CC BY
17УДК 631.811 : 631.816.11 : 631.862.1 : 631.559 : 633.63 doi.org/10.24412/2413-5518-2022-7-36-41
Влияние удобрений на азотный режим почвы в посевах гибридов сахарной свёклы отечественной и зарубежной селекции в ЦЧР
О.А. МИНАКОВА, д-р с/х. наук (e-mail: olalmin2@rambler.ru)
Т.Н. ПОДВИГИНА, мл. научн. сотрудник (e-mail: tatyanapodwigina@yandex.ru)
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свёклы и сахара имени А.Л. Мазлумова»
Введение
Азот в почвах находится преимущественно в недоступной растениям органической форме, минерального азота в них всего около 1 % от общего. Под влиянием биологических процессов органический азот частично переходит в легкоусвояемые растениями минеральные формы, скорость минерализации зависит от влажности, плотности и пористости почвы, степени биологической активности, температуры воздуха и внесения удобрений [2].
Главным источником азотного питания растений служит азот нитратов, он хорошо доступен растениям. Резервом его пополнения является поступление с осадками, а также азотфиксация свободноживущими и симбиотическими бактериями бобовых, но эта приходная статья невелика [10]. Увеличение содержания минерального азота в почве также происходит вследствие аммонификации, а его потери — при денитри-фикации. Одной из наиболее характерных свойств минеральных форм азота в почве является высокая подвижность, которая зависит от целого ряда факторов — предшественников, удобрений, обработки почвы и других элементов агротехники [4, 5, 11]. Содержание нитратов в почве существенно колеблется в течение вегетационного периода. Так, удобрения в большей степени повышали его содержание в начале вегетации, в меньшей — в середине [7].
Основным процессом превращения азота в чернозёмных почвах является нитрификация — переход аммиака в нитриты и затем окисление до нитратов в аэробных условиях под влиянием специфических микроорганизмов [13]. Она характеризует биологический процесс минерализации почвенного азота и в целом обеспеченность почвы азотом. Для её определения наиболее распространён метод С.П. Кравко-ва с 12-дневным компостированием при температуре
32 °С и 60 % ПВ [9]. Оптимальные условия нитрификации в полевых условиях — температура почвы + 15 °С и более, влажность почвы 20—25 %, плотность 1,1, при её увеличении процесс сильно замедлялся [3, 8].
Для усиления мобилизации доступного растениям азота в почве необходимо всячески развивать в ней биологическую деятельность. Если в почву не вносятся азотные удобрения, то главным источником этого питательного элемента является гумус, и от быстроты его распада будет зависеть обеспеченность азотом [12].
Повышение нитрификации происходит при активизации аэробной микрофлоры, большем накоплении питательных веществ, чему способствуют глубокая вспашка, внесение рациональных доз минеральных и органических удобрений. Контроль содержания минеральных форм азота в почве позволяет более тщательного и рационально использовать удобрения, получать большую урожайность с хорошим качеством, а также повышать плодородие почвы [1].
Возделывание гибридов сахарной свёклы разных генотипов вследствие их неодинаковых требований к обеспеченности NPK [6] требует оценки коррекции азотного питания с целью поступления оптимального количества элементов питания в растения.
Цель исследований — изучить особенности азотного режима чернозёма выщелоченного под гибридами сахарной свёклы отечественной и зарубежной селекции при длительном применении удобрений в зерно-паропропашном севообороте лесостепи ЦЧР.
Задачи исследования
1. Изучить особенности содержания нитратного азота и величину нитрификационной способности
почвы перед посевом сахарной свеклы в зависимости от уровня удобренности.
2. Установить закономерности распределения нитратного азота в течение вегетации гибридов отечественной и иностранной селекции.
3. Выявить изменение нитрификационной способности почвы под гибридами разных генотипов.
4. Установить связь показателей азотного состояния почвы и продуктивности сахарной свеклы.
5. Определить дозы удобрений, способствующие оптимизации азотного режима и получению высокой продуктивности культуры.
