Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ состояния изученности цикла азота в почвах различной степени эродированности
1.1. Азотный режим почв 8
1.2. Баланс и трансформация азота удобрений в почве 22
1.3. Эффективность азотных удобрений на почвах различной степени смытости 31
Глава 2. Объекты и методы исследований
2.1. Климатические условия проведения полевых опытов 40
2.2. Агрохимическая характеристика почв 43
2.3. Методы проведения полевых и лабораторных исследований 48
Глава 3. Распределение и динамика содержания валового, минерального и микробного азота в черноземе выщелоченном различной степени смытости
3.1. Содержание и запасы валового азота 54
3.2. Содержание минеральных соединений азота в зависимости от смытости почв и применения азотных удобрений 57
3.3. Динамика содержания азота микробобиомассы в зависимости от степени эродированности чернозема выщелоченного и уровня азотного питания 80
Глава 4. Эффективность азотных удобрений на почвах склона
4.1. Урожайность сельскохозяйственных культур в связи с различной степенью эродированности почв и внесением азотных удобрений 91
4.2. Влияние степени смытости почв и доз вносимых удобрений на содержание и вынос азота надземной биомассой растений 96
4.3. Качество урожая культур в связи с эродированностью почвы и уровнем азотного питания 105
Глава 5. Баланс азота и трансформация азотсодержащих соединений в почве
5.1. Баланс азота в черноземе выщелоченном различной степени смытости 114
5.2. Влияние степени смытости чернозема выщелоченного на трансформацию почвенного азота и его биологические свойства 122
53. Баланс и трансформация азота удобрений в почве с ненарушенным сложением 133
Выводы 141
Библиографический список
Используемой литературы 143
- Эффективность азотных удобрений на почвах различной степени смытости
- Методы проведения полевых и лабораторных исследований
- Содержание минеральных соединений азота в зависимости от смытости почв и применения азотных удобрений
- Влияние степени смытости почв и доз вносимых удобрений на содержание и вынос азота надземной биомассой растений
Введение к работе
Актуальность темы. Азот почвы является составной частью почвенного органического вещества и служит надежным показателем направленности процессов почвообразования и экологической нагрузки на агроценоз. Исследованиями, проведенными в Западной Сибири А.Е. Кочергиным [1968], А.А. Титляновой [1979], Г.П. Гамзиковым [1981], И.Н. Шарковым [1987], В.М. Назарюком [2002] и др. авторами, довольно хорошо изучен азотный цикл в агроэкосистемах на неэродированных почвах. Однако в настоящее время значительное количество пашни подвержено ветровой и водной эрозии. В Западной Сибири эрозионными процессами охвачено 3,5 млн. га (18 % пашни). Согласно исследованиям И.М. Гаджиева, А.А. Танасиенко, В.М. Курачева и др. [1998], А.Ф. Путалина [1999], ежегодные потери твердой фазы почвы составляют 7,5-9,8 т/га. Смыв в процессе водной эрозии приводит не только к уменьшению мощности гумусового горизонта почв, но и потере элементов питания растений (азота, фосфора, калия), ухудшению физических и физико-химических свойств, что в конечном итоге вызывает снижение плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур. А.Д. Орловым [1981], А.А. Танасиенко [2002] установлено, что степень подверженности почв эрозионным процессам в целом по Западной Сибири и европейской части России примерно одинакова, но в сибирских условиях особенно высокая интенсивность водной эрозии отмечается в период снеготаяния, приводящая к различным негативным экологическим последствиям. В агроэкосистемах проблема изменения почв и их плодородия под действием эрозионного процесса достаточно подробно рассмотрена [Орлов, 1971; Мусохранов 1983; Танасиенко 1991; Каштанов, Явтушенко 1997; Артамонова, 2002]. Однако, несмотря на имеющиеся материалы, азотный режим смытых почв остается недостаточно исследованным, а по ряду вопросов имеются лишь отдельные сведения. В связи с этим возникла
необходимость в изучении особенностей основных параметров круговорота азота на смытых почвах.
Цель работы. Выяснить влияние степени эродированности чернозема выщелоченного на основные процессы круговорота азота и трансформацию азотсодержащих соединений в агроценозах в зависимости от уровня азотного питания и возделываемых культур.
