в слое почвы 20-40 см обусловлены не только влиянием удобрений, но зависели и от содержания гумуса [10]. В этом слое варьирование гумуса было более высоким (в 1,53 раза), чем в слое 0-20 см (в 1,25 раз) (табл. 2).
Емкость катионного обмена (табл. 1) варьировала от 24,0 до 29,6 мг-экв/100 г почвы, а степень насыщенности ППК основаниями от 87,5 до 93,7%. Минимальная величина степени насыщенности ППК основаниями в пахотном слое наблюдалась при применении двойной дозы NPK (87,5%). Она была выше 85% и не лимитировала урожайность полевых культур [11].
В таблице 5 приведены данные по содержанию подвижных форм азота и степени перехода N-NН4 почвы в жидкую фазу ее в ранний период вегетации ячменя в зависимости от систем применения удобрений, а в таблице 6 и 7 - анализ подвижности аммонийного азота от них. В слоях почвы 0-20 и 20-40 см содержание N-NН4 слабо зависело от применения фосфорно-калийных удобрений, повышалось с ростом дозы полного минерального удобрения. Закономерное возрастание с увеличением доз навоза КРС наблюдали в верхнем пахотном слое. В слое почвы 20-40 см на содержание аммонийного азота влияли и другие факторы.
При применении минеральных удобрений в слое почвы 0-20 см (по 4-м уровням внесения органических удобрений) установлен рост степени перехода N-NН4 почвы в жидкую фазу с 3,03 (без минеральных удобрений) до
3,83, 4,15 и 5,64%, соответственно, от внесения РК, одинарной и двойной доз NPK (табл. 7). От доз навоза 60 и 80 т/га за ротацию также наблюдали увеличение степени перехода аммонийного азота в жидкую фазу почвы То же выявлено по органическим удобрениям и для слоя почвы 20-40 см. Для последнего слоя максимальная величина перехода <ш» наблюдалась при применении одинарной дозы NPK.
Так как кроме удобрений на содержание аммонийного азота в почве и его подвижность (табл. 6 и 7) влияли и другие факторы, то проведено изучение взаимосвязи степени перехода аммонийного азота почвы в жидкую фазу с химическими (содержание гумуса и аммонийного азота) и физико-химическими (рНКС|, ЕКО) свойствами (табл. 8). Так как емкость катионного обмена варьировала в небольших пределах (от 24,0 до 29,6 мг-экв/100 г почвы), то роль ее на величину <ад» не выявлена.
Между <М» и содержанием N-NH4 в почве наблюдалась средняя теснота связи ^^ R2 = 0,342), а гумуса - слабая, но достоверная связь R2 = 0,186). Положительная взаимосвязь между <М» и содержанием N-NH4 в почве была установлена и в работе [6]. С повышением содержания гумуса прочность связи ионов аммония с ППК снижается.
По модели W4 с ростом содержания гумуса степень перехода N-NH4 в жидкую фазу изменялась по квадратичной зависимости, проходя через максимум.
Учет в модели влияния содержания N-NH4 в почве и гумуса, влияния рНКС|, их взаимодействия повышает тесноту связи до высокой R2 = 0,704; W6, R2 = 0,708). С ростом рНКС| степень перехода аммонийного азота почвы в жидкую фазу проходит через минимум. Его величина возрастает с
