Г.И. Уваров. А.П. Карабутов
Белгородский государственный национальный исследовательский университет
Белгородский научноисследовательский институт сельского хозяйства
Введение
Черноземные почвы, как правило, обеспечены общими запасами азота [1]. Однако это совсем не значит, что доступных для растений форм данного элемента достаточно для формирования высоких урожаев сельскохозяйственных культур. По данным мониторинга пахотные почвы Белгородской области на 73% имеют среднюю обеспеченность легкогидролизуемой формой азота, и за период 2000-2009 гг. в земледелии области сложился отрицательный баланс [2]. Из этого следует, что доступный азот для сельскохозяйственных растений в пахотных почвах области в настоящее находится в первом минимуме.
Известно, что содержание подвижных форм азота в почвах в сильной степени зависит от метеорологических условий теплого периода и агротехнических мероприятий. Самым радикальным приемом увеличения в почве минерального азота является внесение удобрений [3. 4]. На основании длительных стационарных опытов с удобрениями, проведенными в Центрально-Черноземном регионе, установлено, что органо-минеральные удобрения увеличивают в почве содержание минерального, легко- и трудногидролизуемого азота [5].
Активно повлиять на азотный режим почвы можно приемами основной обработки. Вспашка способствует увеличению в почве нитратного азота, в то время как безотвальные приемы обработки осложняют азотное питание культурных растений [6. 7].
Все это обязывает исследователей обращать внимание на азотный режим почв ЦЧР и возможности его регулирования доступными агротехническими приемами. В связи с этим мы поставили цель установить особенность азотного режима чернозема типичного под влиянием удобрений и приемов обработки почвы. Задачи исследований включали определение общего азота, обогащенность азотом гумуса, легкогидролизуемого и нитратного азота, способность почвы к нитрификации. Отдельно проведен корреляционный анализ связи между содержанием форм азота в почве с другими показателями плодородия, величиной урожая и качеством продукции.
Методика исследований
Исследования проведены в лаборатории плодородия почв и мониторинга Белгородского НИИ сельского хозяйства. Стационарный полевой опыт заложен на черноземе типичном среднемощном малогумусном тяжелосуглинистом, сформированном на лессовидном суглинке. На момент закладки опыта (1987 г.) в пахотном слое содержалось 4.7-5.6 % гумуса. Подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову) находилось, соответственно, 6.7-7.8 мг и 9.2-12.1 мг на 100 г почвы. Гидролитическая кислотность изменялась в пределах 2.9-4.1 ммоль на 100 г почвы.
Объектом исследований являлся 5-польный зернопропашной севооборот с чередованием культур: горох - озимая пшеница - сахарная свекла - ячмень - кукуруза на силос. Севооборот развернут в пространстве и во времени, а в 2010-2011 гг. завершилась его четвертая ротация.
Действие удобрений испытывали на фонах приемов основной обработки почвы: вспашки, безотвальной и мелкой обработки. Схема с удобрениями включала варианты с одинарными и двойными дозами минеральных (азофоска и диаммофоска) и навоза, рассчитанных соответственно на простое и расширенное воспроизводство плодородия почвы. Одна доза навоза составляла 8 т/га севооборотной площади.
В процессе исследований проводились следующие определения: общий гумус по Тюрину (ГОСТ 26213-91), общий азот по Къельдалю (ГОСТ 26107), обогащённость гумуса азотом (С/N) расчётным методом, нитрификационная способность почвы по существующей методике
, щёлочногидролизуемый азот по Корнфилду (ГОСТ 26107), азот нитратный по ГОСТ 26951-86, корреляционный анализ по Б.А. Доспехову [9].
Результаты и их обсуждение
Вначале рассмотрим результаты определения общего азота в черноземе типичном. Экспериментальные данные свидетельствуют, что на абсолютном контроле (без удобрений) максимальное содержание его было по мелкой обработке почвы. Применение минеральных удобрений, особенно внесённых в двойных дозах, увеличивает содержание общего азота по сравнению с контролем (табл. 1).
Органическая система удобрения, рассчитанная на простое и расширенное воспроизводство плодородия почвы, приводит к заметному накоплению общего азота. Особенно это выражено при внесении навоза в дозе 16 т/га севооборотной площади.
Накопление общего азота в почве происходило более активно при совместном применении минеральных удобрений и навоза, особенно в случае двойных доз. Так внесение двойной дозы минеральных удобрений на фоне 16 т/га навоза повысило содержание общего азота в слое 0-30 см относительно контроля на 0.047%. В слое 30-50 см его стало больше на 0.011% в абсолютном выражении.
Обеспеченность гумуса азотом (C:N) была рассчитана на основании определения содержания в почве общего гумуса и азота. Исследования показали, что анализируемая почва имеет среднюю обогащенность гумуса азотом [10]. Наибольшее влияние на соотношение углерода к азоту оказывают удобрения.
Насыщение гумуса азотом наблюдается при внесении минеральных удобрений. Доля азота в гумусе возрастает с увеличением дозы удобрений. Длительное действие минеральных удобрений, особенно в двойных дозах, снизило соотношение углерода к азоту в слое 0-30 см на 0.4 ед., но не привело к существенным различиям в слое 30-50 см.
