Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕДЬКОЙ АММОНИЙНОГО И НИТРАТНОГО АЗОТА ИЗ РАЗНЫХ СЛОЕВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕДЬКОЙ АММОНИЙНОГО И НИТРАТНОГО АЗОТА ИЗ РАЗНЫХ СЛОЕВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ"

ъсш

На пр писи

АХМЕТОВА Алия Борисовна

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕДЬКОЙ АММОНИЙНОГО И НИТРАТНОГО АЗОТА ИЗ РАЗНЫХ СЛОЁВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСГОЙ ПОЧВЫ

Специальность 06.01.04 - Агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2006

Работа выполнена на кафедре агрономической и биологической химии Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А. Тимирязева.

Научный руководитель - доктор биологических наук,

профессор В В Кидин Официальные оппоненты доктор биологических наук.

Ведущая организация — Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им ДН Прянишникова.

па заседании диссертационного совета Д 220 043 02 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К А Тимирязева Адрес 127550, Москва, Тимирязевская ул , 49 Ученый совет РГАУ - МСХА имени К А Тимирязева

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ РГАУ - МСХА имени К.А Тимирязева

Автореферат разослан « года

профессор С Ф Измайлов, кандидат биологических наук, доцент Н Г Ракипов

Защита диссертации состоится «сХОу> ¿»'^с/^¿%. 2006 г 1

час

диссертационного совета

Ученый секректарь

В В Говорина

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В Нечерноземной зоне основным фактором,

лимитирующим урожайность культур, является уровень азотного питания. Внесение необоснованно высоких доз азотных удобрений может оказаться не только неэффективным приёмом повышения продуктивности сельскохозяйственных растений, но и служить причиной накопления нитратов в продукции в опасных для человека пределах.

В связи с этим одним из важных вопросов современной агрохимии является оптимизация азотного питания сельскохозяйственных растений. При этом наиболее актуальным вопросом является совершенствование методов корректировки доз азотных удобрений с учетом запасов минерального азота в почве в начале вегетации растений и его доступности культурам. Исследования, широко проводимые преимущественно с зерновыми культурами показали, что использование аммонийного и нитратного азота из пахотного и подпахотных горизонтов почвенного профиля зависит в значительной степени от морфологических особенностей строения корневой системы сельскохозяйственных культур. С овощными культурами такие исследования не проводились.

Цель и задачи исследований: Основная цель исследований заключалась в изучении с помощью стабильного изотопа 15И особенностей потребления растениями редьки аммонийного и нитратного азота из разных слоёв дерново-подзолистой почвы. В связи с этой целью нами были поставлены следующие задачи:

1. Изучить доступность аммонийной и нитратной форм минерального азота дерново-подзолистой почвы разным сортам редьки из отдельных её слоев.

2. Определить реальные коэффициенты использования тремя сортами редьки аммонийного и нитратного азота из пахотных и подпахотных горизонтов почвенного профиля.

3. Установить структуру баланса меченого аммонийного и нитратного

азота в разных слоях дерново-подзолистой почвы.

Научная новизна. В почвенной диагностике азотного питания овощных

культур до сих пор остаются неизученными вопросы использования

растениями аммонийной и нитратной форм азота

почвенного профиля. В 3-х летних

примере овощной культуры редьки фучен^ьРйктуЙн^кт?];

нитратного азота из пахотного и

профиля. Определены реальные коэср [фшфзйА НМйГЫЙ

№

сортами редьки минерального азота почвы из отдечьных ее стоев Изучены основные пути трансформации минерального азота в отдельных горизонтах почвы

Практическая значимость. Установленные с помощью стабильного изотопа азота особенности превращения аммонийного и нитратного азота в отдельных слоях почвенного профиля позволят совершенствовать приемы оптимизации азотного питания культурных растений Полученные нами закономерности использования аммонийного и нитратного азота почвы в зависимости от его пространственного расположения в корнеобитаемом слое позволяют значите 7ЬНО повысить надежность почвенной диагностики азотного питания сельскохозяйственных растений на основе дифференцированного послойного учета содержания и доступности разных форм минерального азота

Апробация работы. Материалы исследований докладывались ежегодно на заседаниях кафедры агрономической и биологической химии МСХЛ в 2001-2003 гг., на научной конференции МСХА в 2004 г, на международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2005» в МГУ им Ломоносова в 2005 г и на 39-й международной научной конференции молодых ученых ВНИИА им ДН Прянишникова Основные материалы диссертации отражены в 3 -х печатных работах

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора титературы, экспериментальной части из 4 глав, выводов, списка использованной титературы (151 источников, из них 30 -иностранных)

Работа изложена на 118 страницах машинописного текста и включает 12 таблиц, 20 рисунков и приложения

Автор выражает искреннюю благодарность доценту кафедры овощеводства А Ф Елисееву, а так же сотрудникам кафедры агрономической и биологической химии и сотрудникам таборатории масспектрометрии ВНИИА за оказанную помощь в выполнении работы

Объекты, методы и условия проведения исследований.

