CC BY
9ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АГРОХИМИИ
УДК 631.811.123:633.16
ДОСТУПНОСТЬ ЯЧМЕНЮ ЭЛЕМЕНТОВ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ИЗ РАЗНЫХ ГОРИЗОНТОВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ
Ю.Е. Малахова, В.В. Кидин, д.с.-х.н., РГАУ-МСХА
Изучено использование ячменем азота, фосфора и калия из пахотного и подпахотного слоев дерново-подзолистой почвы. Установлено, что растения лучше потребляют элементы питания из пахотного, чем из подпахотного слоя почвы.
Ключевые слова: использование азота, фосфора и калия, ячмень, пахотный и подпахотный горизонты, сосуды Мит-черлиха, коэффициент использования удобрений.
Важнейший фактор, определяющий урожайность и качество продукции - оптимизация минерального питания сельскохозяйственных культур. Существенное влияние на рост и развитие растений, а также на эффективность удобрений оказывает наличие элементов минерального питания в начале вегетационного периода. Применение удобрений без учета содержания питательных веществ в корнеобитаемом слое почвы снижает эффективность применяемых удобрений и вызывает опасность загрязнения окружающей среды и сельскохозяйственной продукции нитратами.
Однако, в условиях резкого сокращения применения удобрений в России необходимо максимально учитывать все потенциальные возможности почв в обеспечении растений элементами минерального питания с целью рационального их использования.
Значительные запасы питательных элементов (в особенности фосфора и калия) сосредоточены в подпахотных горизонтах почв. Многие авторы указывают в своих работах, что растения большую часть питательных веществ поглощают из подпахотных горизонтов почв [1-3]. Но такое мнение разделяют далеко не все исследователи и практики. Так, агрохимическая служба страны оценивает почвы по обеспеченности их фосфором и калием только по их содержанию в пахотном слое. Элементы минерального питания подпахотных горизонтов не учитываются. Основная причина этого - высокая трудоемкость отбора проб.
Цель наших исследований - изучить размер использования ячменем элементов минерального питания из разных горизонтов дерново-подзолистой почвы. Сравнить доступность ячменю азота, фосфора и калия, внесенных в пахотный и подпахотный слои дерново-подзолистой почвы.
Методика. В РГАУ-МСХА были проведены вегетационные опыты. Вегетационные сосуды располагали в два уровня (ставили друг на друга), которые имитировали пахотный и подпахотной горизонты. У верхних сосудов Митчерлиха было вырезано дно, и они герметично соединялись с нижними сосудами. Для опыта использовали дерново-подзолистую суглинистую и супесчаную почвы. Было проведено два опыта - в 2010 и 2011 гг. В первом опыте пахотный и подпахотный горизонты представлены суглинистой дерново-подзолистой почвой, во втором - пахотный горизонт представлен суглинистой дерново-подзолистой почвой, подпахотный - супесчаной дерново-подзолистой почвой. Каждый из опытов состоял из восьми вариантов. Опыты заложены в 4-кратной повторности.
Агрономический анализ почвы пахотного и подпахотного горизонтов проводили общепринятыми методами перед закладкой опыта с ячменем.
В качестве фосфорных и калийных удобрений использовали смесь одно- и двухзамещенного фосфата калия (КН2РО4 и К2НРО4) из расчета 307 мг на 1 кг почвы, или по 120 Р2О5 и К2О мг на 1 кг почвы. Азот вносили в виде аммиачной селитры (ЫН4КО3) в дозе 0,343 г (120 мг Ы) на 1 кг почвы.
Посев ячменя проводили в оптимальные для Московской области сроки.
В каждом сосуде после появления всходов ячменя оставляли до уборки по 25 растений. Удаленные при прореживании растения высушивали и использовали для последующего учета массы урожая. Уборку ячменя проводили в августе в фазе полной спелости зерна. Содержание общего азота в растениях определяли методом мокрого озоления по Къельдалю, общего фосфора - по Е. Труогу и А. Майеру, калия _ на пламенном фотометре.
