CC BY
27
176 Кормопроизводство и корма
УДК 633.1:631.41:551.5(470.56)
Влияние погодных факторов вегетации и фона питания на накопление нитратного азота в почве под сельскохозяйственными культурами на чернозёмах Оренбургского Предуралья
В.Ю. Скороходов
ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук»
Аннотация. Представлены результаты изучения в длительном стационарном опыте накопления нитратного азота в почве в зависимости от выращиваемой сельскохозяйственной культуры, фона её питания и погодных факторов вегетации.
Установлено, что количество нитратного азота в почве под одними культурами заметно снижается ко времени их уборки в результате его использования на формирование урожая, под другими - не изменяется или же повышается.
В засушливые годы отсутствует эффект от применения минеральных удобрений. При формировании небольшой вегетативной надземной массы сельскохозяйственные растения (в частности, кукуруза на силос) используют меньшее количество продуктивной влаги метрового слоя.
По накоплению и сохранению нитратного азота в почве кукуруза на силос является хорошим предшественником для последующих культур, поскольку в её посевах установлено интенсивное накопление нитратного азота.
Методом множественной регрессии в посевах кукурузы на силос установлено существенное влияние на накопление нитратного азота количества выпавших осадков мая и июля. Доля этого влияния составляет 29 % и 9 % соответственно. Осадки мая и июля работают на повышение количества нитратного азота в посевах кукурузы без внесения минеральных удобрений.
На кукурузе отмечен также положительный эффект по накоплению в почве нитратного азота от совместного действия осадков и температуры воздуха июля.
Ключевые слова: кукуруза на силос, яровая твёрдая пшеница, просо, горох, яровая мягкая пшеница, нитратный азот, почва, гидротермический коэффициент, урожайность, продуктивная влага, удобрение, множественная регрессия.
Введение.
Запасы азота, фосфора и калия в почве являются важным фактором её плодородия. Растения используют азот в форме нитратов. По данным Ряховского А.В., общее содержание азота в почвах Оренбургской области составляет в зависимости от их типа и подтипа 0,15-0,50 % (4,5-15,0 т на 1 га в слое 0-30 см) [1].
Нитратный азот является самым мобильным среди основных питательных веществ. По мнению Крючкова А.Г. и др., содержание азота в почве зависит от её влажности, плотности и пористости, степени биологической активности, температуры воздуха, внесения удобрений [2].
Существенное влияние на содержание этого элемента в почве оказывает также фон питания и предшественник.
В засушливых условиях, при дефиците влажности почвы Лошаков В.Г. и Бесалиев И.Н. и др. отмечают огромную роль в мобилизации доступных форм питательных веществ жизнедеятельности почвенных микроорганизмов [3, 4].
В связи с тем, что нитратный азот в сравнении с фосфором и калием является мобильной формой, изучению этого элемента уделяется большое внимание.
Цель исследования.
Изучить влияние погодных факторов вегетации (количества атмосферных осадков, температуры воздуха, гидротермического коэффициента) и фона минерального питания на накопление нитратного азота в почве под различными сельскохозяйственными культурами севооборота.
Кормопроизводство и корма 177
Материалы и методы исследования.
Объект исследования. Почва, сельскохозяйственные культуры (яровая твёрдая пшеница, кукуруза на силос, просо, горох, яровая мягкая пшеница).
Характеристика территорий, природно-климатические условия. Территория землепользования входит в состав Оренбургского административного района и расположена в 20 км восточнее города Оренбурга, на правом берегу реки Урал, на юго-восточной окраине Оренбургского Предуралья.
Исследования проводились в многолетнем стационаре на чернозёме южном карбонатном среднемощном тяжелосуглинистом. Уклон опытного участка не превышает 0,5-1,1°. В пахотном (0-30 см) слое почвы содержание гумуса составляет 3,2-4,0 %, общего азота - 0,20-0,30 %, доступного фосфора - 1,5-2,5 мг и обменного калия - 30-38 мг на 100 г. Реакция почвенного раствора -нейтральная и слабощелочная (рН - 7,0-8,0).
