CC BY
86
УДК 63: 54
ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ОСОБЕННОСТИ ПОСТУПЛЕНИЯ АЗОТА В РАСТЕНИЯ И ИХ БИОЛОГИЧЕСКУЮ ПРОДУКТИВНОСТЬ В СКЛОНОВОМ РЕЛЬЕФЕ ЦЧЗ
© 2009 Е.П. Проценко, Л.Н. Караулова, А.А. Проценко
Е.П. Проценко, доктор с.-х. наук, профессор e-mail [email protected]
Курский государственный университет
Л.Н. Караулова., канд. с.-х. наук, старший научный сотрудник e-mail [email protected]
Всероссийский НИИ земледелия и защиты почв от эрозии
А.А. Проценко, канд. биол. наук, доцент e-mail [email protected]
Курская ГСХА им. проф. И. И. Иванова
Режим азота почв склонов в значительной степени зависит от таких экологических факторов, как экспозиция склона, режим температуры и влажности, внесение удобрений.
На склоне южной экспозиции, по сравнению с северной и водораздельным плато, в черноземе типичном содержится меньше гидролизуемых фракций азота, и поэтому он больше нуждается в поступлении органического вещества. Формирование азотного режима в черноземе типичном определяется его местоположением в рельефе, внесением органических и минеральных удобрений, а также гидротермическими условиями.
Ключевые слова: склон, южная экспозиция, северная экспозиция, азотный режим, чернозем, температура, влажность
Введение
Проблема потребления растениями азота была и остаётся одной из важнейших проблем. Это обусловлено целым рядом обстоятельств. Во-первых, тем, что средняя величина урожаев в ЦЧЗ определяется главным образом степенью обеспеченности растений азотом; во-вторых, большими выносами азота урожаями, потерями из почвы вследствие вымывания, эрозии, денитрификации, слабым или почти полным отсутствием последействия азотных удобрений, наконец, дороговизной минеральных удобрений и потерями действующего вещества при транспортировке [Трепачёв 1999].
Структура азотного фонда зависит от природно-экологических факторов, которые определяют микробиологическую деятельность почв. Степень проявления этих факторов зависит от основных факторов почвообразования, климата и рельефа местности [Проценко 2001, Караулова 2005].
В Центральном Черноземье 69 % пахотных угодий приурочены к склонам. В зависимости от экспозиции склонов изменяется распределение по территории солнечной радиации, тепла и влаги, интенсивность проявления эрозионных процессов. Это создает различные условия для роста сельскохозяйственных культур, жизни и деятельности
почвенной микрофлоры, изменяет процессы поглощения азота растениями в течение вегетации.
Целью наших исследований явилось изучение закономерностей формирования азотного режима чернозема типичного в агроландшафте и его влияния на особенности потребления азота растениями и в целом на продуктивность культур зернопаропропашного севооборота.
Методика исследования
Исследования проводились в 1996-2003 гг. на базе стационарного многофакторного полевого опыта (МФПО) ГНУ ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, заложенного в 1983 году в Медвенском районе Курской области. Блок «плодородие», на котором проводились работы, расположен в пространстве на водораздельном плато и склонах южной и северной экспозиции с уклоном 3-5°. Почва опытного участка представлена черноземом типичным тяжелосуглинистым на покровном лессовидном суглинке. Почва на склонах и плакорном участке имеет следующие агрохимические показатели: содержание гумуса в слое 0-20 см (по Тюрину) 4,7-5,3 %, рНКс1 6,1-7,4, подвижного фосфора (по Чирикову) на северном склоне 11,0-14,6, на водораздельном плато 16,3-32,1, на южном склоне 11,0-15,4 мг/100 г почвы, подвижного калия (по Чирикову) 11,1-14,1 мг/100 г почвы.