5. Содержание подвижных форм азота и степень перехода N-NH4 почвы в жидкую фазу в ранний период вегетации ячменя в зависимости от систем удобрения (поле 3)
Вариант Слой почвы, см Нитратный азот, мг/100 г почвы Аммонийный азот, мг/100 г почвы Степень перехода N-N4,, в жидкую фазу, % Вариант Слой почвы, см Нитратный азот, мг/100 г почвы Аммонийный азот, мг/100 г почвы Степень перехода N-N4, в жидкую фазу, %
1.Контроль 0-20 0,76 0,86 3,10 10. Н40 + NPK 0-20 2,91 0,92 4,20
20-40 0,44 0,42 2,40 20-40 1,55 1,29 4,33
2. Известь -фон (Ф) 0-20 1,17 0,77 3,39 11. Н40 + 2 NPK 0-20 5,08 1,58 5,72
20-40 0,66 0,62 2,60 20-40 2,40 1,81 3,54
3. Ф+ РК 0-20 1,10 0,90 3,24 12. Н60 + РК 0-20 1,44 0,97 4,67
20-40 0,71 0,53 3,57 20-40 0,81 0,56 4,88
4. Ф + NPK 0-20 2,51 1,33 2,93 13. Н60 + NPK 0-20 4,16 1,65 4,77
20-40 1,27 1,05 3,24 20-40 1,86 0,87 3,44
5. Ф + 2 NPK 0-20 3,97 1,97 6,19 14. Н60 + 2 NPK 0-20 5,25 1,94 5,10
20-40 2,13 0,92 3,11 20-40 3,51 1,65 3,30
6. Н40 0-20 0,94 0,78 2,91 15. Н80 + РК 0-20 1,56 0,99 4,37
20-40 0,59 0,75 2,35 20-40 0,98 0,80 3,34
7.Н60 0-20 1,48 1,41 3,00 16. Н80 + NPK 0-20 4,36 1,46 4,70
20-40 0,98 0,72 3,01 20-40 2,51 0,84 4,38
8.Н80 0-20 1,07 1,40 2,81 17. Н80 + 2 NPK 0-20 6,03 2,58 5,54
20-40 0,85 0,48 3,58 20-40 3,24 1,09 3,54
9. Н40 + РК 0-20 1,12 1,16 3,03 -
20-40 0,57 0,77 2,62
6. Влияние удобрений на содержание аммонийного азота в слое почвы 0-40 см под ячменем (мг/100 г почвы), поле 3 (по последействию известкования)
Последействие доз навоза, т/га Минеральные удобрения Среднее по навозу Д N-N4 4
0 РК NPK 2NPK
Слой 0-20 см
0 0,77 0,90 1,33 1,97 1,24 -
40 0,78 1,16 0,92 1,58 1,11 -0,13
60 1,41 0,97 1,65 1,94 1,49 0,25
80 1,40 0,99 1,46 2,58 1,61 0,37
Среднее по минеральным удобрениям 1,09 1,00 1,34 2,02 - -
Д N-NH 4 - -0,09 0,25 0,93 - -
Слой 20-40 см
0 0,62 0,53 1,05 0,92 0,78 -
40 0,75 0,77 1,29 1,81 1,16 0,38
60 0,72 0,56 0,87 1,65 0,95 0,17
80 0,48 0,80 0,84 1,09 0,80 0,02
Среднее по минеральным удобрениям 0,64 0,66 1,01 1,37 - -
Д N-NH 4 - 0,02 0,37 0,73 - -
Примечание. На контроле содержание N-NН4 в слое 0-20 см составило 0,86, в слое 20-40 см - 0,42 мг/100 г почвы.
7. Влияние удобрений на степень перехода аммонийного азота почвы в жидкую фазу в слое почвы 0-40 см под ячменем (поле 3), %
Последействие доз навоза, т/га Минеральные удобрения Среднее по навозу Д N-N4 4
0 РК NPK 2NPK
Слой 0-20 см
0 3,39 3,24 2,93 6,19 3,94 -
40 2,91 3,03 4,20 5,72 3,96 0,02
60 3,00 4,67 4,77 5,10 4,38 0,44
80 2,81 4,37 4,70 5,54 4,36 0,42
Среднее по минеральным удобрениям 3,03 3,83 4,15 5,64 - -
Д N-NH 4 - 0,80 1,12 2,61 - -
Слой 20-40 см
0 2,60 3,57 3,24 3,11 3,13 -
40 2,35 2,62 4,33 3,54 3,21 0,08
60 3,01 4,88 3,44 3,30 3,66 0,53
80 3,58 3,34 4,38 3,54 3,71 0,58
Среднее по минеральным удобрениям 2,88 3,60 3,86 3,37 - -
Д N-NH 4 - 0,72 0,98 0,49 - -
Примечание. На контроле степень перехода N-NH4 в жидкую фазу в слое почвы 0-20 см составила 3,10%, в слое 20-40 см - 2,40.