По характеру геолого-морфологического строения, природно-климатическим условиям, характеру почвообразовательных пород и почвенного покрова территория землепользования является типичной для зоны южных степей Оренбургского Предуралья.
По средним многолетним данным Оренбургской обсерватории, количество осадков за год составляет 393 мм, причём большее их количество (250 мм) приходится на тёплый период (апрель-октябрь). Гидротермический коэффициент (ГТК) составляет 0,70, что обусловливает засушливость вегетационного периода и низкую влагообеспеченность растений.
Одним из показателей резкой континентальности климата региона является большая годовая амплитуда температуры воздуха (разность между средними температурами самого тёплого и самого холодного месяцев).
Мощность снежного покрова достигает к середине марта своего максимума - 45-50 см. Средняя глубина промерзания почвы составляет 65-83 см. Абсолютный минимум температур по зоне колеблется от -43 до -49 °С. Самый холодный месяц - январь, с температурой воздуха -14,8 °С. Самый жаркий месяц - июль (среднесуточная температура воздуха достигает +21,9 °С, а максимальная - +39,0 °С) [5, 6].
Схема эксперимента. Исследование было выполнено в Оренбургском районе Оренбургской области отделом земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук» в течение длительного времени (с 2000 по 2017 гг.) в условиях многолетнего стационара. Изучалось 5 сельскохозяйственных культур (по разным предшественникам севооборотов):
I. Яровая твёрдая пшеница по озимой ржи.
II. Кукуруза на силос по яровой мягкой пшенице.
III. Просо по яровой мягкой пшенице.
IV. Горох по яровой мягкой пшенице.
V. Яровая мягкая пшеница по кукурузе на силос.
Изучение проводились на двух фонах питания: удобренном и неудобренном. Размер делянок первого порядка (яровая твёрдая пшеница, яровая мягкая пшеница) составляет 14,4х30 м (удобренный фон) и 14,4х60 м (неудобренный фон), второго порядка (кукуруза, просо, горох) -3,6х30 м (удобренный фон) и 3,6х60 м (неудобренный фон), в четырёхкратной повторности. По каждой культуре на одной половине делянок под основную обработку вносили НюР« кг д. в. на 1 га, вторая половина делянок изучалась без удобрений.
Агротехника возделывания сельскохозяйственных культур - принятая для центральной зоны Оренбургской области.
Оборудование и технические средства. Посев зерновых культур проводили сеялкой СЗП-3,6 (ОАО «НПО Сибсельмаш», Россия), посев кукурузы - сеялкой СУПН-8 (ОАО «Червона зирка», Украина), культивацию - культиватором КПС-4 (ОАО «Корммаш», Россия), междурядную культивацию кукурузы - культиватором КРН-4,2 (ОАО «Корммаш», Россия).
178 Кормопроизводство и корма
Образцы на влажность почвы и на содержание нитратного азота отбирались ручными почвенными пробоотборниками (бурами) (Россия). Высушивали почву для определений её влажности в шкафу сушильном электрическом прямоугольном ШС-40 М (г. Казань, Россия).
Статистическая обработка. Результаты опытов обрабатывали с помощью метода множественной регрессии с помощью офисного программного комплекса «Microsoft Office» с применением программы «Excel» («Microsoft», США) с обработкой данных в « Statistica 10.0» («Stat Soft Inc», США).
Результаты исследований.
Продолжительность опыта (18 лет) позволяет охватить всё многообразие погодных условий периода вегетации сельскохозяйственных культур, которые за годы исследований складывались по-разному. Наиболее объективно погодные условия вегетации характеризует гидротермический коэффициент (ГТК), который включает в себя одновременно значения двух погодных факторов -количества атмосферных осадков и средней температуры воздуха.
Значения рассчитанного нами ГТК за вегетационный период (и, в частности, по месяцам вегетации) представлены в таблице 1.