Условия и методика проведения
исследований
Исследования проводились в рамках опыта по возделыванию гибридов отечественной и иностранной селекции на разных фонах минеральных удобрений и навоза, в течение длительного времени вносимых в зернопаропропашном севообороте. Почва опытного участка — чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый. Сахарная свекла возделывается в 9-польном севообороте со следующим чередованием культур: черный пар — озимая пшеница — сахарная свекла — ячмень — клевер — озимая пшеница — сахарная свекла — однолетние травы — овес. Минеральные удобрения вносились под сахарную свеклу, навоз в пару.
Схема опыта: 1) контроль (без удобрений);
. + 25 т/га навоза; 3) Ж0РК + 25 т/га на-
+ 25 т/га навоза; 5) N120P120K120 +
2) N45P45K45
воза; 4) NU5PU5KU5 + 50 т/га навоза; 6) N190P190K190.
Опыт находится в зоне неустойчивого увлажнения Центрально-Чернозёмного района европейской части России. Высевались три гибрида: иностранной селекции — Митика (селекции Lion Seeds Ltd.), отечественной селекции: РМС 120 и РМС 127
(селекции ВНИИСС им. А.Л. Мазлумова). Вегетационные периоды 2019—2021 гг. характеризовались недостаточным количеством осадком в течение вегетации (135,3—224,9 мм), что позволяет отнести их к засушливым годам (менее 250 мм осадков).
Определение нитратного азота в почве производили по методу Грандваль-Ляжу с дисульфофеноло-вой кислотой, нитрификационной способности — по С.П. Кравкову в модификации Почвенного института им. В.В. Докучаева; урожайность корнеплодов определяли по методике ВНИС, математическую зависимость показателей рассчитывали с помощью Microsoft Excel 2010.
Результаты и обсуждение
В результате исследований установлено, что нитри-фикационная способность и содержание нитратного азота в начале вегетации тесно коррелируют друг с другом (r2 = 0,867). Повышение уровня удобренности увеличивало содержание нитратного азота относительно контроля на 12,8—99,1 % в слое почвы 0—20 см (рис. 1) и на 22,3—198 % в слое 20—40 см. В вариантах с высокими дозами удобрений в слое 20—40 см содержалось больше данной формы элемента вследствие его перемещения с токами влаги вниз по слоям вследствие высокой подвижности элемента. Больше всего данной формы азота находилось в почве при внесении N190P190K190, где отмечалась высокая степень обеспеченности элементом, другие дозы удобрений обеспечивали среднюю и высокую степень.
Перед посевом сахарной свёклы величина ни-трификационной способности почвы в вариантах с удобрениями в слое 0—20 см составила 3,41—5,52 мг N03/100 г почвы (рис. 2), в слое 20-40 см - 3,03-5,44, 40-60 см - 2,48-3,62 мг N03/100 г почвы, увеличение уровня удобренности посевов повышало данный показатель относительно контроля на 66,8-190, 58,6-175 и 79,7-135 % соответственно. Все удобренные варианты имели значения показателя, относящиеся к высокой градации обеспеченности, в контроле - к средней. Наиболее высокие значения по всем слоям были в варианте N190P190K190, низкие - в вариантах N45P45K45 +
Рис. 1. Содержание N-NO3 в почве перед посевом сахарной свёклы, мг/100 г почвы
+ 25 т/га навоза и ^35Р135К135 + + 25 т/га навоза. Варианты с применением 25 и 50 т/га навоза имели примерно одинаковую величину показателя, тогда как в варианте с высокой дозой минеральных удобрений без навоза отмечался значительный его рост относительно
5,525,44
слой 0-20 см слой 20-40 см слой 40-60 см
Рис. 2. Величина нитрификационной способности почвы в опыте с гибридами, мг/100 г почвы
других вариантов (на 43,3—74,1 % в слое 0—20 см и на 22,5—79,5 % в слое 20—40 см, а в слое 40—60 см он был на уровне других удобренных вариантов). С глубиной отмечалось уменьшение показателя вследствие снижения деятельности нитрифицирующей микрофлоры, менее всего оно происходило в вариантах N90P90K90 + + 25 т/га навоза и N135P135K135 + 25 т/га навоза, так как эти дозы вследствие внесения органики обогащали слой 40—60 см питательным субстратом для данной группы бактерий, более всего — при N190P190K190 вследствие отсутствия органики.
