Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Содержание азота и его динамика выщелоченном черноземе эрозионных агроландшафтов

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Содержание азота и его динамика выщелоченном черноземе эрозионных агроландшафтов"

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

На правах рукописи

СЛОБОДЯНЮК КЛАВДИЯ ВАСИЛЬЕВНА

СОДЕРЖАНИЕ АЗОТА И ЕГО ДИНАМИКА В ВЫЩЕЛОЧЕННОМ ЧЕРНОЗЕМЕ ЭРОЗИОННЫХ АГРОЛАНДШАФТОВ

06 01 04 - агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2004

Диссертационная работа выполнена на кафедре ботаники, физиологии растений и агробиотехнологии Российского университета дружбы народов.

Полевые и аналитические исследования проведены на базе Всесоюзного научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения имени Д.Н. Прянишникова в 1985-1991гг.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.А.Завалин; кандидат химических наук доцент Кузнецов А. В.

Ведущая организация: Московская сельскохозяйственная академия имени К.А.Тимирязева

Защита состоится 29 июня 2004 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета K212.203.ll в Российском университете дружбы народов по адресу: 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, дом 8, корп. 1 (Аграрный факультет, лекционный зал №1).

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Российского университета дружбы народов (117198, ул. Миклухо-Маклая,д.6).

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Эрозия почв является серьезной проблемой современного земледелия практически во всех странах мира, нанося непоправимый ущерб ее плодородию, а следовательно, и продуктивности земледелия. Основными факторами водной эрозии являются склоновый рельеф, тип почвы, содержание в ней гумуса, обильные осадки, условия снеготаяния, неотрегулированность стока, растительный покров, экстенсивная система земледелия.

Снижение продуктивности почв под влиянием эрозии связано с большими потерями гумуса, азота и других важнейших элементов питания в усвояемых формах. Преградой эрозии могут служить различные агротехнические мероприятия, в том числе применение удобрений, которые являются мощным средством повышения противоэрозионной устойчивости почв. Сельскохозяйственные растений на удобренной почве развивают более мощную корневую систему, улучшают физические свойства почв, что способствует защите их от эрозии. В связи с интенсивным применением азотных удобрений в земледелии появилась настоятельная необходимость поиска практических способов снижения непроизводительных потерь и повышения эффективности азотных удобрений. Изучение этих вопросов имеет большое значение не только в агрономическом, но и в экологическом аспектах, вследствие возникновения опасности загрязнения окружающей среды нитратами и другими соединениями, при внесении азотных удобрений.

В этой связи исследование путей снижения потерь азота, повышения эффективности азотных удобрений в эрозионных агроландшафтах является актуальным. Цель и задача работы. Целью настоящей работы являлось изучение эффективности применения сульфата аммония и статей его баланса в зависимости от доз, сроков и способов его внесения на выщелоченном черноземе водораздела и склона под ячмень в условиях полевого, микрополевого и лабораторного опытов.

В задачу исследований входило изучение влияния элементов рельефа, доз, сроков и способов внесения азотных удобрений на.

1. урожай ярового ячменя;

2. использование азота удобрений и почвы растениями ячменя;

3. водный режим почвы;

4. азотный режим почвы;

5. дополнительную минерализацию азота почвы ("сэкстра"-азот) при внесении азотных удобрений,

6. поверхностную и внутрипочвенную миграцию азота удобрений в почве;

7. баланс азота удобрений.

Научная новизна работы. Впервые для выщелоченных черноземов склонов в условиях Центрально-Черноземного района с применением стабильного изотопа N установлены величины использования азота почвы и удобрений яровым ячменем в зависимости от рельефа, доз, сроков и способов внесения азотных удобрений.

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

Выявлена возможность повышения эффективности азота сульфата аммония путем внесения удобрения в непосредственную близость к корням растения.

Практическое значение. Результаты исследований, полученные в полевых и микрополевых опытах с применением стабильного изотопа15^ могут быть использованы при разработке агротехнических приемов рационального применения азотных удобрений в Центрально-Черноземном районе.

Установленные размеры использования азота удобрений растениями ячменя, величины «экстра»-азота и характер передвижения азота в почве склонов дают возможность дифференцированно использовать азотные удобрения под зерновые культуры с учетом рельефа, применения противоэрозионной агротехники и тем самым значительно повысить их эффективность.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзной конференции «Агроэкологические приемы применения удобрений» (Горки, 1988,1991), на Всесоюзной конференции «Почвенно-агрохимические и экологические проблемы формирования высокопродуктивных агроценозов» (Пущино, 1988), на Всесоюзной конференции молодых ученых «Эффективность применения средств химизации и продуктивность сельскохозяйственных культур» (Москва, 1989). Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений по использованию результатов исследований. Работа изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 20 таблиц, 10 рисунков. Список литературы включает 185 наименований, в том числе 40 зарубежных авторов.

Объект и методы исследований. Полевые и микрополевые опыты проводились в филиале ВИУА, расположенном в Корочанском районе Белгородской области в течение 1984-1988 гг..

Опытные участки размещали на покатом склоне южной экспозиции (с уклоном 45°) и - на примыкающем к нему водоразделе. Общая длина склона составляла 300 м. Склон в верхней и средней частях характеризовался прямой формой профиля, и вогнутой — в нижней части.

Почва - чернозем выщелоченный, сформированный на лессовидных карбонатных легких глинах.

В таблице 1 приведены данные агрохимических исследований пахотного слоя (0 -30 см) почвы склона и водораздела при закладке микрополевых и полевых опытов.