Исследования проводили в полевом мелкоделяночном опыте на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве опытной овощной станции МСХА им Эдельштейна в период с 2001 по 2003 годы

Основные агрохимические показатели пахотного слоя почвы представлены в таблице 1

Объектами наших исследований были три сорта редьки разных подвидов: Европейского - Зимняя круглая мерная и Японского - ТСХА-166, ТСХА-Р, различающихся морфологией корневой системы.

Содержание минерального азота в почве (сумму аммонийного и нитратного) определяли перед закладкой опыта послойно через каждые 20 см до глубины 60 см. После приготовления вытяжки почвенных образцов с раствором 1н. KCl, аммонийный азот определяли по методу Кьельдаля, нитратный - в щелочной среде по Деварду. Для установления размера использования растениями аммонийного и нитратного азота содержащегося в различных слоях почвы перед посевом растений редьки его метили небольшим количеством (6-10 кг/га) стабильного изотопа "N путём внесения на глубину 10,30, 50 см (в середину каждого из 3 слоев почвы) раствора (''NH^SOi или Na15N03 с обогащением 15N 27,5 и 20 атом.% в 2001-2002 гг.; 50 и 20 атом.% в 2003 году.

/

Таблица 1

Агрохимические показатели почвы опытного участка.

Нг S Р2О5 к2о Гумус

Слой почвы рн сол. мг-экв/100 г Noöin., % мг/кг по Тюри ну,%

0-20 см 5,7-6,0 1,8-23 12,0-18,0 0,12-0,14 430-460 170-250 2,6-3,2

20-40 см 4,7-4,9 2,0-23 - 0,05-0,09 315-380 115-120 -

40-60 см 4,2-4,5 2,7-2,9 - 0,02-0,04 195-225 60-75 -

С этой целью на каждой опытной делянке площадью 1 м2 с помощью металлического стержня диаметром 7 мм делали 24 отверстий (по 6 отверстий в междурядья), для равномерного распределения метки по всей делянке, и с помощью пипетки с удлинительной трубкой на дно каждого отверстия вносили по 5 см3 раствора меченных 15Ы сульфата аммония или натриевой селитры соответствующей концентрации, после чего отверстия засыпали почвой соответствующего слоя и уплотняли.

Мелкоделяночный опыт с каждым сортом включал 6 вариантов и проводился в 3-х кратной повторности, на каждой делянке располагалось в среднем по 20 растений Общая площадь мечкоделяночного опыта составляла 60 м:

Таблица 2

Схема опыта

Варианты с М-151УН4 Варианты с IV-'5N03

1 Зимняя круглая( 0-20) см 10 Зимняя круглая (0-20) см

2 Зимняя круглая (20-40) см 11 Зимняя круглая (20-40) см

3 Зимняя круглая (40-60) см 12 Зимняя круглая (40-60) см

4 ТСХА-166 (0-20) см 13 ТСХА-166 (0-20) см

5 ТСХА-166 (20-40) см 14 ТСХА-166 (20-40) см

6 ТСХА-166 (40-60) см 15 ТСХА-166 (40-60) см

7 ТСХА-Р( 0-20) см 16 ТСХА-Р (0-20)см

8 ТСХА-Р (20-40)см 17 ТСХА-Р (20-40) см

9 ТСХА-Р(40-60) см 18 ТСХА-Р (40-60) см ,

Посев растений проводили в наиболее оптимальные сроки для взятых нами сортов редыси - в первой декаде июля, уборку проводили при достижении редькой товарной спетости - в начале октября Редьку возделывали по общепринятой технологии для средней полосы Уход за растениями в вегетационный период включал прореживание, рыхление, прополку и полив В течение вегетации растений проводились соответствующие фенологические наблюдения

В фазу 10-11 листьев проводили фоновую подкормку растений мочевиной в дозе 60 кг/га. Содержание общего азота в растительных образцах (ботве и корнеплодах к моменту уборки), после предварительной подготовки — высушивания при постоянной температуре и размола, опредетяли по методу Кьельдаля — Иодельбаурера

Анализ изотопного состава азота в почвенных и растительных образцах проводили методом масс-спектрометрии. Одновременно определяли исходное обогащение в солях (№14)2804 и ЫаЫОз, используемых в опыте. Избыток атомного % рассчитывали как разность между обогащением образца и естественным природным содержанием азота - 0,3650 атом.%, которое определялось в холостом образце. Анализ изотопного состава азота во всех образцах определяли на масс-спектрометре МИ-1201 в лаборатории масс-спектрометрии Всероссийского научно-исследовательского института агрохимии имени Д.Н. Прянишникова (ВНИИА). Основная аналитическая работа проводилась в лабораторных условиях на кафедре агрономической и биологической химии РГАУ - МСХА.