Изучение динамики азотного режима проводилось в зернопаропропашном севообороте со следующим чередованием культур: сахарная свекла, ячмень, чистый пар, озимая пшеница, на контрольном и удобренных вариантах. Удобрения вносились осенью, под зяблевую вспашку в установленных под каждую культуру дозах. В контрольном варианте удобрения не вносились, в варианте с внесением минеральных удобрений в дозах, обеспечивающих накопление в почве фосфора, почти уравновешенный баланс азота и калия - К280Р300К320 за ротацию севооборота. В варианте с внесением органических удобрений доза рассчитана на создание в почве положительного баланса гумуса, составляет 48 т/га навоза. В варианте с внесением минеральных и органических удобрений доза составляет К280Р300К320 и 48 т/га навоза за ротацию севооборота.
В годы исследований во втором поле зернопаропропашного севооборота МФПО возделывались следующие культуры: 1996, 2000 год - озимая пшеница, сорт
«Льговская-69»; 1997, 2001 год - сахарная свекла, сорт «Льговская-167»; 1998, 2002 год - ячмень, сорт «Гонар»; 1999, 2003 год - чистый пар.
Урожай на делянках опыта учитывался методом пробных площадок по Доспехову (1979) в 4-кратной повторности, а также использовались результаты прямого учета урожая комбайном «Сампо», повторность вариантов МФПО 2-кратная.
Определение содержания элементов питания в почве и растениях, а также других агрохимических параметров почвы проводилось по стандартным методикам: общий азот - по Кьельдалю, нитратный и аммонийный азот - колориметрическим методом с дисульфофеноловой кислотой и реактивом Несслера; фракционный состав азота - методом Шконде-Королевой, нитрификационная способность почв - методом Кравкова в модификации Болотиной и Абрамовой, а также авторским методом (патент на изобретение № 2259561); щелочногидролизуемый азот - по Корнфилду, гумус - по методу Тюрина; подвижные формы фосфора и калия в почве определялись по методу Чирикова; pH солевой вытяжки - потенциометрическим методом, сахаристость -методами поляриметрии и рефрактометрии, показатели качества зерна пшеницы
(содержание белка и клейковины) - с помощью инфракрасного спектроанализатора «ИНФРАПИД».
Математическая обработка материалов производилась на персональной ЭВМ с применением стандартных программных продуктов.
Результаты и их обсуждение
Фракционный состав азота чернозема типичного на склонах
По данным ряда авторов и по результатам наших исследований [Виноградов 1988, Чуян 1993, 1994, Проценко 2001, Проценко и др. 2001, Проценко и др. 2005, Караулова 2005], состав азотсодержащих соединений почв разнонаправленных склонов и плакорных участков неодинаков, что, несомненно, является причиной разного состояния плодородия почв на склонах.
В результате проведенного нами анализа фракционного состава почв были выявлены его различия, обусловленные местоположением чернозема типичного в рельефе. Так, на склоне южной экспозиции в пахотном слое чернозема типичного содержалось меньше гидролизуемых фракций азота и больше негидролизуемых, чем на склоне северной экспозиции. Внесение органических удобрений в большей степени повлияло на содержание минерального азота в черноземе типичном на южном склоне, гораздо слабее это влияние проявилось на водораздельном плато и еще слабее - на северном склоне.
Таблица 1
Фракционный состав азота чернозема типичного по элементам рельефа в зависимости от степени удобренности
Вариант* Азот, в мг/100 г почвы
минераль- ный гидролизуемый негидро- лизуемый общий
легко трудно
Северный склон
Контроль 3,3 15,5 38,8 166,4 224
N280? 300К 320 3,7 15,9 33,1 178,3 231
Навоз 48 т/га 3,2 17,2 35,4 175,2 231
Навоз 48 т/га+ ^80Р 300К 320 4,2 17,6 34,8 167,4 224
Среднее 3,6 16,6 35,5 171,8 228
Водораздельное плато
Контроль 3,3 14,6 42,0 180,1 240
N280? 300К 320 4,2 13,7 41,7 171,4 231
Навоз 48 т/га 3,7 17,4 36,4 182,6 240
Навоз 48 т/га+ ^80Р 300К 320 4,8 20,1 32,3 173,8 231
Среднее 4,0 16,5 38,1 177,0 236
Южный склон
Контроль 2,9 13,3 35,1 179,7 231
N280? 300К 320 4,1 15,2 28,2 176,5 224
Навоз 48 т/га 3,6 15,5 33,5 178,4 231
Навоз 48 т/га+ ^80Р 300К 320 4,0 14,8 35,6 176,6 231
Среднее 3,6 14,7 33,1 177,8 229
*- дозы удобрений за ротацию
Минеральные удобрения повышали содержание легкогидролизуемой фракции азота на склоне южной экспозиции; на других элементах рельефа их влияние не проявилось.