Таблица 1. Метеоусловия вегетационного периода, мм
(осадки - данные Оренбургского гидрометеоцентра)
Осадки, мм ГТК
май июнь июль август
Годы гидромет. р е ем <и о д гидромет. р е ем <и о д гидромет. р е ем <и о д гидромет. дождемер май июнь июль август за вегетационный период (май-август)
2000 84 80 137 130 77 74 12 14 2,48 2,26 1,12 0,18 1,51
2001 15 14 56 52 0 0 14 13 0,29 1,00 0,0 0,22 0,38
2002 22 20 45 40 0 0 19 15 0,65 0,85 0,0 0,35 0,46
2003 68 64 74 72 72 70 15 13 1,47 1,57 1,11 0,22 1,09
2004 12 10 44 41 41 37 32 33 0,24 0,72 0,62 0,47 0,51
2005 14 16 39 40 54 4 7 8 0,24 0,64 0,79 0,11 0,41
2006 37 31 27 35 67 59 18 13 0,74 0,38 1,08 0,27 0,63
2007 53 41 32 22 92 49 0 1 1,05 0,57 1,39 0,0 0,75
2008 58 60 29 32 50 50 28 28 1,21 0,51 0,68 0,40 0,70
2009 35 30 20 15 14 13 61 52 0,75 0,29 0,20 1,02 0,56
2010 1 8 1 3 11 18 34 24 0,02 0,01 0,13 0,44 0,15
2011 47 20 38 65 28 0 25 45 0,95 0,67 0,35 0,39 0,59
2012 20 30 42 70 24 22 8 15 0,35 0,59 0,31 0,10 0,34
2013 11 8 24 13 74 31 107 110 0,20 0,36 1,06 1,67 0,82
2014 8 30 40 44 5 9 10 7 0,13 0,63 0,08 0,13 0,24
2015 50 70 20 53 29 16 28 21 0,11 0,27 0,43 0,47 0,57
2016 33 58 42 11 40 27 26 4 0,99 0,22 0,31 0,02 0,33
2017 33 29 39 33 34 9 4 14 0,74 0,71 0,48 0,06 0,46
Примечание: гидромет. - данные Оренбургского гидрометеоцентра,
дождемер - данные дождемера стационара отдела земледелия и РСТ
Как свидетельствуют приведённые данные, самыми благоприятными были 5 из 18 лет: 2000 г. (ГТК равен 1,51), 2003 г. (ГТК - 1,09), 2007 г. (ГТК - 0,75), 2008 г. (ГТК - 0,70) и 2013 г. (ГТК -0,82). Два года подряд - в июле 2001 и 2002 гг., а также в августе 2007 г. не выпало ни одного миллиметра осадков. В 2010 г. сложились условия жесточайшей засухи: в мае и июне выпало по 1 мм осадков и гидротермический коэффициент за вегетационный период составил всего 0,15.
Метеорологические условия вегетационного периода по-разному влияли на накопление продуктивной влаги в метровом слое почвы и её использование на рост и развитие сельскохозяйственных культур.
Кормопроизводство и корма 179
В таблице 2 представлены данные по влажности почвы во время посева и уборки изученных культур в среднем за 18 лет исследований.
Таблица 2. Влажность почвы во время посева и уборки сельскохозяйственных культур в среднем за 2000-2017 гг., мм
Варианты опыта Слой почвы, см Срок определения Расход влаги, мм
во время во время посева уборки
Яровая твёрдая пшеница по озимой ржи 0-30 43,7 15,4 31,9 0-100 154,7 54,7 100,0
Кукуруза на силос по яровой мягкой пшенице 0-30 43,8 14,1 29,7 0-100 148,3 61,0 87,3
Просо по яровой мягкой пшенице 0-30 43,5 11,7 31,8 0-100 146,2 54,5 91,7
Горох по яровой мягкой пшенице 0-30 44,1 13,9 30,2 0-100 144,5 52,6 91,9
Яровая мягкая пшеница по кукурузе на силос 0-30 41,0 12,5 28,5 0-100 140,3 54,6 85,7
К моменту уборки сельскохозяйственных культур количество остаточной влаги в почве в её метровом слое в среднем за 18 лет исследований было примерно одинаковым и составляло от 52,6 мм (по гороху) до 61 мм (по кукурузе на силос).
