Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Использование растениями азота удобрений и его миграция в дерново-подзолистых почвах склонов Центрального Нечерноземья

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Использование растениями азота удобрений и его миграция в дерново-подзолистых почвах склонов Центрального Нечерноземья"

1 5 ЦЕЙ ¡925

на правах рукописи

Шмырсва Пика Яковлевна

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСТЕНИЯМИ АЗОТА УДОБРЕНИЙ И ЕГО МИГРАЦИЯ В ДЕРНОВО -ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ СКЛОНОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ

Специальность 06.01.04 - шрохимпя

Автореферат на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 1946

Раоота выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте удобрений и агроночвоведения имени Д. Н. Прянишникова в 4986-1094 it.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук

В.Е.Явтушенко.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

O.A.Соколов;

кандидат сельскохозяйственных наук Г.И.Ваулина.

Ведущее учреждение - Смоленский сельскохозяйственный институт

Защита состоится " " 1996 Г в час на

заседании диссертационного совета Д.020.09.01 Всероссийского научно-исследовательского института удобрений и агроночвоведения им Д.Н.Прянишникова по адресу: 127550, Москва, ул. Прянишникова, 31. ВИУА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИУА. Автореферат разослан " /V", 996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

'Актуальность томи. В Нечерноземной зоне России урожай сельскохозяйственных культур в значительной мере определяется плодородном ночи и применением удобрений. Особенно возрастает потребность растений в удобрениях на бедных по содержанию гумуса и азота эродированных дерново-подзолистых почвах склонов, на долю-которых п регионе приходится более 20% пашни. В комплексе агротехнических мероприятий, направленных на сохранение и повышение плодородия смытых почв, немаловажная роль принадлежит противоэрози-онным обработкам и удобрениям, особенно азотным.

Азотные удобрения на смытых почвах, с одной стороны, значительно повышают урожай и качество растениеводческой продукции, а с другой, при неправильном их применении могут оказать отрицательное воздействие ра окружающую среду. Поэтому поиск рациональных агротехнических приемов использования азотных удобрений в эрозионных агроландшафтах с учетом повышения продуктивности склоновых земель и охраны природной среды от загрязнения является весьма актуальным направлением в агрохимических исследованиях.

На территориях с эрозионным рельефом, наиболее уязвимых в экологическом отношении, безотлагательно требуется уточнить регламенты применения азотных удобрений под сельскохозяйственные культуры, выяснить характер миграции азота с поверхностными и внутрипочвенными водами и размеры усвоения его растениями в зависимости от элементов склона и противоэрозионных способов обработки почвы.

Цели и задачи исследований. Основной целью исследований явилось выявление роли азота удобрений и почвы в азотном питании растений и поиск агротехнических приемов повышения эффективности азотных удобрений в эрозионных.агроландшафтах, обеспечивающих устойчивую продуктивность культур почвозащитных севооборотов и снижение потерь азота на смытых дерново-подзолистых почвах Централь-' ного Нечерноземья России.

В задачу исследований входило изучить:

1. Эффективность различных доз азотных удобрений и баланс азота в почвозащитном севообороте (озимая рожь - лен - ячмень -многолетние травы - многолетние травы).

2. Влияние элементов рельефа, противоэрозиошшх обработок почвы и сроков внесения азотных удобрений на: ' .

- уровень урожая озимой ржи, льна и ячменя в звене севообо-

■ -рота; ■

- величину использования азота удобрений и почвы растениями

■ .озимой ржи, льна и ячменя;

': - усвоение азота культурами севооборота из различных глубин . почвенного профиля с целью совершенствования методов почвенной • диагностики;

- динамику потребления азота почвы и удобрений по основным _ фазам роста и развития растений ячменя;

; - дополнительную минерализацию азота почвы '("экстра"-азот) при внесении азотных удобрений; *

- внутрипочвенную и поверхностную миграцию азота удобрений ,на склоне; >

: . -.закрепление азота удобрений в почве;

- баланс азота удобрений в' звене почвозащитного севооборота. Научная новизна. Впервые для дерново-подзолистых' почв скло-

7, нов Центрального Нечерноземья с применением стабильного изотопа . '15Н установлены количественные величины использования азота почвы • и удобрений культурами почвозащитного севооборота в зависимости

■ от элементов рельефа, противоэрозионных обработок и сроков внесе-

■ ния азотных удобрений.

Определена доля "экстра"-азота в общем выносе азота урожаем ..'и показано, что более высокая минерализация азота почвы происходит на склоне, чем водоразделе и при внесении азотных удобрений . весной, чем осенью.

Выявлены слои почвы максимального усвоения азота .удобрений корневой системой озимой ржи, дьна-долгунца и ячменя. Изучен ха-■, рактер миграции азота удобрений в почве с инфильтрационными и поверхностными водами. Определены расходные статьи баланса азота удобрений при различных сроках его внесения на водоразделе- и склоне. ' . • '

Практическая значимость работы. ' Агроэкологически обоснованные системы применения азотных (N90) и других видов (РюоКюо) ; ' удобрений в почвозащитном севообороте позволяют сохранить плодородие дерново-подзолистых почв склонов и обеспечить устойчивую цл - '.продуктивность - на уровне 30-35ц з.ед. основной продукции с 1 га.

