ДИНАМИКА НИТРАТНОГО АЗОТА ПОЧВЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КАС В ОСТРОЗАСУШЛИВЫХ УСЛОВИЯХ Текст научной статьи по специальности «Сельскохозяйственные науки»

сельскохозяйственные науки

УДК 631.84 Статья поступила 18.01.2023 г

4.1.1. Общее земледелие и растениеводство РО! 10.35524/2227-0280_2023_02_09

ДИНАМИКА НИТРАТНОГО АЗОТА ПОЧВЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КАС В ОСТРОЗАСУШЛИВЫХ УСЛОВИЯХ

Гунгер,

аспирант, ФГБОУ ВО "Государственный аграрный университет Северного Зауралья"

Н.В. Абрамов,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

заведующий кафедрой почвоведения и агрохимии,

ФГБОУ ВО "Государственный аграрный университет Северного Зауралья"

Ключевые слова: карбамидно-аммиачная смесь (КАС), нитратный азот, ГТК, дифференцированное внесение, рамповая система, аммиачная селитра, дефицит влаги, урожайность яровой пшеницы, формирование колоса, экономическая эффективность

Key words: carbamide-ammonia mixture (CAM), nitrate nitrogen, HC, differential application, ramp system, ammonium nitrate, moisture deficit, spring wheat yield, spike formation, economic efficiency

Актуальность. Азот является важным элементом питания для культурных растений. Это основной компонент простых и сложных белков, входит в состав нуклеиновых кислот (рибонуклеиновая - РНК, дезоксирибонуклеиновая - ДНК), которые участвуют в обмене веществ растений. Общее содержание небелкового органического азота составляет не более 20-25% общего количества его в растениях. В неблагоприятных условиях питания, увлажнения, освещения, при нехватке калия количество небелковых азотных соединений возрастает. Из неорганических соединений азота в растениях могут быть обнаружены нитраты [1, 2].

Существует две формы азотного минерального питания растений: аммиачная и нитратная. Обменно-аммонийная форма азота в природных условиях очень быстро окисляется, и её роль в питании культурных растений мала. Следует учитывать и тот факт, что аммоний при повышенной кислотности почвы менее доступен растениям, чем нитраты. Поэтому преобладающей и основной формой азотного питания является нитратный азот, в то же время нитрификационная способность в условиях недостаточного увлажнения Западной Сибири может резко снижаться [3, 4].

Для оптимизации минерального питания большой интерес в последние годы вызывает применение жидких удобрений. Смесь водных

растворов аммиачной селитры и карбамида (в соотношении 35,4% карбамида, 44,3% селитры, 19,4% воды, 0,5% аммиачной воды) увеличивает степень и скорость усвоения азота из удобрения КАС по сравнению с твёрдыми гранулированными удобрениями, вносимыми в почву. Применение перед посевом или во время посева зерновых карбамид-но-аммиачной смеси (КАС) обеспечивает более равномерное распределение по площади. Особый интерес для агрономической службы представляет внесение удобрения КАС в жидкой форме при недостаточном увлажнении, что часто бывает в послепосевной период в условиях северной лесостепи Тюменской области.

Технология внесения жидких удобрений считается в мире инновационной, первые шаги использования карбамидно-аммиачной смеси (КАС) делаются и в нашей области. Поэтому целью наших исследований является: изучить процесс формирования нитратного режима при использовании карбамид-но-аммиачной смеси (КАС) в острозасушливых условиях северной лесостепи Тюменской области. В задачу входило проследить динамику нитратного азота лугово-чернозёмной почвы при дефиците продуктивной влаги.

Условия, материалы и методы исследований. Изучение применения карбамид-

но-аммиачной смеси проводится в северной лесостепи Тюменской области на лугово-чернозёмной почве с 2020 года. Почва имеет высокое потенциальное плодородие при содержании гумуса 6,77-6,84% в слое 0-30 см с актуальной кислотностью 6,9. Опыты проводятся на яровой пшенице, размещённой после однолетних трав (горох с овсом) на сенаже. Повторность 3-х кратная по схеме:

1. Без удобрений (контроль).

2. Аммиачная селитра с нормой на планируемую урожайность яровой пшеницы 3,0 т/га.

3. Аммиачная селитра на планируемую урожайность яровой пшеницы 4,0 т/га.

4. Аммиачная селитра на 5,0 т/га.

5. Без удобрений с водой аналогично внесённой с КАС.