Потребление почвенной влаги сельскохозяйственными культурами различно. Используя на свой рост и развитие все осадки вегетационного периода, яровая твёрдая пшеница расходует к уборке 100 мм продуктивной влаги в метровом слое. Просо и горох расходуют к уборке 92 мм, кукуруза на силос - 87 мм, яровая мягкая пшеница - 86 мм продуктивной влаги в метровом слое почвы.
В засушливые годы кукуруза на силос из-за слабого развития вегетативно-надземной массы использует меньшее количество продуктивной влаги в метровом слое почвы. Примером этого являются засушливый 2010 г. (ГТК составил 0,15), когда посевами кукурузы на силос использовано 34,6 мм, и 2012 г.(ГТК - 0,34), когда потребление продуктивной влаги составило 43,8 мм, т. е. продуктивная влага в почве метрового слоя не пополняется, а сохраняются весенние её запасы (в том числе за счёт агротехники). В результате применения междурядных культиваций верхний слой почвы мульчируется, что препятствует интенсивному испарению почвенной влаги. В засушливые годы семена сорняков не прорастают или имеют слаборазвитую вегетативно-надземную массу, что также благоприятно сказывается на сохранение влаги метрового слоя почвы.
Т 100 -- 90 § -- 80 -- 70 -- 60 -- 50 40 30 20 10 0
А Н и о я
¡Я
О &
270 т
240 --
210 --
и о 180 --
Ч 150 --
и я Я я и 120 -90 --
12 и 60 --
^ ^ и Я 30 -0 --
а
Ч-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-
гч гч гч гч гч гч гч гч гч гч гч гч
гч гч гч гч
Урожайность кукурузы на силос на неудобренном фоне Влажность в слое почвы 0-100 см
Рис. 1 — Сопряжённость влажности метрового слоя почвы в период уборки (остаточная влага) с урожайностью кукурузы на силос
180 Кормопроизводство и корма
Как видно из рисунка 1, урожайность кукурузы на силос без применения удобрений находится в сопряжённой связи с влажностью в период уборки метрового слоя почвы. На основании этого мы делаем вывод, что увеличение влажности метрового слоя почвы обеспечивает повышение урожайности кукурузы на силос при невысокой сопряжённости.
Урожайность хозяйственно-ценной продукции сельскохозяйственных культур на разных фонах питания за годы изучения приведена в таблице 3.
Урожайность зелёной массы кукурузы на силос без применения удобрений в среднем за 18 лет (в течение трёх ротаций севооборота) составила 112,3 ц, а на удобренном фоне питания - 114,8 ц с 1 га.
В засушливые годы, как правило, отсутствовал эффект от применения удобрения под кукурузу. Так, в 2001 г. (ГТК - 0,38) её урожайность на удобренном и неудобренном фоне составила 93 ц с 1 га, в 2002 г. (ГТК - 0,46) удобрения повлияли отрицательно - наблюдалось снижение урожайности 2,4 ц с 1 га. Отсутствие эффекта или же отрицательный эффект от внесения удобрений в посевах кукурузы на силос отмечен также в 2010 г. (ГТК - 0,15), 2012 г. (ГТК - 0,34) и 2017 г. (ГТК -0,46) году.
Но вот в столь же засушливых 2005 г. (ГТК - 0,41), 2014 г. (ГТК - 0,24) и 2016 г. (ГТК -0,33) применение минеральных удобрений обеспечило повышение урожайности зелёной массы кукурузы в сравнении с неудобренным фоном.
В годы с наибольшей величиной ГТК эффект от применения минеральных удобрений был ещё менее однозначным. Так, в 2000 г. (ГТК - 1,51) и 2007 г. (ГТК - 0,75) урожайность кукурузы на силос на удобренном фоне оказалась ниже, чем на неудобренном. Напротив, в 2003 г. (ГТК -1,09) и 2013 г. (ГТК - 0,82) урожайность кукурузы на силос на удобренном фоне была выше, чем на неудобренном.