Установленные размеры использования азота удобрений растениями in различных глубин почвенного профиля, величины , "экстра" а:шта и характер передвижения азота п почве склонов дают возможность дифференцированно использовать азотные удобрения под культуры с учетам рельефа, применения противоэрозионной агротехники и результатов почвенной диагностики, и тем самым значительно повысить их эффективность.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались' на Республиканской, конференции молодых ученых "Эффективность применения средств химизации и продуктивность сельскохозяйственных культур" (Москва. 1994. 1996), на II съезде общества почвоведов (Санкт-Петербург. 1996).

По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения. 5 глав, выводов и предложений по использовании результатов-исследований. Работа- изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 29 таблиц. 5 рисунков, 9 приложений. Список литературы включает 209 наименований, в том числе 24 зарубежных авторов.

диссертационная работа выполнена в лаборатории- агроэкологии эродированных и мелиорированных почв ВИУА в соответствии с научно-тематическим планом института по Государственной комплексной программе повышения плодородия почв России.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые и микрополевые опыты проводились на опытном поле Смоленского филиала ВИУА в 1986-1994 годах. Опытные участки размещали на выпуклом склонеЮВ экспозиции. Длина склона 300 м, крутизна - в приводораздельной .части - 1-2°. в нижней части - 4-6°, что соответствует типичным склонам Центрального Нечерноземья.

Почва - дерново-подзолистая легко- и среднесуглинистая слабо- и среднесмытая. подстилаемая карбонатным моренным суглинком.

Агрохимическая характеристика пахотного слоя слабо- (приво-дораздельная часть склона) и соответственно среднесмытой (нижняя) почвы: рНоол 4.8-6.1 и 5.2-5.8: Нг 1.7-1.9 и 1.8-2.2; Са 3.3-4.5 и '2.8-3.8, Mg 0.8-1.8 и 1.1-1.6 мг-экв/100 г почвы; гумус 1.7-1.8 и 1.0-1.5; общий азот 0.08-0.11 и 0.05-0.08%, подвижные формы

фосфора 15-18 и 15-17, калия 7-12 и 6-13 мг/1(Ю' г почвы (по Кирсанову),

' Всего проведено 3 опыта: один длительный (1986-1991 годы -первая ротация и 1991-1994 годы - начало второй ротации), заложенный Цуриковым Л.Н. и Явтушенко В.Е., и 2 микроделяночных мо; дельных опыта (1991-1994 гг) в приводораздельной и нижней частях склона.

В стационарном опыте по изучению различных систем удобрения размер общей делянки был 100 м2 (20x5), учетной - 76 м2 (19x4). Схема опыта включает И вариантов различных доз и соотношений ЫРК - ООО, 111. 211. 122, 222, 322, 221. 223, 212, 232, 333. Повтор-ность 3-х кратная, опыт проведен на трех'полях в почвозащитном севообороте (озимая . рожь. лен. ячмень с подсевом многолетних трав, травы 1 года пользования, травы 2 года пользования) на фонах отвальной и плоскорезной обработок почвы. Использовали районированные в области сорта: озимая рожь Верасень, лен Белинка, ячмень Носовский 9, клевер розовый+тимофеевка.

Единичные дозы удобрений под озимую рожь Н60РбоК6о. лен -. ^зоРбоКео. ячмень - ЯбоРбоКбо. под травы 1 года - ИбоР^Кбо и 2 года - МзоРзоНзо- Удобрения вносили при двух противоэрозионных технологиях обработки почвы поперек склона: отвальная вспашка {20 см)' + рыхление подпахотного слоя на глубину 10-15.см; дискование на глубину- 10-12 см + обработка плоскорезом КПГ-2.2 на глубину 30-35 см. . ■ •

Перед закладкой опыта проведено известкование почвы из , расчета полной нормы гидролитической кислотности. ,

Минеральные удобрения под ячмень и лен вносили весной под основную обработку почвы.' Под ' озимую рожь фосфорные и' калийные удобрения вносили под предпосевную обработку почвы, а азотные в два срока - 1/2 дозы осенью, • а вторую половину - весной в начале вегетации растений. Под многолетние травы первого года пользования вое виды удобрений вносили в два срока - 1/2-дозы после прекращения поверхностного стока талых вод, а вторую половину - поел? первого укоса, под травы 2-го года пользования - в.один срок весной.

Микроде'ляночные модельные опыты с 15Л по изучению- чепользо--'вания .азота удобрений растениями проводили во 2-ой ротации стационарного опыта.

размер делянок o.25xi.o м*. повторность с NPK 4-кратная. в т.ч. с 1SN - 2-кратная. Делянки размещали длинной стороной вдоль склона внутри больших делянок на удалении 1 м от верхних по склону сторон. Защитные полосы между микроделянками - 0.4 м. Для изоляции смежных делянок в почву замаливали полиэтиленовую пленку

на глубину 30 см.