8. Взаимосвязь степени перехода N-NH4 в жидкую фазу для серых лесных почв %) Владимирского ополья с содержанием аммонийного азота в почве (х1, мг/100 г почвы), гумуса (х2, %) и рНКС| (хз); поле 3
Почва
Уравнение взаимосвязи (п = 34)
R2 Доверительный
интервал
0,342 1,64
0,186 1,82
0,382 1,59
0,452 1,57
0,704 1,17
0,708 1,17
Серые лесные среднесуглини-стые
w1 = 2,42 + 1,18х1 w2 = 0,90 + 1,03х2 w3 = 2,60 + 0,358 х1х2 w4 = -6,31 - 4,85х1 + 8,77х2 - 1,97х22 + 2,07х1х2 w5 = 241,(5 + 42,74х2 - 100,2х3 + 10,1х32 + 0,296х1х2 - 7,21х2х3
w5 = 251,8 + 42,9х - 103,7х + 0,308x3 + 10,79х12 - 7,17х х, _6_2_3_1_3_2_
Примечания. Степень перехода аммонийного азота в жидкую фазу (т,, %); 6,19>W>2,35.
Содержание N-NH4 в почве (х1), мг/100 г почвы; 2,58>х>0,42.
Содержание гумуса в почве (х2), %; 3,44>х2>1,94. Величина рНка(х3); 6,22>х3>5,59.
повышением содержания гумуса.
Одной из причин наличия минимума может быть гетерокоагуляция положительно заряженных гидроксидов железа и алюминия и отрицательно заряженного органического вещества с внутриагрегатным поглощением ионов аммония. Другая причина - снижение микробиологической активности почвы, особенно нитрификационной, с уменьшением рНКС|. Это ведет к накоплению аммонийного азота и падению степени его перехода в жидкую фазу.
Увеличение содержания аммонийного азота в почве (табл. 6) и степени его перехода в жидкую фазу от применения удобрений (табл. 7) из-за роста нитрификационной активности повышает и содержание нитратного азота (табл. 9). При этом концентрация N-NО3 в слое почвы 0-20 см становится в 2 раза и более
выше, чем аммонийного азота, особенно от применения одинарной и двойной доз полного минерального удобрения. В слое почвы 20-40 см различия в содержании нитратного и аммонийного азота сглаживаются. Однако при применении NPK и 2NPK концентрация N-NО3 в 2-3 раза более высокая, чем без внесения минеральных и фосфорно-калийных удобрений (в среднем по 4-м уровням применения органических удобрений).
В слоях почвы 0-20 и 20-40 см по 4-м уровням применения минеральных удобрений концентрация N-NO3 под влиянием органических удобрений по сравнению с вариантами без них увеличивается в 1,5 раза (в слое 0-20 см с 2,19 до 3,26, в слое 20-40 см с 1,19 до 1,90 мг/100 г почвы).
В табл. 10 для серых лесных почв опыта представлены данные по взаимосвязи содержания N-NO3 с содержанием
10. Взаимосвязь содержания N-N03 для серых лесных почв Владимирского ополья (У, мг/100 г почвы) на поле 3 с содержанием аммонийного азота в почве (х1, мг/100 г почвы) и гумуса (х2, %), рНКС| (х3)
9. Влияние удобрений на содержание нитратного азота в слое почвы 0-40 см на поле 3 под ячменем, мг/100 г почвы
Последействие доз навоза, т/га Минеральные удобрения Среднее по навозу Д N-N03
0 РК NPK 2NPK
Слой 0-20 см
0 1,17 1,10 2,51 3,97 2,19 -
40 0,94 1,12 2,91 5,08 2,51 0,32
60 1,48 1,44 4,16 5,25 3,08 0,89
80 1,07 1,56 4,36 6,03 3,26 1,07
Среднее по минеральным удобрениям 1,16 1,30 3,48 5,08 - -
Д N-NО3 - 0,14 2,32 3,92 - -
Слой 20-40 см
0 0,66 0,71 1,27 2,13 1,19 -
40 0,59 0,57 1,55 2,40 1,28 0,09
60 0,98 0,81 1,86 3,51 1,79 0,60
80 0,85 0,98 2,51 3,24 1,90 0,71
Среднее по минеральным удобрениям 0,77 0,77 1,80 2,57 - -
Д N-NО3 - - 1,03 1,80 - -
Примечание. На контроле содержание N-NO3 в слое почвы 0-20 см составило 0,76, в слое 20-40 см - 0,44 мг/100 г почвы.
