CC BY
35
УДК 631.8:633.15 (292.485)
ОПТИМИЗАЦИЯ АЗОТНОГО ПИТАНИЯ КУКУРУЗЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ИНГИБИТОРА НИТРИФИКАЦИИ
И.В. Логинова, к.с.-х.н.
Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, e-mail: pristash@mail.ru
Представлены результаты изучения влияния ингибитора нитрификации (ИН) 3(5)-метилпиразола на трансформацию азота в почве, рост, развитие и урожайность кукурузы на зерно. Установлено, что внесение мочевины с ИН привело к снижению численности нитрификаторов и снижению доли нитратного азота в почве, что способствовало пролонгации действия удобрения. В результате прибавка урожайности зерна кукурузы в среднем составила 0,5-1,0 т/га (5-10%).
Ключевые слова: трансформация азота в почве, ингибитор нитрификации, 3(5)-метилпиразол, коэффициент использования азота удобрений, кукуруза.
OPTIMIZATION OF CORN NITROGEN NUTRITION UNDER INFLUENCE OF NITRIFICATION INHIBITOR
I.V. Loginova
The influence of nitrification inhibitor (N1) 3(5)-methylpirazole on soil nitrogen transformation, growth, development, and yield of corn (Zea mays L.) grain were studied. It was found, that application of urea with nitrification inhibitor negatively influenced growth of nitriflers in the soil. It was recorded a decrease of nitrate nitrogen ratio in the soil that resulted in prolongation of the urea efficiency. As a result it was harvested additionally on average 0,5-1,0 t/ha (5-10%) of the corn grain.
Keywords: soil nitrogen transformation, nitrification inhibitor, 3(5)-methylpirazole, nitrate leaching, fertilizer N-use efficiency, corn.
Согласно данным Международной Ассоциации Производителей Удобрений (IFA) соотношение между N:P205:K20, вносимыми с удобрениями, составляет около 1:0,4:0,3 [1]. Высокая доля азота в составе минеральных удобрений обусловлена как дефицитом азота в большинстве почв мира, так и высокой эффективностью азотных удобрений под все сельскохозяйственные культуры [2, 3]. Однако азот удобрений легко поддается трансформации в системе почва-растение-удобрение, а его потери приводят к уменьшению коэффициента использования (по данным разных авторов, коэффициент достигает в среднем 50%) и загрязнению окружающей среды. Потери азота в газообразном состоянии могут составлять до 25% от внесенного количества, достигая особенно высоких значений для аммонийных и амидных удобрений. На легких почвах значительными могут быть потери азота в результате вымывания. При этом нужно заметить, что иммобилизация и потери азота удобрений происходят на протяжении нескольких недель, тогда как для потребностей растений его необходимо сохранить в минеральной форме максимально долго [2, 4-6]. Поэтому сохранение азота в почве и снижение его потерь - важный вопрос, от решения которого зависит повышение эффективности удобрений и сохранение окружающей среды [3, 7, 8]. Использование ингибиторов нитрификации (ИН) - препаратов селективного действия, которые временно тормозят процессы нитрификации в почве, угнетая развитие бактерий группы Nitrosomonas, - позволяет сохранить азот удобрений и почвы в аммонийной форме (способной к закреплению в ППК за счет обменной фиксации) до периода интенсивного потребления его растениями, уменьшая в 1,5-2,0 раза непродуктивные потери азота [7-9]. В результате, как следствие этого процесса, основное количество азота может быть внесено до посева культуры, а количество подкормок уменьшено до экономически целесообразного уровня [2,3,8,9].
Цель настоящей работы - провести агрохимическую и экономическую оценку мочевины, внесенной под ку-курузу на зерно, в состав которой введен ингибитор нитрификации 3(5)-метилпиразол, произведенный ГП «Научно-исследовательский проектный институт химических технологий «Химтехнология» (г. Северодонецк, Луганская обл., Украина).
Исследования проводили в течение 2007-2010 гг. в посевах кукурузы на зерно в полевом севообороте кафедры агрохимии и качества продукции растениеводства имени А.И. Душечкина Национального университета биоресурсов и природопользования Украины на луго-во-черноземной карбонатной легкосуглинистой на лессовидном суглинке почве, характеризующейся повышенным (3,94%) содержанием гумуса в пахотном слое, рНнго 8,0, высоким содержанием легкогидролизуемого азота, средней обеспеченностью подвижным фосфором и низкой обменным калием. Удобрения вносили под предпосевную культивацию в виде суперфосфата простого гранулированного, калия хлористого и мочевины согласно схемы: 1. Без удобрений (контроль); 2. Р90К135 (фон); 3. Фон + N90 (мочевина); 4. Фон + N90 (мочевина + ИН 1,5%); 5. Фон + N135 (мочевина); 6. Фон + N135 (мочевина + ИН 1,5%). В вариантах 4 и 6 была внесена мочевина, в состав которой входил ИН 3(5)-метилпиразол в дозе 1,5% к содержанию азота в удобрении. В 2010 г. схема опыта была расширена для оценки эффективности других доз ИН: 7. Фон + N90 (мочевина + ИН 0,5%); 8. Фон + N90 (мочевина + ИН 2,5%).
