Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Влияние азотных удобрений на урожайность и качественный состав картофеля 9
Глава 2. Эколого-географические условия формирования каштановых почв Забайкалья и их агрохимическая характеристика 19
2.1. Эколого-географические условия формирования каштановых почв 19
2.2. Краткая агрохимическая характеристика каштановых почв 25
Глава 3. Эколого-агрохимические основы применения минеральных удобрений в сухостепной зоне Забайкалья 33
Глава 4. Объекты и методы исследований, условия проведения опыта 44
4.1. Объекты исследований 44
4.2. Методика почвенно-агрохимических исследований 47
4.3. Агрометеорологическая ситуация в годы проведения опыта 49
Глава 5. Влияние возрастающих доз азотных удобрений на содержание и динамику нитратного азота в каштановой почве 51
Глава 6. Эффективность азотных удобрений при выращивании картофеля в сухостепной зоне Забайкалья в зависимости от их доз и погодных условий вегетационного периода э9
6.1. Урожайность картофеля 59
6.2. Содержание сухого вещества и крахмала в клубнях картофеля 70
6.3. Уровень накопления Сахаров, сырого жира, сырого протеина и нитратов в товарной продукции 79
6.4. Содержание азота в клубнях и ботве картофеля 82
6.5. Вынос азота растениями картофеля и коэффициенты использования элемента из азотных удобрений 84
6.6. Сбор питательных веществ с урожаем 88
6.7. Биоэнергетическая оценка эффективности минеральных удобрений при выращивании картофеля 89
Выводы 92
Предложения производству 95
Список литературы
- Влияние азотных удобрений на урожайность и качественный состав картофеля
- Краткая агрохимическая характеристика каштановых почв
- Эколого-агрохимические основы применения минеральных удобрений в сухостепной зоне Забайкалья
- Влияние возрастающих доз азотных удобрений на содержание и динамику нитратного азота в каштановой почве
Введение к работе
Актуальность. Картофель имеет важнейшее продовольственное и кормовое значение в Забайкалье (Растениеводство ..., 1999; Кушнарев, 2003). Однако урожайность его в регионе низкая: за последние 20-25 лет она не превысила 10 т/га. Главные причины этого - неблагоприятные для выращивания культуры погодные условия, незначительное естественное плодородие почв и низкая культура земледелия.
Основным пахотным фондом в сухостепной зоне Забайкалья являются каштановые почвы, обладающие жестким гидрологическим режимом, неблагоприятными водно-физическими и агрохимическими свойствами, особенно крайне малым содержанием азота (Ишигенов, 1972; Убугунов, 1987; Цыбжи-тов и др., 1999; Убугунов и др., 2002а).
В агрохимической практике является давно установленным фактом, что наибольшее влияние на урожайность картофеля оказывают азотные удобрения (Власенко, 1987; Ермохин, 1995; Назарюк, 2002 и др.). Поэтому для получения высоких и стабильных урожаев культуры необходима оптимизация доз вносимого азота. Иначе регулярное применение недостаточного, а тем более избыточного и несбалансированного с другими биофильными элементами количества данного питательного вещества приводит в конечном итоге к их дисбалансу в почве, нерациональному использованию удобрений, снижению роста урожая, ухудшению качества клубней, снижению их лежко-сти при хранении, загрязнению продукции и окружающей среды токсичными химическими веществами.
Научных исследований по оптимизации азотного питания картофеля, выращиваемого на богарных каштановых почвах Забайкалья, практически не проводилось. В доступной литературе обнаружена лишь работа П.И. Козловой (1966; 1969), где она изучила и выявила эффективность только одной дозы азота (N60) при его раздельном применении и совместно с РК. Следует, конечно, отметить исследования Л. Л. Убугуновассоавт. (20016) на каштано-
вых почвах, в которых установлено существенное положительное влияние возрастающих доз азота на урожайность и качество картофеля. Однако, данный агрохимический опыт проводился в условиях регулярного орошения дождеванием.
В связи с вышесказанным, выращивание картофеля с хорошим качеством продукции на богарных каштановых почвах Забайкалья требует разработки научно обоснованной системы оптимизации минерального питания растений, в первую очередь азотом. Поэтому теоретически актуальны и практически важны агрохимические исследования по выявлению наиболее агрономически рациональных и экологически безопасных доз азотных удобрений (на фоне остальных элементов питания) в специфических почвенно-агроклиматических условиях сухостепной зоны региона.