Почва Уравнение взаимосвязи (п = 34) R2 Доверительный интервал
Серые лесные среднесуглини-стые У1 = -0,83 + 2,59х1 0,698 1,71
У2 = -2,61 + 1,69 х2 У3 = -46,8 +37,82х2 + 2,66х22 + 1,80х32 -8,52х2х3 У4 = -34,3 + 26,94х2 + 1,025х32 + 0,829х1х2 - 4,68х2х3 0,212 0,446 0,772 2,76 2,44 1,56
Примечание. Содержание N-N0^ мг/100 г почвы (У); 6,03>У>0,44. Параметры для х1, х2 и х3 приведены в табл. 8.
N-NH4, гумуса и рНКС|.
Содержание N-NО3 с высокой степенью взаимосвязи = 0,698) в первую очередь повышалось от содержания N-NH4 в почве, свидетельствуя о трансформации его в нитратную форму. Как следует из данных табл. 8 и 10, с ростом содержания гумуса достоверно повышались как параметр <М» = 0,186), так и содержание нитратного азота = 0,212) Средняя степень взаимосвязи = 0,446) содержания N-NО3 установлена от содержания гумуса и величины рНКС|, а высокая - при учете содержания N-NH4, гумуса и рНКС|, взаимодействия содержания гумуса с рНКС|.
На содержание N-NО3 (табл. 10) и степень перехода N-NH4 почвы в жидкую фазу (табл. 8) влияли одни и те же факторы. Очевидно, повышение степени перехода N-NH4 почвы в жидкую фазу повышало в ней концентрацию ионов аммония, что обеспечивало рост нитрификационной способности почвы и накопление в ней нитратного азота.
Выводы. По литературным данным на серых лесных почвах Владимирского ополья, характеризующихся
высокой емкостью катионного обмена (24,029,6 мг-экв/100 г почвы), выявлена определяющая роль нитратного азота, накапливающегося в ранние периоды вегетации полевых культур, в их питании и во влиянии на продуктивность севооборотов. Это подтвердили и проведенные исследования. Содержание нитратного азота в первую очередь возрастало от уровня применения азотных минеральных и органических удобрений. Азот вносимых органических удобрений, растительных остатков и органического вещества почвы в условиях оптимального увлажнения и возрастающих температур в ранний весенний период активно трансформировался в аммонийную форму. На данных почвах основное количество аммонийного азота поглощалось почвенным поглощающим комплексом. Переходящая в жидкую фазу часть его, а также вносимого с минеральными удобрениями, нитрифицировалась. Уменьшение концентрации Ы-ЫН4 в жидкой фазе смещало
равновесие в сторону пополнения ее за счет их десорбции. Образовавшийся NNО, полностью находящийся в жидкой фазе почвы, в основном участвовал в питании возделываемых культур. Однако на степень перехода N-NH4 в жидкую фазу (Ш) влияли химические (гумус) и физико-химические (рНка) свойства почвы. Увеличение содержания гумуса повышало параметр «Ш» и нитрификационную способность почвы, а повышение
кислотности снижало ее и накопление нитратного азота. Роль кислотности может быть связана и с гетерокоагуляцией положительно заряженных гидроксидов железа и алюминия и отрицательно заряженного органического вещества, в процессе которой возрастало внутриагрегатное поглощение ионов аммония.
Литература.
1. Окорков В.В., Фенова О.А., ОкорковаЛ.А. Приемы комплексного использования средств химизации в севообороте на серых лесных почвах Верхневолжья в агротехнологиях различной интенсивности. Суздаль. 2017.176 с.
2. Окорков В.В., Фенова О.А., Окоркова Л.А. Серые лесные почвы Владимирского ополья и эффективность использования их ресурсного потенциала. Иваново: ПресСто, 2021.188 с.
3. Окорков В.В., Фенова О.А., Окоркова Л.А. Влияние удобрений на содержание подвижных форм азота и урожайность овса на серых лесных почвах Верхневолжья //Агрохимия. № 2. 2020. С. 3-13.
4. Щукин Н.Н., Окорков В.В. Влияние действия свежего куриного помета на плодородие дерново-подзолистой почвы, урожайность яровой пшеницы и содержание в зерне сырого протеина и нитратов //Актуальные проблемы, почвоведения, агрохимии и земледелия: сбор. докл. XVII Межд. науч.-практ. конф. Курского отделения МОО «Общество почвоведов имени В.В. Докучаева» (Курск, 27-29 апреля 2022 г.). Курск: ФГБНУ «Курский ФАНЦ», 2022. С. 305-311. DOI 10.18411/978-5-907407-63-3-315.
