CC BY
38
АГРОЭКОЛОГИЯ
-I-
УДК 631.417.2:631.84:633.1(045) А.К. Куришбаев, Р.Х. Рамазанова, Г.Р. Кекилбаева, А. Касипхан
ДХ Kurishbaev, R.Kh. Ramazanova, Kekilbaeva, Д. Kasipkhan
ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА СОДЕРЖАНИЕ ГУМУСА И НИТРАТНОГО АЗОТА В ТЕМНО-КАШТАНОВОЙ ПОЧВЕ ПОД ПОСЕВАМИ ЯРОВОГО ТРИТИКАЛЕ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА
THE EFFECT OF FERTILIZERS ON HUMUS AND NITRATE NITROGEN CONTENT IN DARK CHESTNUT SOIL UNDER SPRING TRITICALE CROPS IN THE NORTHERN KAZAKHSTAN
Ключевые слова: яровое тритикале, минеральные удобрения, гумус, нитратный азот, темно-каштановые почвы, гуминовые кислоты, фульвокислоты, фракционный состав гумуса.
Приведены результаты по изучению влияния удобрений на содержание гумуса, его фракционный состав и динамику нитратного азота в посевах ярового тритикале сорта Амиго в условиях сухостепной зоны Северного Казахстана. Выявлено, что в первый год удобрения не оказали влияния на содержание гумуса, существенной разницы между вариантами нет. Азотные удобрения на естественном фоне обеспечили содержание гумуса на уровне контрольного варианта или с небольшим повышением. При внесении азотных удобрений на фоне предпосевного внесения Рбо содержание гумуса значительно повышается. Содержание N-N03 увеличивается в зависимости от применения азотных удобрений. На фоне с внесением Рбо перед посевом содержание N-N03 выше, чем на фоне без внесения фосфорных удобрений. В условиях засушливого 2017 г. отмечается более высокая концентрация N-N03 в верхнем горизонте почвы. В результате проведенных исследований выявлено, что без применения удобрений происходит уменьшение запасов гумуса и азота в темно-каштановых почвах, и наблюдается разложение не только подвижных, но и устойчивых форм органического вещества.
Keywords: spring triticale, mineral fertilizers, humus, nitrate nitrogen, dark chestnut soils, humic acids, fulvic acids, humus fractional composition.
The research findings on the effect of fertilizers on humus content, its fractional composition and the dynamics of nitrate nitrogen in the crops of spring triticale of the Amigo variety under the conditions of the dry-steppe zone of the Northern Kazakhstan are discussed. It was found that on the first year, fertilizers had no effect on the humus content, and there was no significant difference between the variants. The application of nitrogen fertilizers against the natural background ensured humus content at the level of the control variant or with a slight increase. When nitrogen fertilizers are applied against the background of pre-sowing application of Рбо, humus content increases significantly. The content of N-NO3 increases depending on the application of nitrogen fertilizers. Against the background with Рбо application before sowing, the content of N-NO3 is higher than against the background without any application of phosphorus fertilizers. Under arid conditions of 2017, a higher concentration of N-NO3 is found in the upper soil horizon. The conducted studies revealed that without the application of fertilizers, humus and nitrogen reserves decrease in dark chestnut soils, and decomposition of both mobile and stable forms of organic matter is observed.
Куришбаев Акылбек Кажигулович, д.с.-х.н., проф., Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина, г. Астана, Республика Казахстан. E-mail: rausha05@mail.ru. Рамазанова Раушан Хамзаевна, к.с.-х.н., доцент, Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина, г. Астана, Республика Казахстан. E-mail: rausha05@mail.ru. Кекилбаева Гульнур Рахмановна, к.б.н., ст. преп., Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина, г. Астана, Республика Казахстан. E-mail: kekilbaeva@mail.ru. Касипхан Акгул, докторант, Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина, г. Астана, Республика Казахстан. E-mail: akgul-03@mail.ru.