Анализ почвы и растений проводили согласно стандартным и общепринятым в агрохимии методам. Степень нитрификации азота мочевины рассчитывали как долю нитратного азота в сумме минерального азота почвы за вычетом соответствующих значений в варианте без удобрений. Микробиологический анализ почвы про-
веден в Институте сельскохозяйственной микробиологии НААН Украины (г. Чернигов).
Внесение мочевины с введенным в состав ИН 3(5)-метилпиразолом обусловило существенное снижение численности нитрификаторов в почве по сравнению с вариантами без ИН (рис. 1). Нитрификационная способность почвы также снижалась при внесении ИН, что особенно сильно проявлялось в первую половину периода вегетации растений кукурузы. Изменение азотного статуса почвы как следствие внесения ИН оказало косвенное воздействие на другие группы микроорганизмов и привело к повышению численности и потенциальной активности ассоциативных азотфиксаторов, увеличению коэффициента олигонитрофильности, а также снижению численности и потенциальной активности денитрифика-торов. Интенсивность дыхания почвы (выделение СОг) как интегральный показатель ее биологической активности, не изменилась. Все вышеизложенное свидетельствует о высокой селективности препарата 3(5)-метилпиразола к группе нитрификаторов.
За четыре года исследований мы наблюдали устойчивую статистически достоверную на 5%-ном уровне значимости тенденцию к снижению содержания нитратного и повышению аммонийного азота в почве при внесении ИН на протяжении всего периода вегетации растений кукурузы и, особенно, в начальные фазы. Степень нитрификации аммонийного азота удобрений снижалась в 1,2-1,3 раза при добавлении к мочевине ИН в дозе 1,5% (для N90 с 70 до 53%, для N^5 - с 75 до 64% в среднем за период вегетации). Повышение дозы внесенного азота снижало эффективность ингибитора нитрификации. Возможную причину мы видим как в возрастании потерь при повышении нормы азота, так и в более быстрой утилизации ингибитора нитрификации при повышении микробной активности почвы. Доза ИН 0,5%
слабее влияла на снижение доли нитратного азота в почве, приближаясь к варианту без него, а доза 2,5% показала результаты, близкие к дозе 1,5%.
Растения кукурузы на зерно позитивно реагировали на изменения в питательном режиме почвы, интенсифицировали ростовые процессы, увеличив поглощение азота из почвы и удобрений. В результате в среднем за годы исследований урожайность зерна кукурузы (рис. 2) на варианте с ИН в дозе 1,5% при норме удобрений МдоРдоК^ составила 10,8 т/га (на варианте с внесением простой мочевины - 9,2 т/га), что сопоставимо с урожайностью, полученной в варианте с внесением простой мочевины дозой N135 по тому же фону фосфорно-калийных удобрений (Р9оК135) 10,7 т/га. Это подтверждает возможность повышения эффективности производства с помощью ИН без повышения нормы внесения азота, являясь к тому же и экологически целесообразным приемом. Среди доз ИН наиболее рациональной оказалась доза 1,5%.
Коэффициент использования азота, рассчитанный разностным методом, существенно повышался при добавлении к мочевине 1,5% ИН 3(5)-метилпиразола, достигая 48% при внесении N90 (для обычной мочевины в той же норме - КИУ равен 31%) и 50% при увеличении нормы азота до N135 (для обычной мочевины - 46%). Наивысшей окупаемости внесенные удобрения достигли также на варианте с добавлением к мочевине 1,5% 3(5)-метилпиразола при норме азота 90 кг/га: 9,9 кг зерна на 1 кг внесенного ОТК и 17,3 кг на 1 кг внесенного азота. Показатели качества зерна кукурузы под действием ИН изменялись несущественно и мало отличались от вариантов с простой мочевиной.
Наряду с агрохимической, важной составляющей характеристикой препарата служит экономическая эффективность, поскольку в технологии выращивания сельскохозяйственных культур на удобрения приходится более 1/3
х я В
2 &
Я"
•е
я
80,0 70,0
60,0
н
о
50,0
.(ч
о
3 40,0
К
О
И @
§
«
|зо,о
ю 20,0 10,0 0,0
НЕ
ЛЕ
□ 1 ез2 аз
4|
Л
1
Всходы 4-5 лист. 9-10 лист. Вымет. Полная сп. Фаза роста и развития растений кукурузы
80,0 1 70,0 60,0 50,0
40,0 30,0 20,0 10,0 0,0
□ 1 02 Н5 П6
НЕ
Всходы Полная сп.