Нитрификационная способность чернозема типичного на склонах
Различия азотного режима почв разнонаправленных склонов проявляются также в их неодинаковой нитрификационной способности.
В результате серии лабораторных экспериментов выявлены существенные различия нитрификационной способности почв северного и южного склонов (рис. 1). При этом нитрификационная способность существенно повышалась в образцах, отобранных с систематически удобряемых вариантов.
Выяснилось, что при инкубировании почвы без дополнительных источников азота нитрификационная способность чернозема на южном склоне несколько выше, чем на северном склоне и водораздельном плато, а при добавлении 15 мг/100 г почвы сульфата аммония нитрификационная способность пахотного слоя почвы южного склона многократно возрастала и превышала значения для северного склона более чем в 5 раз.
Контроль КРК Орг. удобр. КРК+Орг.
удобр.
□ Северный склон Ш Водораздельное плато И Южный склон
Рис. 1. Способность к нитрификации чернозема типичного на склонах и водораздельном плато (пахотный слой)
Результаты данного лабораторного опыта свидетельствуют о значительном потенциале нитратонакопления в черноземах южного склона, что можно объяснить повышением их микробной активности [Юринская 1988]. Однако эта способность в реальных условиях слабо реализуется из-за дефицита поступления в почву источников азотсодержащих веществ. На склоне южной экспозиции складываются более благоприятные по сравнению с северной условия для использования богатого азотом органического вещества, что подтверждается экспериментальными данными [Чуян 1994, Траутвах 2000, Караулова 2005].
Динамика содержания форм минерального азота в черноземе типичном в культуре чистого пара
Содержание аммонийного азота в пахотном слое чернозема на склонах достоверно различалось в среднем за сезон на 3,5 мг/кг почвы при НСР05 равной 0,2, а в конце лета эта разница составила 5 мг/кг почвы (рис. 2). Наибольшее количество аммонийного азота содержалось в пахотном слое чернозема на северном склоне и менее всего его было на южном склоне.
Нитратный азот
29 % 35 %
Водораздельное плато Южный склон
71 % 65 %
Аммонийный азот
Рис. 2. Доля нитратной и аммонийной форм азота в составе минерального (в %)
Напротив, нитратного азота больше содержалось в почве южного склона и меньше на склоне северной экспозиции; разница между ними в среднем за период наблюдений составила 4 мг/кг почвы; для последнего срока наблюдений (конец июля) величина разницы достигла 20 мг/кг почвы.
Если принять содержание минерального азота на каждом из элементов рельефа за 100 %, то соотношение между нитратной и аммонийной формами азота будет распределяться следующим образом: доля аммонийного азота в составе минерального в ряду северный склон—водораздельное плато—южный склон уменьшается, а доля нитратного - возрастает.
Отмеченная закономерность в соотношении нитратного и аммонийного азота на элементах рельефа сохранялась под всеми культурами севооборота и особенно значительно проявлялась в чистом пару.
Процесс накопления в чистом пару минеральных форм азота коррелирует с повышением температуры воздуха: на склоне северной экспозиции более высокую степень связи с температурой имеет содержание аммонийной формы азота, а на южной - нитратной. Характер накопления минерального азота одинаков на всех трех элементах рельефа; после достижения максимальных значений содержания минерального азота (примерно 50 мг/кг почвы) происходит снижение темпов накопления азота.
Динамика азота в черноземе типичном и растениях озимой пшеницы
Результаты дисперсионного анализа свидетельствуют, что на содержание нитратного азота в пахотном слое чернозема типичного под озимой пшеницей наибольшее влияние оказывал фактор местоположения почв в рельефе, в то время как содержание аммонийного азота зависело в основном от срока наблюдений и убывало в течение вегетации растений.