Ранние яровые зерновые культуры (твёрдая пшеница, мягкая пшеница, горох) в среднем за годы исследований имеют положительную динамику урожайности при внесении удобрений. Так, превышение на удобренном фоне урожайности твёрдой пшеницы составило 1,1 ц, гороха - 1,6 ц и мягкой пшеницы - 0,5 ц с 1 га соответственно. Но вот урожайность зерна проса без применения удобрений в среднем за 18 лет составила 9,4 ц, а на удобренном фоне питания - только 8,2 ц с 1 га.
Положительный эффект от применения минеральных удобрений под твёрдую и мягкую пшеницу наблюдался в 5 случаях из 8 названных выше засушливых лет с ГТК менее 0,50, под горох - в 4 случаях, а под просо - только в 3 случаях. В годы же с наибольшей величиной ГТК положительный эффект от применения минеральных удобрений под твёрдую пшеницу наблюдался в трёх случаях из четырёх, под мягкую пшеницу и просо - в двух случаях, а под горох - в четырёх случаях.
В среднем за годы исследований по всем вариантам опыта наблюдается преимущество в количественном содержании нитратного азота на удобренном фоне по сравнению с неудобренным - как в период посева сельскохозяйственных культур, так и в период их уборки (табл. 4).
Применение удобрений увеличивает содержание нитратного азота в период посева яровой твёрдой пшеницы и кукурузы на силос на 0,5 мг на 100 г сухой почвы, проса - на 1,4 мг/100 г, в горохе - на 1,7 мг/100 г, яровой мягкой пшеницы - на 1,9 мг/100 г.
Яровая твёрдая пшеница использует нитратный азот на рост и развитие в среднем за годы исследований на удобренном фоне в количестве 1,2 мг, на неудобренном - 1,3 мг на 100 г почвы, просо - 0,9 мг и 0,8 мг, яровая мягкая пшеница - 2,9 мг и 1,0 мг на 100 г почвы (удобренный и неудобренный фон соответственно).
Исключение из данной закономерности составляют посевы гороха и кукурузы на силос, в которых к уборке происходит накопление нитратного азота в почве. Наиболее интенсивное его накопление происходит на фоне без применения минеральных удобрений. Накопление нитратного азота в посевах кукурузы происходит за счёт многократных междурядных культиваций в результате фиксации атмосферного азота. В посевах гороха нитратный азот накапливается в результате жизнедеятельности клубеньковых бактерий.
Таблица 3. Урожайность сельскохозяйственных культур за 2000-2017 гг., п с 1 га
Годы Сред-
Фон няя 1
Культура питания Ж 2001 2002 2003 2001 2005 2006 2007 2008 2000 жо 2011 2012 20В 2014 2015 2016 2017 за 2000-Шп. Си и щ
Яровая
твердая пшеница щ 9=3 7,3 15,4 4=1 3=3 12.0 13,6 12,7 7,5 10=1 1=0 1=7 4=9 17,6 9,3 2=91
го сеймов
ржи 103 7.9 7.6 15,8 1,8 7=5 13=0 13,8 11,8 4.9 7.3 1.3 0.7 2.2 16,5 3.2 2.93
Кукуруза
на силос щ 93,3 55,8 1Щ6 2ЯЗ 61,5 137.1 75,0 39.4 1315 1235 36,5 1С82 1416 108=7 73=5 36,3 Щб 114,8 27,72
помипяж
пшенице щ 92.В 58,2 1464 56,4 1019 1163 31.5 35.4 1350 19&7 1СЙЗ 1100 95.6 75.6 65.3 1519 112.3 21.41
Просо по мягкой 1^5 12,4 4,4 17,5 2,0 3,3 7,5 11,0 9,2 7,3 1,2 10,7 2=3 15,8 6,3 3,3 4,0 3=2 2=71
пшенице ■щ 11,5 6.9 21.2 2,1 5.3 11,8 10,1 7=5 3.6 1=3 10.9 2.1 14.4 3.6 11,9 4.4 3=9 9,4 3.32
Горох по мягкой М 14,3 6=5 13,7 19,5 9,6 1=1 16=2 9=0 3=4 13=0 14=2 7=2 7=9 2=9 14=2 11,1 3=44
пшенице 187 12.В 7.5 8,3 10.В 5.7 0.9 11.0 9.3 - 1.2 12,7 12.4 6.3 12.0 - 4.9 16.9 9.5 2.36
Яровая
мягкая пшеница 8,2 3=1 11,5 4=3 5,0 3=9 2,0 6=0 12,8 13,7 20=9 3,1 9=3 6=3 0=7 10,1 17,1 3=3 2=32