Таблица 1

Агрохимическая характеристика почвы (0-30 см) опытного участка

Показатели Водораздел Склон

Гумус, % 4,8-5,2 3,7-4,4

рН 5,6-5,9 5,2-5,

Нг,мг-экв/100г 4,0-4,7 1,2-2,2

Са, мг-экв/100г 28-39 24-33

мг-эквЛООг 3,6-4,7 2,4-4,0

Азот общий, % 0,28-0,30 0,16-0,22

Ы-ЖцМГ/КГ 7,8-9,6 5,9-7,7

N - ЫОз,мг/кг 5,5-6,9 2,7-4,0

Р2О5, мг/1 ООг (по Чирикову) 8,9-9,7 6,0-6,8

КгО, мг/100т (по Масловой) 28,2-28,8 24,1-24,9

В полевых опытах с ячменем площадь экспериментальных делянок составляла 50 м2 (25 м х 2 м). Повториость в опытах трехкратная. Фосфорные и калийные удобрения

вносили общим фоном в оптимальных дозах под ячмень (Р«оКзо)> азотные (Nto) согласно схеме опытов на глубину 10-12 см осенью под основную безотвальную обработку почвы и весной под предпосевную культивацию переоборудованной зерновой дисковой сеялкой.

Схема опыта на водораздельном плато и южном склоне включала:

2. Фон+N«o вразброс осенью;

3. Фон+Níoленточно осенью;

4. Фон + Nío вразброс весной;

5. Фон+N«o ленточно весной.

В микрополевых опытах - площадь делянок составляла 1 м2 (1м х 1м), повторность —четырехкратная.

Схема микрополевых опытов на водораздельном плато и южном склоне включала:

2. Фон+N30 вразброс осенью;

3. Фон+N30 ленточно осенью;

4. Фон + N30 вразброс весной,

5. Фон + N30 ленточно весной;

6. Фон+N«0 вразброс осенью;

7. Фон+N60 ленточно осенью;

8. Фон + N«o вразброс весной;

9. Фон + Neo ленточно весной;

10. Фон+N90 вразброс осенью;

11. Фон + N90 ленточно осенью;

12. Фон+N90 вразброс весной;

13. Фон + N90 лепточпо весной.

Использование азота удобрений растениями изучали с помощью меченых азотных удобрений по и

В опыте 1988 года использовали сульфат аммония, меченный стабильным изотопом

с обогащением 25 ат.%, а в опытах 1985-1987 гг. сульфат аммония, обедненный по l4N.

В опытах применяли противоэрозионную агротехнику (безотвальная обработка почвы и посев поперек склона).

В лабораторном опыте изучали накопление и миграцию минерального азота при различных дозах и способах внесения азотных удобрений. Схема опытов с почвами водораздельного плато и южного склона включала:

1. Фон - РбоКзо;

2. Фон + N30 вразброс;

3. Фон+N30 ленточно;

4. Фон + Ибо вразброс;

5. Фон + Neo ле1ггочно;

6. Фон + N90 вразброс;

7. Фон + N90 ленточно.

Повторность опыта - четырехкратная. Для эксперимента образцы почвы отбирали из пахотного слоя и помещали в кюветы, имеющие размер: длину 20см, ширину 13 см и высоту 3,5 см.

В кюветы помещали по 700 г сухой почвы, которую в течение 60-ти суток выдерживали в термостате при заданной влажности (25%) и температуре (26-28°С).

Азотные удобрения (NH^SO« вносили в расчете на массу пахотного слоя почвы. На вариантах с локальным способом внесения азотных удобрений их вносили двумя лентами с расстоянием между ними 15 см. Кюветы с почвой склона размещали в термостате под углом наклона 5°, имитируя уклон в полевых условиях. Образцы почвы для анализа отбирали с одного повторения на ленте и ниже ее на расстоянии 3 и 7,5 см

(Рис.1) через 7, 21, 42 и 60 суток. Во влажных образцах почвы определяли N-N03 и N N«4 (в 0,1% ОДОД а также другие агрохимические показатели.

В полевых опытах образцы почв для агрохимических апализов отбирали до глубины 1м буром (в слоях: 0-30, 30-50, 50-70, 70-100см). Образцы отбирали перед закладкой опыта и по окончании вегетационного периода

Рис.1. Схема отбора образцов почв в модельном опыте.

В образцах почвы определяли. рН (1н КС1), I идролитическую кислотность (по Каппену-Гильковицу), гумус (по Тюрину), обменные катионы (Са, К), нитратный

и аммонийный азог (солевая вытяжка КгЗСЪ), подвижный фосфор (по Чирикову), обменный калий (по Масловой), нитрификацконную способность (по Кракову в модификации Болотиной и Абрамовой)

Растительные образцы отбирали в период полной спелости урожая Определение азота в растительной продукции проводили по методу Кьсльдаля-Иодльбауэра, содержание сырого белка рассчитывали по количеству общего азога, умноженного на коэффициент 5,7.

Для определения К, Р, К и других элементов в растительных образцах использовали также нейтронно-акчивационный метод ВИУА (Методические указания.. , 1986) В основной и побочной растительной продукции определяли общий азот и состав избыточного азота на масс-спектрометре К111-12-01В с системой напуска газа СПВП-1 в лаборатории азотных удобрений ВИУА (Д.А. Кореньков и др , 1990).