Результаты исследований:

1. Влияние разных форм минерального азота почвы на урожайность

трёх сортов

. Проведенные нами трехлетние полевые исследования по изучению доступности растениям редьки природного аммонийного и нитратного азота из отдельных слоев дерново-подзолистой почвы показали, что внесение в разные слои почвенного профиля небольших количеств меченых солей сульфата аммония и натриевой селитры (из расчета 6-10 кг/га), как и следовало ожидать, не оказало достоверного влияния на урожайность корнеплодов и ботвы изучаемых сортов редьки.

Средняя за три года урожайность корнеплодов сорта зимняя круглая по трём вариантам, различающихся глубиной заделки меченых удобрений, составила 4,19-4,62 кг/дел. или 419-462 ц/га; ботвы - 3,65-4,39 кг/дел. или 365-439 ц/га при внесении сульфата аммония и соответственно 4,08-4,41 кг/дел. или 408-441 ц/га и 3,88-4,53 кг/дел. или 388-453 ц/га привнесении натриевой селитры.

В варианте с сортом ТСХА-166 средняя за три года урожайность корнеплодов составила — 5,01-5,45 кг/дел. или 501-545 ц/га, ботвы — 3,31-3,49 кг/дел. или 331-349 ц/га при внесении сульфата аммония и соответственно 4,95-5,59 кг/дел. или 495-559 ц/га и 3,19-3,54 кг/дел. или 319-354 ц/га при внесении натриевой селитры (табл. 3,4).

Средняя за три года урожайность корнеплодов сорта ТСХА-Р составила 6,29-7,18 кг/дел. или 629-718 ц/га, ботвы - 3,23-3,57 кг/дел. или 323-357 ц/га при внесении сульфата аммония и соответственно 5,72-6,04 кг/дел. или 572604 ц/га и 3,18-3,43 кг/дел. или 318-343 ц/га при внесении натриевой селитры, (табл. 3,4).

Несмотря на несущественность различий по вариантам урожайности каждого из трех сортов редьки в среднем за три года, можно отметить, что доступность разных форм минерального азота из отдельных стоев почвенного профиля, в данных почвенно-климатических условиях, заметно варьирует в зависимости от сорта Четко прослеживается тенденция к увеличению урожайности корнеплодов сорта зимняя крупая при внесении |5М- ЫНд в слой 40-60 см - 4,62 кг/дел. М- N03 - в слой 0-20 см - 4,41 кг/дел , ботвы этого сорта - при внесении меченного сульфата аммония и натриевой селитры в стой 40-60 см - 4,39 кг/дел и 4,53 кг/дет По резутьтатам 3-летних исследований с редькой сорта ТСХА-166 четко прослеживается тенденция к увеличению урожая корнеплодов при внесении меченного сульфата аммония в слой 0-20 см - 5,45 кг/дел, и при внесении нитрата натрия в слой 40-60 см - 5,59 кг/дел Урожай ботвы этого сорта при внесении меченного сульфата аммония в слой 40-60 см составил 3,49 кг/дел, и при внесении меченного нитрата натрия в слой 20-40 см -3,54 кг/дет

В опыте с сортом ТСХА-Р наблюдается уветичение урожая корнеплодов и ботвы в стое 0-20 см как при внесении в этот стой 15М-МН» так и ''Ы-ЧОз -соответственно 7,18 и 3,57 кг/дел; 6,04 и 3,43 кг/дел (табл 3,4) Аналогичная тенденция наблюдается и при анализе сухой массы растений редьки (табл 5)

Содержание общего азота в исследуемых растениях практически не зависето от варианта опыта и составляло в среднем за три года в корнеплодах 0,9-1,3 %, в ботве - 1,6-2,0 % в варианте с сортом зимняя круглая, 0,8-1,0 % и 1,5-1,9 % соответственно в варианте с сортом ТСХА-166, 0,8-1,3% и 1,31,7 % в варианте с сортом ТСХА-Р (табл 6)

2. Доступность разных форм минерального азота растениям редьки из отдельных слоев дерново-подзолистой почвы. Применение небольшого количества меченных

удобрений позволило смоделировать процесс потребления природного аммонийного и нитратного азота с разной глубины почвенного профиля в естественных условиях, не нарушая характера трансформации азота почвы

Полученные в результате изотопного анализа данные о содержании меченного 15М азота в анализируемых растениях и учитывая количество внесенного

сутьфата аммония - (163 мг/дел в 2001-2002 гг и 234 мг/дел в 2003 году) и натриевой селитры - (198 мг/дет в 2001-2003 гг) позволили нам определить реальные коэффициенты использования растениями трех сортов редьки минерального азота из отдельных стоев дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы

Таблица 3

Урожайность корнеплодов растении редьки в полевом мелкоделяночном опыте 2001-2003 гг. в кг/м2 и в ц/га.