На всех элементах рельефа основная часть минерального азота в почве под культурой пшеницы представлена его аммонийной формой, доля которой в составе минерального азота закономерно увеличивалась от южного склона к северному; в среднем за период вегетации в пахотном слое почвы доля аммонийного азота
28 % Северный склон 72 %
составляла на северном склоне, водораздельном плато и южном склоне 82, 77, 71 % соответственно.
Фактор местоположения в рельефе оказывал влияние и на развитие растений озимой пшеницы. Так, на склоне северной экспозиции растения озимой пшеницы к моменту уборки были в среднем на 15 см выше и имели большую общую биомассу, чем на водораздельном плато и южном склоне. Темпы роста растений также различались на разных элементах рельефа: на водораздельном плато и склоне северной экспозиции растения росли быстрее, чем на южном склоне. Условия увлажнения почвы и содержание в ней минерального азота, сложившиеся на склоне северной экспозиции в весенний период, способствовали более быстрому росту растений озимой пшеницы.
Содержание азота в растениях озимой пшеницы в течение вегетационного периода определялось несколькими факторами: оно уменьшалось с возрастом растений, а также зависело от влажности и температуры почвы и содержания в ней нитратного азота (см. рис. 3). На основе математической обработки этих данных было получено уравнение множественной квадратичной регрессии, отражающее влияние вышеперечисленных параметров на содержание азота в растениях озимой пшеницы:
Краст. = 2,98+0,42^ + 0.01-Х2 - 0,6-Хэ - 0,6-10'3-Х22 + 0,03-Хз2 + 0,05 Хз-Х4 +
0,002^X2 - 0,17-ХгХ
Я2 =98,6 %, уровень значимости 99 %, где N раст. - содержание азота в растениях, %; Х1 - содержание нитратного азота в почве, мг/кг; Х2 - влажность почвы, %; Х3 - срок наблюдений (1-10); Х4 - температура пахотного слоя, °С.
Рис. 3. Влияние температуры и влажности почвы на содержание азота в растениях озимой пшеницы
При более низкой температуре почвы (12оС) оптимальная для поступления азота в растения влажность находится в пределах 18-20 % (полевая влажность), дальнейшее увлажнение при недостатке тепла приводило к снижению поступления азота в растения озимой пшеницы. Увеличение температуры линейно повышает поступление азота в растения. При высоких показателях увлажнения (28-29 %) и температуре (22-24оС)
содержание азота в растениях достигает максимальных значений. Увеличение содержания нитратного азота вызывает линейное увеличение содержания азота в растениях. Подъем температуры пахотного слоя с 12 до 24°С почвы увеличивает содержание азота в растениях только при низком и среднем содержании нитратного азота в пахотном слое почвы.
Таким образом, максимальное поступление азота в растения обеспечивается при высоких значениях влажности, температуры и содержания нитратного азота в почве, однако высокая (максимальная в сезоне) температура почвы в сочетании с низкой влажностью (условия засухи) даже при достаточно высоком содержании нитратного азота в почве несколько снижает содержание азота в растениях.
Особенности режима азотного питания растений озимой пшеницы на склонах и водораздельном плато оказали влияние на показатели урожая и качества зерна (табл. 2).
На водораздельном плато и южном склоне наблюдалось увеличение урожая на вариантах с минеральными удобрениями, в то время как на унавоженных фонах прирост урожая не наблюдался. Озимая пшеница на северном склоне формирует наибольшую биомассу при меньшем урожае зерна; соотношение между зерном и соломой - 1:1,7, в то время как на южном склоне 1:1,1—1:1,2. Содержание азота и белка в зерне на южном склоне и водораздельном плато достоверно выше, чем на северном. На водораздельном плато наблюдался самый высокий процент клейковины в зерне пшеницы. Стекловидность наибольших значений достигала на склоне южной экспозиции.