Полученные в опытах данные по урожайности, а также результаты агрохимических исследований были подвергнуты дисперсионному (Б А Доспехов, 1965) и регрессионному (В.Н Перегудов, 1978) анализам в лабораториях методики полевых опытов с удобрениями и математического обеспечения агрохимических исследований ВИУА.

Результаты и обсуждение.

Влияние элементов рельефа на водный и азотный режимы выщелоченного

чернозема.

Запасы продуктивной влаги в почве Каждые 6 из 10 лет основным лимитирующим фактором, ограничивающим урожай сельскохозяйственных культур, является влага. В области, по многолетним данным, в среднем выпадают осадки с колебаниями от 300 до 880 мм. Расход влаги на непроизводительное испарение составляет около 30% выпадающих осадков

Отбор образцов

на ленте

ниже ленты между лентами

В наших опытах запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы склона и водораздела определяли сразу после схода снега и перед началом сева ячменя. Их абсолютные показатели по годам исследований колебались в зависимости от количества выпавших осадков за осенне-зимний период и толщины снежного покрова, а также температуры воздуха весной, во время таяния снега (табл.2).

Таблица 2

Метеорологические условия проведения опытов на черноземе выщелоченном в -

условиях эрозионного ландшафта

Показатели Годы исследований Среднее за4года Среднее многолетнее

1985 1986 1987 1988

Средняя температура (1°С) в:

марте -6,5 0,0 [ -8,3 0,3 -3,6 -3,8

апреле 7,8 10,7 | 3,6 7,7 7,5 5,6

Осадки (мм) по месяцам:

X 23 8 52 0 18

XI 24 55 7 14 23

XII 23 30 43 11 29

I 63 30 66 30 38

11 29 39 17 28 27

III 7 9 32 25 18

сумма 169 171 217 108 153

Влага (мм) в метровом слое почвы

водораздела 53 135 220 158 142

склона 124 176 239 149 172

Гидротермичессий коэффициент (ГТК)

за год 0,8 1,0 0,9 и

за вегетационный период 0,7 0,8 0,9 1,6

Таблица 3

Влияние азотных удобрений на весенние запасы продуктивной влаги (мм) в метровом

слое почвы

Вариант Слой почвы, см Годы исследований Среднее заЗ года

1985 1986 1987 1988

ВОДОРАЗДЕЛ

Фон-РК 0-50 9 76 119 65 67

0-100 40 94 199 104 109

Фон+Ыбо 0-50 28 80 180 76 91

0-100 53 135 220 158 142 .

СКЛОН

Фон-РК 0-50 38 86 139 42 76

0-100 106 175 212 134 157

Фон+И« 0-50 37 104 188 70 100

0-100 124 176 239 149 172

Склоны южной экспозиции характеризуются наилучшим обеспечением солнечной радиацией, а значит более быстрым таянием снега и интенсивным поверхностным стоком.

однако внутрипочвенный сток влаги продолжается еще некоторое время. Именно этим можно объяснить, что перед посевом ячменя в почве склона запасы продуктивной влаги оказались несколько больше запасов влаги на прилегающем к нему водоразделе (табл.3).

Однако уже к началу всходов картина может измениться, и ячмень на склоне будет испытывать дефицит влаги, особенно в засушливый период.

Запасы минерального азота в почве. Количество общего азота в почвах изменяется в соответствии с содержанием в них гумуса, чем сильнее смыта почва и меньше в ней гумуса, тем меньше в ней и азота.

Соответственно общему азоту изменяется в зависимости от степени смытости почвы, удобрений и других факторов содержание подвижных форм азота (легкогидролизуемого и минерального), которые могут в некоторой степени характеризовать обеспеченность растений азотным питанием.

В нашем опыте весенние запасы минерального азота в метровом слое почвы во все годы наблюдений на склоне (155-218 кг/га) были меньше, чем на водоразделе (198-284 кг/га) (табл.4). Соотношение нитратной и минеральной его форм (значительная доля нитратного и небольшая - аммиачного), является результатом нарушения природного равновесия между нитратной и аммиачной формами. Это происходит в результате распашки почвы. Природное соотношение нитратной формы и аммиачной близко единице, причем превышение содержания нитратного азота над аммиачным прослеживается до глубины 1,5 метров (BJE. Явтушенко,1997).

Таблица 4

Влияние элементов рельефа, лоз и способов внесения азотных удобрений на весенние

Вариант Водораздел Склон

N-N114+ N-N03 N-N03 N-N114+ N-N03 N-N03

ФоН-РбоКзо 189 102 162 103

Разбросное внесение

Фон+Ызо 198 129 155 105

Фон+Ыбо 222 114 169 122

Фон+Ычо 264 185 211 147

Ленточное внесение

Фон+Ызо 214 120 - 157 106

Фон+Ибо 279 158 171 131

Фон+Ыэд 284 189 218 148

Нитрификационная способность почвы. Нитрификации в первую очередь подвергается азот удобрений, так как основная масса почвенного азота находится в трудногидролизуемых органических соединениях растительных остатков и гумусовых веществ.

В смытых почвах, в отличие от несмытых, процессы минерализации органического вещества протекают менее активно вследствие более низкого содержания в них общего количества микроорганизмов (Г.А. Черемисинов,1968; А.М. Гордеев, 1974; ФШГарифуллин,1979; Ф.Х. Хазиев,1979; Н.С.Наумов, 1983). Особенно снижается накопление нитратов в почвах, подверженных эрозии. Об этом свидетельствуют

результаты наших лабораторных опытов с компостированием почвы при оптимальных условиях влажности.