Внесение Зимняя круглая ТСХА-166 ТСХА-Р

меченого черная

азота в слой почвы кг/м2 | ц/га кг/м2 1 ц/га кг/м2 1 ц/га

2001 год

0-20 см «5.35 *535 6.52 652 10.52 1052

5,16 516 5,13 513 8,13 813

20-40 см 4.87 487 6.13 613 9.63 963

4,53 453 6,78 678 7,47 747

40-60 см 5.63 563 ,5.55 555 9.05 905

4,52 452"' 6,73 673 7,20 720

НС Рол 0,58 58

2002 год

0-20 см 2.45 245 5.03 503 6.17 617

2,47 247 4,85 485 4,50 450

20-40 см 2.33 233 4.77 477 5,67 567

2,40 240 4,60 460 4,57 457

40-60 см 2,75 275 4.98 498 5.23 523

2,52 252 5,13 513 4,95 495

НСРол 0,27 27

2003 год

0-20 см 5.50 550 4.80 480 4.85 485

5,60 560 4,88 488 5,50 550

20-40 см 5.37 537 4.12 412 4.72 472

5,30 530 4,95 495 5,30 530

40-60 см 5.48 548 4.70 470 4.60 460

5,45 545 4,92 492 5,00 500

НСРол 0,30 30

Среднее за три года

0-20 см 4.43 443 5.45 545 7.18 718

4,41 441 4,95 495 6,04 604

20-40 см 4.19 419 5,01 501 6.67 667

4,08 408 5,44 544 5,78 578

40-60 см 4.62 462 5.08 508 6,29 629

4,16 416 5,59 559 5,72 572

♦числитель- урожайность корнеплодов при внесении ("МЬ)!^, знаменатель - урожайность корнеплодов вря внесении ТЧа'^Оэ

Таблица 4

Урожайность ботвы растений редьки в полевом мелкоделяночном опыте 2001-2003 гг. в кг/м2 и в ц/га.

Внесение Зимняя круглая ТСХА-166 ТСХА-Р

меченого черная

азота в слой почвы кг/м' ц/га кг/м2 г ц/га кг/м' ц/га

2001 год

0-20 см *3,5Ч *353 2,82 282 3,52 352

4.96 496 2.30 230 3,15 315

20-40 см 3.97 397 2.74 274 "4,13 313

4.07 407 3.05 305 2,43 243

40-60 см 4.77 477 3.18 318 2,88 288

4.92 492 2,43 243 2,70 270

НСРол 0,28 28

2002 год

0-20 см Ш. 327 4,02 402 3,10 310

3 53 353 4.15 415 3.57 357

20-40 см 3.97 397 4.07 407 3.00 300

3.55 355 4,27 427 3,87 387

40-60 см 4,02 402 4.08 408 2,84 283

4,35 435 4 03 403 3,74 374

НСРол 0,32 32

2003 год

0-20 см 4.14 414 3.18 1 318 4.10 410

4,16 416 3.20 320 3 58 358

20-40 см 3.78 378 3.12 312 4.06 406

4 02 402 3.30 330 3.25 325

40-60 см 4,32 439 3,21 321 4,00 400

4,31 431 зло 310 3.43 343

НСРоз 0,33 33

Среднее за три года

0-20 см 3,65 365 3.34 334 3,57 3^7

4 22 422 3.22 322 3,43 343

20-40 см 3.91 391 3.31 331 3,40 340

3.88 388 3,54 354 3,18 318

40-60 см 4.39 439 3,49 349 3,23 123

4.53 453 3,19 319 3,29 329

*числнтель- урожайность ботвы при внесении ( N{14)3804 знаменатель - урожайность ботвы нрн внесении

Таблица 5

Урожайность сухой массы редьки в полевом мелкоделяночном опыте 2001-2003 гг., г/делянку.

Внесение меченого 2001 год 2002 год 2003 год Среднее за три года

азота Зимняя круглая 0 чэ 1 а, 1 Зимняя круглая 45 ! о. Зимняя круглая 1 о, § Зимняя круглая 45 о, !

1 .N-N11] в слой 0-20 см 720 505 456 357 726 431 218 370 548 308 457 286 505 512 357 415 431 517 481 462 454 360 538 411

2 .N-N114 в слой 20-40 см 678 560 451 362 686 416 231 399 501 385 386 209 560 543 362 477 416 552 490 501 438 408 496 392

3.№МН4В слой 40-60 см 743 636 416 398 605 389 267 446 538 459 429 258 636 667 398 472 389 494 549 583 451 443 474 380

4 .Ы-ИОз в слой 0-20 см 630 635 631 317 561 394 264 401 461 508 343 354 635 736 317 387 394 304 510 591 470 404 433 351

5 .N-N03 в слой 20-40 см 639 570 746 397 523 310 247 348 483 343 334 306 570 662 397 366 310 408 485 527 542 369 389 341

6.ШчГО3 в слой 40-60 см 601 654 734 339 521 366 244 406 477 514 342 379 654 702 339 419 366 439 499 587 517 424 410 395

Числитель - масса корнеплодов; знаменатель - масса ботвы.