Задачи исследований.
Изучить азотный режим склоновых почв в агроэкосистемах (in situ) и в модельных опытах при одинаковых гидротермических условиях.
Выяснить влияние степени смытости почв и складывающихся гидротермических условий на продуктивность растений.
Оценить эффективность азотных удобрений в агроценозах на черноземе выщелоченном в зависимости от степени смытости почв и уровня азотного питания.
Исследовать баланс азота и трансформацию азотсодержащих соединений в неэродированном и эродированном черноземах.
Научная новизна. Изучен азотный фонд чернозема выщелоченного различной степени смытости в лесостепной зоне Западной Сибири. Впервые в совокупности рассмотрена годовая и сезонная динамика аммонийного, нитратного и микробного азота в корнеобитаемом слое смытых почв при разных погодных условиях и уровнях азотного питания растений. Показана высокая активность процессов денитрификации в смытом черноземе выщелоченном, приводящая к снижению эффективности азотных удобрений и продуктивности растений. Выявлено противоречие между пониженной активностью процессов нитратонакопления и повышенной эмиссией углекислого газа в смытых почвах. С помощью стабильного изотопа 15N впервые показан баланс азота удобрений в модельном опыте на несмытом и смытом черноземе в монолитах с ненарушенным сложением.
Защищаемые положения.
В черноземе выщелоченном по мере увеличения его смытости происходит повышение газообразных ^потерь экзогенного азота, уменьшение содержания основных форм почвенного азота и снижение интенсивности процесса нитратонакопления.
Закрепление экзогенного азота в смытых почвах уменьшается в результате эрозии и денитрификации, что приводит к снижению эффективности азотных удобрений.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные материалы могут быть использованы для мониторинга основных параметров круговорота азота на эродированных черноземах лесостепной зоны Западной Сибири. Результаты оценки состояния азотного режима на неэродированных и эродированных почвах будут учтены при разработке рекомендаций по применению минеральных удобрений и повышению плодородия эродированных почв.
Вклад автора. Автором осуществлялись поиск и апробация аналитических методов, проведение полевых и микрополевых опытов, выполнение лабораторных работ, интерпретация полученных данных, подготовка и публикация основных результатов исследований.
Апробация работы. Основные положения диссертации представлены и доложены на Международных симпозиумах и конференциях в г. Берлине (Германия) (2001 г.), г. Томске (2002 г.), г. Ставрополе (2002 г.), стажировке в г. Мюнхеберге (Германия) (2003 г.); Докучаевских молодежных чтениях в г. Санкт-Петербурге (2004 г.); IV съезде Всероссийского Докучаевского общества почвоведов в г. Новосибирске (2004 г.); Сибирском почвенно-агрохимическом семинаре в г. Новосибирске (2005 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 169 страницах, содержит 16 таблиц и 20 рисунков. Библиографический список
*
использованной литературы включает 331 источник, в том числе 35 работ зарубежных авторов.
Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность д.б.н. В.М. Назарюк за руководство и ценные консультации по научной работой, д.б.н., проф. Ю. Ау густину (ZALF, Германия) за ценные советы, помощь в проведении стажировки и исследований со стабильным изотопом 15N, д.б.н. Якименко В.Н., д.б.н. А.А. Танасиенко, к.б.н. Р.П. Макариковой, к.б.н. П.А. Барсукову, к.б.н. Якутиной О.П., к.б.н. Н.Б. Наумовой, к.б.н. О.А. Савенкову за обсуждение рукописи и ценные критические замечания, студентам лаборатории за оказание помощи при отборе полевого материала.
Эффективность азотных удобрений на почвах различной степени смытости
Питательный режим почвы, характеризующий ее плодородие, поддается эффективному производственному воздействию и выступает как одно из главных средств повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Причем удобрения более эффективны на почвах с низким естественным плодородием и при достаточной обеспеченности влагой [Кумаков, 1988]. Плодородие почвы зависит от запасов гумуса, которые в значительной мере определяют, водный, воздушный и пищевой режимы. На целинных почвах в результате развития богатой естественной растительности количество гумуса в почвенном профиле существенно увеличивается. При интенсивном сельскохозяйственном использовании земель, напротив, происходит существенное обеднение их органическим веществом. Например, в выщелоченном черноземе в слое 0-40 см за 7 лет потери гумуса составили 43 т/га [Титлянова, 1979].