Таблица 2
Урожайность и качество зерна озимой пшеницы по элементам рельефа
Элемент рельефа Вариант Урожай зерна, ц/га Отношение зерна к соломе Белок в зерне, % Клейковина, % Стекловидность, %
Северный склон Контроль 29,2 1:1,7 14,8 26,5 72
^4оР§оК§о 34,4 1:1,7 15,1 29,5 83
Навоз 48т/га (последействие) 34,1 1:1,7 15,4 27,8 66
Водораздельное плато Контроль 31,4 1:1,4 16,2 29,0 74
N^80^0 34,3 1:1,2 15,9 29,8 80
Навоз 48т/га (последействие) 32,2 1:1,6 16,0 29,9 76
Южный склон Контроль 32,7 1:1,2 15,4 28,1 80
N^80^0 36,3 1:1,1 15,1 28,3 80
Навоз 48т/га (последействие) 32,5 1:1,2 16,2 30,4 83
НСР на 0,05 % уровне 2,5 0,86 0,2 3
Корреляционный анализ показал тесную связь между содержанием микроэлементов в растениях озимой пшеницы и поступлением в них азота;
коэффициенты парной корреляции составляют: с медью г=0,96, с железом г=0,95, с марганцем г=0,88. Обнаружена также высокая степень корреляции между нитрификационной способностью почвы и содержанием в ней микроэлементов. Эта связь может быть обусловлена увеличением подвижности микроэлементов с возрастанием содержания азота в почве. Свидетельства о подобном взаимном влиянии микроэлементов и соединений минерального азота описаны ранее [Головнина 1997, Траутвах и др. 1999].
Таким образом, динамика поступления микроэлементов в растения определяется не только уровнем содержания их подвижных форм, но и изменением содержания минерального азота в почве и его нитрификационной способностью.
Динамика азота в черноземе типичном и растениях сахарной свеклы Содержание аммонийного азота в пахотном слое чернозема типичного в период вегетации сахарной свеклы было подвержено значительным колебаниям. В варьирование аммонийного азота в период вегетации по данным дисперсионного анализа наибольшую долю вклада вносит фактор динамики - 64 %, а также фактор «элемент рельефа» - 36 %.
Динамика нитратного азота характеризовалась снижением его содержания в почве от наиболее высоких значений в начале июня (14,5 мг/кг) почвы до минимальных в сентябре (2 мг/кг почвы). Причем среднее содержание наиболее высоким было на склоне южной экспозиции. В варьирование нитратного азота по данным дисперсионного анализа наибольшую долю вклада вносит фактор динамики - 71 %, доля минеральных удобрений составляет 20 %, органических - 8 %, фактор «элемент рельефа» был малозначимым.
Минеральный азот был представлен большей частью аммонийной формой, доля которой уменьшалась от северного склона к южному. На динамику содержания минерального азота в почве в разные периоды исследования изучаемые факторы оказывали неодинаковое влияние (см. рис.).
80-1
70-
60-
сЗ
И 50-§ 40-
СО
3 з°-£ 20100-
Начало
□ Экспозиция
Середина
Вегетационный период □ орг. удобрения
Конец
□ мин. удобрения
Рис. 4. Изменение доли участия факторов в варьировании содержания минерального азота в почве под сахарной свеклой
Влияние местоположения почв в рельефе проявляется в течение всего вегетационного сезона; в начале и в конце периода вегетации оно несколько выше, так как именно в это время усиливаются различия гидротермических режимов почвы на
склонах полярных экспозиций. Внесение минеральных удобрений влияет на содержание минерального азота в почве в весенне-летний период вегетации, в то время как в конце вегетации их влияние заметно ослабевает в связи с потреблением минерального азота растениями сахарной свеклы и уменьшением его содержания в почве. Напротив, влияние органических удобрений проявляется более сильно в конце периода вегетации культуры в результате усиления процессов минерализации.
Особенности азотного режима и микроклимата склоновых участков отразились на структуре и качестве урожая (табл. 3).