Сроки компостирования почвы и отбор образцов для определения минерального азота были соотнесены со сроками роста и развития ячменя: всходы, выход в трубку, колошение и созревание. Исследования выявили неравнозначное влияние рельефа на накопление минерального азота в почве.

В лабораторном опыте за 60 дней компостирования неудобренного выщелоченного чернозема содержание нитратов составило на водоразделе 104 мг, а на примыкающем к нему склоне лишь 61 мг/кг почвы (рис.2,3).

При внесении сульфата аммония на склоне со временем произошло увеличение нитратов в среднем до 269 мг по сравнению с 218 мг/кг почвы на водоразделе. Повышенная доза азота (N90) имитировала процесс нитрификации в почве.

Результаты лабораторного опыта еще раз подтвердили, что в эродированных почвах меньше нитратного азота, чем в полнопрофильных.

Миграция минерального азота в почве. В зоне локального размещения азотных удобрений формируются очаги повышенной концентрации минерального азота, которые сохраняются на протяжении длительного периода. Так, в лабораторном опыте на

выщелоченном среднесмытом черноземе склона с локальным внесением сульфата аммония (N30, N60, N90) на ф о не^^м м а р н о е содержание аммонийной и нитратной форм азота на ленте через 7 дней компостирования почвы составляло 1213-2673 мг/кг почвы. Спустя 60 дней оно снизилось до 820-2048 мг/кг в основном за счет миграции N ниже ленты (рис 4).

Наблюдения показали, что вследствие диффузии и внутрипочвенного тока влаги миграция нитратов из ленты на расстояние 7,5 см произошла уже на 7-й день компостирования почвы склона (44-48 мг/кг), на 21-й день она возросла на 60-71 мг/кг и достигла максимума (96-1124 мг/кг) на 60-й день. Вследствие низкой миграционной способности ионов аммония увеличение содержания N-NH» обнаружили лишь на 21-й день компостирования почвы на 3 см ниже ленты при внесении средних и высоких доз сульфата аммония. Несмотря на то, что концентрация в зоне ленты через 60 дней

увеличилась с 106-526 до 219-668 мг/кг почвы,-дальнейшего передвижения его вниз не произошло.

Длительное сохранение аммонийного азота в почве при локальном внесении азотных удобрений является результатом замедленного процесса нитрификации в очаге. В нашем опыте высокая концентрация аммонийного азота в ленте ингибировала процесс нитрификации на протяжении 20 дней после применения удобрений. В течение этого времени более интенсивное накопление N-NCb происходило между лентами 7,5 см. В дальнейшем концентрация нитратов повышалась и в месте размещения ленты.

Слабая миграция ионов аммония в почве и более низкая нитрификация удобрений, внесенных локально, позволяет заключить, что на почвах склонов предпочтение должно быть отдано аммонийным формам удобрений.

Влияние элементов рельефа ва эффективность применения азотных удобрений под > яровой ячмень на черноземе выщелоченном.

Дозы азотных удобрений. На смытых почвах склонов наибольшее влияние на урожайность сельскохозяйственных культур оказывают азотные удобрения, затем фосфорные. Положительное действие калийных удобрений проявляется только при повышенных дозах азотных и фосфорных удобрений. (Г.А. Черемисинов, 1970; Скородумов, 1970; А.И. Ляхов, В-ЕЛвтушенко, 1974,1975).

Полевые опыты на разных элементах склонов показали, что оптимальные дозы удобрений под зерновые и другие культуры на несмытых почвах не всегда являются оптимальными для этих же культур на смытых почвах.

Из обобщенных данных АИ.Каштанова и В.ЕЛвтушенко (1997) следует еще одно важное заключение: оптимальные дозы удобрений, обеспечивающие высокие прибавки урожая, позволяют свести к минимуму разницу в сборе зерна на несмытой и смытой почвах. Отсюда можно прсдпачозапъ, тто ш смытых почвах при повышенных дозах внесения удобреиий в сочетании с влггонакопительными и протизоэрозионными приемами можно получать такие же или почти такие урожаи, как на разнинных участках. Однако внесение повышенных доз удобрений связало с неизбежными потерями азота и загрязнением окружающей среды.

В зспг неустойчивого увлажнения азотные удобрения на выщелоченном черноземе повышают урожайность культур на 25-30%. Дозы азотных удобретий корректируются на основании результатов почвенно-растительной диагностики, а фосфора и калия - по результатам анализа почвы (Рекомендации..., 1989).

В наших микрополевых опытах на черноземах склона южной экспозиции и водораздела под ячмень использовали дозы азота 30,60 и 90 кг/га на фоне РК.

Результаты исследований показали, что азотные удобрения были эффективнее на почве склона (прибавка урожая от N составила 4,9-7,2 дкг/м2 по сравнению с прибавкой на водоразделе - 3,2-6,1 дкг/м2), несмотря на то.что урожайность ячменя в целом оказалась выше на почве водораздела (3,69т/га - на водоразделе и 3,39 т/га - на склоне) (табл.5,6).

На основании экспериментальных данных микрополевого опыта установлена четкая зависимость урожайности ячменя от доз азотных удобрений, о чем свидетельствуют полученные регрессионные модели (среднее за 1986-1988гг.): для чернозема выщелоченного склона:

у=34,863 +0,081, 1=0,91

для чепнозема выщелоченного водораздела:

у=37,489+0,061, г=0,80.

Сроки внесения азотных удобрений. Сокращение времени пребывания азота удобрений в незасеянной почве или периода от их внесения до интенсивного потребления азота растениями является важнейшей предпосылкой более эффективного применения удобрений.

