CC BY
47
УДК 633.11:631.51:631.84
запасы нитратного азота в почве и эффективность применения азотных удобрений под яровую пшеницу в условиях лесостепи алтайского края
А.А. ГАРКУША, кандидат сельскохозяйственных наук, директор
Е.Г. ДЕРЯНОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
Алтайский НИИ сельского хозяйства, Научный городок, 35, Барнаул, 656910, Россия
E-mail: aniish@mail.ru
Резюме. В статье на основе десятилетних данных показано влияние предшественников и способов основной обработки на накопление нитратного азота в почве в условиях лесостепи Алтайского края. Исследования проводили в зернопаровом севообороте (пар - пшеница - овес - пшеница - горох - пшеница ) и бессменных посевах пшеницы, схема опыта включала три способа основной обработки почвы - глубокая (25-27 см), мелкая (14-16 см), поверхностная (6-8 см) и два варианта использования удобрений - контроль (без удобрений) и NfS0P25 (NfS0 - до посева + P25 при посеве в рядок). В метровом слое почвы к посеву яровой пшеницы в паровом поле накапливается 165-225 кг/га нитратного азота, после гороха - 90-146 кг/га, после овса - 76-92кг, под бессменной пшеницей - 52-78 кг/га, при максимумах в вариантах с глубокой осенней обработкой. Увеличение глубины рыхления усиливает минерализацию органического азота, однако при этом создаются предпосылки для его промывания в нижние слои почвенного профиля. Эффективность внесения NfS0 перед посевом под яровую пшеницу в значительной степени зависит от изучаемых факторов. При бессменном возделывании культуры наибольшая урожайность и окупаемость удобрений зерном достигается на фоне глубокого плоскорезного рыхления - 1,76 т/га и 3,9 кг зерна на 1 кг д.в. соответственно, а прибавка урожая составляет 0,33 т/га, или 23%. В севообороте наиболее эффективно внесение азота после овса: прибавка урожая составляет 0,33-0,39 т/га, или 17-22%, окупаемость удобрений - 3,9-4,6 кг зерна на 1 кг действующего вещества. Поскольку пар и горох - предшественники, после которых почва более обеспечена влагой и азотным питанием, то и отзывчивость культуры на использование удобрений не так высока - приросты урожая составляют в среднем 0,23 т/га, или 9-11%, окупаемость удобрений - 2,7 кг/кг. Ключевые слова: обработка почвы, предшественник, удобрения, нитратный азот, яровая пшеница. Дляцитирования: Гаркуша А.А., Дерянова Е.Г. Запасы нитратного азота в почве и эффективность применения азотных удобрений под яровую пшеницу в условиях лесостепи Алтайского края // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №6. С. 8-10.
Проблема азота - одна из наиболее важных в агрономической науке. Этот минеральный элемент входит в состав белков, которые служат главным компонентом цитоплазмы и ядра клеток, нуклеиновых кислот, хлорофилла, ферментов, фосфатидов, большинства витаминов и других органических соединений, которые играют важную роль в процессах обмена веществ в растении. Очевидно, что наличные ресурсы усвояемого растениями азота в почве - один из основных факторов, определяющих величину и качество урожая сельскохозяйственных культур [1, 2]. Ежегодное агрохимическое обследование полей
культур и севооборотов, низким уровнем применения минеральных удобрений, приводит к неуклонному снижению плодородия почвы, одним из показателей которого служит азотный режим. Так, если за период 1996-2000 гг. низкой и очень низкой обеспеченностью нитратным азотом характеризовались 64,2% обследованной площади, то в 2001 -2010 гг. - 77,4-79,9%.
В разрезе основных предшественников следует отметить, что только в паровых полях в последние годы наметилась тенденция к уменьшению доли площадей с низкой обеспеченностью азотом. По всем остальным происходит их увеличение. Следует отметить, что наибольший прирост посевных площадей с низкой обеспеченностью нитратным азотом произошел в 2001-2005 гг.: относительно 1996-2000 гг. он составил от 2,4% по многолетним травам до 61,3% - по однолетним (табл.1).