Цель исследований. Изучить влияние азотных удобрений на динами
ку нитратного азота в каштановых почвах Забайкалья, выявить коореляцион-
ные зависимости между продукционными процессами растений картофеля,
влаго-, теплообеспеченпостью вегетационного периода и нормами азотных
туков (на фоне РК) и определить их оптимальные дозы в зависимости от по-
i годных условий конкретного года.
Задачи:
установить влияние возрастающих доз азотных удобрений на количественное содержание и динамику нитратного азота в богарной каштановой почве;
выявить эффективность азотных удобрений при выращивании картофеля в сухостепной зоне Забайкалья в зависимости от их доз и погодных условий вегетационного периода;
определить и предложить производству наиболее эффективные с эко-лого-агрохимических позиций дозы азотных удобрений при выращивании картофеля в различные по погодным условиям годы.
Научная новизна исследований. Получены новые данные по количественному содержанию и динамике нитратного азота в каштановых почвах
Забайкалья при выращивании картофеля в зависимости от разных уровней азотного питания. Обнаружено, что за счет внесения азотных туков, даже в явно избыточных дозах, не происходило накопления нитратного азота не только в верхних слоях каштановой почвы (0-40 см), но и по всему почвенному профилю.
В результате многолетнего полевого эксперимента установлены существенные корреляционные зависимости между продукционными процессами растений картофеля, выращиваемого в сухостепной зоне, суммой атмосферных осадков, средневегетационной температурой и нормами азотных удобрений.
Выявлены наиболее оптимальные погодные условия, способствующие эффективному накоплению в клубнях сухого вещества и крахмала. Установлено, что максимальный синтез крахмала происходит при 250 мм осадков и при среднетемпературных значениях вегетационного периода, близких 15С.
Определены степень накопления нитратов в товарной продукции картофеля, содержание азота в клубнях и ботве и коэффициенты его использования из минеральных туков при внесении возрастающих доз азотных удобрений.
Определены наиболее рациональные с эколого-агрохимических позиций дозы азотных удобрений и разработана прогнозная матрица продуктивности картофеля при умеренно-оптимальных уровнях азотного питания (на фоне остальных элементов) в зависимости от погодных условий конкретного вегетационного периода.
Защищаемые положения:
- неспособность каштановых почв Забайкалья обеспечить в достаточном количестве сельскохозяйственные культуры нитратным азотом даже после их парования и накапливать N-N03 при применении избыточных доз азотных туков;
существенная корреляционная зависимость между эффективностью различных доз азотных удобрений при выращивании картофеля в сухостеп-ной зоне, влаго- и теплообеспеченностыо вегетационного периода;
тесная корреляционная связь между степенью накопления сухого вещества и крахмала в клубнях картофеля и погодными условиями конкретного года.
Практическая значимость. Полученный научный и научно-практический материал может быть использован для диагностики плодородия каштановых почв Забайкалья, их агрохимической оценке и бонитировке.
Предложенную систему оптимизации азотного питания картофеля в сухостепной зоне Забайкалья следует рекомендовать для широкого внедрения в различных хозяйствах, индивидуальных огородах, садово-дачных кооперативах как наиболее рациональный и экологически менее опасный агрохимический прием повышения урожайности культуры и получения качественной продукции в Республике Бурятия, Читинской области и близких к ним по почвенно-климатическим условиям регионах России и других стран (Монголии, Китая, Казахстана).
Впервые определенные для региона коэффициенты использования азота из минеральных туков при различных дозах их внесения будут необходимы для расчетов норм азотных удобрений на запланированные уровни получения товарной продукции картофеля и, в перспективе, при программировании урожаев культуры.