5. Окорков В.В. Различия в использовании растениями нитратного и аммонийного азота почвы //Проблемы и вопросы современной науки. Рецензируемый сборник научных трудов. Июнь 2019 г. № 2 (3). Часть 1. Изд. научно-издательский Центр Международной Объединенной Академии Наук (НИЦ МОАН). 2019. С. 66-76.
6. Окорков В.В. К вопросу о равноценности питания растений нитратным и аммонийным азотом // Агрохимия. 2021. № 12. С. 3-14. DOI: 10.31857/S00021881221120103.
7. Практикум по агрохимии/Под ред. Б.А. Ягодина. М.: Агропромиздат, 1987. 512 с.
8. Окорков В.В., Окоркова Л.А. Ландшафтные особенности влияния удобрений на гумусовое состояние серых лесных почв Ополья //Владимирский земледелец. 2022. № 1. С. 29-35. DOI: 10.24412/2225-2584-2022-1-29-35.
9. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. Влияние удобрений на содержание подвижных форм азота в почвах Верхневолжья //Владимирский земледелец. 2020. № 1 (91). С. 4-12. D0I:10.24411/2225-2584-2020-10101.
10. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. Влияние длительного применения удобрений на изменение физико-химических свойств серой лесной почвы Верхневолжья // Владимирский земледелец. 2021. № 2(96). С. 27-34. DOI: 10.24412/2225-2584-2021-2-27-34.
11. Окорков В.В., Щукин Н.Н. Влияние степени насыщенности почв основаниями и их гранулометрического состава на кислотные свойства // Актуальные проблемы почвоведения, агрохимии и земледелия: сборник докл. XVII Межд. науч.-практ. конф. Курского отделения МОО «Общество почвоведов имени В.В. Докучаева» (Курск, 27-29 апреля 2022 г.). Курск: ФГБНУ «Курский ФАНЦ», 2022. С. 200-207. DOI 10.18411/978-5-907407-63-3-315.
References.
1. Okorkov V.V., Fenova O.A., Okorkova L.A. Techniques for the comprehensive use of chemicals in crop rotation on grey forest soils of the Upper Volga region in agricultural technologies of various intensity. Suzdal. 2017.176 p.
2. Okorkov V.V., Fenova O.A., Okorkova L.A. Grey forest soil of the Vladimir Opole and the efficiency of using its resource potential. Ivanovo: Pressto, 2021.188 p.
3. Okorkov V.V., Fenova O.A., Okorkova L.A. The effect of fertilizers on the content of mobile forms of nitrogen and the yield of oats on grey forest soil of Upper Volga //Agrochemistry. No. 2. 2020. P. 3-13.
4. Shchukin N.N., Okorkov V.V. Impact of fresh chicken manure on the fertility of soddy-podzolic soil, the yield of spring wheat and the content of crude protein and nitrates in the grain //Actual problems, soil science, agrochemistry and agriculture: collection.
№ 4 (102) 2022
g/iaöuMipckiü Земледелец!)
report XVII International scientific-practical conference of the Kursk branch of the International Public Organization "Society of Soil Scientists named after V.V. Dokuchaev", dedicated to the 40th anniversary of the founding of the laboratory of agricultural soil science of VNIIZiZPE. - Kursk. April 27-29, 2022 - Kursk: Federal State Budgetary Scientific Institution "Kursky FANC", 2022. P. 305-311. DOI 10.18411/978-5-907407-63-3-315.
5. Okorkov V.V. Differences in the use of nitrate and ammonium soil nitrogen by plants // Problems and questions of modern science. Peer-reviewed collection of scientific papers. June 2019 No. 2 (3). Part 1. Ed. Research and Publishing Center of the International United Academy of Sciences (NIC MOAS). 2019. S. 66-76.
6. Okorkov V.V. To the question of the equivalence of plant nutrition with nitrate and ammonium nitrogen // Agrochemistry. 2021. No. 12. S. 3-14. DOI: 10.31857/S00021881221120103.