Опыты с ,SN располагали в верхней и нижней части склона' на варианте NüP2Kz.no фону отвальной и плоскорозной обработок почвы.

В опыте использовали сульфат аммония, меченного стабильным изотопом ,5N с обогащением 50 от.Я. Дозы азота под озимую рожь -Ni ¡JO, лен - Neo и ячмень - N,2o.

Меченый азот (1/4 полной дозы удобрения), согласно схеме . опыта (рис. 1), вносили на различные глубины с помощь«) почвенного бура перед-посевом культур в четыре скважины. Для создания одина-. ковых условий корневого питания растений дозу меченого азота («»Н) на всех вариантах дополняли до заданной внесением азота без 'метки, распределяемого в равных долях по изучаемым глубинам. На одной микроделянке опыта полную дозу меченого азота распределяли по всем глубинам (0. 10. 20 и 60 см) почвенного профиля.. Тем самым варианты были строго сопоставимы.

' и

Рис. 1. Схема размещения азота удобрений по -почвенному профилю в.-модельном опыте с 15И.

Для определения влажности почвы, содержании и вертикальной миграции азота удобрений на делянках опита отбирали образцы почвы ИЗ слоев: 0-10, 10-20, 20-40, 40-60, 60-80 и 80-100 см.

»

Передвижение азота удобрений с поверхностным и внутрипочвен-ным боковым стоком вдоль склона прослеживали с помощью растений -индикаторов, отбираемых в период уборки на удалении от мест [внесения азотной метки 0.1; 0.5; 1; 3; 5; 7 м (в первый год) и 10; 12; 15; 17 м (на третий год) вниз по склону.

Лабораторные исследования почвенных и растительных образцов осуществляли но общепринятым методикам.

Изотопный анализ почвы и растений определяли на масс-спектрометре МИ-12-01В. Содержание азота удобрений 15М рассчитывали по уравнению изотопного разведения (Кореньков и др., 1990).

Постановку и проведение полевых^опытов с удобрениями на почвах склонов осуществляли по методикам, разработанным в ВИУА (Яв-тушенко, 1984, 1986).

Статистическую обработку полученных результатов проводили методом дисперсионного анализа по Перегудову (1978).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Продуктивность культур и эффективность азотных удобрений в почвозащитном севообороте.

Наши исследования показали, .что в 5-ти польном почвозащитном севообороте оптимальной на фоне РвоКео под озимую рожь и ячмень была двойная доза азота - N120- как при отвальной, так и плоскорезной обработках почвы. На повышенном фоне Р120К120 достоверные прибавки урожая от высокой дозы И,80 получены только на посевах озимой ржи. Как и следовало ожидать, наибольший сбор соломки (31.4-35.5 ц/га) и семян '(6.3-7.1 ц/га) льна получен при низких дозах азота (Н30). Высокие дозы азота не увеличивали урожайность льна даже .на повышенном уровне фосфорного и калийного питания растений.

- Многолетние травы (тимофеевка+клевер) 1-го и'2-го года пользования слабо реагировали на внесение всех видов минеральных удобрений. В результате низкой отзывчивости многолетних бобо. во-злаковых трав и льна на внесение азота максимальная продуктивность'пятипольного севооборота (32.8-35.8 ц/га з.ед. ) обеспечива-

лась при соотношении N:Р: К как 1:1:1. что равносильно внесению на 1 га пашни не более 48 кг азота, 50 кг фосфора и 50 кг ' калия (табл. 1). Что касается почвозащитных обработок, то при плоскорезной отмечено некоторое снижение продуктивности севооборота по сравнению с отвальной вспашкой, особенно при пониженных дозах минеральных удобрений. При тройных дозах удобрений различия в продуктивности культур в зависимости от обработок почвы нивелировались.

Однако, как показали агрохимические исследования, указанная выше система удобрения (Н1вР50К5о) не обеспечивает увеличения содержания подвижных форм фосфора и калия в почве.

Расчеты также показали, что при дозе Н48 складывается отри: цателышй (-50, -61 кг/га). Н96 - ближе к уравновешенному (-13, -34 кг/га) и N(44 * полокителышй (+"12, +24 кг/га) баланс азота в_ почве (табл. 1).

С точки зрения сохранения и повышения плодородия смытой дерново-подзолистой почвы и охрани природной среды от химического загрязнения наиболее целесообразной и экологически оправданной следует признать следующую систему удобрения в почвозащитном севообороте - N36P,ооК,оо-

Нспользсваннз азота почвы и удобрений культурами почвозащитного севооборота в зависимости от рельефа, обработок и сроков внесения азотных удобрений

Озимая рожь. Результаты микрополевого опыта с !5Н показали, что наибольший сбор зерна, независимо от обработки почвы, получен в приводораздельной части склона (616-5ВО г/м2), значительно меньше (528-516 г/мг) - в нижней части с менее плодородной почвой.