Замедленное убывание гумуса или стабилизация его количества могут быть обусловлены системой земледелия, предусматривающей компенсацию потерянной вследствие процессов минерализации части органического вещества и заключенного в нем азота за счет удобрений [Иванова, Егоров, 1990]. Такая система дает возможность значительно повысить среднюю урожайность всех культур севооборота и активно влиять на плодородие почв.
Интенсивное использование пахотных земель может привести также к ухудшению показателей почвенной кислотности. Снижение величины рН и уменьшение степени насыщенности почвы основаниями происходит не только в удобряемых вариантах, но и в контроле. Наиболее интенсивно этот процесс проходит в вариантах с внесением повышенных доз минеральных удобрений [Авдонин, 1972; Мязин, Луценко, 2002].
Многочисленные данные свидетельствуют, что в удовлетворительные, а тем более в благоприятные по увлажнению годы урожайность яровой пшеницы на черноземах лимитирует не фактор водообеспеченности, а питательный режим почвы [Синягин, Кузнецов, 1979; Ревенский, 1985; Кирюшин, 2000]. Поэтому создание оптимального уровня минерального питания является важнейшим условием получения высоких и устойчивых урожаев зерна яровой пшеницы хорошего качества [Панников, Минеев, 1977; Томпсон, Троу, 1982; Волынкин, Волынкина, 1999].
Среди питательных элементов азот в агроценозах находится, как правило, в первом минимуме [Алмазов, 1972; Варюшкина, Кирпанева, Никитина, 1974; Помазкина, 1985; Ермохин, 1995]. Потребность растений в этом элементе удовлетворяется в основном за счет почвенных запасов и в меньшей степени за счет азотных удобрений [Смирнов, 1977; Гамзиков, 1981; Кудеяров, 1989; Савенков, 2004]. Достижение стабильно высоких урожаев возможно лишь при осуществлении грамотного регулирования азотного питания растений. Основными агротехническими приемами, влияющими на азотный режим почв и позволяющими реализовать генетический потенциал растений, являются: обработка почвы, внесение азотных удобрений и растительных остатков с различным отношением С : N [Куперман, 1976; Назарюк, 1980; Шумный, Токарев, Дедов, 1981; Чупрова, 1994]. При этом эффективность применяемых азотных удобрений в значительной мере определяется дозами, сроками и способами их внесения [Синягин, Кузнецов, 1979; Гамзиков, 1981; Южаков, 1995].
Действие минеральных удобрений во многом обусловлено гидротермическими условиями и свойствами почв. Э.В. Титова [2000] выявила, что в условиях Томского Приобья доля влияния гидротермического фактора находится в пределах 25-37 %, при этом на долю минеральных удобрений в формировании урожая приходится на черноземах 26-27 %, серых лесных 29-33 % и на дерново-подзолистых - 48 %. На территории Присалаирской дренированной равнины лесостепной зоны Западной Сибири растения на черноземе оподзоленном наиболее полно используют элементы питания при их локальном внесении [Прозоров, 1981; 1985]. Такой способ внесения удобрений обеспечивает интенсивное поступление азота удобрений в растения на ранних этапах их развития, что в свою очередь определяет уровень будущего урожая [Трапезников, Иванов, Тальвинская, 1999]. Так, при разбросном способе внесения удобрений под яровую пшеницу прибавка урожая составила 5,7 ц, а при локальном - 9,3 ц/га; при этом коэффициент использования азота из удобрений при диффузном их распределении достиг 36,5 %, а при гетерогенном он возрос до 50,5 % [Прозоров, 1987].
Локализация азота удобрений способствует установлению сбалансированного аммонийно-нитратного режима почв. Например, в исследованиях В.М. Семенова [1996] показано, что на серой лесной почве очаговое размещение аммонийной формы азотных удобрений способствует замедлению нитрификации в течение 3-5 недель, при этом коэффициент использования азота из удобрений возрастает в 1,3 раза и достигает примерно 50 %. Аналогичного эффекта можно добиться за счет использования ингибиторов нитрификации, что подтверждается рядом исследований, проведенных в различных почвенно-климатических условиях [Смирнов, 1979; Гамзиков, Кострик, Емельянова, 1985; Муравин, 1989; Семенов, 1996; Тру сова, 1997].