Установлено, что коэффициенты использования минерального азота в значительной степени зависят от глубины его расположения в корнеобитаемом слое почвы

Данные о размере использования минерального азота почвы к моменту уборки растений редьки в среднем за три года представлены на рисунках 1 -3

Несмотря на существенную зависимость результатов меткоделяночных опытов по годам от погодных и почвенных условий экспериментальные данные убедительно свидетельствуют о преимущественном поступлении минерального азота в растения редьки независимо от сорта из пахотного и подпахотного стоев почвы При этом редька сорта зимняя круглая и ТСХА-166 преимущественно потребляла азот из подпахотного слоя (20-40 см), а редька сорта ТСХА-Р лучше использовала азот из пахотного слоя 0-20 см

В среднем за три года коэффициенты использования аммонийного азота редькой сорта зимняя круглая из слоя почвы 0-20 см и 20-40 см были равны и составили 33%, нитратного — соответственно 33% и 37% (рис 1-3)

Коэффициенты использования минерального азота почвы редькой сорта ТСХА-166 в среднем за три года были несколько ниже и составляли аммонийного — из слоев 0-20 и 20 40 см - 28%, нитратного — соответственно 23 % и 30 % (рис 1-3)

Редькой сорта ТСХА-Р потребление аммонийного азота из пахотного слоя почвы составляло 33% и 30% из ближайшего подпахотного (20-40 см), нитратного азота, соответственно, 28 % и 27 % (рис 1-3)

Преимущественное использование разных форм минерального азота из двух верхних слоев почвы (0-20 и 20-40 см) согласуется с данными исследований, проводимых с полевыми культурами Кидиным В В, Замараевым А Г (1989), Кидиным ВВ, Ионовой ОН (1992) Ильюк Е Н (1997)

Следует отметить, что уровень потребления растениями трех сортов редьки минерального азота из более глубокого слоя почвы (40-60 см) по сравнению с пахотным и подпахотным слоями почвы был довольно высоким, а в некоторых случаях даже превышал потребление азота из пахотного слоя

В среднем за три года растения редьки сорта зимняя круглая из слоя 40-60 см использовали 30% аммонийного и 34% нитратного азота от содержащегося его в почве, редькой сорта ТСХА-166 потреблялось, соответственно, 25% и 27% и редькой сорта ТСХА-Р - 25 % и 24 %

Коэффициенты использования разными сортами редьки минерального азота почвы из слоя 40 60 см были лишь в 1,3 раза ниже, чем из верхнего слоя 0-40 см (рис 1-3) В то время как в исследованиях Коренькова и др (1986), и Кидина ВВ, Ионовой ОН (1992), где использовались преимущественно кучьтуры с мочковатой корневой системой, потребление

и

минерального азота из нижних слоев по сравнению с пахотным слоем было в 2 раза ниже

Рис 1

Коэффициенты использования аммонийного и нитратного азота почвы редькой в 2001 году, %

ТСХА 168 ТСХАР

ТСХА 166 ТСХА-Р

5 0 20 см Е 20-40 см а ю-ео СИ ■ 0-20 см я 20-40 си а 40-60 см

Рис 2

Коэффициенты использования аммонийного и нитратного азота почвы редькой в 2002 году, %

45 г —---- - ....... - 45

зк ТСХА-166 ТСХАР лс. ТСХА-165 ТСХАР

а 0 20 см а 20-40 см 140-60 см ш 0 20 см ■ 20-40 см и 40-60 см

Относительно высокое потребление минерального азота из нижнего стоя 40-60 см можно объяснить морфологическими особенностями строения

корневой системы растений редьки, имеющих стержневую, способную глубоко проникать в почву (более 2-х метров) корневую систему.

Рис.3

Коэффициенты использования аммонийного и нитратного азота почвы редькой в 2003 году, %

Зим.кр. TCXA-166 ТСХА-Р Зим.кр. TCXA-166 TCXA-P

■0-20 см H2IM0 см □ 40-60 см M 0-20 см ■ 20-40 см □ 40-60 см

Полученные нами результаты согласуются с исследованиями Лукина C.B., Кирикого Я.Т. и др. (1991); Акулова Г.П., Лукина C.B. (1996), которые изучали потребление сахарной свеклой минерального азота удобрений, с различной глубины почвенного профиля чернозёма. Следует отметить, что нитратный азот, особенно из более глубоких слоев почвы (20-40 и 40-60 см) использовался несколько лучше (на 2-6%) аммонийного, что вероятно связано с передвижением его по профилю почвы в верхние горизонты, особенно в годы с недостаточным количеством осадков.