Содержание N-NO3 в период активного роста культуры под РМС 120 при внесении удобрений составило 0,65-1,38 мг/100 г почвы, РМС 127 - 0,23-0,51 мг/100 г почвы, Митикой - 0,75-1,23 мг/100 г почвы, в контроле 0,42, 0,64 и 0,29 соответственно (табл. 1). Действие удобрений повышало содержание элемента относительно контроля под Митикой на 78,6193, под РМС 120 - на 12,5-116, РМС 127 - на 20,7-75,9 %. Максимальное повышение под отечественными и иностранными гибридами было отмечено в вариантах N135P135K135 + 25 т/га навоза и N190P190K190, иностранного - также N90P90K90 + 25 т/га навоза.
Под гибридами Митика и РМС 120 содержание N-NO3 в основном было выше, чем под РМС 127, на
15,4-262 %, что свидетельствует об усиленном его поглощении последним, наибольшая разница отмечалась в вариантах N190P190K190, наименьшая - N135P135K135 + 25 т/га навоза, в контроле максимум отмечался под РМС 120.
Перед уборкой содержание N-NO3 в почве вариантов с удобрениями под РМС 120 составило 0,18-0,38 мг/100 г почвы, РМС 127 - 0,25-0,32 мг/100 г почвы, Митика - 0,26-0,38 мг/100 г почвы (рис. 2), в контроле - 0,26, 0,25 и 0,26 соответственно. Относительно предыдущего периода отмечалось снижение по вариантам на 38,1-72,6, 41,3-80,4 и 5,88-23,5 % соответственно, в наибольшей степени для Мити-ки и РМС 120 - при действии высоких доз удобрений N190P190K190 и N135P135K135 + 25 т/га навоза, что указывает на увеличенное потребление нитратной формы азота этими гибридами в период активного роста, а РМС 127 -во второй половине вегетации. Действие удобрений повышало содержание элемента относительно контроля в этот период под РМС 120 на 8,0-52,0, РМС 127 - на 19,2-23,1, под Митикой -11,5-46,1 %, более всего - при внесении N135P135K135 + 25 т/га навоза, N190P190K190 и N120P120K120 + 150 т/га навоза. Под РМС 120 содержание данной формы элемента было ниже, чем под Митикой, на 11,5-37,9 %, тогда как под РМС 127 - только в вариантах N навоза и N190P190K190 (на 9,37-15,8 %).
P
120 120
K120 + 50 т/га
Таблица 1. Содержание нитратного азота в почве под гибридами сахарной свёклы, мг/100 г почвы, слой почвы 0—60 см
Вариант Период активной вегетации Перед уборкой
Митика РМС 120 РМС 127 Митика РМС 120 РМС 127
Контроль 0,42 0,64 0,29 0,26 0,25 0,26
^5Р45К45 + 25 т/га навоза 0,75 0,65 0,23 0,26 0,23 0,25
^0Р90К90 + 25 т/га навоза 1,06 0,72 0,35 0,29 0,18 0,31
^35Р135К135 + 25 т/га навоза 0,95 1,38 0,51 0,36 0,27 0,39
К120Р120КШ + 50 т/га навоза 0,88 0,46 0,28 0,32 0,27 0,29
N Р К 190 190 190 1,23 1,21 0,34 0,38 0,38 0,32
38 САХАР № 7 • 2022
Таблица 2. Нитрификационная способность почвы в опыте с гибридами,
мг/100 г почвы, слой 0—60см
Вариант Период активной вегетации Перед уборкой
Митика РМС 120 РМС 127 Митика РМС 120 РМС 127
Без удобрений 3,00 2,35 2,20 2,09 3,16 3,20
К45Р45К45 + 25 т/га навоза 3,34 2,39 2,01 2,76 2,94 2,87
^0Р90К90 + 25 т/га навоза 3,32 3,00 2,63 2,42 2,96 2,97
^35Р135К135 + 25 т/га навоза 3,72 3,84 2,49 2,88 2,92 2,90
К120Р120К120 + 50 т/га навоза 3,31 2,71 2,49 3,02 2,92 2,40
N Р К 190 190 190 4,13 1,89 2,21 3,43 3,75 2,92
Сравнение нитрификационной способности почвы под разными гибридами в период активного роста сахарной свёклы выявило, что наибольшая её величина отмечалась под Митикой, превышение над отечественными гибридами составило 10,1—118 % (табл. 2), более всего — на фоне N190P190K190. В предуборочный период под отечественными гибридами данный показатель в контроле и при умеренных дозах удобрения был на 4—53,1 % выше, чем под иностранным, а при высоких — примерно одинаков либо под иностранным гибридом на 9,3—25,8 % выше.