Сравнение осеннего и весеннего сроков внесения азотных удобрений при одинаковой продуктивности культур показывает, что использование азота удобрений и размеры их потерь были различными.

Таблица 5

Влияние доз, сроков и способов внесения азопшх удобрений в выщелоченный чернозем

ВАРИАНТ Годы исследований

1986г. 1987г. 1988г. Среднее за 3 года

Фон - РюКзо 3,99 3,78 3,30 3,69

-Фон+Кзо локально осень 4,25 4,14 3,45 395

вразброс 4,11 3,88 3,40 380

локально весна 4,40 4,20 3,59 406

вразброс 4,21 4,03 3,48 391

Фон+N60 локально осень 4,59 4,35 3,68 421

вразброс 4,22 4,12 3,56 397

локально весна 4,83 4,51 3,77 437

вразброс 4,31 4,28 3,68 409

Фон+Ыэд локально осень 4,33 4,21 3,82 4,12

вразброс 4,72 4,38 3,70 4,27

локально весна 4,98 4,51 3,93 4,47

вразброс 4,37 435 3,86 4,19

Р,% 1 3,5 | 4,7 | 5,8 |

НСР0.5:

"сроки" 0,34 0,02 0,18

"способы" 0,09 0,11 0,11

"дозы" 0,11 0,04 0,12

При выборе оптимальных сроков применения азотных удобрений необходимо учитывать не только биологические особенности культур, но и уровень содержания доступного азота почвы При низком уровне минерального азота в почве азот удобрения лучше использовался растениями при внесении его перед посевом или же на ранних стадиях их развития (В.ВКидин, П.М.Смирнов, 1985). Более позднее внесение азота аммиачной селитры было менее эффективным.

При умеренном и высоком содержании минерального азота в окультуренных почвах перед посевом ячмень лучше использовал азот удобрений, если он вносился в фазы кущения и трубкования по сравнению с другими сроками.

Таблица 6

Влияние доз, сроков и способов внесения азотных удобрений в выщелоченный чернозем <

ВАРИАНТ Годы исследований

1986г. 1987г. 1988г. Среднее за 3 года

Фон - РбсКзо 3,46 3,66 3,04 3,39

Фон+Ызо локально осень 4,11 4,04 3,22 3,79

вразброс 3,90 3,73 3,14 3,59

локально весна 4,24 4,17 3,34 3,92

вразброс 4,08 3,82 3,18 3,69

Фон +N60 локально осень 4,47 4,29 3,46 4,07

вразброс 4,27 4,01 3,25 3,84

локально весна 4,46 4,40 3,58 4,15

вразброс 4,31 4,22 3,32 3,95

ФО1гМ90 локально осень 4,41 4,25 3,63 4,10

вразброс 4,67 4,40 3,48 4,18

локально вразброс весна 4.64 4,43 3,73 4,27

4,56 4,30 3,67 4,18

р,% 1 1,9 1 3,9 1 3,7 \

НСР<и:

"сроки" 0,15 0,03 0,05

"способы" 0,09 0,02 0,02

"дозы" 0,11 0,03 0,04

Ячмень максимально использовал азот аммиачной селитры (45-55%) при внесении удобрений в начале трубкования (В.В.Кидин, 1993). Заблаговременное (осенью) и слишком позднее (период колошения) применение азотных удобрений приводило к значительному снижению доступности его для ячменя.

Сроки внесения удобрений более сильное влияние оказывают на доступность растениям азота, нежели на почвенное плодородие, за исключением крайне деградированных кислых почв (В.В.Кидин и др., 1990).

На эродированных почвах склонов, где происходит смыв заделанных с осени удобрений, весеннее внесение азотных удобрений в ряде случаев может иметь преимущество перед осенним.

В опыте Мухина (1968) на смытом обыкновенном черноземе Воронежской области при внесении НдаРбоКадпод предпосевную культивацию урожай зерна ярового ячменя в среднем за 2 года составил 3,72 т/га, а при внесении того же количества удобрений под осеннюю вспашку - только 3,31 т/га.

Результаты опытов В.Е.Явтушенко (1972) по применению азотных удобрений под ячмень в условиях в условиях ЦЧЗ показали, что на черноземах типичных среднесмытых Курской области азот, внесенный весной под предпосевную культивацию, обеспечивал на 0,3 т/га выше урожай, чем при внесении с осени под вспашку. Очевидно, это связано с

большими потерями азота, внесенного осенью, вследствие вымывания и смыва в период весеннего стока талых вод. На несмытых почвах азотные удобрения, внесенные весной под культивацию, не имели преимущества перед одноразовым их внесением осенью под вспашку. На выравненных полях Курской сельскохозяйственной опытной станции в сухие годы получены аналогичные данные (Г.А.Поршнев, ИЛЛаплыгин, 1988).

В наших опытах,проведенных в условиях недостаточного увлажнения Белгородской области на смытых почвах склонов внесение азота весной под ячмень также обеспечивало более высокие урожаи, чем внесение их осенью. В среднем за три года в микрополевом опыте на черноземе выщелоченном смытом южного склона прибавка урожая зерна ячменя от внесения №<> весной под культивацию составила 0,7 т/га, а осенью под основную обработку почвы - лишь 0,42 т/га при урожае на контроле (Р«)Кзо) 3,14 т/га (табл.5.6). На почве водораздела, где не происходит больших потерь из почвы воды и питательных веществ как на склоне, весенний и осенний сроки внесения азота были равнозначны по -влиянию на урожайность.