по куку-
рузе на
силос 9,0 7,0 10,3 4=9 4=9 5,1 3=2 5=2 11=1 16,6 - 15,6 5=4 5=4 5=3 1=1 10,7 16,7 3=3 2=52
Примечаний: удобр. - удобренный фон. неуд сюр. - неудобренный
182 Кормопроизводство и корма
Таблица 4. Содержание нитратного азота в слое почвы 0-30 см в посевах сельскохозяйственных культур в среднем за 2000-2017 гг., (мг на 100 г сухой почвы)
Разность «+»
Фон питания или «-» от
Варианты применения удобрений
опыта неудобренный удобренный
период «+» период «+» посев уборка
посев уборка или «-» посев уборка или «-»
Яровая твёрдая пшеница по озимой ржи 6,3 5,0 -1,3 6,8 5,6 -1,2 +0,5 +0,6
Кукуруза на силос по яровой мягкой пшенице 5,6 7,5 +1,9 6,1 7,7 +1,6 +0,5 +0,2
Просо по яровой мягкой пшенице 4,9 4,1 -0,8 6,3 5,4 -0,9 +1,4 +1,3
Горох по яровой мягкой пшенице 5,6 6,0 +0,4 7,3 7,0 -0,3 +1,7 +1,0
Яровая мягкая пшеница по кукурузе на силос 5,9 4,9 -1,0 7,8 4,9 -2,9 +1,9 0,0
За вегетационный период сельскохозяйственные культуры расходуют нитратный азот по-разному.
К моменту уборки разность содержания нитратного азота в почве от применения удобрений уменьшается на кукурузе на силос до +0,2 мг, на просе - до +1,3 мг, на горохе - до +1,0 мг на 100 г почвы. В посевах яровой мягкой пшеницы в среднем за годы исследований в период её уборки количественное содержание нитратного азота имеет одинаковые показатели на удобренном и неудобренном фоне - 4,9 мг на 100 г почвы.
Сопряжённость содержания нитратного азота в почве в период уборки с урожайностью кукурузы на силос на неудобренном фоне показана на рисунке 2.
А Н и о я
¡Я
О &
о Ч Я и
я Я
-А—Количество нитратного азота в период уборки
-♦—Урожайность кукурузы на силос на неудобренном фоне
Рис. 2 — Сопряжённость содержания нитратного азота в почве с урожайностью кукурузы на силос
Обработка данных по накоплению нитратного азота в почве под кукурузой методом множественной регрессии позволила установить сопряжённость этого процесса с количеством выпавших за годы опыта атмосферных осадков в мае и июле (табл. 5). Полученные результаты регрессионного анализа свидетельствуют, что осадки мая и июля работают на повышение количества нит-
Кормопроизводство и корма 183
ратного азота в посевах кукурузы на силос без внесения минеральных удобрений. При этом доля влияния на накопление нитратного азота в почве выпавших осадков мая составила 9 %, а осадков июля - 26 %.
Таблица 5. Сопряжённость количества выпавших осадков в мае и июле с содержанием
нитратного азота в почве под кукурузой к моменту её уборки на неудобренном фоне
Изучаемые факторы Показатели множественной регрессии
коэффициент регрессии стандартная ошибка уровень значимости доля влияния факторов, о/ /о коэффициент корреляции
Свободный член Осадки мая (дождемер) Осадки июля (дождемер) 7,46 1,86 0,001 - -0,1255 0,056 0,041 9 -0,37 -0,1442 0,052 0,015 26 -0,15
Для полной регрессии: R-квадрат = 0,3503; стандартная ошибка оценки = 4,2; Fфакт. = 4,0; уровень значимости = 0,039
Тот же метод множественной регрессии позволил установить имевшуюся за годы опыта сопряжённость содержания нитратного азота в почве под кукурузой на силос с совместным действием осадков и температуры воздуха июля, т. е. с величиной рассчитанного нами ГТК (табл. 6). При этом доля влияния этого погодного фактора на накопление нитратного азота в почве составила 25 %.