Весенний срок внесения азота имел явное преимущество перед осенним на всех изучаемых 'элементах рельефа и при всех 'способах обработки почвы.' В первом случае урожай зерна колебался в пределах 516-616 г/мг, а во втором - 312-488 г/мг. Использование азота удобрений.растениями при весенних сроках составило на водоразделе 41-53%, на склоне 34-49Ж, а при осенних соответственно 7-9 и 6-9%. Слабое использование растениями азота удобрений, внесенного осенью, вероятно, связано со значительными его газообразными потерями, а также с поверхностным смывом и вымыванием в нижние слои почвы.

Таблица 1

Баланс азота (кг/га) в почвозащитном севообороте на смытой дерново-подзолисток почве

(1987-1В91 гг)

-■■ —.......... 1 Доза N-на 1 га¡Сбор основной севооборотной 1 продукции, гшешади. кг/га и/га в.ед. Приход-, кг/ га Расход, кг/га Баланс, +> - Интенсив- Вынос ность ба- урожаем ланса, % кг/га Возмещение выноса удобрение?.;, S

Отвальная Бег удобрений SS ЙЙ ' Nee (РгКг) N1441P2K2). N144CP3K3} Без удобрений ' N48 '(PiKi) Nee (Р1К1) ■ N06 (Р2К2) N1445P2K2) ЬТ144(РзКз) вспашка (на г. 26.9 35.8 34.1 34.1 34.3 34.3 . Плоскорезы; 25.7 32.8 ■ 29.2 32.2 32.4 ■ 31.1 !убину 21 28 81 127 127 175 174 зя обра£и 26 . 78 ' 122 124 172 179 î см +• pi 99 142 161 . 152 153 150 jtка (на 97 128 138137 156 160 яление -71 ' -51 -34 . -25 +12 +24 глубину -71 -50'' -16 -13 +16 +19 тодпаагатнга 28 57 79 84 109 116 30 см) 27 61 83 Ï10 112 "О слоя 92 124 133 124 124 111 ' 85 108 108 107 115 119 is 10 см) - 39 72 77 119 130 44 89 90 ■ 125 . 121

Примечание: В скобках приведен фен PiKi

= Р50К50 на 1 га севооборотной площали

Им Фоне плоскорезной обработки при весенних сроках снесения азота отм'мюно значительное (на 12-ГЬЖ) повышение коэффициента использования азота удобрения (КИЛ) по сравнению со, вспашкой.

При весенних сроках внесения азотных удобрений установлена более высокая (чем осенью) дополнительная мобилизация азота из почвы ("экстра"-азот). которая в пересчете на 1 га достигала 91-99 кг (или 50-52% от общего выноса) в верхней части склона и 68-90 кг (47-515!) в нижней части против 32-40 (28-37%) и 44-49 кг (39-40%) соответственно при осеннем внесении.

Выявлено, что с глубиной как на водоразделе, так.' и склоне величина потребления азота удобрений растениями постепенно возрастала. При поверхностном внесении азота осенью на фоне плоскорезной обработки почвы коэффициент использования его растениями составлял всего 6-75!. на глубине 10 ом - 28-36%, 20 см - 37-41% и 60 см - 48-56% (табл. 2). Связано это с биологическими особенное-" тяни корневой системы озимой ржи. со снижением по профилю содержания почвенного азота, вертикальной миграцией и накоплением, азота удобрений в нижних слоях почвы, а ташке более высокими власами продуктивной влаги в них в течение вегетационного периода.

Расчета показывают, что от суммарной величины' использованного растениями азота удобрений по всем четырем глубинам примерно одна треть (27-33%) азота приходится на слой почвы 0-20 см, а две трети - на нижние слои (20-60 см). Это обусловлено условиями увлакнения и проникновением мощной корневой системы .ози мой рки в глубокие слои почвы. Под влиянием внесения азотных удобрений по профиля почвы дополнительно мобилизовалось т почвы в пересчете на 1 га в среднем от 40 до 48 кг азота или 32-36% от выноса. Больше его растения использовали из верхних слоев почвы, чем из низших.

Лен-долгунец. В микрополевых и полевых опытах в .условиях неблагоприятного года влияние рельефа и обработок почвы мало отразилось на различиях в урожайности льна-соломки. Однако урожай семян .на водоразделе был существенно выше (80.2-96.0 г/мг), чем на склоне (56.0-66.0 г/мг).

Осенние сроки внесения, азотных удобрений на склоне малоэффективны.

При весенних сроках внесения азотных удобрений получен наибольший урожай соломки и семян на всех изучаемых элементах рель-

Тайхкца 2

Использование растениями озимой ржи азота почвы а удобрений с различной глубины почвенного профиля (илоскорезнач обработка)

Водораздел, 1-2°

Склок,

Глубина несения

см

общий вынос N.

! г/м2

б том числе N

удобрений

ГУМ*

использовано N по глубинам, 7.

КИА, % от внесенного

почвы

,Л"зкстра"-К| г/м*! „ т/и* I г/м*- I

общий вынос

е том числе N

удобрений

почвы

' . ¡испольго- \КУЛ. X |гЛг|ваЕО N по (от вне-

I глубинам.