Развитие растений сахарной свеклы на склоне северной экспозиции по сравнению с южным происходило с некоторым отставанием во времени. Масса одного среднего растения на контрольном варианте южного склона существенно выше, чем на том же варианте северного склона, в то время как на удобренных вариантах на всех элементах рельефа развитие общей биомассы растений происходит практически синхронно. Однако средняя масса корнеплодов на южном склоне в целом выше как на удобренных, так и на контрольных вариантах.
Дисперсионный анализ показал, что в целом за весь вегетационный период наибольшую долю вклада в варьирование массы ботвы вносит фактор динамики -43 %, доля вклада минеральных удобрений - 40 %, остальное приходится на долю органических удобрений и на варьирование, связанное с различным местоположением в рельефе. Формирование корнеплодов в значительной степени зависит от фактора рельефа, доля его вклада в варьирование массы корнеплодов составляет 30 %, доля вклада динамики - 42 %, минеральных удобрений - 28 %, доля вклада органических удобрений является несущественной.
Таблица 3
Урожайность и сахаристость корнеплодов сахарной свеклы по элементам
рельефа
Элемент рельефа Вариант Урожай корнеплодов, ц/га Соотношение корней и ботвы Сахаристость, %
Северный склон Контроль 147 1:1,1 20,4
Ш80Р160К180 228 1:1,3 18,6
Навоз 48т/га 215 1:1,2 19,5
Навоз 48т/га+ Ш80Р160К180 247 1:1,6 15,7
Контроль 254 1:1,1 21,9
Водораз- дельное плато Ш80Р160К180 351 1:1,4 21,9
Навоз 48т/га 350 1:1,0 21,0
Навоз 48т/га+ Ш80Р160К180 296 1:0,8 20,7
Контроль 243 1:0,8 20,3
Южный склон Ш80Р160К180 472 1:1,0 21,1
Навоз 48т/га 330 1:0,9 21,9
Навоз 48т/га+ 345 1:1,0 21,5
Ш80Р160К180
НСР на 0,05 % уровне 18 0,72
Наибольшее среднее за вегетацию содержание азота в ботве сахарной свеклы наблюдалось на водораздельном плато - 3,08 % и было ниже на северном и южном
склонах - 2,96 и 2,85 % соответственно. Накопление и вынос азота ботвой в среднем за период вегетации наибольшим был на водораздельном плато, а вынос азота корнеплодами - на склоне южной экспозиции.
Урожай корнеплодов сахарной свеклы на склоне южной экспозиции и водораздельном плато был в среднем на 100 ц/га выше, чем на склоне северной экспозиции. Примерно такую же прибавку урожая давало внесение минеральных удобрений или навоза. Сочетание органических и минеральных удобрений оказалось наиболее эффективным на склонах и меньше повлияло на урожайность на водораздельном плато. На склоне южной экспозиции соотношение товарной и побочной продукции было наиболее выгодным, а самая большая доля ботвы в полученном урожае наблюдалась на удобренных вариантах северного склона.
Содержание сахара в корнеплодах также было выше на вариантах южного склона и водораздельного плато.
Динамика азота в черноземе типичном и растениях ячменя
Содержание аммонийного азота в пахотном слое чернозема под культурой ячменя, по данным дисперсионного анализа, в целом зависело от двух факторов: «элемент рельефа», доля вклада которого составила 42 %, и динамики - 55 %. Фактор удобренности в варьировании аммонийного азота оказался незначимым. Динамика содержания нитратного азота имела несколько иной характер. Вклад фактора «элемент рельефа» в варьирование содержания нитратного азота, по данным дисперсионного анализа, изменялся от 28 % в начале периода вегетации до 75 % незадолго до уборки урожая. Доля вклада фактора «минеральные удобрения», напротив, в начале вегетационного периода составляла 55 %, а к концу вегетации этот фактор становился незначимым.
Соотношение нитратного и аммонийного азота в составе минерального по элементам рельефа распределялось так же, как и под другими культурами севооборота. В ряду северный склон-водораздельное плато-южный склон доля аммонийного азота уменьшалась, а доля нитратного - возрастала.