7. Practical course on agricultural chemistry/Ed. Yagodina B.A. M.: Agropromizdat, 1987. 512 p.
8. Okorkov V.V., Okorkova L.A. Landscape features of fertilizers influence on the humus status of grey forest soil of Opole //Vladimirsky agricolist. 2022. No. 1. S. 29-35. DOI: 10.24412/2225-2584-2022-1-29-35.
9. Okorkov V.V., Okorkova L.A., Fenova O.A. Effect of fertilizers on the content of labile forms of nitrogen in the soil of the Upper Volga region //Vladimirsky agricolist, 2020, No. 1 (91). - P. 4-12. DOI:10.24411/2225-2584-2020-10101.
10. Okorkov VV., Okorkova L.A., Fenova O.A. Effect of prolonged use of fertilizers on changes in the physicochemical properties of grey forest soil of Upper Volga //Vladimirsky agricolist. 2021. No. 2(96). pp. 27-34. DOI: 10.24412/2225-2584-2021-2-27-34.
11. Okorkov VV., Shchukin N.N. Influence of the saturation degree of soils with bases and their granulometric composition on acid properties //Actual problems of soil science, agrochemistry and agriculture. Collection of reports of the XVII International scientific-practical conference of the Kursk branch of the International Public Organization "Society of Soil Scientists named after V.V. Dokuchaev", dedicated to the 40th anniversary of the founding of the laboratory of agricultural soil science of VNIIZiZPE. - Kursk. April 27-29,2022 - Kursk: Federal State Budgetary Scientific Institution "Kursky FANC", 2022. P. 200-207. DOI 10.18411/978-5-907407-63-3-315.
IMPACT OF FERTILIZERS, HUMUS, AND PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF GREY FOREST SOILS OF OPOLE ON LABILE FORMS OF NITROGEN
V.V. OKORKOV, L.A. OKORKOVA
Upper Volga Federal Agrarian Research Center ul. Tsentralnaya 3, poselok Noviy, Suzdalskiy rayon, Vladimir Oblast, 601261, Russian Federation
Abstract. In a long-term stationary experiment on the grey forest soil of Vladimir Opole, the effect of continuous application of organic and mineral fertilizers on the change in chemical, physical and chemical properties, the content of labile forms of nitrogen at the end of the 4th rotation of the 7-field grain-grass crop rotation was studied. Mineral fertilizers increased the humus content mainly in the soil layer of 0-20 cm, organic - in the layer of 20-40. The use of cattle manure increased pHKCl in the 0-40 cm soil layer, while single and double doses of NPK reduced it only in the 0-20 cm layer. Hydrolytic acidity in the 0-20 cm layer dropped from manure application but raised from NPK and 2 NPK. The content of N-NH4 and N-NO3 by using NPK and 2 NPK had a higher level in soil layers of 0-20 and 20-40 cm. Organic fertilizers contributed to the greater content of N-NH4 mainly in the 0-20 cm layer, and N-NO3 - 0-40 cm. The transition of soil N-NH4 into the liquid phase increased to a greater extent from a complete mineral fertilizer than from organic ones. Correlation-regression analysis established a growth of this parameter with an increase in N-NH4 and humus, its passage through a minimum from pHKCl. The same characteristics influenced the content of N-NO3 in the soil. The transition of soil N-NH4 into the liquid phase led to an increase in the nitrification capacity and the content of N-NO3 in the soil. The use of organic and mineral fertilizers had a decisive impact on the N-NO3 value, although it significantly changed depending on the chemical and physicochemical properties of the soil through the degree of N-NH4 transition of the soil into the liquid phase.
Keywords: grey forest soils of Opole, cattle manure, mineral fertilizers, humus, physical and chemical properties, the degree of transition of soil ammonium nitrogen into the liquid phase, correlation and regression analysis.
Author details: V.V. Okorkov, Doctor of Sciences (agriculture), chief research fellow (e-mail: adm@vnish.elcom.ru); L.A. Okorkova, senior research fellow.
For citation: Okorkov V.V., Okorkova L.A. Impact of fertilizers, humus, and physical and chemical properties of grey forest soils of Opole on labile forms of nitrogen // Vladimir agricolist. 2022. №4. pp. 22-31. DOI:10.24412/2225-2584-2022-4-22-31.