В целом из корнеобитаемого слоя почвы (0-60 см) в среднем за три года редькой сорта зимняя круглая к моменту уборки использовалось 27% аммонийного и 32% нитратного азота; редькой сорта ТСХА-166 соответственно - 27 % и 29%; редькой сорта ТСХА-Р - 29 % и 31%. Установленные с помощью изотопного метода коэффициенты использования растениями аммонийного и нитратного азота (рис. 1-3) позволили нам определить средневзвешенный вынос (с учетом содержания каждой формы азота в разных слоях и доступности его растениям). Исследования показали (табл. 6, рис. 4), что, несмотря на существенные колебания погодных условий и урожайности в годы проведения опытов, растения редьки независимо от сорта потребляли минеральный азот преимущественно из пахотного слоя почвы (0-20 см).

В среднем за три года из 312 кг минерального азота, содержавшегося перед посевом растений трех сортов редыш в слое 0-60 см в расчете на один

гектар к моменту уборки растения редьки сорта зимняя круглая потребляли 93 кг азота, в том числе из пахотного слоя - 47,4, подпахотного - 26,4 и из слоя 40-60 см - 19,0, что составило 30% от первоначального его содержания в корнеобитаемом слое, редька сорта ТСХА-166 - 89 кг, в том числе из слоя 0-20 см - 47,4, 20-40см - 24,0 и из слоя 40- 60 см - 18,0, что составило 29 % от первоначального содержания его в корнеобитаемом счое, и редькой сорта ТСХА - Р использовалось 92 кг, в том числе из пахотного - 50,4, подпахотного - 21,7, стоя 40-60 см — 20,0, что составило 30% от первоначального его содержания в корнеобитаемом слое (рис 4)

Таблица 6

Вынос растениями редьки азота из отдельных слоев дерново-подзолистой почвы к моменту уборки в среднем за три года, кг/га

Слой почвы,см

Содержание | минерального азота, кг/га |

Средний коэффициент использования минерального азота

Вынос азота урожаем, кг/га к моменту уборки урожая

закладкой Зимняя ТСХА- ТСХА- Зимняя ТСХА- ТСХА-

опыта круглая 166 Р круглая 166 Р

0-20см 138-169 31 31 33 47,4 47,4 50,4

20-40см 62-95 33 30 27 26,4 24,0 21,7

40-60см 60-96 24 23 25 19,0 18,0 20,0

О-бОсм 260-360 29 28 28 93,0 89,0 92,0

На основании потученных данных можно сделать вывод, что основная роль в обеспеченности растений редьки минеральным азотом (независимо от сорта) принадлежит пахотному и подпахотному слоям почвы, с преимуществом пахотного слоя (0-20 см)

Полученные нами экспериментальные данные позволяют сдечать заключение о преимущественном использовании растениями редьки аммонийного и нитратного азота из верхних слоев почвы, однако в связи с биологическими особенностями строения корневой системы редьки, она способна хорошо потреблять азот и из более глубоких слоев почвенного профиля

Установленная нами закономерность использования растениями редьки аммонийного и нитратного азота почвы указывает на необходимость дифференцированного (постойного) количественного и качественного учета

их содержания и доступности из отдельных слоев почвы при проведении почвенной диагностики азотного питания культурных растений. Что даёт возможность более точно скорректировать дозы азотных удобрений, с учетом планируемой урожайности, биологических особенностей культурных растений, плодородия почвы и погодных условий, с целью получения высоких урожаев экологически чистой сельскохозяйственной продукции.

3. Баланс аммонийного и нитратного азота в отдельных слоях дерново-подзолистой почвы. Попадая в многокомпонентную почвенную среду, азотные удобрения, как известно, претерпевают ряд всевозможных изменений и превращений, в то же время они сами оказывают существенное влияние на характер и направленность протекающих в почве биологических и химических процессов. Разные формы и дозы удобрений, сроки их внесения, почвенные и климатические условия, биологические особенности возделываемых культур и другие условия, а так же их различные сочетания неодинаково будут влиять на взаимодействие процессов, протекающих в системе почва - удобрение - растение.

В связи с этим большой интерес представляет изучение путей трансформации разных форм минерального азота почвы, и структуры баланса азота, особенно содержащегося перед посевом в отдельных слоях почвенного профиля с целью оптимизации азотного питания культурных растений и более рационального использования азота удобрений и природных запасов почвы.

Результаты наших исследований позволяют сделать вывод о том, что растениями редьки к моменту уборки использовалось лишь 30-40 %, содержащегося в разных слоях почвы минерального азота, и значительная его часть (60-70%) не использовалось, что связано с процессами трансформации азота в органическую, недоступную для растений форму, с потерями азота в газообразной форме и вымыванием ИОз" в нижние слои почвы (табл. 7). Известно, что закрепление азота в почве благодаря биологической иммобилизации или фиксации глинистыми минералами составляет одну из важных статей баланса азота.