Iсенног:

Г/ к

! "экс

Г/М*'

|Р120К1£0(ФОН) О весной

. О -осенью 1С осенью. 20 осенью 60 осенью Среднее(0-60) осенью 0,10,20,60 осенью -

7.60 18.30

12.43 12.50 12.10 13.60 12.66

1.65

0.20 1;07

± . СО

1.69 1.05 ,4.19. 12.9012.52

5

- 25 29 40 100

■л

53

36 41 56 35

21

7.60 16.70

12.23 11.43 11.67 11.91 11.61

10.38

9.10 50 4.63 3.83 4.07 4.31 4.01 32 2.78 22

7.20 -17.80jl.45

I

12.43^0.17 13.50¡0.85 13.73| 1.10, 12.32jl.45 13.45¡0.89

У <~) СТТ

уЗ. о.-

13.20!:.75 I

24 31 40 100

49

28 37

4В

■т-

^12.24; ' .2.65!

¡12

( <*>£

! -

. 94

' ю "в"'

! Xи. • ,

Примечание; в скобках показано суммарное использование азота удобрений по четырем а в знаменателе - доли "экстра"-азота в выносе урожаем, %.

глубинам .;счвь

г;фа и лгрофонах. По отношению к Фону (PW(<>o) максимальные прибавки и г .'13ота составили: на водоразделе - поломки 121.6-86.fi Г/М?.и семян 25.2 -20.8 ' на склоне - соответственно

25Ü. 4-РОЯ. О и 25.4-25.6 г/М?.

Коэффициент использования азота удобрений (КИЛУ) растениями мало зависал от элементов рельефа и'спопобоп обработки почин, при этом он был примерно в пять раз больше при весенних сроках rmece -ння азотных удобрений (29-31%). чем осенних (5-7?).

Результаты'опыта показали, что на склоне растения льна род влиянием азотных удобрений дополнительно использовали дли формирования урожая в пересчете на гектар 24-27 кг азота почвы, что примерно в 2 раза больше, чем на почве водораздела. Доиолнитель-" ная минерализация органического азота почвы более интенсивно протекала при весенних сроках внесения азотных удобрений.

Размер использования азота удобрений растениями зависит от' многих факторов, в том числе и глубины размещения питательных веществ в почве. Установлено, что по профилю почвы на Фоне плоскорезной обработки (табл. 3) КИЛ удобрений постепенно возрастал с 30-31% (поверхностное внесение) до 35-37? (глубина 20 см), а затем снижался до 32-33% (глубина 00 см). Эта зависимость'наблюдалась и при- отвальной вспашке. Основное количество азота удобрений (примерно 75%) лен использовал из пахотного слоя почвы (0-20 см), в котором располагалась основная масса корневой системы растений. Наибольшая доля "экстра"-азота в выносе урожаем отмечена при размещении азотных удобрений на глубину 20 см. Из этой глубин« на плоскорезной обработке растения дополнительно использовали ил почвы на водоразделе 13 кг N/ra (или 18% от выноса),, а на.склоне 31 кг N/ra (или im). Отмечено также некоторое увеличение величины "экстра"~азота при отвальной вспашке в сравнении с плоскорезной обработкой почвы.

Яровой ячмень. В условиях достаточного и равномерного выпадения осадков в течение вегетационного периода влияние элементов рельефа и способов обработки почвы мало отразились на уровне урожая ячменя, который в среднем составлял 343-389 г/мг.'Прослеживалась лишь некоторая тенденция его снижения на склоне на Фоне отвальной вспашки.

Слабо проявилось и действие на урожай азотных удобрений, внесенных осенью, что, вероятно, связано, прежде всего с потерями

Таблица 3

Использование растениями'льна азота почвы к удобрений с различной глубины

почвенного профиля (плоскорезная обработка) •

Водораздел, 1-2° : Склон, 4-6° :

Глубина внесения 1 общий вынос N, г/м2 в том числе N общий вынос N, г/м2 Е том числе N j

удобрений почвы удобрений i ШЧВЬ- |

см • г/м2 исполъго-EfiHO N по глубинам ,7. КИА. 7. от внесенного г/м2 "экстра"-Ы г/м* г/м2 использовано N по глубинам,* КИА, | ! от вне-' г/м сенного| - 1 "зкгтре''-KJ - i Г/М* i

Р120К120(ФОН) 5.62 - - - 5.62 - 4.18 - - i 18' i

D осенью 6.55 0.11 - ■7 6.44 0.82 5.79 0.09 6 ! £ j fr, t /U| 1 * —t. !

Ь весной 7.27 0.46 23 31 6.81 1.55 7.'54 0.45 23 1 30 I .6 ! 591 2.14 |

10 веснйй 7.36 0.48 24 32 6.88 1.26 7.00 0.47 25 31 | 6 О 0~ !

20 весной 7.48 0.54 28 37 6.93 1.31 7.82 0.£& ОС: i du | • зо! <3 1 I

60 весной 7.05 0.50 25 33 6.55 0.93 7.35 0.4S 25 32 j 6 CJT i | m p," ' — ' - 1

Среднее(0-60) 7.29 0.50 100 33 6.78 1.26 7.30 0.48 100 32 ! 5 82; .2.58 |

весной 1.98, 17 "1.92; j 1 £-> '

0,10,20,60 ■8.0411.67 28 6.37 0.75 7 .'62 1.51 25 j 6 111 * oo '

весной 9 .. 1 i i t i

Примечание: то же, что в табл. 2.