Kurishbaev Akylbek Kazhigulovich, Dr. Agr. Sci., Prof., S. Seifullin Kazakh Agro-Technical University, Astana, Republic of Kazakhstan. E-mail: rausha05@mail.ru. Ramazanova Raushan Khamzaevna, Cand. Agr. Sci., Assoc. Prof., S. Seifullin Kazakh Agro-Technical University, Astana, Republic of Kazakhstan. E-mail: rausha05@mail.ru. Kekilbaeva Gulnur Rakhmanovna, Cand. Bio. Sci., Asst. Prof., S. Seifullin Kazakh Agro-Technical University, Astana, Republic of Kazakhstan. E-mail: kekilbaeva@mail.ru. Kasipkhan Akgul, doctoral degree student, S. Seifullin Kazakh Agro-Technical University, Astana, Republic of Kazakhstan. E-mail: akgul-03@mail.ru.
Введение
В условиях интенсивного сельскохозяйственного производства произошло повсеместное ухудшение гу-мусного состояния почв, что вполне закономерно, так как распашка целины ведет к неизбежным потерям гумуса. Со временем минерализационные процессы затухают, и содержание гумуса стабилизируется на новом, более низком равновесном уровне. Однако в настоящее время имеет место угроза дальнейшей де-гумификации почв, связанная, прежде всего, с изменениями условий климата, хозяйствования и т.д. Поэтому чрезвычайно важно предусмотреть возможные негативные изменения, происходящие в органическом веществе почвы при различном использовании пашни.
Одним из приемов, стабилизирующих и повышающих содержание и баланс гумуса в почве, следует отметить применение удобрений. Хотя в последние годы имеется мнение, что минеральные удобрения оказывают отрицательное влияние на органическое вещество почвы [1-6]. По мнению авторов, это объясняется отрицательным воздействием физиологически кислых минеральных удобрений на почвенную биоту, процессы минерализации гумуса и вызывает обеднение почв гумусом. К примеру, на основе обобщения данных более 400 длительных полевых опытов установлено, что содержание гумуса в дерново-подзолистых почвах при внесении полного минерального удобрения в первые 20-30 лет снижалось в среднем на 12-14% [7].
В сухостепной зоне Северного Казахстана, который является основным зерносеющим регионом, подобные вопросы конечно рассматривались. Здесь стоит отметить работы С. Абдыхалыкова, Т. Джаланкузова [8, 9]. Но эти исследования затрагивали в основном зональные черноземы. Изучение влияния минеральных удобрений на содержание и качественный состав гумуса темно-каштановых почв в сравнении с зональными почвами, отведенными в залежь, влияния азотных удобрений, вносимых в разные сроки и разными дозами на содержание нитратного азота, прорабатывались в недостаточной мере.
Цель исследования - определить влияние различных доз минеральных удобрений на гумусное состояние и на динамику нитратного азота при возделывании ярового тритикале на темно-каштановых почв сухо-степной зоны Северного Казахстана.
Объекты и методы исследования
Опыты проводились в 2015-2017 гг. на полях ТОО «Семёновка» Целиноградского района Акмолинской области на темно-каштановой карбонатной легкоглинистой почве со следующей агрохимической характеристикой: содержание гумуса - 2,9%, Р2О5 - 24,3 и К2О - 680 мг/кг почвы (по Мачигину), рН - 8,15, сумма поглощенных оснований - 24,51 мг-экв/100 г почвы. Опыт заложен в трехкратной повторности и состоит из 10 вариантов. Дробное внесение азотных удобрений
проводилось на двух фонах: первый фон - контроль без удобрений, второй фон Рб0. Площадь опытной делянки - 5,4 м2 в 2015 г. и 4,02 м2 в 2016 и 2017 гг.
В качестве минеральных удобрений в полевом опыте использованы аммиачная селитра (34,6%), двойной суперфосфат (46%).
В почве определяли: нитраты - колориметрическим методом с дисульфофеноловой кислотой для перерасчета нитратов в нитратный азот (N-N03) с умножением полученного результата на коэффициент 0,226; содержание гумуса - по И. Тюрину; групповой состав гумуса - по методу Бельчиковой-Кононовой.