Результаты таблицы 7 позволяют сделать вывод, что наибольшее закрепление в органической форме как аммонийного, так и нитратного азота происходило в высоко гумусированном пахотном и подпахотном слоях почвы. В среднем за три года проведения опытов закрепление аммонийного азота в слое 0-40см в варианте с сортом зимняя круглая составило 32-36%, с сортом ТСХА-166 - 35-39% и с сортом ТСХА - Р - 32-40%. Это может быть связано с хорошей обеспеченностью верхних слоев почвы органическим веществом и благоприятными условиями развития микробиологических процессов.

Рис 4

Вынос растениями трех сортов редьки минерального азота из отдечышх слоев дерново-подзолистой почвы, кг/га в среднем за три года

0-20 см

20-40 см

40-60 см

¡Язимняя круглая

черная □ ТСХА-166

,ПТСХА-Р

I _

20

40

60 %

Закрепление аммонийного азота в среднем на 8-18% было выше по сравнению с нитратным, что можно объяснить тучшим его потреблением микроорганизмами С увеличением гтубины почвенного профиля количество иммобилизованного азота постепенно снижалось

Содержание исходного (на период посева) минерального азота ночвы к моменту уборки урожая редьки было незначительным (табл 7), при этом в пахотном стое 0-20 см его содержание было наименьшим аммонийного -0,9-3%, нитратного - 2% Что может быть следствием более высоких газообразных потерь из верхнего гумусированного стоя почвы С увеличением глубины почвенного профиля простеживалась тенденция к увеличению количества оставшегося исходного минерального азота почвы, как в ЫН4~, так и N03 формах (рис 5-6)

Существенное негативное влияние на условия азотного питания растений оказывают газообразные потери азота и вымывание нитратов из почвы

Из данных таблицы 7 следует, что в варианте с редькой сорта зимняя круглая дефицит азота удобрений, внесенных в пахотный стой 0-20 см, составил 23-44%, с сортом ТСХА-166 - 20-39% и с сортом ТСХА-Р - 21-45%

Таблица 7

Баланс меченного аммонийного и нитратного азота в разных слоях дерново-подзолистой почвы в % от внесенного в среднем за три года.

Использовано растениями,% Осталось в почве, % Дефицит азота, %

Слой почвы, см Зимняя круглая СХА-166 ТСХА-Р Зимняя круглая ТСХА-166 ТСХА-Р Зимняя СХА-166 ТСХА-Р

е- №>рг. Ым. Ыорг. Ым. Морг. Ым. с

0-20 28 32 33 35 2 39 2 37 2 35 28 27

см 34 31 32 25 2 30 2 25 2 39 34 41

20-40 31 27 29. 32 9 35 4 34 5 29 34 32

см 37 33 35 22 6 23 5 21 8 35 38 36

40-60 22 22 24 28 9 26 8 24 11 41 45 42

см 26 24 27 18 9 14 10 14 10 53 53 49

Числитель- |5И- N114, знаменатель- 15М-Ж)з.

Рис.5

Баланс меченного аммонийного азота в разных слоях дерново-подзолистой почвы в % от внесенного в среднем за три года.

Исследованиями установлено, что потери минерального азота почвы с глубиной его расположения во всех вариантах опыта увеличивались и достигали максимального значения (50-55%) из слоя 40-60 см

Таким образом, проведенные нами исстедования с помощью стабильного изотопа азота позволили определить реальные коэффициенты

использования редькой трех сортов, различающихся морфологией корневой системы, аммонийного и нитратного азота из разных слоев дерново-подзолистой почвы, установить неравноценность в питании растений азота отдельных стоев почвы, а так же выявить неодинаковый характер трансформации аммонийного и нитратного азота в разных слоях почвенного профиля Практическое использование полученных результатов будет способствовать оптимизации азотного питания сельскохозяйственных культур

Рис 6

Баланс меченного нитратного азота в разных слоях дерново-подзолистой почвы в % от внесенного в среднем за три года

Зимннч к^/ггая Т С X А 1 ь в ТСХАР

О 20 см 20-40 см 40-60 см 0 20 см 20-40 см 40-60 См 0-20 см 20-40 См 40-60 см '

О использовано растениями % □ осталось в почве %(№рг) □ осталось в почве. %^мин) □ дефицит азота,%

ВЫВОДЫ

1 Внесение в разные стой (0-20-40-60см) почвенного профиля дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы небольшого количества меченного ,5Ч азота удобрений (из расчета 6-10 кг/га) в качестве искусственной метки

минерального азота почвы не оказало существенного влияния на урожайность изучаемых сортов редьки. Прибавка урожая корнеплодов и ботвы у трёх сортов редьки при внесении меченых ('^Т-Ц^СЬ и Ыа'^Оз была недостоверной.

2. Коэффициенты использования содержащегося перед посевом меченого аммонийного и нитратного азота почвы, тремя сортами редьки были близкими и составляли в среднем за три года в варианте с сортом Зимняя круглая из пахотного слоя (0-20см) 28% и 34% , в варианте с сортом ТСХА -166 соответственно - 32% и 31% и в варианте с сортом ТСХА-Р - 33% и 32%. Коэффициенты использования N-N^1/ и N-N03" минерального азота почвы из слоя 20-40 см редькой сорта Зимняя круглая составляли 31% и 37%, редькой сорта ТСХА-166 - 27% и 33%, ТСХА-Р - 29% и 39%.