В 2006-2010 гг. также отмечен хотя и не такой значительный, но все же рост доли посевных площадей с низким содержанием нитратного азота относительно предыдущего периода. Безусловно, такая ситуация оказывает отрицательное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур и показатели качества конечной продукции.
Анализ состояния пахотных земель Алтайского края показывает, что уровень накопления нитратного азота в почве существенно различается по зонам. Так, максимальное его количество к посеву яровых зерновых культур образуется в лесостепи, где преобладают обыкновенные и выщелоченные черноземы. При продвижении на запад, в степную зону, или на восток, в предгорье, уровень содержания нитратов снижается [3]. Это связано с переходом на менее плодородные южные черноземы и каштановые почвы в сочетании с дефицитом влаги в первом случае и ухудшением температурного режима - во втором.
Такое положение дел указывает на то, что регулирование азотного режима почвы - одно из важнейших направлений повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и в условиях Алтайского края.
Цель наших исследований - определить влияние основной (осенней) обработки почвы на накопление нитратного азота после разных предшественников, а также оценить эффективность внесения средней дозы минеральных удобрений под яровую пшеницу в зависимости от указанных факторов.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 2001-2010 гг. в системе зернопарового севооборота (пар - пшеница - овес - пшеница - горох - пшеница) и в бессменных посевах пшеницы на опытном поле Алтайского НИИСХ. Опытный участок расположен на склоне юго-восточной экспозиции с уклоном 1-2о. Почва - чернозем выщелоченный среднемощный среднесуглинистый,
показывает, что практикуемая в современных условиях система земледелия, характеризующаяся преобладанием поверхностной осенней обработки почвы, нарушением чередования
Таблица 1. доля пашни с низкой обеспеченностью нитратным азотом, %
Предшественник
Годы пар зернобобовые зерновые кукуруза однолетние травы многолетние травы
1996-2000 44,0 47,9 68,3 61,4 51,4 80,1
2001-2005 57,3 71,2 85,9 71,4 82,9 82,0
2006-2010 39,3 74,9 87,8 79,3 83,3 89,4
Таблица 2. Запасы нитратного азота в почве в зависимости от предшественника и глубины основной обработки почвы (2001-2010 гг.), кг/га
Глубина основной обработки почвы, см Слой почвы, см Предшественник
пар I овес 1 горох пшеница (бессменно)
6-8 0-40 72,4 35,3 45,6 26,3
40-100 92,6 40,6 44,5 26,2
0-100 165,0 75,9 90,0 52,5
14-16 0-40 84,6 36,0 47,4 29,0
40-100 111,7 49,1 61,5 36,8
0-100 196,4 85,0 108,9 65,8
25-27 0-40 94,3 41,1 68,3 38,0
40-100 130,7 51,1 77,9 39,9
0-100 225,4 92,2 146,2 77,9
Р25 при посеве в рядок (Ы ки от 97 до 170 м2
рНвод 6,97, содержание гумуса (по Тюрину) 3,84%, Р2О5 и К2О (по Чирикову) - 395 и 217 мг/кг почвы соответственно. Схема опыта включала следующие варианты: предшественник (фактор А) - пар, овес, горох, бессменные посевы пшеницы; основная обработка почвы (фактор В) - глубокая плоскорезная на 25-27 см, мелкая на 1416 см, поверхностная на 6-8 см, минеральные удобрения (фактор С) - без удобрений (0, контроль), ^0до посева +
). Площадь опытной делян-учетной - 57,5 м2. Повторность - для полей севооборота трехкратная, для повторных посевов пшеницы - двукратная. Учеты и наблюдения проводили по общепринятым методикам: определение содержания нитратного азота (N-N03) - ионометрически после схода снега и в фазе полных всходов, в слоях почвы через 20 см до глубины 100 см; учет урожая - методом прямого комбайнирования комбайном Сампо-500 в фазе полной спелости. Показатели урожайности пересчитывали на 100%-ную чистоту и 14%-ную влажность.