На варьирование биомассы растений ячменя повлияли фактор «минеральные удобрения» и в значительно меньшей степени фактор «элемент рельефа».
О влиянии содержания нитратного и аммонийного азота в почве, а также фактора динамики во времени и влажности почвы на содержание азота в растениях можно судить по уравнению множественной линейной регрессии следующего вида:
Краст. =2,44 + 0,35-Хх + 0,074^2 - 0,55-Хз + 0,22-Х4 Я2=90 %, уровень
значимости 99 %, где Х1 - содержание нитратного азота в почве, мг/кг; Х2 - влажность почвы, %; Х3 - динамика (1-6); Х4 - содержание аммонийного азота в почве, мг/кг.
Из уравнения видно, что содержание азота в растениях находится в прямой зависимости от содержания нитратной и аммонийной форм азота в почве и ее влажности, а также в обратной зависимости от динамики (сроков наблюдений), то есть уменьшается к концу вегетации.
Необходимо также отметить, что содержание азота в растениях в большей мере зависит от содержания нитратной формы азота в почве, чем от содержания аммонийной формы; подобная зависимость была выявлена и для других культур севооборота.
Таблица 4
Урожайность и качество зерна ячменя
Элемент рельефа Вариант Урожай зерна, ц/га Надземная биомасса, ц/га Отношение зерна к соломе Белок в зерне, %
Северный склон Контроль 18,7 44,5 1:2,7 1о,8
N60? боКбо 27,2 б4,3 1:1,5 11,б
Навоз 48т/га* + ^оР боКбо 21,9 59,9 1:1,7 11,3
Водораз- дельное плато Контроль зо,1 53,о 1:1,7 11,4
^ор боКбо 3б,7 7б,4 1:1,4 9,9
Навоз 48т/га* + ^ор боКбо 25,5 83,7 1:1,б 1о,7
Южный склон Контроль 19,2 47,9 1:1,9 1о,8
^ор боКбо 25,3 4о,1 1:1,7 1о,9
Навоз 48т/га* + ^ор боКбо 24,3 б4,2 1:1,б 1о,8
НСР на 0,05 % уровне 3,2 11,8 о,98
Согласно таблице, самая высокая урожайность была отмечена на водораздельном плато, а склоны южной и северной экспозиции практически не различались между собой. На урожайность ячменя расположение в рельефе не оказало влияния, и урожайность полностью зависела от исходного плодородия почвы и внесенных минеральных удобрений. Наибольшая прибавка урожая наблюдалась от внесения минеральных удобрений, в среднем она составляла 11,5 ц/га. Причем эффективность минеральных удобрений была выше на склоне северной экспозиции и снижалась на южном склоне, прибавка урожая от их внесения составила 13,1 ц/га и 8,7 ц/га на северном и южном склонах соответственно. Последействие органических удобрений проявлялось слабо.
Повышение содержания минерального азота в почве на любом из элементов рельефа не приводило к увеличению биомассы растений в ущерб урожаю зерна, как это происходило в посевах пшеницы на северном склоне. Урожай ячменя закономерно увеличивался с ростом общей биомассы растений. Поэтому и отношение зерна к соломе было наиболее выгодным на удобренных вариантах. Содержание белка в зерне ячменя мало зависело от рассмотренных нами факторов и даже уменьшалось на водораздельном плато при значительном росте урожая.
Выводы
1. Формирование азотного режима в черноземе типичном определяется его местоположением в рельефе, внесением органических и минеральных удобрений, а также гидротермическими условиями.
2. На склоне южной экспозиции, по сравнению с северной и водораздельным плато, в черноземе типичном содержится меньше легкогидролизуемых фракций азота, и поэтому он в большей степени нуждается в поступлении органического вещества.
3. В черноземе типичном на склоне южной экспозиции доля нитратной формы азота в составе минерального была выше, чем на северном склоне; водораздельное
плато занимает промежуточное положение. Наибольшие различия между полярными экспозициями по соотношению аммонийного и нитратного азота проявляются в парующей почве и снижаются в посевах культур.