Агрохимическая характеристика пахотного и подпахотного горизонтов почвы: рНКа - 5,4 и 5,1, Р2О5 -205 и 180 мг/кг, К2О - 190 и 165 мг/кг.
Результаты и их обсуждение. Результаты опыта, где пахотный и подпахотный горизонты представлены суглинистой дерново-подзолистой почвой (опыт 1) и где пахотный горизонт представлен суглинистой дерново-подзолистой почвой, а подпахотный горизонт - супесчаной дерново-подзолистой почвой (опыт 2) приведены в таблице 1.
Полученные данные показывают четкую зависимость между величиной урожая ячменя и глубиной внесения удобрений. Так, наименьшая урожайность, как и предполагалось, получена на варианте без удобрений. Внесение фосфорного и калийного удобрений в дозе по 120 мг/кг почвы на разную глубину почвенного профиля увеличило выход зерна и соломы, причем незначительное увеличение урожая ячменя наблюдалось в варианте с внесением фосфорного и калийного удобрения в подпахотный горизонт. В вариантах с внесением ЫРК в разные горизонты почвы урожайность выше при их внесении в пахотный горизонт, что обусловливается, по-видимому, наличием азота удобрений в начальный период роста ячменя, когда корневая система растений еще слабо развита и не может хорошо использовать азот почвы. Это подтверждают полученные данные урожайности в варианте при внесении азотного удобрения в пахотный горизонт, а фосфорного и калийного удобрений в подпахотный. Величина урожая в данном варианте приближается к варианту ЫР, где удобрения внесены в пахотный горизонт. В вариантах, где помимо азота, фосфора и калия применяли и микроэлементы, урожайность была выше, чем в аналогичных вариантах без их внесения. Так, в варианте ЫРК, внесенных в пахотный горизонт, урожайность соломы 18,3 г/сосуд, в варианте с микроэлементами по фону ЫРК - 19,9, при внесении удобрений в подпахотный горизонт, соответственно, 14,9 и 15,5 г/сосуд.
1. Влияние глубины внесения удобрений на урожай ячменя и вынос элементов питания растениями (опыты 1, 2, 2010 г.)
Вариант опыта, способ внесения удобре- Масса урожая, г/сосуд Вынос, мг/сосуд
ний зерно солома X N Р2О5 К2О
1. Без удобрений (контроль) 2,3/3,1 5,8/9,1 8,1/12,2 135/203 38/54 49/94
2. РпоКш, внесено в пахотный слой 3,5/6,3 7,1/12,0 10,6/18,3 164/281 68/90 107/159
3. ^20Р120К120, внесено в пахотный слой 9,4/8,6 18,3/23,0 27,7/31,6 586/700 118/136 246/304
4. ^20Р120К120 + микроэлементы, внесено в пахотный слой 9,6/10,2 19,9/24,8 29,5/35,0 602/785 117/160 277/398
5. Р120К120- внесено в подпахотный слой 3,9/4,8 7,2/11,7 11,1/16,5 175/284 56/72 86/139
6. ^20Р120К120, внесено в подпахотный слой 7,5/7,9 14,9/19,8 22,4/23,7 501/539 95/91 196/246
7. Р120К120, внесено в подпахотный слой + N^0 в пахотный слой 8,7/9,9 16,9/21,2 25,6/31,1 574/682 94/118 214/328
8. ^20Р120К120> внесено в подпахотный слой + микроэлементы 8,0/9,5 15,5/19,1 21,5/28,6 460/554 89/114 187/255
НСР05 0,36/0,33 0,74/0,67
Примечание. В числителе - опыт 1, в знаменателе - опыт 2.
Общий вынос азота растениями колебался от 135 до 602 мг/сосуд. Наибольший вынос азота был в вариантах с внесением №К в пахотный горизонт (586 мг/сосуд без внесения микроэлементов и 602 мг/сосуд с внесение микроэлементов), а также в варианте с внесением фосфорного и калийного удобрений в подпахотный горизонт, а азотного удобрения в пахотный (574 мг/сосуд). Однако в варианте внесения №К в подпахотный горизонт вынос азота также значителен (501 мг/сосуд). Наименьший вынос азота на контроле (135 мг/сосуд), в вариантах с внесением РК на разную глубину он примерно одинаков (164 мг/сосуд в пахотном горизонте и 175 мг/сосуд в подпахотном горизонте).