Результаты исследований и их обсуждение
В агрохимических исследованиях все большее внимание уделяется изучению механизма процессов минерализации азота почвы и удобрений. Освобождение азота за счет его органических соединений - один из главных путей обеспечения растений этим элементом. Следовательно, вовлечение потенциальных резервов почвы в формирование дополнительного урожая невозможно без глубокого изучения прямого действия вносимых удобрений (1-й этап) и косвенного (2-й этап), проявляющегося в активизации минерали-зационных процессов и мобилизации дополнительного количества азота в усвояемой для растений форме.
Поскольку трансформация азота удобрений в почве предполагает длительное изучение этого процесса, первоначально нами было изучено влияние азотных удобрений на содержание гумуса и основной формы минерального азота в почве - нитратного азота.
Внесение азотных удобрений на фоне с естественным уровнем плодородия оказало отрицательное влияние на содержание гумуса. На контрольном варианте оно снизилось за три года с 2,99 до 2,9% (табл. 1). Фосфорные удобрения способствовали повышению содержания гумуса до 3,03%. Азотные удобрения на естественном фоне обеспечили содержание гумуса на уровне контрольного варианта или с небольшим повышением. При внесении азотных удобрений на фоне предпосевного внесения Р60 содержание гумуса значительно повышается.
Таблица 1
Влияние азотных удобрений на содержание гумуса, %
Варианты 2015 г. 2016 г. 2017 г.
К - контроль без удобрений 2,99 2,90 2,90
Р60 перед посевом 3,01 3,03 3,03
К + N30 перед посевом 2,97 3,00 2,99
К + N60 перед посевом 2,99 3,01 3,01
К + N30 перед посевом + N 30 кущение 2,99 3,01 3,00
К+ N30 кущение 2,96 2,93 2,91
Р60 перед посевом + N30 перед посевом 3,03 3,10 3,12
Р60 перед посевом + N60 перед посевом 3,06 3,14 3,17
Р60 перед посевом + N30 перед посевом + N30 кущение 3,00 3,12 3,13
Р60 перед посевом + N30 кущение 3,02 3,07 3,10
НСР095, % 0,091 0,05 0,22
В первый год удобрения не оказали влияния на содержанием гумуса, существенной разницы между вариантами нет. Достоверное увеличение содержания гумуса отмечено на вариантах с внесением азотных удобрений на фоне Р60 на третий год внесения удобрений.
По-видимому, это можно объяснить тем, что на естественном фоне происходит усиленная минерализация гумуса, и одностороннее внесение азотных удобрений активизирует процессы дегумификации почвы, что в свою очередь ведет к ее деградации. Внесение фосфорных удобрений снижает негативные процессы минерализации гумуса и процессы мобилизации азота почвы из органических соединений.
Содержание гумуса напрямую связано с содержание доступных форм азота в почве. Как показали наши исследования, среднесезонное содержание нитратного азота в почве также находилось в прямой зависимости от вносимых азотных удобрений. Также на этот показатель оказали влияние климатические условия в годы исследований. Как видно из данных рисунка, содержание N^3 увеличивается в зависимости от применения азотных удобрений.
На фоне с внесением Р60 перед посевом содержание N^3 выше, чем на фоне без внесения фосфорных удобрений. В условиях засушливого 2017 г. отмечается более высокая концентрация N^3 в верхнем горизонте почвы.
На контрольном варианте содержание нитратного азота в почве в среднем за три года исследований было на уровне 2,3 мг/кг почвы, что относит их к категории очень низко обеспеченных. Внесение удобрений
в течение трех лет обеспечило улучшение азотного режима почвы и повысило уровень содержания N^3 в среднем за три года до 7,48-8,28 на вариантах N30 и ^о перед посевом на фоне Р60. В условиях 2017 г. содержание нитратов было достаточно высоким и по обеспеченности азотом, почвы перешли в категорию средней, повышенной и высокой.