Основная обработка почвы состояла из следующих операций. После уборки предшествующей культуры проводили поверхностное рыхление дисковой бороной с целью провокации роста корнеотпрысковых сорняков. Поздно осенью обработку осуществляли согласно вариантам опыта. Весной, при достижении почвой физической спелости, проводили ранневесеннее боронование в два следа: на стерневых фонах - игольчатой бороной БИГ-3, а на паровых - БЗСС-1,0. Затем в соответствующих вариантах стерневой сеялкой СЗС-2,1 локально вносили аммиачную селитру на глубину 810 см. Предпосевную обработку выполняли культиватором КПС-4 на 6-8 см. Посев осуществляли сеялкой СЗП-З,6 при норме высева 4,5 млн всхожих зерен на 1 га с одновременным внесением суперфосфата (Р25) в рядки согласно схеме опыта. В эксперименте выращивали яровую пшеницу сорта Алтайская 100. Посевные качества семян соответствовали 1 классу посевного стандарта. После посева осуществляли боронование БП-0,6 и прикатывание кольчатыми катками 3ККШ-6.
результаты и обсуждение. Уровень питания сельскохозяйственных культур определяется содержанием в почве нитратного азота до посева и азота текущей минерализации, образующегося в период вегетации растений. Зерновым культурам нитратный азот доступен в пределах метрового слоя [4].
В наших исследованиях (2001-2010 гг.) в лесостепной зоне Алтайского края в метровом слое почвы парового поля к посеву яровой пшеницы накапливается 165-225 кг/га нитратного азота, после гороха -90-146 кг/га, после овса - 76-92 кг и в варианте с бессменной пшеницей - 52-78 кг/га в зависимости от глубины основной обработки почвы.
Сокращение глубины основной обработки почвы с 2527 до 6-8 см снижает интенсивность нитрификационных
процессов, в результате чего происходит уменьшение накопления нитратного азота в посевах пшеницы по овсу и бессменно на 16,3-25,4 кг/га, по гороху и пару - на 56,260,4 кг/га. Однако более интенсивная минерализация органического вещества после глубокой зяблевой обработки еще не гарантирует высокого уровня азотного питания высеваемой культуры.
Анализ распределения нитратного азота по почвенному профилю показал, что глубокое рыхление создает предпосылки для его вымывания в нижние слои почвы, в результате чего доступность этого элемента растениям значительно снижается. Так, в среднем за годы исследований, доля нитратов в верхнем слое почвы (0-40 см) в общих запасах азота метрового слоя почвы уменьшалась с 49,5% при глубине обработки почвы 6-8 см до 45,4% при обработке на 25-27 см. Следует отметить, что в годы с хорошим снеговым покровом или дождливыми веснами в условиях лесостепи Алтайского края промывание нитратного азота в более глубокие слои почвы и, как следствие, разница по запасам нитратов становится более очевидными. К сожалению, за 10 лет наших наблюдений далеко не каждый год характеризовался хорошими или избыточными запасами влаги в почве весной, поэтому в среднем за указанный период влияние глубины обработки на перераспределение нитратов по профилю почвы не столь заметно.
Восполнить дефицит нитратного азота возможно благодаря использованию удобрений. Однако в последние десятилетия их применяют в недостаточном объеме (до 2 кг действующего вещества на 1 га) [5], что обусловлено дороговизной и недостаточно высокой, в сравнении с ожидаемой, эффективностью, особенно в районах с дефицитом влаги. Сельскохозяйственной наукой доказано, что для достижения максимального эффекта внесение минеральных удобрений должно быть увязано с используемыми предшественниками, приемами обработки почвы, уровнями применения средств защиты растений, а также обеспеченностью почвы доступными элементами питания [6, 7 и др.]. Кроме того, в условиях лесостепи Алтайского края основной фактор, лимитирующий продуктивность культур и эффективность удобрений, - недостаток продуктивной влаги в почве.