Методы проведения полевых и лабораторных исследований
Основные экспериментальные исследования проводились на Чебулинском стационаре Института почвоведения и агрохимии СО РАН (Болотнинский район, с. Таганай) в течение 2002-2004 г.г. Дополнительный эксперимент был выполнен в 2001 г. на опытном поле Алтайского научно-исследовательского Института сельского хозяйства (г. Барнаул). Полевые опыты проведены на черноземе выщелоченном различной степени смытости по схеме, приведенной в таблице 3.
Схема полевого опыта представляет собой 4-х летний 2-х факторный эксперимент. Фактор А - степень смытости чернозема выщелоченного: несмытый, слабосмытый, среднесмытый. Фактор В - вариант удобренности: Р60К60(фон), Фон + N30, Фон + N60. Участки несмытых и смытых почв были расположены на разных частях склона северо-восточной экспозиции с углом наклона около 3 (слабосмытая) и 5 (среднесмытая). Общая площадь делянок -36 м2, каждая из которых - 3 м2.
Для предотвращения миграции растворенных питательных веществ опытные участки были ограничены поливинилхлоридной пленкой на глубину 20 см. Внесение удобрений проводили весной локально в борозды, непосредственно перед посевом. Полевая повторность опыта 4-х кратная. В качестве фона на всех делянках были внесены фосфорно-калийные удобрения в дозе 60 кг/га. Формы вносимых удобрений - КО, КН2РО4, СО (NH2) 2.
Отбор почвенных образцов проводили пробоотборником послойно через каждые 10-20 см до глубины 1 м до посева, в течение вегетации и после уборки растений. Растительные образцы, представленные многолетними травами, отбирали 1-2 раза за вегетационный сезон, в зависимости от прироста биомассы, рамкой 50x50 см2. При отборе надземную часть растений срезали со всей делянки на высоте 5-7 см от почвы.
После отбора почвенные и растительные образцы высушивали при температуре соответственно 20-25 и 55-60 до воздуіпно-сухого состояния.
В естественных условиях почвы склонов по-разному обеспечены теплом и влагой. В результате сложно вычленить роль этих факторов при изучении азотного режима склоновых почв. С целью выяснения влияния степени эродированное почв на азотное питание и продукционный процесс растений при равных гидротермических условиях был заложен микрополевой опыт по схеме, приведенной в таблице 4.
Почва для микрополевого опыта была взята с опытных участков, где проводились полевые эксперименты с глубины 0-20 см. Просеянная и взвешенная почва была заложена в сосуды ограниченные поливинилхлоридной пленкой на глубину 20 см. Размер делянки — 25x30 см . Схема полевого опыта включает 3-х летний 2-х факторный эксперимент. Фактор А — степень смытости чернозема выщелоченного: несмытый, слабосмытый, среднесмытый. Фактор В — вариант удобренности: РбОКбО(фон), Фон + N30, Фон + N60. В качестве фона на всех делянках были внесены фосфор и калий в дозе 60 кг/га. Формы вносимых удобрений — КО, КН2Р04, CO(NH2)2.
В качестве исследуемой культуры была взята яровая пшеница Новосибирская 22. Посев осуществляли исходя из нормы высева 6 млн. зерен/га и посевной всхожести 92 %, высевали соответствующее количество семян на каждую делянку. Ширина междурядий 10 см, между крайними рядками и границей делянки - 5 см. Ширина защитных полос 30 см. Полевая повторность опыта 4-х кратная.
Отбор почвенных образцов проводили пробоотборником на глубину 0-20 см до посева, и после уборки. Методика подготовки к анализу почвенных и растительных образцов была аналогичной, с методикой применяемой для полевых опытов.