азота в осенне-зимний период года. И только от внесения азотных удобрений весной получены достоверные прибавки как общей массы урожая, так и зерна на всех изучаемых агрофонах.

Выявленная зависимость урожайности ячменя от изучаемых факторов нашла адекватное отражение и в величине использования азота удобрений растениями. Если при поверхностном внесении азотны. удобрений весной КИА составлял 2-4-31%, .то осенью - только 2-43. Кроме того, наблюдалась та же тенденция, что и с урожаем - некоторое снижение величины использования азота удобрений на склоне и плоскорезной обработке почвы по сравнению, соответственно, с водоразделом и отвальной вспашкой.

Как и в опытах с озимой рожью и льнем, наблюдалась более высокая дополнительная минерализация азота почвы при внесении азотных удобрений весной, чем осенью. За счет благоприятных для микроорганизмов гидротермических условии в весенний период года величина "экстра"-азота в опытах с ячменем составила в среднем в выносе азота урожаем, или в 1.6 раза больше, чем при осеннем внесении азотных удобрений. На склоне минерализация органически"о вещества почвы протекала более интенсивно, о чем свидетельству зт повышенное содержание доли "экстра"-азота в общем выносе урожаем в отличие от почвй на водоразделе.

Наблюдения за динамикой потребления азота ячменем показали, что доля азота почвы в общем выносе урожаем преобладала во все фазы роста и развития растений. На делянках, где азот вносили осенью, в общем выносе урожаем на долю азота удобрений приходилось не более 0. 5-2. 3%. При внесении азотных удобрений весной количество азота почвы в общем выносе уменьшалось, а доля участия азота удобрений увеличивалась примерно в 2-7 раза в зависимости от фазы растений. Больше всего азота удобрений (15.2.-15.9%) растения потребляли в фазу .начала трубкования на- фоне отвальной вспашки. На плоскорезной обработке, а также в целом на склоне отмечено снижение усвоения азота удобрения практически во все фазы роста и развития растений. Исследования в модельном опыте с ,5Н показали, что растения ячменя из нижних слоев почвы на плоскорезной обработке усваивают значительно больше азота, чем с верхний (табл. 4). Причем, максимальное потребление растениями азота на отвальной вспашке установлено на глубине 20 см (КИА составил

Таблица

Использование растениям*! ячменя азота почзы и удобрений о различной глубины почвенного профиля (плоогарезная обработка)

Глубина зкасения

см

Водораздел, 1-2^

Склон

общий вьшос

м,

т/м2

в том числе N

удобрений

ПОЧЕЫ

-< ОбПИЙ Г

!вынос I -1 м ¡~

т~м

/"*ОбС9Н5Г

г/мх

испольго- 1КИА, вано N по от зне-гдубинам,X сенного

|"экстра"-И|

г/ьг

г/мл

-ЮИОЛЬЗ^'-

гакс N по --/бикам.*

РК (фон) С СС-Н1Ю

■ С ЗЗСЯСЙ . 10 веской 20 веской

,10,20,60 ■

7.05 3.46

12.00

13.01 12.34

15.02 12.82

14.70

и.о.

0.83 0.95 ¡0.82 '0.95 0.89

;з.5б

4.60

23

С, (

23 27 100,

23 29 23 22 29

.05

.05 51, ,07| РН!

10.101

15 3.12 4.01 4.45

7 05

; п=

6.65|и.08

; хч.с

11 о .

! за

- I ■ 5|1.

. -С|

14.55

1-.. с

Примечание: 2 скобках показано суммарное испольгсзаяие агога удобрении по чегът^м глубг-ка1.: з знаменателе - доля "зкстра"-азота н сбцем выносе уро.чаем,

43 -59"л). а на шюокорезной ооработк« - на глубине 60 см (КИА -32-430, что, скорее всего, обусловлено различной глубиной проникновения корневой системы растений при этих способах обработки почвы.

Особенно интересно отметит!, особую роль плоскорезной обработки почвы в азотном питании растений на склоне. При этом способе обработки почвы растения потребляли из, глубоких слоев .почвц (10, 20, 60 см) в 1.6-1,8 раза больше азота удобрений, чем при поверхностном их внесении. Ото говорит о том, что применяя на склонах плоскорезную обработку для защити почвы от смыва, азотные удобрения должны в обязательном порядке заделываться в почву, г, не вноситься поверхностно.

■ На фоне отвальной вспашки растения использовали основное .ко -личество азота удобрений из слоя почвы 10-20 см (60-61% от внесенного). а на фоне плоскорезной обработки - из слоя 10-60 см (77-83%). В варианте опыта, где всю дозу азота вносили в виде метки (15Н12о> в один профиль почвы, растения ячменя в зависимости- от различных условий использовали от 38 до 58% азота удобр£-ний. а дополнительная минерализация органического азота почвы и этом случае была примерно в 2-3 раза ниже (14-30 кг/га или 13-23« от выноса), чем .при дробном внесении такой же дозы азотных удоб---рений. .