Результаты исследований используются в учебном процессе на агрономическом факультете Бурятской ГСХА им. В.Р. Филиппова в курсе лекций и лабораторно-практических занятий по дисциплинам «Агрохимия» и «Система удобрения».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Ш-м съезде Докучаевского общества почвоведов (Суздаль, 2000); научно-практических конференциях Бурятской ГСХА (Улан-Удэ, 2000; 2001); международной научно-практической конфе-
ренции, посвященной 70-летию БГСХА им. В.Р. Филиппова «Устойчивость развития сельского хозяйства в бассейне озера Байкал» (Улан-Удэ, 2002); региональной научно-практической конференции «Научное обоснование систем земледелия Забайкалья» (Чита, 2003); международной научной конференции «Плодородие-почв, эффективность средств химизации и методы оптимизации питания растений» (Иркутск, 2005); научно-практической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов, посвященной 75-летию БГСХА им. В.Р. Филиппова (Улан-Удэ, 2006).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация представляет собой рукопись объемом 119 страниц машинописного текста, содержит 24 таблицы, 9 рисунков. Она состоит из введения, 6 глав, выводов, предложений производству и списка литературы. Библиография представлена 234 наименованиями, в том числе 14 работ иностранных авторов.
Автор приносит искреннюю благодарность научному руководителю д.б.н., проф. Л.Л. Убугунову и к. с.-х. н., доц. Ю.Н. Рузавину за плодотворное руководство, советы, содействие в выполнении и написании данной работы, к.б.н., с.н.с. Ц.Д. Мангатаеву, вед. инженеру Л.С. Дугаровой и коллективу кафедры почвоведения и агрохимии Бурятской ГСХА им. В.Р. Филиппова за оказание помощи при проведении полевых и лабораторно-аналитических исследований.
Влияние азотных удобрений на урожайность и качественный состав картофеля
Рост и развитие растений картофеля, как и других сельскохозяйственных культур, в основном зависит от уровня обеспеченности их питательными элементами. Важнейший из них - азот, являющийся составной частью аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, липоидов, ферментов, алкалоидов и других органических соединений. Он входит в состав хлорофилла, без которого не может протекать процесс фотосинтеза, а также в состав ферментов-катализаторов жизненных процессов в растительных организмах. Азот вместе с другими органогенными элементами является строительным материалом для образования органических веществ и, в конечном счете, живой ткани (Кретович, 1982). Поэтому его физиологическая роль чрезвычайно важна для нормального развития растений (Измайлов, 1986).
Недостаток азота является фактором, ограничивающим рост картофеля в большей степени, чем дефицит какого-либо другого биогенного элемента. При его лимите растения приобретают светло-зеленую или даже желтовато-зеленую окраску. Наблюдается слабое развитие вегетативной массы, уменьшается число и размер листьев и стеблей, снижается фотосинтетическая деятельность листовой поверхности, сдерживается образование азотсодержащих органических соединений и сухого вещества в клубнях (Jenkins, Mahmood, 2003). Проявление задержки роста и других нежелательных процессов определяется степенью голодания растений азотом. На более поздних стадиях развития культуры края нижних листьев теряют хлорофилл и приобретают бледно-желтую окраску, а листья могут частично опадать (Джонс и др., 1957). В конечном итоге, при дефиците питательного вещества картофель заметно снижает свою урожайность и ухудшает качество товарной продукции. В то же время, оптимальная обеспеченность растений азотом активизирует рост вегетативной массы, особенно в период цветения и клубнеобразования, способствует развитию листовой поверхности интенсивно-зеленого цвета, увеличивает интенсивность фотосинтеза и дает высокую прибавку урожая клубней (Денисова, 2003; Ионова, 2004).
Картофель является культурой высокого выноса элементов минерального питания, т.к. при благоприятных погодных условиях и соблюдении агротехники может образовать большую биомассу.
Потребность в азоте растения картофеля ощущают с самого начала вегетативного развития. Если на первом этапе корневая система развивается за счет азота материнского клубня, то для роста стеблей этих запасов обычно не хватает. В дальнейшем растения начинают получать необходимое количество питательного вещества через корневую систему. Поэтому появление всходов происходит только после укоренения ростка в почве и начала поступления элементов минеральной пищи через корни.
Наибольшее количество азота поглощается картофелем в период его бутонизации и цветения, когда происходит максимальный прирост надземной массы. В это время особенно необходимо оптимальное питание растений данным питательным веществом, что способствует формированию мощной ботвы. В период клубнеобразования потребность в азоте несколько снижается, но остается существенной.