6. КАС с нормой на планируемую урожайность яровой пшеницы 3,0 т/га.

7. КАС - на 4,0 т/га.

8. КАС - на 5,0 т/га.

Площадь опытного участка - 3840 м2 (48*80), учётная - 100 м2. Определение нитратного азота проводилось в слое 0-30 см (0-10 см; 10-20 см и 20-30 см) путём извлечения его раствором алюмокалиевых квасцов и последующим определением в вытяжке с помощью ионоселективного электрода по ГОСТ 2695186. Учёт урожая проводился при полной спелости зерна прямым комбайнированием с пересчётом на 100% чистоту и 14% влажность.

Азотные удобрения вносили дифференцированно с использованием систем спутниковой навигации на планируемую урожайность и с учётом содержания нитратного азота до посева по элементарным участкам (вариантам и повторностям). Проанализированы результаты исследований в острозасушливый период 2021 г. с суммой эффективных температур (выше 5°С) 2261°С, суммой осадков за

вегетационный период 86 мм, что составило 64% от средних многолетних значений при ГТК 0,38.

Результаты и обсуждение. Содержание нитратного азота в почве, которое определялось в допосевной период, послужило основанием для расчёта норм удобрений в гранулированном виде (аммиачная селитра) и жидком (КАС) и их дифференцированного внесения на планируемую урожайность яровой пшеницы. Колебания N-N03 в пахотном слое достигали по вариантам от 0 до 2 мг/кг почвы. На вариантах использования в качестве азотных удобрений аммиачной селитры нитратного азота содержалось в слое 0-30 см 5,4-8,4 мг/кг лугово-чернозёмной почвы, а при использовании карбамидно-аммиачной селитры - 6,1-8,4 мг/кг. Согласно общепринятой градации данный уровень нитратного азота характеризует почву низкой обеспеченности (табл. 1).

Расчёты показали, что для получения планируемой урожайности яровой пшеницы с учётом содержания нитратного азота в почве и его 70% усвоения из минеральных удобрений требовалось внести 54-174 кг/га д.в. гранулированных и 62-167 кг/га д.в. КАС в жидком виде.

Приготовление карбамидно-аммиачной селитры проводилось согласно разработанной технологии учёными кафедры почвоведения и агрохимии ГАУ Северного Зауралья в растворном узле. Он изготавливается в соответствии с техническими условиями производства удобрений в жидком виде и требованиями к качеству жидких удобрений. Посев яровой пшеницы проводили сеялкой СЗМ, укомплектованной рамповой системой для подвода питательного раствора к каждому сошнику (рис. 1).

Таблица 1

Динамика нитратного азота, мг/кг почвы, при использовании различных форм удобрений

Вариант Ы-ЫО3 в слое 0-30 см

до посева после посева кущение уборка

1. Без удобрений (контроль) 8,2 9,7 5,7 7,4

2. Аммиачная селитра на 3 т/га 8,4 13,7 13,7 10,8

3. Аммиачная селитра на 4 т/га 5,4 15,5 21,7 14,3

4. Аммиачная селитра на 5 т/га 6,4 13,4 23,3 15,5

5. Вода 5,4 8,5 5,3 7,0

6. КАС на 3 т/га 6,1 14,1 15,2 7,9

7. КАС на 4 т/га 6,3 14,0 20,2 8,2

8. КАС на 5 т/га 8,4 20,9 26,6 10,9

Рис. 1. Рамповая система для подвода карбамидно-аммиачной смеси

в каждый сошник

После посева с внесением азотных удобрений по всем изучаемым вариантам отмечалось увеличение содержания нитратного азота до 8,5-20,9 мг/кг почвы. Это объясняется поступлением азота с минеральными удобрениями, а на контрольных вариантах - процессами нитрификации. Низкое содержание нитратного азота отмечено только на полях без внесения минеральных удобрений 8,5-9,7 мг/ кг почвы. Внесение аммиачной селитры в гранулированном виде на планируемую урожайность 4 т/га, а карбамидно-аммиачной смеси - на 5 т/га позволило достичь N-NО3 до высокого содержания - 15,5-20,9 мг/кг почвы. На остальных вариантах применение жидких и твёрдых азотных удобрений приводило к среднему уровню содержания нитратного азота - 13,4-14,1 мг/кг.