Миграция и баланс азота в дерново-подзолистой почве склона

Передвижение азота удобрений в метровом профиле почвы как на приводораздельной, так и нижней части склона наблюдалось уже в первый год его внесения под озимую- рожь. Причем, если на фоне отвальной вспашки после уборки урожая следы меченого азота удобрений в основном обнаружены в верхних слоях почвы, то на фоне плоскорезной обработки - по всему метровому профилю почвы.

Особый интерес представляет сравнение двух вариантов опыта -с осенним и весенним, сроками внесения азотных удобрений по поверхности почвы. Независимо от срока внесения азота, способа обработки почвы и места размещения в рельефе, азот удобрений на 3-ий год его внесения был обнаружен во всей метровой толщине почвы. Больше'его сосредоточивалось в самом верхнем'слое почвы (0-10 см), затем с глубиной его содержание постепенно падало и только на склоне было замечено некоторое накопление азота в нижних слоях почвы. Больше всего азота в метровом профиле почвы осталось при

весенних сроках внесения

азотных удобрений (1.35-й. 11 мг/100 г почпы или 18-Г.8Х от внесенного за 3 года количества). При осенних сроках внесения азота в результате вымывания и смыва в метровом профиле почин величина остаточного азота удобрения была-значительно меньше н составляла 0.43-1.05 мг/100 г почвы или - лишь 0-14% от внесенной суммарной дозы азота за 3 года. ■

На Фоне плоскорезной обработки отмечено более высокое содержание остаточного азота удобрений в метровом профиле почвы, чем на отвальной вспашке.

Распределение остаточного количества азота по профилю почвы в зависимости от глубины внесения азотных удобрений показано на рис. 2. Просматривается следующая картина: накопление остаточного азота удобрений (31-04%) в верхних слоях почвы (0-10 см) и в местах (20, 60 см) размещения азотных удобрений (24-29% от внесенного количества). При размещении азота удобрения на глубину 60. см более сильное обогащение Печеным азотом происходит верхних слоев почвы (0-40 см), чем нижних (80-100 см), скорее всего, за счет подтягивания его вместе с влагой корневой системой растений.

Рис. 2. Распределение остаточного количества 15Я по почвенному профилю и зависимости от глубины внесения, азотных удобрений.

1- приводораздельная часть склона; 2- нижняя часть склона

/VудЫрекий, у0

Обнаруженное высокое содержание азота удобрения в слое 80-100 см, в варианте, где вся доза азота вносилась в виде метки '1го дает основание нам предполагать о возможном накоплении его и в более глубоких слоях почвы, а также в грунтовых водах.

Исследования в модельном опыте показали, что больше всего азота удобрений остается в метровом почвенном профиле при размещении его в слое 0-10 см (от 1.35 до 2.11 мг/ЮО г почвы). При более глубокой заделке азотных удобрений (20 и 60 см) количество остаточного азота удобрений заметно снижалось (от 0.75 до 1.11 мг/100 г почвы), что обусловлено как более интенсивным поглощением его корневой системой растений из этих слоев почвы, таг п большей вероятностью его вымывания за пределы корнеобитаемого слоя.

Рельеф и обработки почвы практически не оказали влияния на изменение содержания остаточного азота удобрений при их заделке в почву.

Установлено, что в первый год от места внесения удобрений азот мигрировал с поверхностным стоком вниз по склону на расстояние 3-5 м, а на третий год - 15-17 м.

Величины неучтенных потерь азота удобрений за три года систематического их применения представлены на рис. 3. Результаты баланса азота наглядно показывают, что на почвах склонов Нечерноземной зоны вносить азотные удобрения поверхностно в осенние сроки недопустимо.' Непроизводительные потери азота при плоскорезной обработке в этом случае составляют в среднем 77-80%. Если даже отнести из этой величины 30% на газообразные потери (Макаров, 1966, 1988), то и в этом случае можно считать что примерно столько же азота теряется вследствие водной эрозии и вымывания в нижележащие слои почвы. Общие потери азота при весенних сроках использования азотных удобрений и неглубокой заделке их в почву составляли в среднем 26-31%.

П^и-.хча? \rtcrit, пцтппсг

Веска. Осгиг,

Ниж-няя часть

Весна.

скоска

Осгх-я

Рис. 3. Баланс азота в зависимости от рельефа и сроков внесения азотных удобрений (% от внесенного). 1- использовано растениями; 2- осталось в почве: 3- потери (неучтенное количество).

выводы

1. На дерново-подзолистых почвах склонов со средним содержанием подвижных форм фосфора и калия наибольшее влияние на. урожайность сельскохозяйственных культур .в почвозащитном севообороте оказывают азотные удобрения. Продуктивность севооборота на уровне 32-34 ц/га з. ед. лри уравновешенном балансе азота и положительном. - фосфора и калия в почве обеспечивалась при внесении на-1 га севооборотной площади N96. (на фоне РюоКюо).