В нашем опыте использование на фоне рядкового фосфорного удобрения под яровую пшеницу при ее возделывании по различным предшественникам и бессменно обеспечило рост продуктивности культуры на 0,170,39 т/га в зависимости от способа осенней обработки почвы (табл. 3). При посеве пшеницы по пару эффект от азотно-фосфорных удобрений проявлялся в повышении урожайности на 0,19-0,28 т/га, наибольшая прибавка была отмечена на фоне поверхностной обработки почвы, наименьшая - после глубокой плоскорезной зяби. В вариантах с размещением пшеницы по овсу и гороху самый высокий эффект от внесения минеральных удобрений установлен на фоне мелкой плоскорезной обработки почвы. Прибавка урожая составила 0,39 и 0,29 т/га соответственно, что больше, чем после поверхностной обработки, на 0,04-0,12 т/га, а по сравнению с глубоким плоскорезным рыхлением, на 0,06 т/га (по обоим предшественникам).
При возделывании яровой пшеницы бессменно внесение азотно-фосфорных удобрений сопровождалось увели-
Таблица 3. Урожайность яровой пшеницы в зависимости от предшественника, глубины обработки почвы и применения минеральных удобрений, т/га
Предшественник g^M Удобрение Прибавка, т/га Окупаемость, кг/кг
0 N P 60 25
Пар 6-8 2,44 2,72 0,28 3,3
14-16 2,5 2,71 0,21 2,5
25-27 2,63 2,82 0,19 2,2
Среднее 2,52 2,75 0,23 2,7
Овес 6-8 1,74 2,09 0,35 4,1
14-16 1,76 2,15 0,39 4,6
25-27 1,9 2,23 0,33 3,9
Среднее 1,80 2,16 0,36 4,2
Горох 6-8 2,09 2,26 0,17 2,0
14-16 2,08 2,37 0,29 3,4
25-27 2,18 2,41 0,23 2,7
Среднее 2,12 2,35 0,23 2,7
Пшеница 6-8 1,32 1,58 0,26 3,1
бессменно 14-16 1,31 1,57 0,26 3,1
25-27 1,43 1,76 0,33 3,9
Среднее 1,35 1,64 0,28 3,3
В среднем 6-8 1,90 2,16 0,27 3,1
по предшественникам 14-16 1,91 2,20 0,29 3,4
25-27 2,04 2,31 0,27 3,2
Среднее 1,95 2,22 0,27 3,2
чением ее продуктивности на 0,26-0,33 т/га с наибольшим эффектом на фоне глубокой плоскорезной обработки.
Как и ожидалось, максимальная в опыте окупаемость удобрений при возделывании пшеницы в севообороте отмечена при размещении её третьей культурой после пара (по овсу) - порядка 3,9-4,6 кг зерна на 1 кг действующего вещества удобрений. Поскольку пар и горох - предшественники, после которых почва более обеспечена азотом, то и отзывчивость культуры на внесение минеральных удобрений здесь не так вы-
сока - от 2,0 до 3,4 кг/кг в зависимости от глубины осенней обработки почвы. При бессменном возделывании яровой пшеницы окупаемость минеральных удобрений превысила 3 кг зерна на 1 кг д.в. с максимумом после глубокой осенней обработки почвы.
выводы. Внесение ^0Р25 под яровую пшеницу перед посевом в условиях лесостепной зоны Алтайского края обеспечивает среднюю прибавку урожая зерна на уровне 0,270,29 т/га и окупаемость удобрений 3,1-3,4 кг/кг в зависимости от глубины основной обработки почвы. Варьирование прибавок связано с различными запасами нитратов в почве перед посевом, их распределением по почвенному профилю, а также влагообеспечен-ностью посевов. Поэтому увеличение урожайности при использовании удобрений в посевах культуры по пару и гороху относительно невысокое и составляет 7-14%. Наибольший эффект от их внесения отмечен по стерневым фонам: при возделывании культуры в севообороте - по овсу - на фоне мелкой плоскорезной обработки (0,39 т/га, или 22%), при бессменном выращивании - на фоне глубокого плоскорезного рыхления (0,33 т/га, или 23%).
Литература.
1. Лешков А.П., Лешкова Г.Ф. Агрохимическая характеристика почв и эффективность удобрений. Барнаул: Алт .кн. изд-во, 1977. 112 с.
2. Жежер А.Я., Жежер Л.В. Оптимизация минерального питания зерновых культур на зональных почвах Западной Сибири /РАСХН. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 2001. 180 с.
