CC BY
109
УДК 631.454
Ю. И. ЕРМОХИН О. В. ИЛЮШКИНА В. Н. ИЛЬИЧЕВ
Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина
Станция агрохимической службы «Тарская», г. Тара, Омская обл.
ВЕЛИЧИНА НАКОПЛЕНИЯ ДОСТУПНОГО АЗОТА ПОЧВЫ В ДИНАМИКЕ ПОД РАСТЕНИЯМИ КОЗЛЯТНИКА ВОСТОЧНОГО И ЕГО ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
В статье изложен материал по динамике накопления доступного азота почвы под растением козлятника восточного, возделываемого на серой лесной почве, с учетом действия природных факторов, способствовавших обогащению азотом верхнего горизонта почвы и биологии культуры. Предложена методика расчета накопления доступного азота почвы под растением в период роста и развития. Приведена формула расчета накопления доступного азота почвы под растением.
Ключевые слова: азот, козлятник восточный, баланс азота, мобилизация азота.
Введение. Известно, что азотные удобрения высокоэффективны на всех типах почв мира при внесении под сельскохозяйственные культуры. Азот является решающим фактором урожая культур. По этой причине земледелец должен всегда следить за тем, чтобы урожай не лимитировался недостатком азота. Широко распространенный дефицит азота представляет научный и практический интерес для агрохимии, изучающей трансформацию азота в системе «почва —удобрение —растение» с целью увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур высокого качества в биологическом отношении. Традиционные вопросы агрохимии азота в настоящее время детально изучены. Можно отметить ряд капитальных работ, посвященных этому вопросу [1].
Особый интерес представляет проблема диагностики азотного питания различных растений и эффективности применения удобрений. Однако нередко в публикациях ряда авторов большое внимание уделяется содержанию минерального азота (N-N0^ в почве под растением в различные фазы роста по величине которого оценивают степень обеспеченности растений азотом, забывая о том, что фактически в почве определяются «объедки» со стола растений.
Интересный подход к диагностике азотного питания растений отмечается в рамках системы «ПРОД-ОмГАУ» (почвенно-растительной оперативной диагностики), базирующейся на концепции единства почвы и растений, позволяющей осуществить оптимизацию азотного питания, тесно увязывая его с фосфорно-калийным и микроэлементным питанием [2].
Данная система рассматривается как новая, целостная организованная система из ранее не связанных элементов, часто обладающих различной автономией. Такая система является интеграционной и основана на трех принципах:
1) способности почв удовлетворить потребность растений питательными веществами;
2) потребности растений и их способности к усвоению этих веществ в конкретных условиях сельскохозяйственного производства (ПЭУ (потенциальная эффективность удобрений, КИП (коэффициент использования питательных веществ из почвы), N (мобилизация азота) накопление доступного азота под растением — мобилизация, вынос элементов питания в различные фазы роста и развития и т. д.);
3) состояние питания растений и расчет доз удобрений в период роста и развития (оптимальные уровни и соотношения макро- и микроэлементов в листьях и целых растениях по фазам роста и развития, Кп — коэффициенты потребности в питательных веществах, «Ь» — коэффициент интенсивности действия внесенного удобрения на его химический состав).
В данной статье мы уделим внимание проблеме, которая до сих пор не решена или не получила должного внимания — динамике накопления доступного азота почвы под растением козлятника восточного, возделываемого на серой лесной почве, с учетом действия природных факторов, способствовавших обогащению азотом верхнего горизонта почвы и биологии культуры.
Определение оптимальных параметров содержания доступного для козлятника восточного азота почвы в ответственную фазу ее развития позволяет
Таблица 1
Динамика накопления доступного азота на серой лесной почве под растениями козлятника восточного
Номер делянки N-NO3 в почве, кг/га N — вынос азота урожаем кг/га баланс азота, кг/га Nm —мобилизация N под растением, кг/га КИП азота
Nh — в период посева (2013 г.) N— остаток весной в период отрастания (2014 г.)