Разные сорта картофеля в зависимости от почвенно-климатических условий выносят на 100 ц клубней (с учетом ботвы) от 40 до 70 кг N. Большинство пахотных почв не в состоянии обеспечить за счет естественного плодородия высокий выход товарных клубней необходимого качества с единицы площади. Поэтому применение удобрений, в первую очередь азотных, является важнейшим агротехническим приемом при выращивании данной культуры (Власенко, 1987; Ермохин, 1981; Галеев, Симонов, 1987; Кириллова, Жуков, 2005 и др.). Азотные удобрения, применяемые совместно с фосфор-но-калийными, повышают содержание питательных веществ в почве, улучшают минеральное питание картофеля, снижают коэффициент водопотреб ления растениями и повышают коэффициент использования фотосинтетиче-ски активной радиации (Жданов, Лугманов, 1976; Костюк, 1998).
По результатам многочисленных исследований можно судить о положительном влиянии оптимальных доз азотных удобрений (на фоне РК) на урожайность картофеля и его основные качественные параметры (Вечер, Гончарик, 1973; Шарапов, 1973; Толстоусов, 1974; Сорокина, Аношина, 1999; Федотова, 2003а; Кириллова, Жуков, 2005 и др.). Снижение же выхода товарных клубней наблюдается только при очень высоких дозах азота (Halitligil et al., 2002; Lin Shan et al., 2004). При этом установлено, что эффективность удобрений зависит не только от их видов, доз и соотношений, но и от приемов возделывания культуры (Кушнарев, 2003; Алексеев, 2004; Куан-дыков, 2004), специфики севооборотов и предшественника (Бзиков и др., 2001; Коршунов, Молявко, 2001 и др.), содержания минерального азота в почве (Назарюк, Прозоров, 1994; Ермохин, 1995; Zebarth et al., 2004). Также она связана с качеством семенного материала (Гусев и др., 1999 и др.), сортом (Пискунов, 1998; Котиков, Ториков, 2004), применением пестицидов (Гриньков, 2000) и регуляторов роста (Вильдфлуш и др., 2000). Существенное влияние на эффективность удобрений, в том числе и азотных, оказывают погодные условия вегетационного периода (Тимошина и др., 2003; Пчелин-цева, Ушаков, 2004; Kalbarczyk Robert, 2003).
В то же время имеются данные, согласно которым их применение, особенно в завышенных и несбалансированных дозах и соотношениях ухудшает качество товарной продукции. Например, Л.С. Федотовой (20036) установлено, что при возрастании доз азотных удобрений в клубнях картофеля снижается содержание сухого вещества, крахмала, витамина С и повышается -нитратов. Лин Чен с соавт. (Lin Shan et al., 2004) выявили, что возрастание норм азотных удобрений вызывает снижение удельного веса клубней и содержания крахмала и увеличение количества белка и нитратов. Подобные результаты получены и во многих других исследованиях (Тищенко и др., 1975; Кулаковская, Брысозовский, 1984; Кожемякова, Иванова, 2001; Елькина, 2006; Loegried et al., 1999 и др.).
Эффективность азотных удобрений наиболее заметно проявляется в та-ежно-лесной и лесостепной зонах с дерново-подзолистыми, серыми лесными и другими типами почв, т.е. в почвенно-климатических зонах с достаточным увлажнением. Например, П.Д. Барбалис (1968) провела обобщение 30 агрохимических опытов с картофелем на дерново-подзолистых почвах Латвии и выявила существенное положительное воздействие азота на выход клубней с единицы площади. Исследованиями в Московской области определено, что возрастание его дозы даже до 320 кг/га продолжает положительно влиять на урожайность культуры. Высокая эффективность азотных удобрений установлена и в других регионах России, расположенных в данных зонах (Куделя, Коршунов, 1975; Власенко, 1987; Денисова, 2003, Алексеев, 2004 и др.), а также в Республике Беларусь (Дробенкова и др., 1990; Лимантова и др., 1990) и в Финляндии (Kuisma Paava, 2002). Оптимизация азотного питания повышает, как правило, использование картофелем фосфора и калия, что положительно сказывается не только на урожайности, но и на качественном составе продукции (Кукреш, 1989). В то же время, установлено, что внесение высоких доз азота на дерново-подзолистых почвах увеличивает содержание в клубнях азота и снижает уровень накопления в них крахмала (Алметов, Тру-хан, 1988). Известкование же данных почв обеспечивает благоприятные условия минерального питания картофеля и приводит к повышению сбора и улучшению качества клубней (Федотова, 20036).
