Біпура Б.Т. Азотний режим і гумусовий стан різноудобрених фонів чорнозему типового лівобережжя Лісостепу України

Краткое содержание

1.Обгрунтування необхідності проведення досліджень

Проведено огляд літератури з питань внесення добрив і стану азотного режиму в системі “грунт-рослина”, застосування нетрадиційних способів оптимізації азотного режиму в системі “грунт-рослина” та гумусового стану грунту.

Одним з найбільш поширених грунтів, які представляють орні землі України, є чорнозем типовий. Із загальної площі ріллі цей грунт займає 18,1%, поступаючись тільки чорноземам звичайним (27,7%) і сірим лісовим грунтам (21,3%). Дуже часто основною перешкодою для одержання високих і стабільних урожаїв сільськогосподарських культур на чорноземі типовому є не брак основних поживних речовин, а незбалансованість амонійно-кальцієвого режиму грунту (Д.Н.Прянишніков,1937; О.Н.Соколовський, 1951,  О.М.Грінченко, 1967).

При порушенні природного кількісного співвідношення катіонів амонію та кальцію, спрямованість грунтових процесів набуває непередбаченої специфіки, що призводить до зниження загального рівня родючості грунту (М.М.Кулєшов, 1986; М.Howell,  1987; Д.С.Орлов, 1990; Г. Я.Чесняк,  1973,1980).

Огляд літератури з питань азотного режиму в системі “грунт-рослина” та нетрадиційних способів його оптимізації засвідчив необхідність вивчення та регулювання амонійно-кальцієвого стану грунту як першочергову умову інтенсивного азотного живлення рослин при сприятливих параметрах гумусованості (О.Н.Соколовський, 1951; М.Ф.Челишев, 1984; М.М.Кулєшов, 1996).

2. Умови та методика проведення досліджень

Дослідження проводилися в 1993 - 1996 рр. на дослідному полі Харківського державного аграрного університету (ХДАУ) імені В.В.Докучаєва, розташованому в зоні Лівобережного Лісостепу України.

Клімат регіону помірно-континентальний, з нерівномірним розподілом опадів протягом вегетації культурних рослин. Середня багаторічна сума опадів за рік - 511 мм, сума активних температур - 27000С.

Кількість опадів у 1993 і 1995 рр. перевищувала середні показники і становила 700мм. У 1994 р. було відмічено лише 400 мм, а в 1996 р. кількість опадів було близькою до середнього багаторічного рівня - 550 мм. Середній рівень температурного режиму в період вегетації коливався в межах +20 0С,  що сприяло вирощуванню більшості сільськогосподарських культур.

Як база досліджень використовувалися різні варіанти трьох стаціонарних польових дослідів, які проводяться кафедрою агрохімії ХДАУ.

Грунт дослідного поля  - чорнозем типовий потужний легкоглинистий на лесі, який має такі  агрохімічні показники в шарі 0-20 см:

рHН2О - 6,7; Нг - 2,62 мг.екв. Н+ на 100г грунту; NH4-обм. 11,69; P205CH3COOH -10,59; K2OCH3COOH - 22,5; NO3- - 1,4 мг на 100 г грунту; вміст гумусу 5,4-5,5%.

 Дослід №1. Метою досліду було вивчення ефективності сульфату амонію з ізотопною міткою 15N в рік дії та за  два роки післядії при різному дозуванні азоту і його використанню спільно з фосфорними добривами.

Повторюваність досліду - трикратна. Облікова площа мікроділянок 1м2. Дослідною рослиною в рік дії сульфату амонію була суданська трава на зелений корм, в перший рік післядії - кукурудза на зелений корм, в другий рік післядії - озима пшениця на зерно.

Схема досліду: 1 - контроль (без добрив); 2 - Р25; 3 - Р50; 4- N50; 5 - N100; 6 - N50P25; 7 - N50P50; 8 - N100P25; 9 - N100P50.

Азот вносили в грунт за 10 днів до посіву, у вигляді розчину сульфату амонію з ізотопною міткою 15N. Надлишок 15N в цьому добриві становив 20,85ат.%. Фосфор застосовували у вигляді розчину монокальційфосфату. Добрива були внесені під посів першого року. В інші роки досліджувалася післядія добрив.

Дослід №2. Метою досліду було вивчення ефективності тривалого (з 1983 р) використання сульфатів амонію та кальцію при спільному і роздільному внесенні.