Дефицит атмосферных осадков от посева до кущения яровой пшеницы вызвал отсутствие продуктивной влаги в слое почвы 0-30 см. Это отразилось на нитратном режиме пахотного слоя в фазе кущения - на всех вариантах применения жидких азотных удобрений отмечалось увеличение N-NО3 до высокого его содержания 15,2-26,6 мг/кг; а также на вариантах с применением гранулированных азотных удобрений на планируемую урожайность яровой пшеницы 4 и 5 т/га - 21,7-23,3 мг/кг. При сложившихся погодных условиях лимитирующим фактором продуцирования агро-ценозов становилась влага в корнеобитаемом слое. Отсутствие её вызывало затухание физиологических процессов, происходящих в растениях, приостанавливалось потребление элементов питания из почвы.

Однако, в исследованиях отечественных и зарубежных учёных [5-7] отмечается, что жидкая форма азотных удобрений начинает действовать сразу после внесения в почву даже

при слабой влагообеспеченности, что особенно актуально в засушливых условиях. Данная закономерность влияния карбамидно-амми-ачной смеси установлена и в наших исследованиях. При дефиците продуктивной влаги вегетационного периода 2021 года на всех изучаемых вариантах не получено планируемой урожайности яровой пшеницы. Вместе с этим наибольшая урожайность отмечена с применением КАС на планируемую урожайность 3 т/га - 2,10 т/га. Прибавка зерна относительно контрольного варианта (без удобрений) составила 0,85 т/га, относительно варианта без минеральных удобрений, но с водой (норма внесения жидких удобрений), - увеличилась до 0,62 т/га. Применение карбамид-но-аммиачной смеси по сравнению с внесением аммиачной селитры в гранулированном виде позволило увеличить урожайность яровой пшеницы на 0,70 т/га. Увеличение нормы КАС на планируемую урожайность 4 и 5 т/га обеспечивало в начальный период более интенсивное развитие и рост культурных растений, всходы которых появились раньше на 3 дня, чем на вариантах с применением аммиачной селитры, а полевая всхожесть была на 14-17% выше. Это способствовало более интенсивному потреблению влаги, что привело к ощутимому недостатку её к фазе кущения яровой пшеницы на вариантах применения карбамидно-аммиачной смеси. В результате закладка колоса протекала в более жёстких условиях нехватки продуктивной влаги. Урожайность яровой пшеницы на этих вариантах применения КАС снижалась относительно полей с применением аммиачной селитры в твёрдом виде на 0,56 т/га и 0,31 т/га. Расчёты показали экономическую целесообразность применения карбамидно-аммиач-ной смеси в острозасушливый год с ГТК веге-

тационного периода 0,38 только на варианте её использования с нормой из расчёта на планируемую урожайность не более 3 т/га яровой пшеницы.

Заключение. Дифференцированное внесение аммиачной селитры в гранулированном виде обеспечивало после посева яровой пшеницы среднее содержание азота в слое 0-30 см - 13,4-15,5 мг/кг лугово-чернозёмной почвы. Применение карбамидно-аммиачной смеси при посеве в рядок приводило к среднему и высокому содержанию нитратного азота - 14,0-20,9 мг/кг.

При дефиците влаги (ГТК = 0,38 за период вегетации культурных растений) снижалась интенсивность потребления N-N03, что вызвало увеличение содержания его на вариантах применения твёрдых гранулированных азотных удобрений до среднего и высокого уровня - 13,7-23,3 мг/кг, а при внесении КАС в жидком виде - до высокого уровня - 15,226,6 мг/кг почвы.

В жёстких погодных условиях северной лесостепи Тюменской области наибольшая урожайность яровой пшеницы получена при внесении при посеве карбамидно-аммиачной смеси с нормой на планируемую урожайность

- 2,10 т/га, что превышало контрольный вариант на 0,85 т/га; без минеральных удобрений, но с водой - на 0,62 т/га, а в сравнении с применением аммиачной селитры на планируемую урожайность 3 т/га - на 0,70 т/га. В сложившихся погодных условиях экономически оправданным было только использование КАС с нормой из расчёта на планируемую урожайность яровой пшеницы 3 т/га.

Библиографический список

1. Абрамов, Н. В. Система адаптивно-ландшафтного земледелия в природно-климатических зонах Тюменской области : монография / Н. В. Абрамов, Ю. А. Акимова, Л. Г. Бак-шеев [и др.]. - Тюмень : Тюменский издательский дом, 2019. - 470 с. - Текст : непосредственный.

2. Билтуев, А. С. Нитратный режим каштановых почв Бурятии при применении удобрений / А. С. Билтуев, А. В. Буджапов, А. К. Уланов. - Текст : непосредственный // Агрохимия.