Действие удобрений повышало величину нитрификационной способности в период активного роста культуры под иностранным гибридом на 11,3—37,7, РМС 120 - на 15,3-63,4, РМС 127 - 13,2-19,5 %, перед уборкой - увеличивало на 15,8-64,1 % под Митикой, имело тенденцию к снижению до 7,6 % под РМС 120 и снижалось на 7,225,0 % под РМС 127. Уменьшение в предуборочный период, возможно, объясняется увеличением активности групп микроорганизмов, подавляющих действие бактерий-нитрификаторов.
Наиболее высокий уровень урожайности отечественного гибрида РМС 127 на момент уборки обеспечивало применение N135P135K135 + + 25 т/га навоза и N90P90K90 + 25 т/га навоза, что повысило её относительно контроля на 13,2-14,0 т/га (на 44,0-46,7 %) (рис. 3). Системы N P K + 25 т/га навоза,
максимальной урожайности отечественного гибрида РМС 120, повышение относительно варианта без удобрений составило 14,916,8 т/га (52,6-59,3 %). Это свидетельствует о том, что РМС 120 лучше реагировал на применение удобрений. Разница в урожайности отечественных гибридов была несущественной - 1,1-1,7 т/га, за исключением варианта N90P90K90 + + 25 т/га навоза, где урожайность РМС 127 была на 2,4 т/га выше, чем РМС 120.
Уровень урожайности иностранного гибрида в вариантах с применением удобрений был на 10,9— 27,1 % выше, чем отечественных гибридов, в контроле - на 42,3-50,9 %. Наименьшая разница отмечалась в вариантах N120P120K120 + 50 т/га навоза и N90P90K90
же при N190P190K190
+ 25 т/га навоза, РМС 120 - так-Действие удобрений проявилось в увеличении урожайности гибрида Митика на 3,89,4 т/га (на 9,00-22,3 %), что говорит о его слабой реакции на улучшение условий питания (в отличие от отечественных гибридов).
Математическая зависимость урожайности от показателей азотного состояния доказала, что изменение величины нитрификационной способности в период активного роста сахарной свёклы способствовало более значительному повышению итоговой урожайности только иностранного гибрида (табл. 3), тогда как отечественные гибриды зависимости не проявляли.
60-
51,6
NPK
135 135 135
NPK и N P K + 50 т/га
190 190 190 120 120 120
навоза способствовали созданию
I Митика РМС 120
Рис. 3. Урожайность сахарной свёклы в опыте с гибридами отечественной и зарубежной селекции
№ 7 • 2022 САХАР
39
Таблица 3. Уравнения зависимости урожайности корнеплодов сахарной свёклы от показателей азотного состояния почвы
Гибрид Нитрификационная способность Содержание нитратного азота
Уравнение регрессии r2 Уравнение регрессии r2
Период активной вегетации
Митика Y = 11,0Xj + 1,585 0,500 Y = 18,9х2 + 23,1 0,732
РМС 120 - - - -
РМС 127 - - Y = 23,3х2 + 39,9 0,466
Перед уборкой
Митика Y = 10,3Xj + 11,3 0,608 Y = 56,1х2 + 30,2 0,744
РМС 120 - - - -
РМС 127 - - Y = 80,3х2 + 15,2 0,555
Примечание. У — урожайность корнеплодов, х1 — величина нитрификацион-ной способности почвы, х2 — содержание нитратного азота в почве.
Величина нитрификационной способности в оба срока отбора почвы и урожайность иностранного гибрида имели среднюю степень корреляции, а содержание нитратного азота - сильную.
Как иностранный гибрид, так и отечественный РМС 127 имели соответственно сильную и среднюю корреляционную зависимость урожайности корнеплодов от содержания нитратного азота в почве и в период активной вегетации, и перед уборкой. Повышение его содержания на 1 (единицу) увеличивало продуктивность в большей степени перед уборкой, чем в период активного роста, у отечественного гибрида РМС 127 - в большей степени, чем у иностранного.