Краткая агрохимическая характеристика каштановых почв
Морфологические, водно-физические и физико-химические свойства. Каштановые почвы являются доминирующими среди степных почв Западного Забайкалья и наиболее освоенными и занятыми в аграрном секторе Бурятии. Основные их массивы расположены в Селенгинском среднегорье и часть - в Баргузинской котловине.
Анализ опубликованного материала по каштановым почвам показал, что они являются одними из самых изученных в почвенно-генетическом отношении (Уфимцева, 1960; Ногина, 1964; Ишигенов, 1972; Волковинцер, 1978; Макеев, 1974; Колосов, 1976; Корсунов, Цыбжитов, 1989; Куликов и др., 1993; Цыбжитов и др., 1999; Убугунов и др., 2000 и др.). Данными исследованиями выявлена специфика генетических особенностей этих почв, подчеркивающих их самобытность.
Н.А. Ногина (1964) и И.А. Ишигенов (1972) подразделили каштановые почвы на собственно каштановые мучнистокарбонатные и темно-каштановые мучнистокарбонатные, а В.И. Волковинцер (1978) считает их правильным называть «степные криоаридные» с разделением их на много-, средне- и ма-логумусные. Позднее Ц.Х. Цыбжитов с соавт. (1999) предложил подразделять каштановые почвы на следующие подтипы: собственно каштановые, темно-каштановые, каштановые эологенные и каштановые литогенные. Согласно новой «Классификации и диагностики почв России», разработанной Л.Л. Шишовым с соавт. (2004) профиль каштановых почв отнесен к стволу постлитогенных почв, отделу полнопрофильных со срединным горизонтом и выделен в тип «каштановые» и подтип «типичные».
Для каштановых почв характерен следующий морфологический профиль - Ai - (А]В) - (В) - Вк - ВС(К) - Ск. Гумусовый горизонт обычно небольшой мощности (не более 20-30 см), а нижняя граница его достаточно отчетлива. Карбонаты (обычно в виде мучнистых выделений) залегают или сразу под гумусовым горизонтом, или несколько ниже его, хотя встречаются и более выщелоченные разности. Верхняя граница карбонатов как правило резко выражена, а нижняя растечна.
Среди каштановых почв преобладают разности легкого гранулометрического состава, главным образом супесчаные и легкосуглинистые. Эта особенность определяет их основные водно-физические свойства: высокую обитую порозность, большую влагопроницаемость, малую водоудерживающую способность, низкую максимальную гигроскопию, малый диапазон активной влаги.
Для каштановых почв характерна близкая к нейтральной реакция среды (рНВ0ДН= 6,2-7,9), слабощелочная или щелочная в нижних, а также малая емкость поглощения. В поглощающем комплексе преобладает кальций, а в нижних горизонтах несколько возрастает доля магния. Им свойственно низкое содержание в профиле легкорастворимых солей, отсутствие гипсового горизонта и процессов засоления.
Доминирующими первичными минералами в почве являются кварц (60-70 %), полевой шпат (20-45 %), минералы группы эпидота и амфиболы (Цыбжитов, 1971). Глинные минералы представлены в основном хлоритом, но также встречаются в небольшом количестве гидрослюды, монтмориллонит, вермикулит и каолинит (Загузина, 1977). Характерно накопление в составе илистой фракции иллита (Николаева, 1989; Абидуева, Соколова, 2005).
Гидротермический режим каштановых почв. Проведенными исследованиями гидротермического режима каштановых почв (Ногина, 1964; Макеев, Очиров, 1966; Цыбжитов, Убугунова, 1981) установлено глубокое промерзание их почвенного профиля в зимнее время - до 2,5-4,0, иногда до 5 м. Отрицательные температуры сохраняются в течение 160-180 дней. Наиболее сильно охлаждается поверхностный слой почвы. Несмотря на это, каштановые почвы являются наиболее теплообеспеченными в течение вегетационного периода среди других типов почв Западного Забайкалья. Активные температуры ( 10С) проникают до глубины 2,0 м, среднемесячная температура пахотного слоя достигает 20С и удерживается до 1,5-2,0 месяцев. Сумма биологически активных температур составляет в среднем за год 2000С. Однако широкие колебания суточной температуры в поверхностном корнеоби-таемом слое создают крайне контрастный температурный режим.