Таблица 6. Сопряжённость величины ГТК июля с содержанием нитратного азота в почве под кукурузой к моменту её уборки на удобренном фоне
Изучаемые факторы Показатели множественной регрессии
коэффициент регрессии стандартная ошибка уровень значимости коэффициент корреляции
Свободный член Гидротермический коэффициент июля 11,0712 1,71 0,000 --5,6885 2,42 0,032 -0,51
Для полной регрессии: R-квадрат = 0,2553; стандартная ошибка оценки = 4,3; Fфакт. = 5,4; уровень значимости = 0,032
Обсуждение полученных результатов.
Полученные нами результаты исследования согласуются с данными Морозовым В.И. и Тойгильдиным А.Л., которые считают, что одним из важных источников биологического азота в земледелии являются бобовые культуры [7]. Эти культуры отличаются повышенной азотофикса-цией и оставляют после себя 50-60 кг/га биологического азота. Введение гороха в севооборот позволяет приостановить истощение почвенного плодородия и обеспечить не только простое, но и расширенное воспроизводство органического вещества почвы [8].
Горох в силу своих биологических особенностей и образования клубеньков на корневой системе аккумулирует нитратный азот. В результате активности азотфиксирующих бактерий в посевах гороха дополнительно накапливается нитратный азот в почве. Данный факт характеризует горох как хороший предшественник для последующих за ним культур севооборота с точки зрения накопления нитратного азота.
184 Кормопроизводство и корма
Кукуруза на силос также накапливает за вегетационный период большое количество нитратного азота в почве. В среднем за 18 лет в её посевах накапливается этого азота 1,8 мг на удобренном и 1,9 мг - на неудобренном фоне на 100 г почвы.
Заметное увеличение количества нитратного азота в почве ко времени уборки отмечалось в посевах кукурузы на силос в 2015 г.: на удобренном фоне - до 20,4 мг/100 г, на неудобренном фоне -до 20 мг/100 г. Накопление нитратного азота в почве в посевах кукурузы происходит по принципу его накопления в паровом поле благодаря многократным междурядным обработкам.
По накоплению и сохранению нитратного азота кукуруза на силос, как и горох, является хорошим предшественником для последующих культур севооборота [9].
Самое низкое содержание нитратов в почве в период посева твёрдой пшеницы нами наблюдалось в 2000, 2002, 2007, 2008, 2011 и 2012 годах. В эти годы во время отбора почвенных проб отмечался дефицит тепла и обильное выпадение осадков. Например, в 2000 году в мае выпало 84 мм при недостатке тепла в 3,1 °С. Подобная картина наблюдалась и в остальные годы, тогда в почве происходит затухание биологических процессов, а основным фактором дефицита нитратов является их вымывание осадками в нижние слои почвы.
Заметным фактором, влияющим на увеличение содержания нитратов в почве, является применение минеральных удобрений (удобренный фон) [10]. Действие этого фактора проявлялось во все годы исследований.
На содержание нитратного азота в почве влиял и срок его определения.
Ко времени уборки урожая содержание этого азота в почве в посевах одних сельскохозяйственных культур (яровая мягкая и твёрдая пшеница и просо на обоих фонах, горох на удобренном фоне) снижалось, а в посевах других (кукуруза на обоих фонах, горох на неудобренном фоне) повышалось.
Выводы.
1. Количество нитратного азота в почве заметно снижается к уборке яровой твёрдой пшеницы, яровой мягкой пшеницы и проса в результате его использования на формирование урожая в процессе вегетации.
2. В посевах кукурузы на силос в силу её агротехники и в посевах гороха в виду его биологических особенностей происходит интенсивное накопление нитратного азота.
3. Существенное влияние на содержание и накопление нитратного азота в почве оказывают предшественники и фон питания.
Исследования выполнены в соответствии с планом НИР на 2018-2020 гг. ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН (№ 0761-2018-0029)
Литература
1. Ряховский А.В. Особенности плодородия почв и эффективности удобрений в степных районах Южного Урала. Челябинск: Юж.-Урал. кн. изд-во, 1992. 75 с.