Продуктивность отечественного гибрида РМС 120 не проявляла зависимости ни от содержания нитратного азота, ни от величины нитрификационной способности в оба срока отбора почвы.
Нитрификационная способность и содержание нитратного азота в почве имели среднюю корреляцию в середине вегетации (r2 = 0,641) и слабую - перед уборкой (r2 = 0,355), что говорит в первом случае о большем влиянии азота удобрений, во втором -о меньшем влиянии азота, образовавшегося при разложении растительных остатков.
Заключение
Основное внесение удобрений значительно повышало содержание нитратного азота в почве перед посевом, более всего - при минеральной системе N190P190K190. Действие удобрений на величину нитри-фикационной способности выразилось в значитель-
ном её повышении в слое 0-40 см, и несколько меньшем - в слое 4060 см, чему способствовало применение N120P120K120 + 50 т/га навоза и N135P135K135 + 25 т/га навоза.
Влияние уровня удобренности на содержание нитратного азота в период активного роста культуры выражалось в значительном его повышении под иностранным гибридом (на 78,6-193 %), под отечественными гибридами - в меньшей степени (на 12,5— 116 %), перед уборкой - на 11,5— 46,1 и 8,0-52,0 % соответственно, в большей степени под РМС 120, значительно снижаясь в течение вегетации (на 5,9-80,4 %), тогда как под иностранным гибридом - на 38,1-72,6 %, что, возможно, свидетельствует о более интенсивном использовании элемента в начале вегетации отечественным гибридом РМС 127.
Нитрификационная способность почвы в период активного роста сахарной свёклы была значительно выше под иностранным гибридом, удобрения увеличивали её в большей степени. Перед уборкой в неудобренном варианте и при невысоких дозах отмечалось лучшее развитие процесса под отечественными гибридами, а повышение уровня удобренности тормозило данный процесс.
Действие удобрений более всего проявилось в увеличении урожайности относительно контроля гибрида РМС 120 - на 9,4-16,8 т/га (33,0-59,3 %), РМС 127 - 6,2-14,0 т/га (на 20,7-46,7 %), менее всего -Митики на 3,8-9,4 т/га (на 9,00-22,3 %), что говорит о слабой реакции иностранного гибрида на улучшение условий питания.
Математически доказана зависимость урожайности корнеплодов иностранного гибрида и от содержания нитратного азота, и от величины нитрифи-кационной способности, тогда как отечественный гибрид РМС 127 зависел только от содержания NO3 (в большей степени - в предуборочный период). Продуктивность гибрида РМС 120 не зависела ни от количества N-NO3, ни от интенсивности нитрификации.
Предложение производству
В связи с тем, что урожайность иностранного гибрида в большей степени, чем отечественных, зависела от содержания нитратного азота в почве, для реализации его продуктивного потенциала необходимо
40 САХАР № 7 • 2022
применять в начале вегетации почвенные подкормки азотными удобрениями в виде нитратов; интенсивная нитрификация во второй половине вегетации, протекающая при наличии достаточного количества легкогидролизуемого органического вещества в почве, может быть обеспечена внесением 25 т/га навоза под предшественник. Для высокой урожайности отечественных гибридов необходимо вносить под сахарную свёклу N135P135K135 на фоне 25 т/га навоза в пару, под гибрид РМС 127 совместно с этой дозой также возможно применение невысоких доз азотных удобрений в качестве почвенной подкормки.
Список литературы
1. Ерофеева, Ю.О. Динамика минеральных форм азота в почве при применении азотных удобрений / Ю.О. Ерофеева // Актуальные вопросы науки и хозяйства: новые вызовы и решения. — Тюмень : Государственный аграрный университет Северного Зауралья, 2021. - С. 351-354.
2. Кайль, А.В. Влияние традиционной и минимальной систем обработки почвы на содержание в почве нитратного азота / А.В. Кайль // Вестник КрасГАУ. — 2019. — № 2 (143). — С. 191—198.