- 2020. - № 6. - С. 33-40.

3. Гамзиков, Г. П. Агрохимия азота в агроце-нозах / Г. П. Гамзиков. - Новосибирск, 2013.

- 790 с. - Текст : непосредственный.

4. Завалин, А. А. Преимущества и проблемы применения жидких азотных удобрений в земледелии /А. А. Завалин, Е. Н. Ефремов, А. А. Алфёров [и др.]. - Текст : непосредственный // Агрохимия. - 2014. - №5. - С. 20-26.

5. Клечковский, В. М. Агрохимия / В. М. Клеч-ковский, А. В. Петербургский. - Москва : Колос, 1964. - 527 с. - Текст : непосредственный.

6. Мировой опыт применения и свойства карбамидно-аммиачной смеси (КАС) : НТЦ Агросектор : сайт. - URL: https://agrosektor23. ru/mirovoj-opyt-primeneniya-kas/ (дата обращения: 12.08.2022). - Текст : электронный.

7. Urea Ammonium Nitrate : International Plant Nutrition Institute : сайт. - URL: https://www.ipni. net/publication/nss.net/eecaru.nsf/5BB8639l63 BB144E3852578AF00755540B/$Ffile/NSS-0,7%20Urea%20Ammonium%20Nitrate.pdf, free. - Title from screen.

References

1. Abramov, N. V. Sistema adaptivno-land-shaftnogo zemledeliya v prirodno-klimaticheskih zonah Tyumenskoj oblasti : monografiya / N. V. Abramov, YU. A. Akimova, L. G. Baksheev [i dr.].

- Tyumen' : Tyumenskij izdatel'skij dom, 2oi9.

- 470 s. - Tekst : neposredstvennyj.

2. Biltuev, A. S. Nitratnyj rezhim kashtanovyh pochv Buryatii pri primenenii udobrenij / A. S. Biltuev, A. V. Budzhapov, A. K. Ulanov. - Tekst : neposredstvennyj // Agrohimiya. - 2020. - № 6. - S. 33-40.

3. Gamzikov, G. P. Agrohimiya azota v agroce-nozah / G. P. Gamzikov. - Novosibirsk, 2013. -790 s. - Tekst : neposredstvennyj.

4. Zavalin, A. A. Preimushchestva i problemy primeneniya zhidkih azotnyh udobrenij v zem-ledelii /A. A. Zavalin, E. N. Efremov, A. A. Alfyorov [i dr.]. - Tekst : neposredstvennyj // Agrohimiya.

- 2014. - №5. - S. 20-26.

5. Klechkovskij, V. M. Agrohimiya / V. M. Kle-chkovskij, A. V. Peterburgskij. - Moskva : Kolos, 1964. - 527 s. - Tekst : neposredstvennyj.

6. Mirovoj opyt primeneniya i svojstva karba-midno-ammiachnoj smesi (KAS) : NTC Agro-sektor : sajt. - URL: https://agrosektor23.ru/ mirovoj-opyt-primeneniya-kas/ (data obra-shcheniya: 12.08.2022). - Tekst : elektronnyj.

7. Urea Ammonium Nitrate : International Plant Nutrition Institute : sajt. - URL: https://www.ipni. net/publication/nss.net/eecaru.nsf/5BB8639163 BB144E3852578AF00755540B/$Ffile/NSS-0,7%20Urea%20Ammonium%20Nitrate.pdf, free. - Title from screen.

Контактная информация: Гунгер Максим Вадимович

аспирант, преподаватель кафедры почвоведения и агрохимии, ФГБОУ ВО "Государственный аграрный университет Северного Зауралья", 625003 г. Тюмень, ул. Республики, 7 E-mail: [email protected]

Абрамов Николай Васильевич

профессор, заведующий кафедрой почвоведения и агрохимии, ФГБОУ ВО "Государственный аграрный университет Северного Зауралья", 625003 г. Тюмень, ул. Республики, 7 E-mail: [email protected]

Contact Information: Gunger Maxim Vadimovich

postgraduate student, lecturer, Northern Trans-Ural State Agricultural University, 625003, the city of Tyumen, Republic street, the house 7

E-mail: [email protected]

Abramov Nikolay Vasilievich

Professor, Head of the Department of Soil Science and Agrochemistry, Northern Trans-Ural State Agricultural University, 625003, the city of Tyumen, Republic street, the house 7

E-mail: [email protected]