3. Коэффициенты использования минерального азота почвы из более глубокого слоя (40-60 см) были ниже и зависели от сорта. Коэффициенты использования азота почвы редькой сорта Зимняя круглая чёрная из слоя 4060 см были на 10-15%, а редькой сорта ТСХА-166 и ТСХА-Р - на 15-20% ниже, по сравнению с его использованием из пахотного и подпахотного слоев. В среднем за три года коэффициенты использования меченого аммонийного и нитратного азота из слоя 40-60 см составили: в варианте с сортом зимняя круглая 22 и 26%, с сортом ТСХА-166 - 22 и 24%, с сортом ТСХА-Р-24 и 27%.

4. Использование нитратного азота подпахотных слоев почвы (20-40 и 40-60 см) было на 2-6 % выше, по сравнению с аммонийным, что, вероятно, связано с передвижением его по профилю почвы в верхние горизонты, особенно в годы с недостаточным количеством осадков.

5. В среднем за три года из корнеобитаемого слоя почвы (0-60 см) редькой сорта Зимняя круглая к моменту уборки использовалось 27% аммонийного и 32% нитратного азота; редькой сорта ТСХА-166 -соответственно 27% и 29% ; редькой сорта ТСХА-Р - 29 % и 31 %.

6. Применение стабильного изотопа азота ,5Ы позволило выявить долевое участие в азотном питании растений трёх сортов редьки пахотного и подпахотного слоя почвы. В среднем за три года из слоя 0-20 см растения редьки сорта Зимняя круглая потребили 47,4 кг, сорта ТСХА-166 - 47,4 кг, сорта ТСХА-Р - 50,4 кг азота в расчете на один гектар; из слоя 20-40 см соответственно 26,4; 24,0 и 21,7 кг азота; из слоя 40-60 см - 19,0; 18,0 и 20,0 кг азота.

7. Изучение баланса меченого азота показало, что наиболее высокое закрепление аммонийного и нитратного азота происходило в пахотном слое почвы, В варианте с сортом Зимняя круглая в пахотном слое (0-20 см) закрепление аммонийного азота составляло 33-41%, в варианте с сортом ТСХА-166 - 38-42%, с сортом ТСХА-Р - 37-42%. Закрепление нитратного

азота составляло, соответственно 25-29%, 31-34% и 26-28% Иммобилизация минерального азота в более гтубоких слоях почвы была значительно ниже

8 Наряду с использованием растениями и закреплением минерального азота в почве в органической форме значительная его часть (27-53 %) терялась в газообразной форме в процессе денитрификации и вследствие вымывания ЫОз за пределы корнеобитаемого слоя Дефицит минерального азота в слое 0-20 см по сравнению с допосевным его содержанием составил в варианте с сортом Зимняя круглая 35-39%, с сортом ТСХА-166 - 28-34% и с сортом ТСХА-Р - 27-41% В более глубоких слоях дефицит минерального азота почвы увеличивался и достигал максимального значения (41-53%) по всем вариантам опыта в слое 40-60 см

9 Использование, установленных с помощью стабильного изотопа коэффициентов потребления редькой разных форм минерального азота почвы, позволяет повысить эффективность применения азотных удобрений и снизить опасность загрязнения окружающей среды и сельскохозяйственной продукции

10 Неодинаковое использование сортами редьки аммонийного и нитратного азота из отдельных слоев дерново-подзолистой почвы свидетельствует о необходимости послойного учета содержания разных форм минерального азота и доступности их растениям при проведении почвенной диагностики азотного питания и расчете доз азотных удобрений под овощные культуры

Список опубликованных работ по теме диссертации

1 Ахметова А Б , Кидин В В , Елисеев А Ф Влияние разных форм минерального азота почвы на урожай редьки // Доклады ТСХА - Вып 277 - М ФГОУ ВИО РГАУ - МСХА им К А Тимирязева, 2005 - С 655659

2 Ахметова А Б Урожайность редьки посевной в зависимости от пубины и формы минерального азота дерново-подзолистой почвы // Материалы международной научной конференции «Агроэкологическая эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» - М. ВНИИА, 2005 -С 144-146

3 Ахметова А Б , Кидин В В , Елисеев А Ф Влияние пубины и разных форм азота почвы на урожайность корнеплодов редьки посевной // Депонированная рукопись под № 8 ВС-2005 - Электронное издание БД «Агрос» № 0319600034 в НТЦ «Информрегистр», 2005 г

Объем 1,25 печ. л.

Зак. 320.

Тираж 100 экз.

Центр оперативной полиграфии ФГОУ ВПО РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44