3. Динамика минеральных форм азота при многолетнем применении удобрений под сахарную свёклу на чернозёме выщелоченном / А.Н. Кожокина, А.Н. Федорищев, Н.Г. Мязин, Ю.И. Столповский // Инновационные решения молодых учёных в аграрной науке: материалы Всероссийской научно-практической конференции. Воронеж, 26 декабря 2018 г. — Воронеж : Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I, 2019. — С. 189— 195.
4. Котченко, С.Г. Агрогенные изменения химических свойств тёмно-серых лесных почв Северного Зауралья / С.Г. Котченко, Д.В. Ерёмина // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. — 2020. — № 10 (192). — С. 42—50.
5. Мальцев, Н.Н. Влияние обработки почвы и способов посева на нитратный режим / Н.Н. Мальцев, А.П. Батудаев, Т.В. Мальцева // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. — 2017. — № 2 (47). — С. 25—30.
6. Минакова, О.А. Системы удобрения для современных отечественных гибридов сахарной свёклы в ЦЧР / О.А. Минакова, Л.В. Александрова, Т.Н. Под-вигина // Сахарная свёкла. — 2022. — № 2. — С. 32—37.
7. Минакова, О.А. Изменение азотного режима чернозёма выщелоченного и баланса азота в зернос-векловичном севообороте при длительном применении удобрений / О.А. Минакова, Л.В. Тамбовцева // Российская сельскохозяйственная наука. — 2016. — № 2—3. — С. 40—43.
8. Новосёлов, С.И. Влияние агроэкологических условий на аммонифицирующую и нитрифицирующую способность почвы / С.И. Новосёлов // Вестник Марийского государственного университета. Серия : Сельскохозяйственные науки. Экономические науки. - 2015. - Т. 1. - № 4 (4). - С. 42-47.
9. Пискунов, А.С. Методы агрохимических исследований / А.С. Пискунов. - М. : КолосС, 2014. - 312 с.
10. Рагимов, И.И. Содержание и формы азота в почве / И.И. Рагимов // Школа Науки. - 2021. - № 5 (42). - С. 58-59.
11. Влияние основной обработки на динамику накопления нитратного азота в почве / Н.М. Соколов, Н.М. Жолинский, С.Б. Стрельцов, И.Н. Кораблёва // Российская сельскохозяйственная наука. - 2020. -№ 6. - С. 34-37.
12. Соловьёв, А.В. Азот как один из основных элементов в питании растений / А.В. Соловьев, Ю.В. Сидорова // Вестник Российского государственного аграрного заочного университета. - 2021. - № 39 (44). - С. 5-12.
13. Умаров, М.М. Микробиологическая трансформация азота в почве / М.М. Умаров, А.В. Кураков, А.Л. Степанов. - М. : ГЕОС, 2007. - 138 с.
Аннотация. Действие основного удобрения на нитрификационную способность почвы, а также на содержание нитратного азота в большей степени было выражено в период активного роста сахарной свёклы в посевах иностранного гибрида. Под отечественными же гибридами в предуборочный период отмечалось снижение величины нитрификации относительно контроля. Повышение урожайности иностранного гибрида на удобренных вариантах составило 9,00-22,3 %, тогда как рост урожайности отечественных гибридов был значительно выше - 20,759,3 %, что свидетельствует о недостатке минерального азота в почве для первого. Вследствие этого для реализации продуктивного потенциала иностранного гибрида необходимо применять почвенные подкормки нитратными формами азотных удобрений.
Ключевые слова: сахарная свёкла, гибрид, минеральные удобрения, навоз, нитратный азот, нитрификационная способность, урожайность.
Summary. Effect of the main fertilizer on soil nitrification capacity, as well as on nitrate nitrogen, has been expressed to a greater extent during active plant growing period in foreign sugar beet hybrid fields. As for domestic hybrids, nitrification level decrease has been registered during pre-harvesting period as compared to the control. In fertilized variants, yield increase of the foreign hybrid is 9.00-22.3 % whereas improvement of the domestic hybrids' productivity is considerably more (20.7-59.3 %). That testifies to a lack of mineral nitrogen in soil for the former. Thereof, soil applications of nitrate forms of nitrogen fertilizers are necessary to realize yield potential of the foreign hybrid. Keywords: sugar beet, hybrid, mineral fertilizers, manure, nitrate nitrogen, nitrification capacity, yield.