Результаты трехлетних исследований (1986-1988 гг.) показали, что на выщелоченных черноземах склонов весенние сроки внесения азота обеспечивали не только более высокие прибавки урожая, но и увеличивали примерно на 1% содержание протеина в зерне ячменя по сравнению с осенними (табл.7).

Способы внесения азотных удобрений. Исследования по данной проблеме истаются актуальными до настоящего времени, несмотря на обстоятельное освещение ее в научной литературе (О.А.Соколов, В.МСеменов, 1992). Это определяется тем.что, во-первых, в условиях острого дефицита удобрений, какой сегодня переживает сельское хозяйство России, технология локального их применения является альтернативой решения проблемы повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур. Во-вторых, - локализация азотных удобрений в значительной степени снижает остроту зколоппеских последствий, поскольку помимо качества урожая затрагивает решение ряда вопросов круговорота азота в окружающей среде.

Неравномерное использование растениями азота из различных слоев почвенного профиля лежит в основе технологии локального внесения азотных удобрений и азота почвы. Причиной неодинакового использования азота растениями являются специфическое воздействие очага удобрений на морфологию корневой системы и ее поглотительную деятельность. В зоне очагов с повышенным содержанием азота формируется большая поглощающая поверхность корней, увеличивается их общая масса, что обеспечивает более полное использование растениями элементов питания из удобрений и усиление мобилизации почвенного азота (О.А.Соколов, В.МСеменов, 1992).

В наших опытах на черноземе выщелоченном водораздела достоверные прибавки урожая зерна от локализации азота (0,20-0,23 т/га) получены только при низких (N30) и средних (N60) дозах азотных удобрений (табл.5). При высоких дозах азотных удобрений (N90) сроки и способы их внесения по влиянию на урожайность существенно между собой не различались. Вероятно, в этом случае растения были достаточно обеспечены азотным питанием, несмотря на некоторые потери азота из почвы в результате вымывания и смыва в зимне-весенний период.

На черноземе выщелоченном склона в увеличении урожайности повысилась роль ленточного способа внесения азотных удобрений. В сравнении с разбросным способом прибавки урожайности зерна ячменя от ленточного внесения N30 и N60 составили 0,140,28 т/га (табл. 6).

Таблица 7

Влияние доз, сроков и способов внесения азотных удобрений в выщелоченные черноземы водораздела и склона южной экспозиции на урожайность зерна ячменя, т/га (полевой . _опыт)._

ВАРИАНТ Годы исследований Среднее

1986 1987 1988 за 3 года

ВОДОРАЗДЕЛ

Фон-РвоКзо 4,18 3,58 3,01 3,59

Фон+Ыволок. осень 4,46 3,94 3,39 3,93

Фон+Ибовраз. осень 4,36 3,79 3,36 3,84

Фои+Ыболок. весна 4,44 4,06 3,67 4,06

Фон+Ыбовраз. весна 4Д8 3,97 3,45 3,90

Р,% 4,3 7,2 4,9

НСРо.5 0,06 0,15 0,06

СКЛОН

Фон - РйпКзо 3,73 3,39 2,84 3,32

Фон+М«оЛок. осень 4.26 3,79 3,07 3.71

Фои+!Ч«|Враз. осень 4.06 3.61 3,01 3,56

Фон+Мдалок. весна 4.33 3,88 3,24 3,82

Фон+Ыбовраз. весна 4,13 3,73 3,15 3,67

Р,% 43 6,0 4,7

ПСРо.5 0,1 0,22 0,15

Положительный эффект от ленточного внесения азотных удобрений объясняется спецификой взаимодействия азота с почвой. При локализации азотных удобрений создаются более благоприятные условия азотного питания растений ячменя.

Применение высоких доз азотных удобрений, особенно на почвах склонов, в экологическом отношении не оправданно. Неусвоенный растениями азот может быть смыт поверхностным стоком талых вод. Весенние сроки и локальные способы внесения азотных удобрений на почвах склонов следует считать прогрессивными приемами, способствующими эффективному их использованию, снижающими вероятность избыточного накопления нитратов в почве, воде и растениях и повышающими урожайность культур.

Динамика азота в черноземе выщелоченном в зависимости от элементов рельефа.

Использование азота почвы и удобрений растениями ячменя. Потребление растениями азота является ключевым звеном его биологического круговорота, определяющим агрохимическую эффективность и экологическую целесообразность применения удобрений.

Из научной литературы известно, что значительная часть внесенного азота удобрений усваивается растениями, а оставшийся азот претерпевает в почве целый ряд превращений: иммобилизуется почвой, улетучивается в атмосферу и вымывается в нижние горизонты почвенного профиля, а на склонах, кроме того, мигрирует с поверхностным и внутрипочвенным латеральным стоком талых вод, что приводит к загрязнению природной

среды (Д.А.Кореньков, 1976; Н.МВарюшкина, ЛЛ.Кирпанева, 1984; Г.ПГамзлков, Г.И.Коетрик, В.Н.Емелмнова, 1985; ВД.Кудеяров,1989; Е.В.Руделев,1989; ИАЛаврова, 1992; ОА.Соколов, В .М.Семенов, 1992).

Используя в ваших микромолевых опытах меченый азот (151Ч), мы поставили перед собой задачу выяснить, как используется азот удобрений ячменем на разных элементах рельефа. Результаты исследований представлены в таблице 8.