С целью детального изучения азотного режима смытых почв, дополнительно проводились инкубационные опыты по определению баланса и трансформации азота удобрений, меченных дыхательной активности и нитрификационной способности чернозема выщелоченного. Изучение трансформации азота удобрений меченных 1SN проводили в монолитах чернозема выщелоченного с ненарушенным сложением, отобранного с плакорных участков и склона (метод «нетронутых почвенных ядер»). Особенность его заключается в том, что почва в поле была взята металлическими цилиндрами объемом 250 см на глубину 10 см без нарушения почвенного сложения. Одновременно с отбором почвенных образцов производили на месте замер влажности почвы, температуры почвы и воздуха. Цилиндры закрывали герметичными крышками и транспортировали в лабораторию. Инкубирование до и после внесения обогащенного удобрения проводили при температуре и влажности почвы близкой к естественной в инкубационных камерах. В качестве источника стабильного изотопа азота (l5N) применялась общемеченная аммиачная селитра с обогащением 95 ат. %. Удобрения вносили в жидкой форме парциально в количестве 2,4 мг азота на цилиндр. Повторность опыта 10-и кратная. Отбор почвенных образцов проводили в течение 24 часов после внесения удобрения, на 3, 5 и 9 день. Дыхательную активность в почве определяли абсорбционным методом [Шарков, 1984]. Для этого почвенный образец массой 150 г насыпали в емкость 0,5 л, затем ее увлажняли до 80 % от ПВ. На поверхность почвы устанавливали стеклянные бюксы, заполненные 0,4 н, раствором NaOH, после этого отверстие емкости плотно закрывали полиэтиленовой крышкой. Почва находилась в условиях термостата при t = 28 С. Через необходимые промежутки времени щелочь титровали и затем рассчитывали интенсивность дыхания почвы по формуле
Содержание минеральных соединений азота в зависимости от смытости почв и применения азотных удобрений
Минеральные соединения азота в почве представлены в форме аммония, нитратов и нитритов. Последние представляют промежуточный продукт минерализации органического вещества; их содержание в почве обычно не превышает 1 мг/кг [Гамзиков, 1981]. В связи с этим принято считать, что нитритная форма азота не играет существенной роли в азотном питании растений. В целом, обобщение собственных [Назарюк, Савенков, Смирнова, 2004] и литературных данных [Славнина, 1978; Титова, 2000] показало, что доля минерального азота составляет 2-4 % от его общего содержания в почвенной толще. Заметный вклад в минеральный азотный пул почвы может вносить азот, поступающий с атмосферными осадками. Например, в Западной Сибири из приземной атмосферы на 1 га почвы ежегодно поступает до 4 кг азота [Назарюк, 2002]. Д.Н. Прянишниковым [1965] была доказана принципиальная равнозначность аммонийной и нитратной формы азота в питании растений при определенных условиях среды (концентрации солей, реакции среды, наличии сопутствующих ионов и т.д.). Однако рядом других авторов значение аммонийного и нитратного азота в питании растений, их преимущественное потребление культурами, содержание и распределение в почвенном профиле оценивают крайне не одинаково.
Например, А.Н. Лебедянцев [1960] и А.А. Шмук [1950] показали, что аммонийный азот имеет большее значение в метаболизме растений, чем нитратная форма. Другие исследователи [Кочергин, 1956; Кочергин, Остроумова, 1957; Кудеяров, Рынке, 1967] утверждали, что приоритетным источником азотного питания растений является нитратная форма. Т.П. Славнина и Р.Г. Иванова [1976] придерживаются иного мнения и предлагают потребность растений в азотных удобрениях на серых лесных почвах Томской области устанавливать по сумме нитратного и аммонийного азота. В опытах, проведенных Г.П. Гамзиковым [1989] в условиях Западной Сибири на черноземных почвах, не было обнаружено четкой корреляции между количеством обменного аммония в почве и урожайностью культур. Очевидно, обе формы азота являются источниками азотного питания для растений, а их роль в азотном цикле определяется конкретными почвенно-климатическими условиями [РевенскиЙ, 1985]. Аммонийный азот, наряду с тем, что является одним из основных источников азотного питания растений, служит еще и исходным материалом для образования нитратного азота в результате процессов нитрификации [Турчин, 1972; Блэк, 1973; Барбер, 1988]. Запасы его в зависимости от свойств почв, периода вегетации растений и вносимых удобрений изменяются в больших пределах. В литературе имеются противоречивые высказывания о влиянии различных факторов (влажности почвы, гранулометрического состава, структуры почв, содержания гумуса, техники внесения удобрений и т.д.) на поглощение аммония почвой и его потери. Так, Б.А. Кудрин, Я.И. Чуманов [1951] предполагают возможность миграции аммонийного азота на глубину до 60 см под влиянием атмосферных осадков. В тоже время П.А. Баранов, Д.А. Кореньков [1957], П.М. Смирнов, Е.И. Федичева [1959], Ф.В. Турчин [1964] указывают на малую подвижность иона аммония и повышенную концентрацию его в местах внесения.