2. Дерново-подзолистые почвы склонов, подстилаемые карбонатными и моренными суглинками, характеризовались в целом более низким плодородием, чем аналогичные почвы равнинных участков. Осо-

оешю понижено ь них содержание гумуса и азота. На почвах, залегающих в нижней части ЮВ склона, урожай зерна озимой ржи в среднем был на 13-19%. льна-семян на 47-48% ниже, чем на почвах при-водораздельной части. Существенных различий в урожайности ячменя в зависимости от рельефа в годы исследований не было выявлено..

Установлено снижение урожайности ячменя и льна на фоне плоскорезной обработки по сравнению с отвальной вспашкой, за исключением озимой ржи, размещаемой после многолетних злаково-бобовьх трав.

3. На почвах склонов выявлено снижение усвоения азота удобрений растениями. Так. коэффициент использования азотных удобрений (КИЛУ) составил для озимой ржи на склоне 25-30%, а па водо--

■ разделе 31-35%; для льна - соответственно 32-34% и 33-35% и ячменя - 35-36% и 29-40%.

В агрономическом отношении наиболее оправданно весеннее внесение азотных удобрений независимо от способа обработки почвы. Если при осеннем поверхностном внесении азота под озимую рзкь КИАУ растениями не превышал 6-9%, то весной он достигал 34-53«, под лен соответственно 5-7% и 29-31%, под ячмень - 2-4% и 24-31%.

4. Растения озимой ржи, как на водоразделе, так и склоне, примерно 2/3 азота удобрений усваивают из нижних слоев почвы

, (20-60 см), льна - из слоя 0-20 см, а ячменя при отвальной вспашке - из слоя 0-20 см, а при плоскорезной обработке - из слоя 0-60 см.

5. Выявлена более высокая минерализация органического азота почвы под влиянием применения азотных удобрений весной, чем осенью, и на склоне, чем водоразделе. Величина "экстра"-азота в весенние сроки внесения азотных удобрений была примерно в 1.5-3.7

'раза больше, чем в осенние, и составляла 16-52% в общем выносе азота урожаями культур.

• 6. На дерново-подзолистых почвах больше всего азота вымывалось из метрового профиля-почвы при осенних сроках внесения азотных удобрений, чем весенних. Максимальное количество азота, после трехлетнего систематического его внесения, обнаружено в слое почвы 0-10 см (31-84%) и местах непосредственного его размещения по профилю почвы (24-29%). ' ...

При этих же сроках в метровом слое почвы закреплялось от .31 до 40% азота от внесенного количества или-примерно в 1.5-4.0 раза

больше, чем при осенних сроках внесения азотных удобрений.

От места внесения азотных удобрений в первый год азот мигрировал с поверхностным стоком вниз по склону на расстояние 3-5, м, а на третий год в результате систематического его применения - на расстояние 15-17 м.

7. На дерново-подзолистых почвах склонов наиболее экологически безопасный баланс азота складывался при весенних сроках применения азотных удобрений. При этих сроках неучтенные потери азота на фоне отвальной и плоскорезной обработки составляли 26-31% против 77-85% осенью. Глубокое размещение (60 см) азота удобрений приводит к увеличению вымывания его из почвы.

Предложения по использованию результатов исследований

1. Для получения на дерново-подзолистых почвах склонов 35 ц/га з.ед. необходимо в расчете на гектар севооборотной площади ежегодно вносить 48 кг азота. 50 кг фосфора и 50 кг калия. С учетом поддержания положительного баланса питательных веществ в почве указанные дозы удобрений необходимо увеличить примерно в два раза.

2. На дерново-подзолистых почвах склонов азотные удобрения под яровые зерновые культуры и лен следует вносить только весной и'обязательно заделывать в пахотный слой почвы.

3. Для определения потребности растений в азотном питании на смытых дерново-подзолистых почвах рекомендуется почвенную диагностику проводить на посевах озимой ржи на глубину 0-60 см. льна - 0-20 см, ячменя - 0-20 см (при отвальной вспашке) и 0-60 см (при плоскорезной обработке). < ■

список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Шмырева Н.Я. Использование озимой.рожью азота удобрений и его миграция в дерново-подзолистой почве склона//Тезисы докладов' конференции молодых ученых "Эффективность применения средств Химизации и продуктивность с/х культур. М., 1994.- С. 11-12.

2. Явтушенко В. Е., Цуриков Л. Н., Шшрева Н.Я. Использование азота удобрений озимой рожью и его миграция в дерново-подзолистой почве склона//Агрохимия. - 1995.- N 12..- С. 49-56.

3. Шмырева Н.Я. Использование культурами севооборота азота удобрений и его миграция в дерново-подзолистой почве склош-в .Центрального Нечерноземья//Тезисы докладов XXXI конференций "Эффективность применения средств химизации и продуктивность • с/х культур. М.. 1996..- С. 22.

4. Явтушенко В.Е., Цуриков Л.Н., Шмырева Н.Я. Использование культурами севооборота азота удобрений и его миграция в дерново-подзолистой смытой почве//Тезисы докладов II съезда общесюа почвоведов. Санкт-Петербург. 1996. - с.' 428,