«Экстра»-азот и остаточный азот удобрений в почве, Дополнительное накопление почвенного азота растениями при внесении азотных удобрений происходит не только за счет увеличения запасов доступного азота в почве, но и вследствие стимулирования внесенным азотом физиологических функций вегетируюпшх растений, в результате чего активизируется их продукционный процесс и возрастает потребность в азотом питании (Л.Б.Сирота, 1973).

Таблица 8.

Использование растениями ячменя азота почвы и удобрений в зависимости от рельефа, доз, сроков и способов внесения азотных удобрений_

Вариант ВОДОРАЗДЕЛ СКЛОН

Общий вынос N. г/м2 В том числе N Общий вынос Ы, г/м2 В том числе N

удобрений почвы удобрений почвы

КИАУ,% экстра N. г/м2 КИАУ,% экстра N. г/м2

ОСЕННЕЕ ВНЕСЕНИЕ

Фон-РК 8,5 | I I 7,0 | |

вразброс

Фон+N30 10,8 27 2,3 7,4 34 0,3

Фон+ N60 ИЗ 23 2,7 8,5 32 1,3

Фон+N90 10,6 21 1,9 8,9 28 1,7

локально

Фон+N30 11,4 26 2,8 8,3 36 1,3

Фон+N60 11,2 24 2,6 9,8 30 2,6

Фон + N90 11,7 22 3,0 10,3 30 3,1

ВЕСЕННЕЕ ВНЕСЕНИЕ

Фон-РК 8,5 1 1 1 7,0 I I

вразброс

Фон+N30 11,0 51 2,4 7,7 54 0,6

Фон + N60 10,5 50 1,7 8,9 52 1,6

Фон + N90 10,6 48 1,7 10,1 50 2,6

локально

Фон+ N30 13,7 57 5,0 8,8 59 1,6

Фон + N60 13,0 55 4,2 9,7 56 2,3

Фон+ N90 12,7 52 3,7 10,8 53 33

В исследованиях Е.ВРуделева (1992) показано, что в первую очередь и наиболее полно культурные растения используют в начальные фазы своего развития минеральный азот удобрений. Максимальное же использование почвенного азота и "экстра"-азота приходится на более поздние фазы развития.

При локальном размещении азотных удобрений значение физиологического фактора в дополнительном обеспечении растений азотом почвы существенно выше, чем при разбросном, что связано с изменением морфологии корневых систем и физиологических функций растений под действием концентрированного очага удобрений (В.Г.Булаева, 1975; МБГилис, 1975; О.А.Соколов. 1977; В К.Трапезников, 1983 и др.)

В нашем опыте величина "экстра"-азота в почве водораздела при локальном внесении была 2.6 - 5 0 кг/га (разбросное внесение - 1.7- 2.4), а на склоне картина иная: разбросное внесение дало 13-5.6 кг/га дополнительно минерализованного азота, по сравнению с локальным способом - 1.2-33 кг/га. Причина, очевидно, состоит в менее обеспеченной азотом почве склона, по сравнению с почвой водораздела (табл.8).

Баланс азота удобрений Баланс азота рассчитан нами с учетом источников его расхода и прихода в почву, установленных непосредственно в опыте. Поступление азота в основном определялось внесением азотных удобрений. Расходная статья азота из почвы включала вынос его урожаем. Величина потерь азота включает вымывание его в нижние слои почвы, смыв поверхностным стоком, а также газообразные потери. Еще одной статьей, которую мы использовали при расчете баланса азота, является закрепление его в почве.

Азотные удобрения, внесенные в почву, в результате физических, химических и биологических процессов претерпевают целый ряд превращений, которые смогут приводить как к закреплению их в почве, так и значительным потерям.

Особенно нежелательны потери азота в результате вымывания и смыва (водной эрозии), а также улетучивания в атмосферу. Решающее значение в снижении потерь азота имеют приемы, способствующие повышению коэффициента использования азота из вносимых удобрений.

Как показано нами выше, на выщелоченном черноземе склона ячмень лучше всего использовал азот удобрений при весенних сроках его внесения (табл.8).

При этих же сроках внесения в метровом слое почвы остаточное количество азота составляло от 14 до 30% от внесенной дозы по сравнению с осенним внесением азотных удобрений — от16 до 38%

Знач количество внесенного, использованного и оставшегося азота в почве, мы рассчитали величину потерь азстз удобрекнй-Результатк баланса азота наглядно показывают, что на почвах склонов вносить азотные удобрения вразброс в осенние сроки недоп)стимо(рис.5,6) Непроизводительные потери азота при осеннем внесении

вразброс составляют до 50% от внесенного количества. Если даже отнести из этой величины до 25% на газообразные потери (SLJansson, 1963; Д.А.Кореньксв, 1976; Б Н Макаров, 1938), то и з этом случае можно считать, что примерно столько же теряется азота вследствие водной эрозии и вымывания в низлежащие слои почвы

Внесение удобрений локальным способом снизило потери азота на 10%, а применение удобрений в весенние сроки еще снизило потери азота на 17-27%

Весна

Водораздел •

Осень

Рнс.5 Баланс азота в зависимости от рельефа и сроков внесения азотных удобрений (% от внесенного N 30-90)

А - использовано растениями; В • осталось в почве; С - потери (неучтенное количество)

Водораздел

Вразброс Локально

В В

32* 99%

Склон

Вразброс Локально

Рис.6 Баланс азота в зависимости от рельефа и способов внесения азотных удобрений (% от внесенного N 30-90)

А - использовано растениями; В - осталось в почве; С - потери (неучтенное количество)

выводы

1. На выщелоченном черноземе на урожайность ярового ячменя наибольшее влияние оказали азотные удобрения, внесенные на склоне, чем на водоразделе. В полевых опытах на водоразделе в среднем за три года исследований урожайность от внесения азотных удобрений составила - 3,84-40,6 т/га на фоне РК - 3,59 т/га, а на склоне - 3,56-3,82 т/га на фоне РК - 3,32 т/га.