Влажность каштановых почв в течение вегетационного периода колеблется в значительных пределах - от критического уровня (ВЗ и ниже) до уровня НВ и выше. Первая его половина обычно характеризуется весьма сильным иссушением почв. В этот период запас продуктивной влаги в гумусовом горизонте не превышает 10 мм и находится в труднодоступной форме (ВЗ-ВРК). Во второй половине вегетационного периода (июль-август) в связи с относительно большим выпадением осадков наблюдается лучшее увлажнение почвенного профиля.
Таким образом, каштановые почвы формируются в условиях жесткого гидротермического режима в весенне-раннелетний период. Из-за недостатка влаги в это время растения значительно снижают свою продуктивность. Наиболее сильно страдают культурные посевы, которые не успевают развить мощную корневую систему для питания влагой из нижележащих горизонтов. В отдельные, особенно засушливые годы, наблюдается даже их полная гибель. Поэтому урожайность сельскохозяйственных культур во многом определяется особенностями погодных условий конкретного года.
Эколого-агрохимические основы применения минеральных удобрений в сухостепной зоне Забайкалья
Современные социально-экономические условия требуют более эффективного использования каждого гектара пахотных угодий. Наиболее же реальным путем интенсификации земледелия является использование минеральных удобрений. Именно их применение - наиболее действенный прием повышения продуктивности сельскохозяйственных культур: в общей прибавке урожая от агротехнологических мероприятий на их долю приходится 50 %, тогда как на долю всех остальных в сумме только остальные 50 %. На настоящий момент разумной альтернативы промышленным тукам нет (Ков-да, 1984) и они остаются и будут очевидно оставаться в обозримом будущем одним из главных рычагов управления продукционными процессами растений. Против применения минеральных удобрений не возражают даже сторонники органобиологического земледелия при условии, если будут соблюдаться строгие, биологически и агрохимически обоснованные нормативные требования к их дозам, формам, срокам и способам внесения (Туев, 1988; Красницкий, Ермохин, 1999; Никифоров, 1999).
В связи с важной ролью химических туков в интенсификации земледелия потребление их в мировом масштабе значительно возросло: с 15 млн. т в 1951 г. до 150 млн. т д.в. NPK в - 2000 г. Это стало основой небывалого ранее роста урожайности сельскохозяйственных культур: за период 1960-2000 гг. объемы получаемого зерна увеличились с 919 до 2049 млн. т. Средняя урожайность зерновых выросла в 2,2 раза и достигла к 2000 г. 30,3 ц/га, а в странах с высокоразвитым земледелием - 70-80 ц/га и более (Лебедева, Едемская, 2005).
В России до начала 90-х годов наблюдались аналогичные мировым тенденции. Валовые сборы зерна выросли с 72,6 млн. т в 1960 г. до 116,7 млн. т - в 1990 г., а средняя по.стране урожайность - соответственно с 10,2 до 19,5 ц/га. Однако с началом перестроечных процессов реальная обстановка с обеспеченностью минеральными туками внутреннего рынка значительно ухудшилась и составила лишь 12,8 млн. т питательных веществ (Чумаченко, Тимченко, 2000). Потребность же в них в Российской Федерации составляет по самым минимальным оценкам не менее 18-20 млн. т в пересчете на 100 %-е содержание д.в. (Державин, 1998). В связи с этим объемы производства зерна в стране начали неуклонно снижаться, а урожайность зерновых к 2000 г. составила лишь 11,6 ц/га.
Для нормального роста, развития и формирования высокого урожая сельскохозяйственные культуры требуют оптимальные количества и соотношения всех биофильных элементов, в первую очередь азота, фосфора, калия, серы, кальция, магния, микроэлементов (Ильин, 1985). В естественных условиях практически все почвы, даже высокоплодородные черноземы, полностью обеспечить этого не могут, т.к. в них наблюдается дефицит одного (обычно азота), чаще нескольких жизненно важных биогенных элементов. При их длительном экстенсивном использовании и(или) интенсификации земледелия без применения необходимого количества удобрений данный дефицит резко активизируется. В результате начинается деградация почвенного плодородия, не происходит роста урожая, ухудшается качество сельскохозяйственной продукции.