1 22,10 21,80 231,82 253,62 231,52 0,91
2 25,90 25,90 277,92 303,82 277,92 0,91
3 23,30 23,80 299,49 323,29 299,99 0,93
4 25,40 25,90 295,80 321,70 296,30 0,92
5 41,00 41,50 307,84 349,34 308,34 0,88
6 37,20 37,70 318,71 356,41 319,21 0,89
7 37,00 37,40 333,90 371,30 334,30 0,90
8 35,50 36,00 354,20 390,20 354,70 0,91
Среднее 30,93 31,25 302,46 333,71 302,79 0,91
№
определить потребность в азотных удобрениях методом элементарного баланса:
а) учитывают вынос азота козлятником восточным в ответственную фазу роста (цветение — уборку) — NB, кг/га;
б) наличие весной (перед посевом или начала отрастания) в почве минерального азота (N —N03, в слое 0 — 20 см) — NH, кг/га;
в) остаток минерального азота (N — N03) в почве под растением в фазу цветения — N0, кг/га.
Фактически с помощью самого растения учитывается несимбиотическая. фиксация азота в ризосфере козлятника за счет фиксации азота ассоциативными микроорганизмами. В природе существует около 12 тысяч растений различных семейств, способных к ассоциативной азотфиксации с почвенными микроорганизмами. Фиксация азота обнаружена у представителей семейств злаков, крестоцветных, зонтичных, сложноцветных, пасленовых, гречишных, бурачниковых и др. [2]. Установлено, что не только в тропических зонах, но и в условиях умеренного климата многие растения оптимизируют развитие азотфиксирующих микроорганизмов в зоне корня.
Размеры фиксации азотфиксирующих микроорганизмов в ассоциациях корней бобовых с диа-зотрофами очень различны и, согласно литературным данным, в зависимости от вида растений и климатических зон колеблются в пределах 170 кг/га в год В. Н. Батюшкин (1987 г.) также отмечает, что несимбиотическая фиксация азота в ризосфере может достигать значительных величин (50—150 кг/га). Связанный микроорганизмами азот атмосферы может активно участвовать в процессах внутрипочвенного азотного цикла и воздействовать на азотное питание растений. Согласно данным Емцева и др. [3], несимбиотическая активность фиксации азота возрастала в ряду овес — ячмень — кукуруза.
Объекты и методы. Опыты проводили на опытном поле отдела северного земледелия СибНИИСХ
СО РАСХН на серых лесных почвах с применением азотных, фосфорных и калийных удобрений. Объект исследования — козлятник восточный, относящийся к семейству бобовых (Fabaceae), роду Галега (Galega L.). Сорт — Гале.
В соответствии с условиями проводимых исследований подобраны и специальные методы: полевые опыты с удобрениями в ФГБУ САС «Тарская», наблюдение за ростом и развитием растений, лабораторный анализ почв и растений и статистическая обработка данных. Закладка опытов с удобрениями и все наблюдения за состоянием посевов проводились по общепринятым методикам (Б. А. Доспехов, 1985; Т. П. Егошина, А. В. Помелов, 2003).
Результаты и их обсуждения. К настоящему времени накоплено достаточно сведений о большой практической значимости процесса ассоциативной азотфиксации. В связи с этим говорить о том, что накопление азота в почве под растением происходит только благодаря процессу нитрификации, является ошибочным.
Предложенная нами методика расчета накопления доступного азота почвы под растением (NM, кг/га) в период роста и развития суммарно определяется такими величинами, как вынос азота растением (NB, кг/га), остаток минерального азота (N — N03) в почве под растением (N0, кг/га) и размер минерализации органического вещества почвы — текущая нитрификация, кг/га (табл. 1). Накопление доступного азота почвы под растением козлятника восточного рассчитывается по формуле (1).
N = N + N - N кг/га'
M B 1 0 И'
(1)
Из табл. 1 можно подсчитать минерализацию азота в почве под растением козлятника восточного учитывая следующие параметры. Вынос азота — 231,8 кг/га (делянка номер 1), остаток минерального азота в почве под растением — Ы0 = 21,8 кг/га, содержанием Ы0 = 21,8 кг/га и содержанием Ы — И03 в почве в начале вегетации козлятника (Ын) —
22,1 кг/га. Среднее ^ = 231,82 кг + 21,80 кг--22,10 кг = 231,52 кг/га.
При учете содержания N —N03 в слое почвы 0-20 см до посева (табл. 1) — 30,93 кг/га — средние данные в полевых опытах за 2013-2014 гг. и накопления доступного азота в почве под растением — 302,79 кг/га) в фазу цветения (уборка) — баланс минерального азота в почве, в виде N — NO3 (ВК-КО3) можно рассчитать по формуле 2-3:
Бы-ысз = Nh + NM, кг/га;
= N./КИП, кг/га.