4. В варьировании содержания нитратного азота в пахотном слое чернозема типичного наибольшая доля вклада приходится на местоположение почв в рельефе (2060 %), на минеральные удобрения - 20-30 %, на органические - 3-5 %.
5. Нитрификационная способность пахотного слоя чернозема на склоне южной экспозиции при увеличении обеспеченности почвы восстановленными формами азота (КН4) была в 5-7 раз выше, чем на склоне северной экспозиции, тогда как в образцах с естественным содержанием азота она была примерно одинакова по всем элементам рельефа, что указывает на преимущественную целесообразность посевов сидеральных, пожнивных и поукосных культур на склонах южной экспозиции.
6. Наибольшее поступление азота в растения озимой пшеницы наблюдается при влажности 0,6-0,7 НВ, температуре почвы 20-24 °С и содержании в пахотном слое нитратного азота 5-10 мг/кг почвы. Такие условия складываются в начале вегетации на склоне южной экспозиции в средние по увлажненности годы.
7. Влияние местоположения в рельефе на продуктивность культур зернопаропропашного севооборота превышало воздействие удобрений или было сопоставимо с ним для таких культур, как озимая пшеница и сахарная свекла, и не являлось значимым для культуры ячменя, урожайность которого в большей мере связана с исходным уровнем плодородия и внесением удобрений.
Библиографический список
Виноградов Ю.А. Эффективность и трансформация азотных удобрений при внесении под зерновые культуры на типичном черноземе разной степени эродированности в ЦЧЗ: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - М., 1988. -23 с.
Головнина Н.О. Изменение азотного режима в системе почва - растения в зависимости от содержания азота и микроэлементов (Си, 2п, Мо) в почве // Материалы международного симпозиума «Тяжелые металлы в окружающей среде». - Пущино: ОНТИ НЦБИ, 1997. -С. 25-35.
Караулова Л.Н. Динамика подвижных соединений азота в чернозёмах типичных пахотных склонов ЦЧЗ: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. - Курск, 2005. - 22 с.
Проценко Е.П., Караулова Л.Н. Нитратонакопление и продуктивность севооборотов на склонах ЦЧЗ // Достижения науки и техники АПК. - 2005. - № 1. - С. 23-24.
Проценко Е.П., Чуян Г.А., Траутвах И.В. Особенности азотного режима чернозема типичного на склонах и поступления его в растениях // Русский чернозем. -2000: сб. ст. участников конф. - М., 2001. - С. 198-201.
Проценко Е.П., Караулова Л.Н., Проценко А.А. Способ оценки нитрификационной способности почв // Патент на изобретение № 2259561. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 27 августа 2005 г.
Проценко Е.П. Экологические факторы формирования почв склонов ЦЧЗ // Экология и почвы: Избранные лекции Х Всероссийской школы. - Пущино, 2001. - С. 55-60.
Траутвах И.В. Динамика минерального азота в чернозёме типичном на склонах и его потребление растениями: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. - Курск, 2000. - 23 с.
Траутвах И.В., Чуян Г.А., Ермаков В.В., Проценко Е.П., Солодилов А.В. Динамика содержания микроэлементов в растениях озимой пшеницы в зависимости от особенностей азотного режима чернозема типичного // Тез. докл. науч.-практич. конф. Курского отд. общ. почвоведов. - Курск: Изд-во «ЮМЭКС», 1999. -С. 22.
Чуян Г.А. Научные основы регулирования плодородия типичных черноземов на склоновых землях (в условиях Центрально-Черноземной зоны): дис. ... докт. с.-х. наук в форме науч. докл. - Курск, 1994. -57 с.
Чуян Г.А., Чуян С.И. Трансформация агрохимических показателей почвы под влиянием рельефа, эрозии и удобрений // Агроэкологические принципы земледелия. -М.: Колос, 1993. - С. 175-184.
Юринская В.Ф., Володин В.М. Масютенко Н.П. Изменение состава гумусовых веществ и биологической активности эродированных черноземов при минимализации обработки // Вестник с.-х. науки. - 1988. - № 2. - С. 55-59.