Исследованиями установлено, что наибольшие потери органического вещества почвы при возделывании сельскохозяйственных культур наблюдаются без внесения удобрений. Минеральные же удобрения, как уже установлено в почвешю-агрохимической науке, при их систематическом применении уменьшают потери гумуса по сравнению с неудобренной почвой, а при совместном использовании с органическими способствуют его накоплению. Подобное наблюдается и на каштановых почвах Западного Забайкалья (Ла-пухин и др., 1999; Билтуев, 2005).
Научно и экологически обоснованное рациональное применение минеральных удобрений в оптимальных дозах повышает содержание в почве доступных для растений питательных веществ, изменяет ее поглотительную способность и буферность, улучшает физико-химические свойства, активизирует биологические процессы и т.д. (Минеев, 1984; Ладонин, Алиев, 1999; Пилипенко, Убугунов, 2002 и др.). В результате этого активизируются продукционные процессы сельскохозяйственных культур, возрастает их урожайность и улучшается качество продукции. При резком ограничении применения промышленных туков средний урожай с единицы площади заметно снижается и потребуется адекватно увеличить количество пахотных угодий. Кроме того, урожаем с малоудобренных, а тем более с неудобренных вообще почв будет ежегодно безвозвратно выноситься значительное количество питательных веществ. Азот при этом используется растениями за счет минерализации гумусовых веществ.
Поэтому отказ от компенсации биогенных элементов, выносимых с товарной продукцией, путем внесения минеральных удобрений вызывает снижение содержания гумуса, непрерывное истощение почвенного плодородия и требует введения в оборот новых пахотных площадей. Это, в свою очередь, вызывает серьезные экономические и экологические проблемы (Убугунов и др., 20016). Одним из разумных путей снижения показателей негативных процессов является применение органических удобрений. Однако за счет них, к сожалению, данный вынос восполнить невозможно. По расчетам Л.М. Державина (1998), даже в самые благоприятные по использованию органических удобрений 1986-1990 гг. вносилось в среднем по стране лишь 482 млн. т, тогда как для создания бездефицитного баланса гумуса в пахотных почвах необходимо ежегодно применять не менее 1 млрд. т. В настоящее время, из-за прекращения деятельности большинства крупных животноводческих комплексов, ферм, птицефабрик, сокращения добычи торфа, сапропе-лей, обстановка с органическими.удобрениями резко ухудшилась.
В целом, правильная научно-обоснованная система применения удобрений по сравнению с неправильной позволяет добиться следующего: а) остановить процесс снижения плодородия почв путем регулирования баланса питательных веществ; б) получать больше продукции с меньшим загрязнением природных вод; в) повысить производство высококачественных продуктов питания; г) значительную площадь отвести под другие угодья - леса, пастбища, природные заказники, заповедники и др. В то же время во второй половине XX века становится актуальной не только агрономическая, но и экологическая оценка эффективности минеральных туков. Это связано с тем, что систематическое их применение в избыточных дозах и несбалансированных между собой соотношениях, наряду с положительным действием, оказывает и неблагоприятное влияние на состояние агроландшафтов и окружающую среду. Это связано с тем, что: 1) при неправильной транспортировке, хранении и внесении минеральных удобрений наблюдается их попадание в грунтовые и поверхностные воды,, что вызывает химическое загрязнение и эвтрофикацию водоемов; 2) завышенные дозы приводят к существенной разбалансировке в почве биологических процессов и нарушению баланса и круговорота питательных веществ в агроценозе, ухудшают агрофизические и агрохимические свойства почв и деградируют ее плодородие; 3) при систематическом несбалансированном применении высоких норм туков происходит снижение продуктивности сельскохозяйственных культур и ухудшение качества и санитарно-гигиенического состояния растениеводческой продукции.
Влияние возрастающих доз азотных удобрений на содержание и динамику нитратного азота в каштановой почве
Известно, что наличие в почве минерального азота является важнейшим диагностическим критерием в оценке обеспеченности почв доступным для растений азотом (Кочергин, 1965; Никитишен, 1984; Мальцев, 2000; Гам-зиков, 2001; Reisenauer, 1964, 1978; Edwards, Barber, 1976; NaNagara et al., 1976 и др.). Минеральные соединения азота в пахотном слое обычно составляют лишь 1-5 % общего содержания элемента в почве. Представлены они преимущественно нитратами и аммонием.