 Використовувалися такі варіанти: 1 - контроль (без добрива) – абсолютний; 2 - гіпс (сульфат кальцію) - 200 кг/га; 3 - сульфат амонію - N100; 4 - сульфат амоній - N100 + гіпс - 200 кг/га.

Повторюваність досліду чотириразова. Площа ділянки 90 м2. За період з 1993 до 1995 рр. дослідною культурою була кукурудза на зелений корм (сорт “Колективний”).

Дослід №3.  Метою досліду було дослідження ефективності використання цеоліту, насиченого амонієм (30 %N), як повільнодіючого азотного добрива.

Схема досліду: 1 - контроль (без добрива) – абсолютна; 2 - цеоліт (чистий) - не насичений NH+4   800 кг/га; 3 - NH+4  - цеоліт 200 кг/га; 4 - NH+4  - цеоліт 400 кг/га; 5 - NH+4  - цеоліт 600 кг/га; 6 - NH+4  - цеоліт 800 кг/га.

Повторюваність досліду - чотириразова. Площа ділянки 13,5 м2. Дослідною культурою - кукурудза на зелений корм (сорт “Колективний”). Всі види цеоліту були внесені один раз під глибоку переоранку грунту восени 1991 р.

Відповідно до програми досліджень по всіх варіантах дослідів протягом вегетаційних періодів 1993, 1994, 1995 рр. визначалися біометричні показники розвитку рослин, вміст хлорофілу. В кожний вегетаційний період відбиралися зразки дослідних рослин мінімум тричі за вегетацію. В рослинних зразках вміст загального азоту визначався за Кьєльдалем після мокрого озолення.

Відбір грунтових зразків проводився щорічно по всіх варіантах дослідів у три терміни (до посіву, в середині вегетації і після збирання врожаю з двох глибин грунтового профілю (0-20 і 20-40 см).

При характеристиці гумусового стану грунту як додатковий варіант аналізувалися грунтові зразки, відібрані на перелозі.

 У грунтових зразках визначалися такі показники: лужногідролізований азот за Корнфілдом, нітрати - за Грандваль-Ляжу, гумус - по Тюріним, груповий і фракційний склад гумусу - в модифікації Пономарьової та Плотникової із закінченням за Кононовою-Бельчиковою, зміст фракційного складу амонію – за Кулєшовим (Кулєшов М.М., 1986, 1988).

Ізотопний аналіз рослинних і грунтових зразків проводили на мас-спектрометрі МІ – 1201Е ІГА ім. О.Н. Соколовського.

Облік урожаю в дослідах здійснювали вручну поділянково. Математичну обробку експериментальних даних проводили методом дисперсійного аналізу.

3. Зміст і результати досліджень

3.1. Способи оптимізації азотного режиму в системі “грунт-рослина-добриво”

3.1.1. Дія та післядія сульфату амонію (дослід № 1)

Аналіз рослинної маси суданки, в рік дії сульфату амонію, а також кукурудзи і озимої пшениці в роки його післядії показав сильний вплив азотних добрив, які вносилися, як в чистому вигляді, так і спільно з фосфором, на азотне живлення рослин. Навіть при максимальній забезпеченості рослин азотом в ранні фази розвитку удобрені варіанти відрізнялися від контролю його підвищеним вмістом. Так, в суданській траві (рік дії) у фазі кущення кількість азоту коливалася від 2% (контроль) до 3,5% (N100P25). Для кукурудзи (перший рік післядії) у фазу дев'ятого-десятого листка на варіанті N100P50 цей показник досягав 4,2% (на контролі - 3,8%). Озима пшениця (другий рік післядії) у фазі кущення менше реагувала на внесені два роки тому добрива, але відзначена вище тенденція зберігалася.

Вміст азоту в рослинах протягом вегетації знижувався, що пов'язано з накопиченням вуглецьвмісних сполук у рослинному організмі. Проте відмінності між контролем та удобреними варіантами збільшувалися завдяки інтенсивній дії добрив. При цьому навіть на другий рік післядії азотне добриво, внесене як в чистому вигляді, так і спільно з фосфором, сприяло збільшенню вмісту азоту в зерні пшениці.

Відповідно до програми досліджень було передбачено визначення вмісту нітратного і амонійного азоту в грунті в перший рік післядії азотних добрив. На всіх варіантах грунт містив у весняний період збільшену кількість нітратів - 6,82мг/100 г грунту. З глибиною цей показник дещо зменшувався. На момент збирання врожаю вміст нітратів у грунті був на мінімальному рівні при збереженні відмінностей між контролем та удобреними варіантами.