Общий вынос фосфора ячменем колебался от 38 до 118 мг/сосуд. Наибольший вынос фосфора был в вариантах с внесением №К и №К с микроудобрениями в пахотный слой (118 и 117 мг/сосуд соответственно). Меньший вынос фосфора растениями, однако, также значительный, наблюдался при внесении удобрений в подпахотный слой. Таким образом, полученные данные показывают, что растения в условиях вегетационного опыта используют фосфор подпахотных горизонтов слабее, чем пахотных.
Общий вынос калия ячменем колебался от 49 до 277 мг/сосуд. Растения хорошо усваивали обменный калий как пахотного, так и подпахотного горизонтов почвы.
Приведенные в таблице 1 результаты также показывают зависимость между урожаем ячменя и глубиной внесения удобрений. В данном опыте наименьший урожай зерна и соломы получен на контрольном варианте. Применение фосфорных и калийных удобрений при внесении в пахотный и подпахотный горизонты увеличивают выход зерна и соломы ячменя. Азотные удобрения, как и в первом опыте, благоприятно сказываются на росте растений, значительно повышая урожай. Так наибольший выход зерна и соломы наблюдался в вариантах с внесение азотного удобрения в пахотный горизонт и где N вносили в пахотный горизонт, а РК в подпахотный горизонт. Внесение азотного удобрения в подпахотный горизонт также увеличивало урожайность зерна и соломы ячменя. Применение микроэлементов усиливает эффективность азотного, фосфорного и калийного удобрений и соответственно увеличивает урожай растений. При внесении удобрений в пахотный и подпахотный горизонты урожайность растений выше в варианте №К + микроэлементы.
Общий вынос азота растениями во втором опыте колебался от 203 до 785 мг/сосуд. В данном блоке наибольший вынос азота наблюдается также в вариантах с внесением азотного удобрения в пахотный горизонт (700 мг/сосуд в варианте без применения микроэлементов и 785 мг/сосуд с применением микроэлементов). Значительный вынос азота отмечен также в варианте с внесением азотного удобрения в пахотный горизонт, а фосфорного и калийного в подпахотный (682 мг/сосуд). Внесение азотного удобрения в подпахотный горизонт увеличивает, хотя и не столь
существенно, вынос данного элемента. Без применения азотного удобрения вынос наименьший.
Общий вынос фосфора ячменем во втором опыте колебался от 54 до 160 мг/сосуд. Наибольший вынос фосфора наблюдался в вариантах с внесение удобрений в пахотный горизонт. Внесение фосфорных удобрений в подпахотный горизонт уменьшает вынос данного элемента. Полученные данные показывают, что растения используют фосфор подпахотных горизонтов слабее (как и в опыте 1), чем пахотных.
Общий вынос калия ячменем варьировал от 94 до 398 мг/сосуд. Наименьший вынос калий был на контроле, а наибольший - в вариантах с внесением азотного удобрения в пахотный горизонт, что, по-видимому, обусловлено развитием более мощной корневой системы у растений.
Таким образом, на основании полученных результатов можно заключить, что растения ячменя довольно хорошо используют азот и калий из подпахотных горизонтов почвы. Коэффициенты использования ячменем минерального азота из подпахотного горизонта составляют 31-36% в первом опыте и 28-30% во втором; коэффициенты использования ячменем калия из подпахотного горизонта колеблются от 4 до 18% в первом опыте и от 5 до 26% во втором. Использование фосфора ячменем из подпахотных горизонтов невелико (коэффициенты использования колеблются в пределах 3-6% в первом опыте, 2-7% во втором опыте).
Результаты опыта, проведенного в 2011 г., показаны в таблице 2. В таблице приведены данные, полученные в вариантах, где пахотный и подпахотный горизонты представлены суглинистой дерново-подзолистой почвой (опыт 3) и где пахотный горизонт представлен суглинистой дерново-подзолистой почвой, а подпахотный горизонт - супесчаной дерново-подзолистой почвой (опыт 4).