Рис. 1. Численность нитрификаторов в почве, тыс./г а.с.п.
Варианты опыта: 1. Без удобрений (контроль); 2. Р9оК135 (фон); 3. Фон + N90 (мочевина); 4. Фон + N90 (мочевина + ИН 1,5%); 5. Фон + N135 (мочевина); 6. Фон + N135 (мочевина + ИН 1,5%)
Агрохимический вестник »№1-2012 13
Рис. 2. Урожайность зерна кукурузы (2007-2010 гг.)
Варианты опыта: 1. Без удобрений (контроль); 2. Р90К435 (фон); 3. Фон + N90 (мочевина); 4. Фон + N90 (мочевина + ИН 1,5%); 5. Фон + N135 (мочевина); 6. Фон + N135 (мочевина + ИН 1,5%); 7. Фон + N90 (мочевина + ИН 0,5%); 8. Фон + N90 (мочевина + ИН 2,5%)
В 2007 (НСР05=0,30) В 2009 (НСР05=0,32)
□ 2008 (НСР05=0,45)
□ 2010 (НСР05=0,58)
118
3 4 5 6
Вариант опыта
расходов. Наивысшего уровня рентабельности мы достигли на варианте Фон + N90 (мочевина + ИН 1,5%): в среднем за годы исследования он составил 54%. Даже в неблагоприятном с экономической точки зрения 2008 г. (обусловленном повышением цен на удобрения, курса доллара к гривне, а также государственным регулированием цен на зерно кукурузы) в этом варианте получена положительная рентабельность на уровне 1%, тогда как все остальные варианты оказались экономически убыточными. Сравнив варианты Фон + N90 (мочевина + ИН 1,5%) и Фон + N135 (мочевина) установили, что при практически одинаковом уровне урожайности в обоих вариантах окупаемость затрат на добавление к мочевине ИН при дозе азота N90 в среднем составила 7,65 грн., тогда как окупаемость затрат на повышение нормы азота в 1,5 раза 4,05 грн.
Анализ результатов испытания ингибитора нитрификации 3(5)-метилпиразола, внесенного в составе мочевины в дозе 1,5% к азоту, позволяет заключить, что препарат селективно угнетает развитие нит-
рификаторов в почве, способствуя сохранению большей доли азота удобрений в аммонийной форме и снижению содержания нитратного азота, уменьшая возможности потерь в результате денитрификации и вымывания из почвы. Вследствие пролонгации эффективного действия мочевины растения кукурузы сформировали урожайность зерна на варианте с внесением ИН в дозе 1,5% при норме удобрений М9оР90К135 в среднем 10,8 т/га, в сравнении с вариантом увеличения нормы азота до N¡35 и внесения обычной мочевины - 10,7 т/га, что позволило повысить эффективность удобрений без повышения нормы азота. Среди доз концентрация ИН в 0,5% оказалась мало эффективной по сравнению с дозой 1,5%, а повышение ее до 2,5% не дало существенного увеличения изученных показателей. Таким образом, агрономически и экономически наиболее целесообразно является введение в состав мочевины ингибитора нитрификации 3(5)-метилпиразола в дозе 1,5% к азоту.
Литература
1. Прюдом М. Поставки сырья и удобрений: Мировой баланс спроса и предложения 2011-2015 гг. // Материалы 79-й Ежегодной конференции IFA (Монреаль (Канада), 23-25 мая 2011 г.). Режим доступа: www.fertilizer.org/ifa/content/download/61729/899592/version/l/file/201 l_montreal_prudhomme_russian.pdf.
2 .Гамзиков Г.П., Кострик Г.И., Емельянова В.Н. Баланс и превращение азота удобрений. Новосибирск: Наука, 1985. 161 с.
3. Малюга Ю.Е. Теоретическое обоснование эффективности азотных удобрений пролонгированного действия в лесном и сельском хозяйстве Украины. - Харьков: ЧПИ «Новое слово», 2006. - 438 с.
4. Кореньков Д.А. Продуктивное использование минеральных удобрений. М.: Россельхозиздат, 1985. 221 с.
5. Кулешов М.Н., Филоненко Т.А. Содержание и динамика доступных форм азота в черноземе типичном Левобережья Лесостепи Украины // Вестник ХНАУ им. В.В. Докучаева, 2003, № 2. С. 8-15.
6. Носко Б.С., Котвинский Б.Б. Трансформация в почве и поглощение растениями азота // Aipoxmora, 1997, № 2. С. 3-11.
7. Башкин В.Н. Агрохимия азота. - Пущино, 1987. - 270 с.
8. Лаврова И.А. Ингибиторы нитрификации и эффективность азотных удобрений: [Обзорная информация] - М., 1990. 40 с.
9. Муравин Э.А. Ингибиторы нитрификации. М.: Агропромиздат, 1989. 247 с.