3. Олешко В.П., Яковлев В.В., Гаркуша А.А. Влияние технологий возделывания на урожайность и качество зерна яровой мягкой пшеницы // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2011. №2. С. 17-22.
4. Гамзиков Г.П., Завалин А.А. Проблемы азота в земледелии России // Плодородие. - 2006. №5. С. 31-33.
5. Мониторинг плодородия почв земель сельскохозяйственных угодий Алтайского края (1965-2010 годы) / В.Н. Сары-кин, Т.Д. Храмкова, Ю.И. Заруднев, С.А. Симакова, Л.В. Дымова, З.Г. Амельченко. Министерство сельского хозяйства РФ. ФГУ ЦАС «Алтайский», 2012. 30 с.
6. Абрамов Н.В., Семизоров С.А. Урожайность яровой пшеницы в зависимости от основной обработки почвы и уровня минерального питания//Аграрный вестник Урала. 2012. №6. С.4-7
7. Влияние систем обработки почвы и средств интенсификации на урожайность яровой пшеницы в южной лесостепи Западной Сибири/Л.В. Юшкевич, А.Г. Щитов, И.А. Корчагина, О.В. Скоморощенко//ВестникАлтайского государственного аграрного университета. 2013. №1 (99). С.20-23.
RESERVES OF NITRATE NITROGEN IN SOIL AND EFFICIENCY OF NITROGEN FERTILIZERS FOR SPRING wHEAT uNDER CONDITIONS OF FOREST-STEPPE OF ALTAI TERRITORY
A.A. Garkusha, E.G. Deryanova
Altai Research Institute of Agriculture, Nauchniy gorodok, 35, Barnaul, 656910, Russia
Summary. The article presents the results of ten-year investigations, which illustrate the influence of preceding crops and tillage methods on the accumulation of nitrate nitrogen in the soil under conditions of forest-steppe zone of Altai Territory. Researches were carried out in a grain-fallow crop rotation (bare fallow - wheat - oats - wheat - pea - wheat) and wheat monoculture. The experiment included three tillage methods: deep tillage at 25.. .27 cm, shallow tillage at 14.. .16 cm and surface cultivation at 6.. .8 cm; and two variants of fertilizer application were tested: the control variant (without fertilizers) and N60P25 (N60 was applied before the sowing and P25 was applied during the sowing in rows). Before sowing of spring wheat in 1-meter layer of soil it was accumulated 165.225 kg/ha of nitrate nitrogen in fallow field, 90. 146 kg/ha - after pea cultivation, 76.92 kg/ha - after oats growing and 52.78 kg/ha in the case of wheat monoculture; the maximal values were obtained in the variants with deep autumn tillage. The deepening of tillage enhanced the mineralization of organic nitrogen; however, the conditions were created for its washing in the lower layers of the soil profile. The efficiency of application of N60 before the sowing of spring wheat is substantially dependent on the studied factors. With monoculture of spring wheat the highest yield and recoupment of fertilizers by grain are obtained against the background of deep subsurface cultivation; it is 1.76 t/ha and 3.9 kg of grain per 1 kg of fertilizers, respectively, and the increase in the yield is 0.33 t/ha or 23 %. At cultivation of the culture in the crop rotation, the application of nitrogen after oats is the most effective: the increase in the yield is 0.33.0.39 t/ha or 17.22 %, the recoupment of fertilizers is 3.9.4.6 kg of grain per 1 kg of an active substance. As the fallow and pea are preceding crops, after which the soil is more provided with moisture and nitrogen, the crop response on the application of fertilizers is not so high; increase in the yield on average is 0.23 t/ha or 9.11 %, the recoupment of fertilizers is 2.7 kg/kg. Keywords: tillage, preceding crop, fertilizers, nitrate nitrogen, spring wheat.
Author details: A.A. Garcusha, Cand. Sc. (Agr.), Director (e-mail: aniish@mail.ru); E.G. Deryanova, Cand. Sc. (Agr.), Senior Researcher For citation: Garkusha A.A., Deryanova E.G. Reserves of nitrate nitrogen in soil and efficiency of nitrogen fertilizers for spring wheat under conditions of forest-steppe of Altai territory. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2015. V.29. №6. pp. 8-10 (In Russ)