2. В микрополевых опытах урожайность ячменя во все годы исследований была ниже на склоне (3,59-4,27 т/га), чем на водоразделе (3,80-4,47 т/га), а прибавки урожая от внесения азота на фоне РК были на склоне выше (при осеннем внесении азотных удобрений - 0,49 т/га и при весеннем внесении - 0,55 т/га), чем на водоразделе (соответственно - 0,32 и 0,37 т/га). (Среднее за три года исследований).

3 На почвах склонов выявлено снижение усвоения азота удобрений растениями*

коэффициент использования азота удобрений (КИАУ) колебался от 32% на склоне, до 48% на водоразделе.

4. Оптимальной и экологически оправданной дозой применения азотных удобрений является N60. Внесение повышенных доз удобрений связано с неизбежными потерями азота и загрязнением окружающей среды.

5. В агрономическом и экологическом отношении наиболее оправдано весеннее внесение азотных удобрений, независимо от способа их внесения. Прибавки от внесения азотных удобрений весной составили: на склоне - 0,55 т/га (среднее за три года) и на водоразделе — 0Л37 т/га.

6 Наибольшая минерализация органического азота почвы выявлена на склоне при

внесении азотных удобрений весной Величина «экстра»- азота в весенние сроки внесения азотных удобрений била 1,5-5,6 кт/га, а в осепние - 1,3-3,0 кг/га на склоне и на водоразделе соответственно 1,7-5,0 и 2,0-3,1 кг/га.

7. На смытом выщелоченном черноземе больше всего азота закреплялось в метровом слое почвы (14-30 %) при весенних сроках внесения азота и (16-38 %) - при осенних сроках.

8. На выщслочепных черноземах склонов наиболее экологически безопасный баланс азота складывался при весенних сроках применения азотных удобрений. При весенних сроках внесения азотных удобрений неучтенные потери азота составляли 25% против 42% - при внесении их осенью.

9. Результаты полевого опыта (1986-1988 гг.) показали, что на выщелоченных черноземах склонов весенние сроки внесения азота обеспечивали не только более высокие прибавки урожая, но н увеличивали примерно на 1% содержание протеина в зерне ячменя по сравнению с осенними.

Предложения по использованию результатов исследований.

1. На выщелоченных черноземах склонов азотные удобрения под яровые зерновые культуры следует вносить только весной, так как это способствует снижению потерь азота

2. Локальные способы применения азотных удобрений также снижают потери азота.

Список научных трудов, опубликованных по теме диссертация

1. Явтушенко В Е., Шершнев АЛ., Рындыч Л.П., Слободянюк К.В.

Влияние удобрений на урожайность ячменя, выращиваемого при почвозащитной

технологии. Химия в сельском хозяйстве №12,1987, ВО " Агропромиздат", с 22-24.

2. Явтушенко В.Е., Наконечная М.А., Слободанюк KJ3.

Экологические проблемы применения удобрений на склоновых землях. Всесоюзная конференция "Почвенно-агрохимические и экологические проблемы формирования высокопродуктивных агроценозов". Тезисы докладов. АН СССР. Пущино, 1988, с.188-189.

3. Слободянюк К. В

Сроки и способы внесения азотных удобрений под ячмень на эродированном выщелоченном черноземе Центрально-Черноземной области. Бюллетень ВИУА №91, 1988, с 67-70.

4. Гуленко А.Т. и др. в т.ч. Слободякюк К.В.

Особенности почвозащитных технологий возделывания зерновых культур на склоновых землях. Рекомендации, М., ВО "Агропромиздат",1989,52с.

5. Явтушенко В.Е., Медведев С.С., Хузин И.А., Слободянюк К.В.

Внесение удобрений под ячмень на склонах. Ж. "Химизация сельского хозяйства" №4,1991.

6. Явтушенко В.Е., Медведев С.С., Слободянюк КВ .

Способ посева и внесения в почву минеральных удобрений и устройство для его осуществления. Авторское свидетельство на изобретение № 1697603. Зарегистрировано 15 августа 1991г

7. Явтушенко В.Е., Слободянюк К.В. Влияние сроков и способов внесения азотных удобрений на урожайность ячменя на черноземах выщелоченных смытых. Агрохимия j\b4, 1992,с.14-19.

8. Слободянюк К Б.

Использование растениями ячменя азота почвы и удобрений. Тезисы Международной конференции "Физиология растений - наука Ш тысячелетия" IV съезд общества физиологов растений России. Москва, 4-9 октября 1999, с 279.

SlobodyanukKlavdia Vasilevna

Nitrogen content and its dinamic in the lixivate black soils on the erosieded agricalture landscapes.

It was stading an application of different doses, ways and dates of nitrogen fertilizers at the lixivated black soils on the slope and watershed and olsow nitrogent using by the barley plants from soil and fertilizers.

Изд.БФРГТЗ "СЛОВО" Лицензия ИД №00102 от 24.08.1999г. Подписано к печати 27.05.2004г. Формат 60x90 1/16

Тираж 100 экз. Заказ 37. Отпечатано на множительном участке ООО СИМС

» 13 98 2