По данным Н.Е. Абашеевой [1992] в почвах, где активно протекают процессы нитрификации, содержание аммонийного азота всегда ниже, чем нитратного, но в условиях острой засухи, похолодания или переувлажнения наблюдается накопление этой формы азота. Особенно большое количество аммония может накапливаться в гидроморфных почвах при их значительном переувлажнении [Телицын, 2002; Смирнова, Августин, 2004]. Содержание аммонийного азота в черноземах Западной Сибири изменяется в достаточно широком диапазоне (0,3-33 мг/кг), и в среднем составляет около 10 мг/кг почвы [Гамзиков, 1981]. На серой лесной почве Присалаирской дренированной равнины содержание аммонийного азота в пахотном слое к началу посева яровой пшеницы в вариантах без внесения минеральных удобрений обычно снижалось до минимального значения (около 1 мг/кг) и сохранялось на таком уровне в течение всей вегетации растений [Назарюк, Савенков, Смирнова, 2004]. Внесение азотных удобрений в повышенных дозах (до 120 кг/га) увеличивало содержание аммонийного азота, иногда до 45 мг/кг почвы, что составляло около 90 кг/га [Савенков, 2004]. По данным В.М. Назарюка [2002], в опытах с выращиванием овощных культур на орошаемом черноземе оподзоленном исходное содержание аммонийного азота в пахотном слое составляло 2-4 мг/кг почвы в теплый период, в холодное время была отмечена более высокая концентрация N-NH4. К фазе начала образования репродуктивных органов растений содержание аммонийного азота в почве снижается и достигает минимума вследствие усвоения почвенного азота культурами. Как правило, в период уборки урожая содержание этой формы азота обнаруживается в следовых количествах независимо от уровня азотного питания. В исследованиях, проведенных в лесостепной зоне Западной Сибири [Назарюк, Савенков, Смирнова, 2004] показано, что внесение аммиачной селитры в оптимальных дозах (60-90 кг/га) оказывает заметное влияние на содержание ионов аммония в почве в начальный период вегетации и незначительное - в последующее время. В общем, содержание обменного аммония в почвах даже одного типа подвержено сильным колебаниям - коэффициент вариации может составлять от 52 до 85 %. По обобщенным данным по Западной Сибири максимальное количество этой формы азота встречается на черноземах, а минимальное на дерново-подзолистых почвах [Гамзиков, 1981].
Влияние степени смытости почв и доз вносимых удобрений на содержание и вынос азота надземной биомассой растений
Процесс интенсивного накопления надземной и подземной биомассы растений, связанный в первую очередь с применением удобрений, влияет на общий вынос и удельный расход азота при формировании единицы продукции [Назарюк, 2000; Моисеев, 2003]. При недостаточном уровне азотного питания задерживается рост растений, снижается интенсивность продукционного процесса, что ведет к уменьшению потребления и содержания этого элемента в различных органах растений [Назарюк, 1976; Синягин, Кузнецов, 1979; Панников, Минеев, 1987]. При этом основным показателем обеспеченности растений данным питательным элементом служит величина его содержания в почве в доступной форме.
Как было рассмотрено выше, подверженные водной эрозии почвы в первую очередь теряют подвижные элементы минерального питания, что приводит к снижению плодородия и урожайности культур. Данных по изучению влияния степени эродированности почв на содержание и вынос азота надземной биомассой растений в Западной Сибири крайне недостаточно.