2. Крючков А.Г., Бесалиев И.Н., Панфилов А.Л. Динамика содержания подвижных элементов питания под посевами яровой мягкой пшеницы // Земледелие. 2012. № 2. С. 15-17.
3. Лошаков В.Г. Биологическая активность почвы в специализированном зерновом севообороте при использовании пожнивного сидерата и соломы в качестве удобрения // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 1986. Вып. 4. С. 10-17.
4. Бесалиев И.Н., Крючков А.Г. Обеспеченность растений яровой твёрдой пшеницы азотом в зависимости от условий агротехники и её урожайность // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 5(61). С. 27-30.
5. Скороходов В.Ю. Эффективность короткоротационных севооборотов на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Оренбург, 2005. 26 с.
6. Скороходов В.Ю. Эффективность короткоротационных севооборотов на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья: дис. ... канд. с.-х. наук. Оренбург, 2005. 170 с.
Кормопроизводство и корма 185
7. Морозов В.И., Тойгильдин А.Л. Бобовые фитоценозы и оптимизация плодородия почвы // Земледелие. 2008. № 1. С. 16-17.
8. Малышева А.В., Ледовский Н.В. Возделывание гороха - путь решения проблемы растительного белка // Состояние, перспективы экономико-технологического развития и экологически безопасного производства в АПК / под общ. ред. В.В. Каракулева, Г.В. Петровой, Н.Н. Дубачин-ской. Оренбург: Изд. центр ОГАУ, 2010. Ч. 1. 560 с.
9. Влияние различных видов пара на содержание основных питательных веществ в пахотном слое почвы / Ю.В. Кафтан, В.Ю. Скороходов, Д.В. Митрофанов, Н.А. Зенкова // Ресурсосберегающие технологии в сельскохозяйственном производстве: Междунар. сб. науч. тр. ГНУ «Оренбургский НИИ сельского хозяйства РАСХН». Оренбург, 2010. 480 с.
10. Абдрашитов Р.Х., Елисеев В.И. Формирование урожайности проса в зависимости от уровня минерального питания // Вестник Оренбургского государственного университета. 2006. № 9. С. 244-247.
Скороходов Виталий Юрьевич, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина 27/1, тел.: 8-906-845-87-45, e-mail: [email protected].
Поступила в редакцию 8 мая 2018 года
UDC 633.1:631.41:551.5(470.56) Skorokhodov Vitaly Yuryevich
FSBSI «Federal Research Center for Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences», е-тай: [email protected]
Influence of weather factors of vegetation and the background of nutrition on the accumulation of nitrate nitrogen in the soil under crops on chernozems of Orenburg Os-Urals Summary. The results of the study of nitrate nitrogen accumulation in soil within a long-term stationary experiment are presented, depending on the crop cultivated, the background of its nutrition, and weather factors of vegetation.
It has been established that the amount of nitrate nitrogen in soil under certain crops is markedly reduced by the time of harvesting as a result of its use for crop formation, under others it does not change or increases.
In dry years there is no effect after the use of mineral fertilizers. In such years, during formation of a small vegetative overground mass, agricultural plants (in particular silage corn) use a smaller amount of productive moisture of a meter layer.
According to accumulation and preservation of nitrate nitrogen in soil, corn for silage is a good forecrop for subsequent crops, since in its crops an intensive accumulation of nitrate nitrogen is established. By multiple regression, it was established a significant effect of the precipitation in May and July on the accumulation of nitrate nitrogen in corn silage for silage. The share of this influence is 29 % and 9 %, respectively. Precipitation in May and July is working to increase the amount of nitrate nitrogen in corn crops without the introduction of mineral fertilizers.
A positive effect on the accumulation of nitrate nitrogen in the soil from the combined effect of precipitation and air temperature in July was also registered in corn.
Key words: corn silage, spring hard wheat, millet, peas, spring soft wheat, nitrate nitrogen, soil, hydrothermal coefficient, yield, productive moisture, fertilizer, multiple regression.