На содержание нитратного азота фосфорные удобрения оказали положительное влияние. Внесение только фосфора в дозе 60 кг д.в. перед посевом увеличило содержание N^3 с 2,78 до 8,12 мг/кг в сравнении с фоном без внесения фосфорных удобрений.
В годы с количеством осадков за вегетационный период близким к среднемноголетним разница в содержании N^3 по горизонтам изменяется незначительно. В условиях засушливого 2017 г. отмечается более высокая концентрация N^3 в слое почвы 0-20 см.
При изучении вопросов о влиянии удобрений на содержание гумуса определенный интерес представляет вопрос изменения качественного состава гумуса. Это дает возможность направленного регулирования гумусового состояния почвы за счет рационального применения удобрений, понять изменения в гумусовом статусе почвы.
Нами проведено определение группового и фракционного состава гумуса по отдельным вариантам в сравнении с почвой, которая длительное время была отведена в залежь.
Из данных таблицы 2 следует, что гумус темно-каштановых почв в процессе их использования не остается стабильным, а претерпевает изменения.
17,05
ПП1 I I Г I Г I Г I г
0-20
20-40
к-
контр оль
без удобрений
0-20
20-40
РбОпер ед посевом
0-20
20-40
Е+ N30 пер ед
0-20
20-40
Е+ N60 пер ед
0-20
20-40
£ + N30 пер ед посевом +
N30 кущение
0-20
20-40
Е+ N 30 кущение
0-20
20-40
РбОпер ед посевом + N30 пер ед посевом
0-20
20-40
РбОпер ед посевом + N60 пер ед посевом
0-20
20-40
РбОпер ед посевом + N30 пер ед посевом +
N30 кущение
0-20
20-40
РбОпер ед посевом +
N30 кущение
2015 год "2016 год 2017 год Рис. Среднесезонное содержание N^3 в почве под посевами ярового тритикале в зависимости от удобрений
Таблица 2
Содержание общего углерода и состав гумуса темно-каштановой почвы, слой почвы 0-20 см
Варианты опыта Сорг., % Сорг извлек. смесью Na4P2Ü7 +NaOH Углерод отдельных групп гумусовых веществ Сгк Сфк
гу мновые кислоты фульво-кислоты остаток
всего из них
свободн. и связ. с R2O3 связан. с Са
Залежь 2,646 1,516 45,90 0,594 24,16 0,342 14,22 0,150 5,96 0,536 21,74 1,130 54,10 1,11
Контроль (без удобрений) 1,585 1,033 46,62 0,472 28,62 0,342 21,22 0,130 7,4 0,561 18,0 0,552 53,38 1,59
Рб0 перед посевом + N60 перед посевом 1,885 1,203 47,02 0,652 30,12 0,442 22,52 0,210 7,6 0,551 16,9 0,682 52,98 1,78
Примечание. В числителе - % к весу почвы; в знаменателе - % от общего органического углерода почвы.
На залежном участке содержание гуминовых кислот в % от общего органического вещества ниже, чем на контроле без удобрений и с внесением №оРбо перед посевом . В группе гуминовых кислот отмечается некоторое увеличение фракций подвижных гуминовых кислот. Одновременно уменьшается содержание фульво-кислот по сравнению с залежью и контрольным вариантом. Это приводит к увеличению соотношения Сге:Сфк. Если в почве залежи оно равно 1,11, на контрольном варианте - 1,59, то при предпосевном внесении №оРбо оно увеличивается до 1,78. То есть качество гумуса улучшается.
Также по нашим данным отмечается снижение доли негидролизуемого остатка со снижением доли углерода с 1,13 до 0,55 и 0,68% от веса почвы соответственно. Это может свидетельствовать о мобилизации устойчивых форм гумуса при вовлечении темно-каштановых почв в сельскохозяйственное использование.
Таким образом, в почвах залежи и без применения удобрений происходит снижение запасов гумуса и азота; наблюдается разложение не только подвижных, но и устойчивых его форм. Это может оказывать негативное влияние на уровень плодородия почв.