Кількість амонійного азоту в грунті не зазнає таких сезонних коливань, як кількість нітратів. Одержані показники майже не змінювалися протягом вегетації і досить чітко відображали підвищену забезпеченість азотом на удобрених азотом варіантів: 9,0 мг на 100 г грунту в горизонті 0 - 20 для контролю і 16,8 мг на 100 г грунту для N100.

Результати обліку продуктивності дослідних рослин показали, що майже для всіх варіантів досліду були характерними вірогідні позитивні відхилення від контролю, за винятком варіанту з  Р25, який не відрізнявся від неудобреного фону. Ця закономірність зберігалася у всі роки досліджень - як в рік дії для суданки, так і в роки післядії для кукурудзи і озимої пшениці. Азотні добрива сприяли збільшенню винесення азоту рослинами у всі роки досліджень. Дія фосфору на азотне живлення рослин була неістотною.

Ізотопний аналіз азоту рослинної маси, показав, що участь азоту добрива у формуванні азотного фонду рослин зростає із збільшенням дози азоту і при додаванні до нього фосфору в дозі не менше Р50. При цьому азот енергійніше використовувався в перший рік і помітно слабкіше, особливо при великому дозуванні, на другий і третій роки – відповідно - 33,0; 1,8 і 1,7% (для N100), 29,6; 3,5; 1,7 % (для N50) . Застосування азоту у великих дозах, навіть спільно з фосфором, сприяло значно більш інтенсивному використанню азоту в перший рік - 46,8% при зменшенні в роки післядії – відповідно до 0,2; 0,8% (N100P50).

За результатами ізотопного аналізу було також визначено співвідношення азоту, поглиненого з грунту, і азоту, використаного з добрив. Встановлено, що під впливом внесених добрив посилюється здатність рослин використовувати грунтові ресурси азоту - так званий <<екстра-азот>>. Одержані нами результати дозволяють констатувати, що високий рівень післядії добрива багато в чому зумовлений передусім <<екстра-азотом>>, вміст якого зростає в порівнянні з першим роком дії внесених добрив (табл.1).

3.1.2 Гіпс як стимулятор азотного живлення рослин (дослід №2)

Рослинні зразки відбиралися протягом 1993, 1994, 1995 рр. по фазах розвитку кукурудзи мінімум тричі за вегетацію.

Як показав хімічний аналіз рослин, найбільший вміст азоту мали молоді рослини у фазі п'ятого-шостого листка. Варіанти з внесенням сульфату амонію, а також із спільним застосуванням гіпсу та сульфату амонію характеризувалися найбільш високим вмістом азоту - 3,9% (на контролі - 3,5%). Найбільш чіткими відмінності між варіантами були у фазах восьмого-дев'ятого листка та викидання волоті. У фазі молочної стиглості вміст азоту в рослинах становив 2%.

Аналіз окремих частин рослини кукурудзи у фазі молочної стиглості дозволив визначити вміст азоту не тільки в цілому у рослині, а й у листі, стеблах, качанах. Максимальною кількість азоту була у листі. На листі найсильніше виявилися стимулююча дія гіпсу та сульфату амонію, які істотно впливали на забезпеченість рослин кукурудзи азотом, збільшуючи його вміст майже удвічі.

Аналогічна закономірність спостерігалася і для грунту. Забезпеченість грунту лужногідролізованим азотом була максимальною на варіантах з використанням сульфату амонію та його суміші з гіпсом - майже 18 мг на 100 г грунту (на контролі - 12 мг на 100 г грунту в початковій фазі розвитку рослин). На контрольному варіанті не спостерігалося особливих відмінностей між орним і підорним горизонтами, а на удобрених варіантах верхній орний шар грунту був краще забезпечений азотом, ніж шар 20-40см (табл. 2).

Не менш важливим показником азотного режиму грунту є вміст в ньому нітратних форм азоту. На контролі вміст цих мобільних мінеральних форм азоту був в межах 0,62-1,10мг NO3 на 100 г грунту. При цьому не спостерігалося особливих відмінностей між орним і підорним горизонтами. На інших варіантах досліду, де застосовувалися гіпс, сульфат амонію та суміш гіпсу із сульфатом амонію, кількість нітратів в підорному горизонті помітно перевищувала цей показник у верхньому шарі грунту.