Как показано рядом авторов [Синягин, Кузнецов, 1972; Маслова, 1971; Ревенскии, 1984; Титлянова, Кирюшин, Охинько, 1984; Титова, 2002], на несмытых почвах содержание валового азота в растениях зависит от погодных условий, свойств почв и режима питания. При этом поглощение питательных элементов из почвы растениями происходит путем адсобционно-обменных процессов строго избирательно: процессы обмена веществ в растениях тесно связаны с внешними условиями их питания [Панников, Минеев, 1987], Установлено, что в режиме снабжения сельскохозяйственных культур питательными элементами существует несколько периодов с различной потребностью в них и неодинаковым отношением растений к их концентрации в почвенном растворе [Прянишников, 1934]. Это в свою очередь определяет содержание этих элементов в надземной и подземной фитомассе растениеводческой продукции [Мосолов, 1968; Хомяков, 1989].
Обработка полученных данных по схеме многофакторного опыта показала, что на содержание валового азота в растительной продукции существенное влияние оказывали степень смытости чернозема выщелоченного и внесение азотно-фосфорно-калийных удобрений (табл. 8). Данные таблицы свидетельствуют, что в полевом опыте на склоновых почвах накопление азота в надземной биомассе многолетних трав происходит более интенсивно на смытых почвах. При этом процесс аккумуляции азота растениями определяется влагообеспеченостью года. Так, в наиболее влажный по гидрологическому режиму 2002 г. содержание азота в травах было немного выше в сравнении с 2003-2004 гг. и варьировало в зависимости от уровня удобренности на несмытом черноземе от 0,9 до 1,1 %, слабосмытом от 1,1 до 1,5 и среднесмытом от 0,9 до 1,3 %. В последующие годы его концентрация в травах несколько снизилась и изменялась в среднем на несмытом от 0,8 до 1,1 %, слабосмытом от 0,7 до 1,3 и среднесмытом 0,9 до 1,3 %. При этом на варианте N60P60K60 на смытой почве в растениях содержалось в 1,3 раза больше общего азота, чем на несмытой почве, причем независимо от года исследований. Это можно объяснить более интенсивным поглощением доступного минерального азота удобрений из корнеобитаемого почвенного слоя, поскольку на эродированных почвах азот оказывается особенно дефицитным из-за малого его стартового запаса, связанного с потерей элемента с поверхностным стоком. Как было отмечено ранее, накопление биомассы растений на смытом черноземе по сравнению с несмытым происходит медленнее, что свидетельствует о менее благоприятных для развития растений на этой почве условиях азотного и водного режимов.
По данным таблицы 8 видно, что уровень азотного питания оказывает определяющее влияние на процессы азотонакопления в растениях. Этот показатель зависел от сложившихся в исследуемые годы гидротермических условий. Так, в 2002 г. на фосфорно-калийном фоне содержание азота в сухой биомассе многолетних трав составило на несмытом черноземе около 1,0 %. При усилении азотного питания (фон + N60) произошло небольшое повышение концентрации азота в биомассе растений (до 1,1 %).
В менее влагообеспеченные годы (2003-2004 гг.) содержание валового азота в растениях на несмытом черноземе также увеличивалось пропорционально повышению уровня азотного питания. На слабосмытой почве в сравнении с несмытой было отмечено некоторое снижение общего количества поглощенного растениями азота. Но при увеличении доз вносимых азотных удобрений его содержание в растениях несколько возросло, примерно в 1,2-1,3 раза. На среднесмытом черноземе концентрация азота в биомассе трав на фосфорно-калийном фоне была одинаковой с его количеством на аналогичном варианте несмытого чернозема, а с увеличением уровня азотного питания она возросла на 10-35 %.
В микрополевом опыте обнаружено влияние степени эродированности почв и уровня азотного питания на содержание азота в биомассе как в ее основной (зерно), так и в побочной (солома) продукции яровой пшеницы (табл. 9). Во влагообеспеченный 2002 г., содержание азота в надземных биомассе пшеницы варьировало незначительно, и было отмечено его повышение в растениях, выросших на смытых почвах.
В более засушливые 2003-2004 гг. при увеличении уровня азотного питания концентрация валового азота в зерне и соломе яровой пшеницы возрастала в 1-1,5 раз, причем как на несмытом, так и на смытом черноземе.