Заключение
При вовлечении темно-каштановых почв в сельскохозяйственное использование без применения удобрения происходит уменьшение запасов гумуса и нитратного азота. Отмечается ухудшение качественного состава гумуса связанное с уменьшением доли гуминовых кислот.
Библиографический список
1. Любарская Л.С. Влияние длительного применения удобрений на плодородие почвы и урожай культур // Тр. ВИУА. - 1974. - Вып. 2. - 139 с.
2. Дробков Ю.А. Изменение содержания гумуса по профилю дерново-подзолистых почв при длительном применении удобрений // Бюл. ВНИИ удобрений и агропочвоведе-ния. - 1978. - № 43. - С. 12-17.
3. Лукьянчикова З.И. Содержание и состав гумуса в почвах при интенсивном земледелии // Почвоведение. - 1980. -№ 6. - С. 78-90.
4. Минеев В.Г. Агрохимия и биосфера. - М.: Колос, 1984. - 347 с.
5. Кулаковская Т.Н., Кнашис В.Ю., Богдевич И.М. Оптимальные параметры плодородия почв. - М.: Агропромиздат, 1984. - 271 с.
6. Органическое вещество целинных и освоенных почв / под ред. М.М. Кононова. - М.: Наука, 1972. - 277 с.
7. Кудеяров В.Н, Благодатский С.А., Ларионова Н.А. Изменение внутрипочвенных потоков азота при внесении азотных удобрений // Агрохимия. - 1990. - № 1. - С. 47-53.
8. Абдыхалыков С.Д., Редков В.В. Изменение морфоге-нетических показателей черноземов южных и темно-каштановых почв под влиянием обработки // Известия НАН РК. - Серия биологическая. - 1993. - № 2. - С. 67-70.
9. Джаланкузов Т., Нугманов А., Тулаев Ю., Назанова Г. Применение ресурсосберегающей технологии - залог сохранения плодородия почв и повышения урожайности сельскохозяйственных культур // Почвоведение и агрохимия. -2016. - № 4. - С. 14-21.
References
1. Lyubarskaya L.S. Vliyanie dlitelnogo primeneniya udo-breniy na plodorodie pochvy i urozhay kultur // Tr. VIUA. - 1974.
- Vyp. 2. - 139 s.
2. Drobkov Yu.A. Izmenenie soderzhaniya gumusa po pro-filyu dernovo-podzolistykh pochv pri dlitelnom primenenii udo-breniy // Byul. VNII udobreniy i agropochvovedeniya. - 1978. -№ 43. - S. 12-17.
3. Lukyanchikova Z.I. Soderzhanie i sostav gumusa v pochvakh pri intensivnom zemledelii // Pochvovedenie. - 1980.
- № 6. - S. 78-90.
4. Mineev V.G. Agrokhimiya i biosfera. - M.: Kolos, 1984.
- 347 s.
5. Kulakovskaya T.N., Knashis V.Yu., Bogdevich I.M. Op-timalnye parametry plodorodiya pochv. - M.: Agropromizdat, 1984. - 271 s.
6. Organicheskoe veshchestvo tselinnykh i osvoennykh pochv / pod red. M.M. Kononova. - M.: Nauka, 1972. - 277 s.
7. Kudeyarov V.N., Blagodatskiy S.A., Larionova N.A. Iz-menenie vnutripochvennykh potokov azota pri vnesenii azotnykh udobreniy // Agrokhimiya. - 1990. - № 1. - S. 47-53.
8. Abdykhalykov S.D., Redkov V.V. Izmenenie morfoge-neticheskikh pokazateley chernozemov yuzhnykh i temno-kashtanovykh pochv pod vliyaniem obrabotki // Izvestiya NAN RK. Seriya biologicheskaya. - 1993. - № 2. - S. 67-70.
9. Dzhalankuzov T., Nugmanov A., Tulaev Yu., Nazano-va G. Primenenie resursosberegayushchei tekhnologii - zalog sokhraneniya plodorodiya pochv i povysheniya urozhaynosti selskokhozyaystvennykh kultur // Pochvovedenie i agrokhimiya.
- 2016. - № 4. - S. 14-21.