Динамика содержания минерального азота (аммонийного и нитратного) в каштановых почвах Западного Забайкалья относительно изучена (Важений, Важенина, 1969; Ревенский, 1985, 2005; Нимаева, 1992; Борисова, Чи-митдоржиева, 2000; Убугунов и др., 2000; Будажапов, Билтуев, 2005). Проведенными исследованиями установлено, что динамика аммония в каштановых почвах в течение вегетационного периода несущественная, больше зависит от влагообеспеченности почвы и мало - от внесения удобрений. Более же ди-агностичным в выявлении степени обеспеченности данных почв азотом является содержание нитратов. Поэтому именно их количество в почвах в осенний и весенний периоды взято за основу необходимости применения и определения доз азотных удобрений под сельскохозяйственные культуры в условиях Бурятии (Система ..., 1989; Гамзиков и др., 1991).
Количество нитратного азота, которое находится в данный момент в почве, является результатом ряда противоположных процессов. Наряду с процессами нитрификации, способствующими накоплению N-NO3", в почве происходит его интенсивное поглощение растениями и микроорганизмами, вымывание с осадками, потери в газообразной форме. Разнообразие этих процессов, их различная интенсивность в тех или иных условиях определяют количественную динамичность содержания нитратов в почве (Возбуцкая, 1968).
Исследований по накоплению и распределению нитратного азота в богарных каштановых почвах Западного Забайкалья под посадками картофеля в научной литературе не обнаружено. Можно только отметить работу Л.Л. Убугунова с соавт. (20016), где представлены результаты изучения в микро-полевом опыте динамики данной формы азота в течение 2-х вегетационных периодов. Ими установлено, что содержание нитратов в почвенном профиле зависело от влагообеспсченности года, а также увеличивалось при применении азотных удобрений в дозе N120 (на фоне P60K60S30), но только в первую половину вегетации. В дальнейшем, в связи с интенсивным поглощением картофелем питательных веществ, их количество в верхнем 0-40 см слое снизилось почти до уровня контрольного варианта (без удобрений).
Изучение динамики содержания N-NO3" осуществлялось нами в течение 3-х вегетационных периодов, различающихся по количеству выпавших осадков: в относительно влажный 1998 г.; в засушливый 2000 г. и «типичный» для сухостепной зоны Забайкалья 2001 г. Определение количества нитратов проводилось после внесения удобрений (май) ежемесячно на глубинах 0-20 см и 20-40 см по всем вариантам опыта. Также было выявлено их содержание после уборки урожая.
Полученные результаты (табл. 5-1) свидетельствовали, что каштановая почва опытного участка, много лет используемая в земледелии практически без применения органических и минеральных удобрений, является чрезвычайно бедной по содержанию нитратного азота. Даже после предшественника «Чистый пар» его количество в течение всех 3-х лет находилось на уровне очень низкой обеспеченности ( 5 мг/кг). Подобное характерно и для вариан-та«Р60К60-фон».
Внесение большей нормы азота (N120) заметно повысило содержание нитратов в начальные фазы вегетации растений в 1998 г. и, особенно, в 2001 г. В засушливый 2000 г. данной закономерности не выявлено, а их количество оставалось на уровне вариантов с умеренными дозами азота. В середине и конце вегетационного периода и после уборки картофеля оно заметно уменьшилось и существенных различий в накоплении в каштановой почве N-NO3 в этом варианте по сравнению с ранее рассмотренными не обнаружено во все годы исследований. Поэтому значения коэффициентов корреляции были весьма высокими.
Очень высокие дозы азота (N240 и N480) еще более резко повышали содержание нитратного азота в июне, особенно в более обеспеченные атмосферными осадками годы. Однако в дальнейшем, в т.ч. и после уборки культуры, его количество снижалось до низких значений и, по-существу, не отличалось по своим значениям от остальных вариантов все 3 года наблюдений. В связи с этим, очень существенными были различия между минимальными и максимальными уровнями содержания нитратов в течение вегетационных периодов и значения коэффициентов корреляции оказались максимальными (табл. 5-1).
Анализ полученных данных по динамике N-NO3" свидетельствовал о том, что за счет внесения азотных туков, даже в явно избыточных и существенно превышающих вынос элемента растениями дозах, невозможно накопление азота не только в поверхностном пахотном горизонте, но и на глубине 20-40 см.
Похожие диссертации на Оптимизация азотного питания картофеля, выращиваемого на каштановых почвах Забайкалья