Более того, минеральные удобрения способствовали снижению соотношения гумуса к азоту как отдельно, так и совместно с навозом. В последнем случае соотношение углерода к азоту снизилось в слое 0-30 см в среднем на 0.5 ед., а в слое 30-50 см на 0.4 ед. Внесение навоза практически не способствовало насыщению гумуса азотом, так как при этом содержание гумуса увеличилось, и соотношение &N возросло в слое почвы 0-30 см на 0.5 ед.
Таблица 1
Влияние удобрений и приемов обработки на содержание форм азота и нитрификационную способность почвы (по завершении 4-ой ротации севооборота)
| Внесено удобрений | Глубина почвы, см | Азот общий, % | Обогащенность гумуса азотом (C:N), % | Азот легкогидролизуемый, мг/кг | Нитрификационная способность почвы, N-NO3, мг/кг | |||||||||
| § £2 со ат нт | мине ральные, доза | В1 | Б | М | В | Б | М | В | Б | М | В | Б | М | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| 0 | 0 | 0-30 | 0.295 | 0.297 | 0.304 | 9.9 | 9.9 | 9.9 | 148 | 146 | 150 | 21.0 | 21.3 | 21.5 |
| 30-50 | 0.274 | 0.279 | 0.280 | 9.5 | 9.4 | 9.4 | 123 | 130 | 130 | 7.8 | 7.8 | 7.9 | ||
| 1 | 0-30 | 0.310 | 0.310 | 0.316 | 9.7 | 9.7 | 9.6 | 161 | 166 | 167 | 31.0 | 30.6 | 29.9 | |
| 30-50 | 0.278 | 0.277 | 0.280 | 9.6 | 9.7 | 9.6 | 130 | 136 | 138 | 12.6 | 12.0 | 11.7 | ||
| 2 | 0-30 | 0.318 | 0.322 | 0.324 | 9.6 | 9.5 | 9.5 | 171 | 177 | 176 | 34.6 | 35.1 | 33.7 | |
| 30-50 | 0.286 | 0.287 | 0.290 | 9.5 | 9.4 | 9.4 | 140 | 144 | 144 | 14.0 | 15.1 | 15.9 | ||
| 8 | 0 | 0-30 | 0.306 | 0.298 | 0.300 | 10.4 | 10.5 | 10.5 | 165 | 163 | 161 | 36.5 | 37.2 | 37.3 |
| 30-50 | 0.295 | 0.294 | 0.298 | 9.3 | 9.4 | 9.2 | 135 | 133 | 136 | 26.2 | 25.1 | 24.0 | ||
| 1 | 0-30 | 0.332 | 0.321 | 0.328 | 9.7 | 9.8 | 9.7 | 177 | 172 | 174 | 40.3 | 40.8 | 41.5 | |
| 30-50 | 0.290 | 0.291 | 0.294 | 9.8 | 9.7 | 9.7 | 143 | 140 | 145 | 29.5 | 33.4 | 30.5 | ||
| 2 | 0-30 | 0.340 | 0.337 | 0.340 | 9.6 | 9.5 | 9.4 | 186 | 183 | 184 | 45.8 | 44.8 | 43.4 | |
| 30-50 | 0.293 | 0.295 | 0.297 | 9.8 | 9.7 | 9.6 | 152 | 150 | 150 | 37.4 | 35.7 | 35.5 | ||
| 16 | 0 | 0-30 | 0.315 | 0.308 | 0.310 | 10.4 | 10.4 | 10.3 | 175 | 170 | 172 | 37.8 | 41.5 | 37.7 |
Окончание табл. 1
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| (16) | 30-50 | 0.299 | 0.302 | 0.300 | 9-4 | 9.3 | 9.4 | 145 | 144 | 144 | 27.5 | 27.0 | 26.6 | |
| 1 | 0-30 | 0.333 | 0.330 | 0.331 | 9.9 | 9.8 | 9.8 | 188 | 182 | 187 | 41.2 | 42.3 | 42.3 | |
| 30-50 | 0.290 | 0.287 | 0.290 | 9.8 | 9.9 | 9.9 | 157 | 153 | 155 | 37.2 | 37.5 | 36.4 | ||
| 2 | 0-30 | 0.347 | 0.345 | 0.345 | 9.6 | 9.5 | 9.5 | 199 | 194 | 196 | 42.7 | 43.9 | 45.5 | |
| 30-50 | 0.305 | 0.300 | 0.301 | 9.5 | 9.6 | 9.6 | 163 | 160 | 164 | 36.6 | 36.7 | 35.6 |
Примечание: В1 - вспашка, Б - безотвальная обработка, М - мелкая обработка.
В таблице 1 приведены данные определения содержания щелочногидролизуемого азота в почве перед посевом озимой пшеницы. В слое почвы 0-30 см чернозема типичного на контрольном варианте отмечена низкая обеспеченность. В слое 30-50 см величина азота снижается примерно на 15-20 мг/кг. На содержание легкогидролизуемого азота влияют больше удобрения, чем приемы основной обработки почвы.
Обеспеченность легкогидролизуемым азотом отмечается на всех удобренных вариантах опыта средняя. При этом на фоне двойных доз удобрений содержание этой формы азота возрастает и приближается к повышенной степени. Максимальное содержание щелочногидролизуемого азота в почве наблюдается при совместном внесении двойной дозы органических и минеральных удобрений. Установлено, что с увеличением количества вносимых удобрений влияние приемов основной обработки почвы на содержание легкогидролизуемого азота нивелируется.