(2) (3)
Пример расчета баланса:
Б^о3 = 30,93 кг + 302,79 кг = 333,72 кг/га Б^о3 = 302,46 / 0,91 = 332,37 кг/га.
Располагая размерами потребности козлятника в азоте в фазу отрастания кг/га), способности растений усвоить азот почвы (КИП = 1,88) при получении урожая козлятника 8,2 до 12,3 т/га, можно успешно рассчитать дозы азота на планируемые урожаи по формулам 4-5:
ДN = ^/КИП - N + кг/га; (4)
ДN = 30,93 - кг/га. (5)
Данный уровень содержания N — N03 в почве — 30,93 кг/га (табл. 1), как оптимальная величина подтверждается и балансовым методом расчета по формуле (6):
N-N03 = (Ы/КИП)-^ = = (302,46/0,91)- 302,79 = 29,58. (6)
Таким образом, определение оптимальных параметров накопления доступного (минерализованного) азота почвы под растением и других агрохимических и физиологических характеристик, в рамках концепции единства почвы и растения позволило в районе подтаежной зоны Западной Сибири разработать оптимальный уровень содержания N - NO3 в почве слоя 0-20 см в пределах 29,58-30,93 кг/га или около 3 мг/100 г почвы для получения урожая козлятника восточного — 8,2-12,3 т/га.
Для формирования 1 т надземной массы козлятника, при благоприятных внешних факторах, затрачивается азота 0,37-0,24 мг/100 г почвы, что составляет около 2,95 кг/га.
Учет накопления доступного азота почвы под растением позволяет перейти от простого эмпиризма с удобрениями на научно обоснованное диагностирование, прогнозирование эффективности и практический расчет доз азотных удобрений.
Библиографический список
1. Гамзиков, Г. П. Баланс и превращение азота удобрений / Г. П. Гамзиков, Г. И. Кострик, В. Н. Емельянова. - Новосибирск : Наука, 1985. - 161 с.
2. Ермохин, Ю. И. Почвенно-растительная оперативная диагностика «ПРОД-ОмСХИ» минерального питания, эффективности удобрений, величины и качества урожая сельскохозяйственных культур : моногр. / Ю. И. Ермохин. - Омск : ОмГАУ, 1995. - 208 с.
3. Ермохин, Ю. И. Экономическая и биоэнергетическая оценка применения удобрений : метод. рекомендации / Ю. И. Ермохин, А. Ф. Неклюдов. - Омск, 1994. - 44 с.
ЕРМОХИН Юрий Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (Россия), профессор кафедры агрохимии и почвоведения Омского государственного аграрного университета им. П. А. Столыпина, заслуженный деятель науки России, лауреат Государственной премии им. акад. Д. Н. Прянишникова, почетный работник ВПО, академик Международной и Российской академий аграрного образования.
ИЛЮШКИНА Ольга Владимировна, аспирантка кафедры агрохимии и почвоведения Омского государственного аграрного университета им. П. А. Столыпина; главный агрохимик Станции агрохимической службы «Тарская» (ФГБУ САС «Тарская»). ИЛЬИЧЕВ Владимир Николаевич, кандидат сельскохозяйственных наук, директор ФГБУ САС «Тарская».
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 12.02.2015 г. © Ю. И. Ермохин, О. В. Илюшкина, В. Н. Ильичев
Б
Книжная полка
Кошкин, Е. И. Физиологические основы селекции растений : интерактивный курс / Е. И. Кошкин, О. Ф. Панфилова. - М. : РГАУ-МСХА, 2014. - 227 с. - ISBN 978-5-9675-1092-2.
В учебном пособии освещены современные представления о физиолого-генетических основах продукционного процесса и устойчивости полевых культур (пшеница, кукуруза, рис, горох, соя, люпин, подсолнечник, рапс, картофель, сахарная свекла, лен). Особое внимание уделено использованию физиологических показателей в селекции на урожайность и качество урожая. Приведены последние данные по генетической инженерии полевых культур с целью повышения урожайности, устойчивости к стрессорам и улучшения качества урожая.
Для студентов агрономических специальностей, обучающихся по программам магистратуры, а также аспирантов, преподавателей, научных сотрудников, работников сельского хозяйства.