Результаты опыта, проведенного в 2011 г. полностью подтверждают экспериментальные данные опыта 2010 г.
Выводы. 1. Коэффициенты использования ячменем минерального азота из подпахотного горизонта колеблются в пределах 26-36% в первом опыте и 20-33% во втором; коэффициенты использования ячменем калия из подпахотного горизонта колеблются в пределах 1-11% в первом опыте и 6-11% во втором. 2. Использование фосфора ячменем из подпахотных горизонтов невелико. 3. Полученные результаты показывают, что ячмень дает большую урожайность на вариантах с использованием супесчаной почвы в качестве подпахотного горизонта (по-видимому, влияют лучшие физические свойства почвы, водно-воздушный режим, аэрация и др.). Урожайность растений ячменя в блоке с использованием суглинистой и супесчаной почвы выше на 20% урожайности в аналогичном блоке только с использованием одной суглинистой почвы. 4. Эффективность азотного удобрения, внесенного в пахотный горизонт, на 20-25% выше внесенного в подпахотный, фосфорного удобрения - на 20-25, калийного - на 25-30%.
2. Влияние глубины внесения удобрений на урожай ячменя и вынос элементов питания из разных горизонтов почвы
Вариант опыта, способ внесения Масса урожая, г/сосуд Вынос, мг/сосуд
удобрений зерно солома I N P2O5 K2O
1. Без удобрений 3,0/3,4 5,7/7,6 8,7/11,0 82/220 38/46 60/32
2. Р120К120, в пахотный слой 4,2/5,3 8,3/11,0 12,5/16,3 101/278 43/70 69/107
3. М120Р120К120- в пахотный слой 7,6/8,9 15,0/18,1 22,6/27,0 425/626 74/104 108/120
4. М120Р120К120 + микроэлементы, в пахотный слой 7,6/8,4 14,9/18,4 22,5/26,8 400/535 79/104 119/124
5. Р120К120 , в подпахотный слой 5,2/6,1 8,0/10,9 13,2/17,0 129/279 56/72 65/86
6. М120Р120К120 , в подпахотный слой 6,9/8,2 14,1/15,9 21,0/24,1 365/459 73/92 158/101
7. Р120К120, в подпахотный слой + Ы120 в пахотный слой 7,1/8,3 14,9/16,3 22,0/24,6 411/530 89/104 146/112
8. Ы120Р120К120, в подпахотный слой + микроэлементы 7,6/8,0 14,9/17,2 22,5/25,2 436/582 93/102 160/131
НСР05 0,38/0,33 0,70/0,74
Примечание. В числителе-опыт 3, в знаменателе - опыт 4. Литература.
1. Гущина Е.О. Использование кормовой свеклой аммонийного и нитратного азота из разных слоев дерново-подзолистой почвы// Ав-тореф. дис. канд. биол. наук. - М.: МСХА, 1999. 18 с. 2. Кидин В.В., Гущина Е.О., Зенкина В.В. Потребление разных форм азота кормовой
свеклой и особенности его трансформации в почвенном профиле // Известия ТСХА, вып. 1. - с. 1-8. 3. Семенко Н.Н., Цыбулька Н.Н. Доступность растениям минеральных соединений азота подпахотных слоев дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы и их роль в формировании урожая озимой ржи //Агрохимия. - 1995. - № 7.
AVAILABILITY OF MINERAL NUTRIENTS FROM DIFFERENT HORIZONS OF SODDY-PODZOLIC SOIL TO BARLEY PLANTS
Yu.E. Malakhova, V.V. Kidin Russian State Agricultural University - Moscow Agricultural Academy, Russian Academy of Sciences, uL Timiryazeva 49, Moscow, 127550 Russia, E-mail: [email protected]
The use of nutrients from different horizons of soddy-podzolic soil by barley plants was studied. It was found that the plants better utilized nutrients from the plow layer than those from the subsurface layer of soil.
Keywords: application ofnitrogen, phosphorus, and potassium fertilizers; plow and subsurface horizons; Mitscherlich vessel; A value.
